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Cu-Related Paramagnetic Centers in Cu- and (Cu,Y)-Doped ZrO2 Nanopowders

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作者
Valentyna Nosenko,И.П. Ворона,Volodymyr Trachevskij,Yuriy Zagorodniy,S. M. Okulov,Оксана Ісаєва,Volodymyr Yukhymchuk,Sergei A. Kulinich,L. Borkovska,L. Khomenkova
出处
期刊:Materials [MDPI AG]
卷期号:18 (3): 605-605
标识
DOI:10.3390/ma18030605
摘要

In this work, we studied Cu-doped and (Cu,Y)-codoped ZrO2 nanopowders produced through a coprecipitation approach to identify the nature of Cu-related bulk and surface paramagnetic centers. We conducted EPR, NMR, and Raman scattering studies on Cu- and (Cu,Y)-doped ZrO2 powders calcined at different temperatures. At low calcination temperatures (400 °C) and low Cu loading (0.1–1.0 mol.% of CuO), the EPR signal was found to be attributed to surface-related Cu-H2O complexes. For powders with higher Cu content (up to 8.0 mol.% of CuO), the superparamagnetic signal associated with the formation of copper clusters was observed. At higher calcination temperatures, the destruction of Cu-related surface complexes promotes the incorporation of Cu2+ ions into the bulk of ZrO2 nanocrystals at Zr positions. Co-doping ZrO2 with Cu and Y was observed to facilitate the incorporation of Cu2+ ions into cation sites at lower calcination temperatures when compared with Cu-doped ZrO2.

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