Analysis of the Structural, Morphological, and Elastic Properties of Nanosized CuFe2O4 Spinel Synthesized via Sol-Gel Self-Combustion Method

Nanosized CuFe2O4 ferrite was synthesized through the sol-gel self-combustion technique, using iron and copper nitrates with citric acid as fuel. The synthesized ferrite was subsequently analyzed using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and Scanning Electron Microscopy (SEM). X-ray diffraction studies validated the crystalline nature of the CuFe2O4, identifying it as having a mixed spinel structure within the Fd3m space group. Particle sizes were quantified using several methods including Debye-Scherrer, Williamson-Hall, Halder-Wagner, modified Debye-Scherrer, and size-strain plot (SSP), with all methods indicating a consistent average particle size of 28 nm. The elastic properties of the nanoparticles were extensively characterized, utilizing both diffraction line broadening (via the Williamson-Hall method) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) to evaluate the materials' structural dynamics. Additionally, microstrain within the crystal lattice and various elastic constants, such as Young's modulus, Shear modulus, Debye temperature, and the velocities of longitudinal and transverse wave propagation were calculated. An electron density distribution was also constructed from the X-ray diffraction data, providing insight into the electronic environment and bonding characteristics of the material. Нанорозмірний ферит CuFe2O4 був синтезований за допомогою методу золь-гель автоспалювання, використовуючи нітрати заліза та міді та лимонну кислоту в якості палива. Після синтезу ферит аналізували за допомогою рентгенівської дифракції (XRD), інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур'є (FTIR) та скануючої електронної мікроскопії (SEM). Рентгенівські дослідження підтвердили кристалічність CuFe2O4, визначивши його як матеріал зі структурою змішаної шпінелі, що належить просторовій групі Fd3m. Виміри розмірів частинок, проведені методами Дебая-Шеррера, Вільямсона-Холла, Гальдера-Вагнера, модифікованого Дебая-Шеррера та діаграмою напруги-деформації (SSP), показали узгоджену середню величину близько 28,3 нм. Пружні характеристики наночастинок були детально охарактеризовані, включаючи використання розширення дифракційних ліній (методом Вільямсона-Холла) та FTIR-спектроскопії для оцінки структурних властивостей матеріалів. Окрім того, було визначено мікродеформації у кристалічній гратці та обчислено такі пружні константи, як модуль Юнга, модуль зсуву, температура Дебая та швидкості розповсюдження хвиль. Також було побу