zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2183Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESГидротермальный синтез наночастиц CuS с регулируемыми структурными и оптическими свойствамиHydrothermal Synthesis of CuS Nanoparticles with Tunable Structural and Optical PropertiesBhargavaD.BhargavaD.

Вишакхапатнам

LCNC Laboratory, Department of Physics, Andhra University.

Visakhapatnam

JayapradaP.JayapradaP.

Виджаявада

Department of Physics, Dhanekula Engineering College.

Vijayawada

GiridharG.GiridharG.

Нагарджуна Нагар

Department of Nanotechnology, Acharya Nagarjuna University.

Nagarjuna Nagar

RaoM. C.RaoM. C.

Виджаявада

Department of Physics, Andhra Loyola College.

Vijayawada

prof.mrnrao@andhrauniversity.edu.inKumarCh. R.S.KumarCh. R.S.

Школа естественных наук.

Вишакхапатнам

Department of Physics, School of Science, GITAM University.

Visakhapatnam

DasB.DasB.

Хайдарабад

Department of Polymers and Functional Materials, CSI-IICT.

Hyderabad

ManepalliR. K.N.R.ManepalliR. K.N.R.

Вишакхапатнам; Раджамахедраварам

LCNC Laboratory, Department of Physics, Andhra University; Department of Physics, Government College (A).

Visakhapatnam; Rajamahendravaram

Университет АндхраAndhra UniversityИнженерный колледж ДханекулаDhanekula Engineering CollegeУниверситет Ачарьи НагарджуныAcharya Nagarjuna UniversityКолледж Андхра ЛойолаAndhra Loyola CollegeУниверситет GITAMGITAM UniversityИндийский институт химических технологий CSI-IICTCSI-IICTУниверситет Андхра; Государственный колледж (А)Andhra University; Government College (A)2026300320269322947Copyright © Bhargava D., Jayaprada P., Giridhar G., Rao M.C., Kumar C.R., Das B., Manepalli R.K., 20262026Bhargava D., Jayaprada P., Giridhar G., Rao M.C., Kumar C.R., Das B., Manepalli R.K.Bhargava D., Jayaprada P., Giridhar G., Rao M.C., Kumar C.R., Das B., Manepalli R.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2183

Наночастицы сульфида меди (CuS) получены методом контролируемого гидротермального синтеза и охарактеризованы с использованием сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), рентгенодифракционного анализа (РД), спектроскопии диффузного отражения в УФ-видимой области, дифференциального термического анализа и измерения фотолюминесценции. СЭМ показала наличие наночастиц, а данные энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии подтвердили существование серы и меди в качестве основных компонентов синтезированных материалов. Согласно кристаллографическому исследованию с помощью РД, средний размер частиц составил 18.07 нм. Образец имеет гексагональную кристаллическую структуру с 12-кратной координационной геометрией. Наноструктуры CuS продемонстрировали характерное оптическое поглощение в УФ-спектре с особенностями поглощения в диапазоне 150–500 нм, что позволило рассчитать оптическую ширину запрещенной зоны 2.19 эВ. Спектр фотолюминесценции демонстрирует излучение на длине волны 503 нм, что указывает на характерное синее излучение в синтезированных материалах. Термическая характеристика показала стабильность материала в диапазоне температур 300–400°C, при этом экзотермическое поведение наблюдается при 342°C и сопровождается выделением тепла в количестве 50.5 мкВ.

This research presents the successful synthesis of copper sulfide (CuS) nanoparticles (NPs) through a controlled hydrothermal synthesis approach. Complete material characterization is performed using multiple analytical techniques, including scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) analysis, UV-visible diffuse reflectance spectroscopy, differential thermal analysis, and photoluminescence measurements. SEM indicated the presence of NPs, and energy-dispersive X-ray spectroscopy data confirmed the existence of sulfur and copper elements as primary constituents of the synthesized materials. Crystallographic investigation through XRD provided detailed structural information, with an average particle size of 18.07 nm. The sample confirms a hexagonal crystal framework with 12-fold coordination geometry. CuS nanostructures displayed characteristic optical absorption behavior in the ultraviolet spectrum, with notable absorption features spanning a 150–500 nm wavelength range, revealing a calculated optical bandgap of 2.19 eV. Photoluminescence analysis shows emission at a 503 nm wavelength, indicating characteristic blue emission in the synthesized materials. Thermal characterization showed a material stability across the 300–400°C temperature range, with exothermic behavior occurring at 342°C, complemented by heat release of 50.5 µV.

наночастицы CuSсканирующая электронная микроскопиярентгеновская дифракцияУФ-излучениефотолюминесценциятермогравиметрический анализдифференциальный термический анализCuS nanoparticlesscanning electron microscopyX-ray diffractionUVphotoluminescencethermos-gravimetric analysisdifferential thermal analysisThe authors gratefully acknowledge the Advanced Analytical Laboratory (AAL), Andhra University, Visakhapatnam; GITAM University, Visakhapatnam; and Indian Institute of Petroleum and Energy (IIPE), Visakhapatnam, for providing the characterization facilities.ReferencesR. Maity, K. K. Chattopadhyay, Nanotechnol., 15, 812–816 (2004).R. Maity, K. K. Chattopadhyay, Nanotechnol., 15, 812–816 (2004).L. Wang, X. Xu, X. Yuan, J. Lumin., 130, 137–140 (2010).L. Wang, X. Xu, X. Yuan, J. Lumin., 130, 137–140 (2010).Z. Deng, J. Qi, Y. Zhang, Q. Liao, Y. Huang, Nanotechnol., 18, No. 47, 475603 (2007).Z. Deng, J. Qi, Y. Zhang, Q. Liao, Y. Huang, Nanotechnol., 18, No. 47, 475603 (2007).H. Ali, S. Karim, M. A. Rafiq, K. Maaz, A.U. Rahman, A. Nisar, M. Ahmad, J. Alloys Compd., 612, 64–68 (2014).H. Ali, S. Karim, M. A. Rafiq, K. Maaz, A.U. Rahman, A. Nisar, M. Ahmad, J. Alloys Compd., 612, 64–68 (2014).Y. Tao, E. Ju, J. Ren, X. Qu, Adv. Mater., 27, 1097–1104 (2015).Y. Tao, E. Ju, J. Ren, X. Qu, Adv. Mater., 27, 1097–1104 (2015).V. K. Sharma, R. A. Yngard, Y. Lin, Adv. Colloid Interf. Sci., 145, 83–96 (2009).V. K. Sharma, R. A. Yngard, Y. Lin, Adv. Colloid Interf. Sci., 145, 83–96 (2009).G. Fang, W. Li, X. Shen, J.M. Perez-Aguilar, Y. Chong, X. Gao, Z. Chai, C. Chen, C. Ge, R. Zhou, Nat. Commun., 9, No. 1, 129 (2018).G. Fang, W. Li, X. Shen, J.M. Perez-Aguilar, Y. Chong, X. Gao, Z. Chai, C. Chen, C. Ge, R. Zhou, Nat. Commun., 9, No. 1, 129 (2018).C. Jayaseelan, A. A. Rahuman, A. V. Kirthi, S. Marimuthu, T. Santhoshkumar, A. Bagavan, K. Gaurav, L. Karthik, K. V. B. Rao, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 90, 78–84 (2012).C. Jayaseelan, A. A. Rahuman, A. V. Kirthi, S. Marimuthu, T. Santhoshkumar, A. Bagavan, K. Gaurav, L. Karthik, K. V. B. Rao, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 90, 78–84 (2012).H. A. Foster, I. B. Ditta, S. Varghese, A. Steele, Appl. Microbiol. Biotechnol., 90, 1847–1868 (2011).H. A. Foster, I. B. Ditta, S. Varghese, A. Steele, Appl. Microbiol. Biotechnol., 90, 1847–1868 (2011).J. Kundu, D. Pradhan, New J. Chem., 37, 1470–1478 (2013).J. Kundu, D. Pradhan, New J. Chem., 37, 1470–1478 (2013).Y. Gupta, N. Jaggi, J. Mater. Sci. Mater. Electron., 34, 2014 (2023).Y. Gupta, N. Jaggi, J. Mater. Sci. Mater. Electron., 34, 2014 (2023).A. H. Al-Hammadi, Asma’a Ahmed Al-Adhreai, A. M. Abdulwahab et al., Sci. Rep., 14, 73701 (2024).A. H. Al-Hammadi, Asma’a Ahmed Al-Adhreai, A. M. Abdulwahab et al., Sci. Rep., 14, 73701 (2024).Y. N. Slavin, J. H. Asnis, U. O. Häfeli, H. Bach, J. Nanobiotechnol., 15, No. 1, 65 (2017).Y. N. Slavin, J. H. Asnis, U. O. Häfeli, H. Bach, J. Nanobiotechnol., 15, No. 1, 65 (2017).U. S. Dharsana, M. K. N. Sai Varsha, A. A. K. Behlol, A. Veerappan, R. Thiagarajan, RSC Adv., 5, 30248–30259 (2015).U. S. Dharsana, M. K. N. Sai Varsha, A. A. K. Behlol, A. Veerappan, R. Thiagarajan, RSC Adv., 5, 30248–30259 (2015).K. B. Ayaz Ahmed, V. Anbazhagan, RSC Adv., 7, 36644–36652 (2017).K. B. Ayaz Ahmed, V. Anbazhagan, RSC Adv., 7, 36644–36652 (2017).Q. Mao, J. Ma, M. Chen, S. Lin, N. Razzaq, J. Cui, Chem. Synth., 2, No. 4, 41 (2023).Q. Mao, J. Ma, M. Chen, S. Lin, N. Razzaq, J. Cui, Chem. Synth., 2, No. 4, 41 (2023).S. Agarwal, P. Phukan, D. Sarma, K. Deori, Nanoscale Adv., 3, No. 13, 3954–3966 (2021).S. Agarwal, P. Phukan, D. Sarma, K. Deori, Nanoscale Adv., 3, No. 13, 3954–3966 (2021).D. S. Nair, S. Jayasudha, A. K. Vinod, Zast. Mater., 66, No. 1, 62–73 (2025).D. S. Nair, S. Jayasudha, A. K. Vinod, Zast. Mater., 66, No. 1, 62–73 (2025).P. Roy, S. K. Srivastava, Cryst. Eng. Comm., 17, No. 41, 7801–7815 (2015).P. Roy, S. K. Srivastava, Cryst. Eng. Comm., 17, No. 41, 7801–7815 (2015).K. Manmeet, K. P. Muthea, S. K. Despandeb, Ch. Shipra, J. B. Singh, V. Neetika, S. K. Gupta, J. V. Yakhmi, J. Cryst. Growth, 289, 670–675 (2006).K. Manmeet, K. P. Muthea, S. K. Despandeb, Ch. Shipra, J. B. Singh, V. Neetika, S. K. Gupta, J. V. Yakhmi, J. Cryst. Growth, 289, 670–675 (2006).W. Narongdet, C. Piyanut, V. Naratip, P. Wisanu, Energy Proc., 29, 404–409 (2012).W. Narongdet, C. Piyanut, V. Naratip, P. Wisanu, Energy Proc., 29, 404–409 (2012).M. H. Yamukyan, K. V. Manukyan, S. L. Kharatyan, Chem. Eng. J., 137, 636–642 (2008).M. H. Yamukyan, K. V. Manukyan, S. L. Kharatyan, Chem. Eng. J., 137, 636–642 (2008).J. Zhu, D. Li, H. Chen, X. Yang, L. Lu, X. Wang, Mater. Lett., 58, 3324–3327 (2004).J. Zhu, D. Li, H. Chen, X. Yang, L. Lu, X. Wang, Mater. Lett., 58, 3324–3327 (2004).W. Rujun, M. Zhenye, G. Zhenggui, Y. Yan, J. Alloys Compd., 504, 45–49 (2010).W. Rujun, M. Zhenye, G. Zhenggui, Y. Yan, J. Alloys Compd., 504, 45–49 (2010).C. Coughlan, M. Ibanez, O. Dobrozhan, A. Singh, A. Cabot, K. M. Ryan, Chem. Rev., 117, No. 9, 5865–6109 (2017).C. Coughlan, M. Ibanez, O. Dobrozhan, A. Singh, A. Cabot, K. M. Ryan, Chem. Rev., 117, No. 9, 5865–6109 (2017).V. Dzhagan, O. Selyshchev, S. Kondratenko, N. Mazur, Y. Havryliuk, O. Raievska, O. Stroyuk, D. R. Zahn, Electron. Mater., 3, No. 1, 136–153 (2022).V. Dzhagan, O. Selyshchev, S. Kondratenko, N. Mazur, Y. Havryliuk, O. Raievska, O. Stroyuk, D. R. Zahn, Electron. Mater., 3, No. 1, 136–153 (2022).X. Chen, J. Yang, T. Wu, L. Li, W. Luo, W. Jiang, L. Wang, Nanoscale, 10, No. 32, 15130–15163 (2018).X. Chen, J. Yang, T. Wu, L. Li, W. Luo, W. Jiang, L. Wang, Nanoscale, 10, No. 32, 15130–15163 (2018).A. A. Sagade, R. Sharma, Sens. Actuators B Chem., 133, No. 1, 135–143 (2008).A. A. Sagade, R. Sharma, Sens. Actuators B Chem., 133, No. 1, 135–143 (2008).K. R. Nemade, S. A. Waghuley, Mat. Sci. Sem. Proc., 39, 781–785 (2015).K. R. Nemade, S. A. Waghuley, Mat. Sci. Sem. Proc., 39, 781–785 (2015).S. Shahi, S. Saeednia, P. Iranmanesh, M. H. Ardakani, Lumin., 36, No. 1, 180–191 (2021).S. Shahi, S. Saeednia, P. Iranmanesh, M. H. Ardakani, Lumin., 36, No. 1, 180–191 (2021).B. D. Viezbicke, S. Patel, B. E. Davis, D. P. Birnie, Phys. Status Solidi (b), 252, No. 8 (2015).B. D. Viezbicke, S. Patel, B. E. Davis, D. P. Birnie, Phys. Status Solidi (b), 252, No. 8 (2015).U. Shamraiz, R. A. Hussain, A. Badshah, J. Solid State Chem., 238, 25–40 (2016).U. Shamraiz, R. A. Hussain, A. Badshah, J. Solid State Chem., 238, 25–40 (2016).S. Kar, S. Chaudhuri, J. Phys. Chem. B, 109, No. 8, 3298–3302 (2005).S. Kar, S. Chaudhuri, J. Phys. Chem. B, 109, No. 8, 3298–3302 (2005).R. Sivaraj, P. K. S. M. Rahman, P. Rajiv, S. Narendhran, R. Venckatesh, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 129, 255–258 (2014).R. Sivaraj, P. K. S. M. Rahman, P. Rajiv, S. Narendhran, R. Venckatesh, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 129, 255–258 (2014).D. Renuga, J. Jeyasundari, A. S. Shakthi Athithan, Y. Brightson Arul Jacob, Mater. Res. Express, 7, 045007 (2020).D. Renuga, J. Jeyasundari, A. S. Shakthi Athithan, Y. Brightson Arul Jacob, Mater. Res. Express, 7, 045007 (2020).S. Moeen, ACS Omega, 7, 46428–46439 (2022).S. Moeen, ACS Omega, 7, 46428–46439 (2022).A. Sahai, N. Goswami, S. D. Kaushik, S. Tripathi, Appl. Surf. Sci., 390, 974–983 (2016).A. Sahai, N. Goswami, S. D. Kaushik, S. Tripathi, Appl. Surf. Sci., 390, 974–983 (2016).A. Mehmood, G. Murtaza, T. M. Bhatti, R. Kausar, Arab. J. Chem., 10, No. 2, S3048–S3053 (2017).A. Mehmood, G. Murtaza, T. M. Bhatti, R. Kausar, Arab. J. Chem., 10, No. 2, S3048–S3053 (2017).S. K. Shanmugam, A. Arivendan, S. G. Selvamani, T. Dheivasigamani, T. K. Sundaresan, S. Ali, Ceram., 6, No. 4, 1926–1936 (2023).S. K. Shanmugam, A. Arivendan, S. G. Selvamani, T. Dheivasigamani, T. K. Sundaresan, S. Ali, Ceram., 6, No. 4, 1926–1936 (2023).M. B. Mobara, M. S. Hossain, F. Chowdhury, S. Ahmed, Arb. J. Chem., 15, 104117 (2022).M. B. Mobara, M. S. Hossain, F. Chowdhury, S. Ahmed, Arb. J. Chem., 15, 104117 (2022).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.