Cr<sup>3+</sup> Doping Effects on Structural, Optical, and Morphological Characteristics of BaTiO<sub>3</sub> Nanoparticles and Their Bioactive Behavior
Efracio Mamani Flores,
Bertha Silvana Vera Barrios,
Julio César Huillca Huillca,
Jesús Alfredo Chacaltana García,
Carlos Armando Polo Bravo,
Henry Edgardo Nina Mendoza,
Alberto Bacilio Quispe Cohaila,
Francisco Gamarra Gómez,
Rocío María Tamayo Calderón,
Gabriela de Lourdes Fora Quispe,
Elisban Juani Sacari Sacari
Affiliations
Efracio Mamani Flores
Departamento de Física Aplicada, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Avenida Miraflores S/N, Ciudad Universitaria, Tacna 23003, Peru
Bertha Silvana Vera Barrios
Facultad Ing. de Minas, Universidad Nacional de Moquegua, Moquegua 18001, Peru
Julio César Huillca Huillca
Departamento de Física Aplicada, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Avenida Miraflores S/N, Ciudad Universitaria, Tacna 23003, Peru
Jesús Alfredo Chacaltana García
Departamento de Física Aplicada, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Avenida Miraflores S/N, Ciudad Universitaria, Tacna 23003, Peru
Carlos Armando Polo Bravo
Departamento de Física Aplicada, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Avenida Miraflores S/N, Ciudad Universitaria, Tacna 23003, Peru
Henry Edgardo Nina Mendoza
Departamento de Física Aplicada, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Avenida Miraflores S/N, Ciudad Universitaria, Tacna 23003, Peru
Alberto Bacilio Quispe Cohaila
Laboratorio de Generación y Almacenamiento de Hidrogeno, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Avenida Miraflores S/N, Ciudad Universitaria, Tacna 23003, Peru
Francisco Gamarra Gómez
Laboratorio de Nanotecnología, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Avenida Miraflores S/N, Ciudad Universitaria, Tacna 23003, Peru
Rocío María Tamayo Calderón
Centro de Microscopia Electrónica, Facultad de Ingeniería de Procesos, Universidad Nacional de San Agustín, Arequipa 04001, Peru
Gabriela de Lourdes Fora Quispe
Grupo de Investigación GIMAECC, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Avenida Miraflores S/N, Ciudad Universitaria, Tacna 23003, Peru
Elisban Juani Sacari Sacari
Grupo de Investigación GIMAECC, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, Avenida Miraflores S/N, Ciudad Universitaria, Tacna 23003, Peru
This study investigates the effects of chromium (Cr3+) doping on BaTiO3 nanoparticles synthesized via the sol–gel route. X-ray diffraction confirms a Cr-induced cubic-to-tetragonal phase transition, with lattice parameters and crystallite size varying systematically with Cr3+ content. UV–visible spectroscopy reveals a monotonic decrease in bandgap energy from 3.168 eV (pure BaTiO3) to 2.604 eV (5% Cr3+-doped BaTiO3). Raman and FTIR spectroscopy elucidate structural distortions and vibrational mode alterations caused by Cr3+ incorporation. Transmission electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy verify nanoscale morphology and successful Cr3+ doping (up to 1.64 atom%). Antioxidant activity, evaluated using the DPPH assay, shows stable radical scavenging for pure BaTiO3 (40.70–43.33%), with decreased activity at higher Cr3+ doping levels. Antibacterial efficacy against Escherichia coli peaks at 0.5% Cr3+ doping (10.569 mm inhibition zone at 1.5 mg/mL), decreasing at higher concentrations. This study demonstrates the tunability of structural, optical, and bioactive properties in Cr3+-doped BaTiO3 nanoparticles, highlighting their potential as multifunctional materials for electronics, photocatalysis, and biomedical applications.
