ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN KHẮC ĐỊNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH NANO TINH THỂ Ba2In2O5 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội Năm[.]
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN KHẮC ĐỊNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH NANO TINH THỂ Ba2In2O5 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRẦN KHẮC ĐỊNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH NANO TINH THỂ Ba2In2O5 Chun ngành: Hóa Vơ Cơ Mã số: 60440113 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS - TS Phan Thị Ngọc Bích TS Tạ Quốc Tuấn Hà Nội - năm 2015 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn thạc sỹ khoa học này, em xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới thầy Tạ Quốc Tuấn - Viện AIST Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Phan Thị Ngọc Bích- Viện Hàn Lâm Khoa Học Việt Nam hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành Luận văn Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Hố học, ban lãnh đạo Phịng Hóa học, Viện AIST Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện thuận trình học tập bảo vệ luận văn tốt nghiệp Em muốn gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo Bộ môn hóa vơ cơ, thầy Khoa Hóa học tham gia giảng dạy tạo điều kiện giúp đỡ, truyền đạt kiến thức cho em suốt trình học tập nghiên cứu Bên cạnh đó, em nhận ủng hộ nhiệt tình ý kiến đóng góp thành viên phịng thí nghiệm hóa học, viện tiên tiến cơng nghệ trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân ln bên cạnh chia sẻ, động viên tạo điều kiện tốt cho em học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn em Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 02 năm 2015 Học viên TRẦN KHẮC ĐỊNH DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU - XRD : Phương pháp nhiễu xạ tia X - TEM : Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua - SEM - TG- : Phương pháp kính hiển vi điện tử quét : Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng – vi sai - DSC - DTA : Phương pháp nhiệt lượng quét vi sai : Phương pháp phân tích nhiệt vi sai quét - TGA : Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng - AC - PEG - EDTA : Axit citic ( C6H8O7.H2O ) poly (etylene glycol) : Axit etylen diamin tetraaxetic (C10H16N2O8) - AO : Axit oxalic (C2H2O4.2H2O) -D : Kích thước tinh thể - EDS : Phổ tán sắc lượng tia X - FTIR : Phương pháp hồng ngoại - HĐBM : Hoạt động bề mặt - KL : khối lượng - M1 : Mẫu Ba2In2O5 chế tạo chất tạo gel AC - M2 : Mẫu Ba2In2O5 chế tạo chất tạo gel EDTA - M3 : Mẫu Ba2In2O5 chế tạo chất tạo gel (EDTA: AC = 1:1) - M4 : Mẫu Ba2In2O5 chế tạo chất tạo gel (EDTA: AC = 1:1,5) - M5 : Mẫu Ba2In2O5 chế tạo chất tạo gel (EDTA: Ure = 1:1) - M6 : Mẫu Ba2In2O5 chế tạo chất tạo gel (EDTA: Ure = 1:2) - M7 : Mẫu Ba2In2O5 chế tạo chất tạo đồng kết tủa AO MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Cấu trúc perovskite hệ thống liên quan đến perovskite 1.1.1 Hệ thống perovskite ABO3 1.1.2 Các hợp chất brownmillerite loại A2B2O5 1.1.3 Cấu trúc tinh thể chuyển pha cấu trúc Ba2In2O5 1.2 Tình hình nghiên cứu, chế tạo Ba2In2O5 1.3 Phương pháp chế tạo vật liệu Ba2In2O5 10 1.3.1 Phương pháp sol- gel 10 1.3.1 Phương pháp đồng kết tủa 13 1.4 Tiềm ứng dụng vật liệu Ba2In2O5 13 CHƯƠNG 2: MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM…………………………………………………… 15 2.1 Mục đích nội dung nghiên cứu………………………………… … 15 2.1.1 Mục đích nghiên cứu……… …………………………………….… 15 2.1.2 Nội dung nghiên cứu………… ……………… …………………….15 2.2 Phương pháp thực nghiệm…………………… ……………… ………15 2.2.1 Dụng cụ hố chất thí nghiệm…………………………………… 2.2.2 Phương pháp chế tạo vật liệu nano tinh thểBa2In2O5 16 2.2.2.1 Chế tạo Ba2In2O5 theo phương pháp sol-gel 17 2.2.2.2 Chế tạo Ba2In2O5 theo phương pháp đồng kết tủa 20 2.2.3 Các phương pháp khảo sát tính chất vật liệu 21 2.2.3.1 Phương pháp phân tích nhiệt (TA) 21 2.2.3.2 Phương pháp phân hồng ngoại (FTIR) 22 2.2.3.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 23 2.2.3.4 Phương pháp xác định thành phần nguyên tố (EDS) 24 2.2.2.5 Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Chế tạo vật liệu Ba2In2O5bằng phương pháp sol - gel 28 3.1.1 Xác định chế độ nung cho trình chế tạo vật liệu Ba2In2O5 phương pháp phân tích nhiệt 28 3.1.2 Kết chế tạo Ba2In2O5 với chất tạo gel khác 29 3.1.2.2 Chế tạo vật liệu Ba2In2O5dùng chất tạo gel AC 29 3.1.2.2 Chế tạo vật liệu Ba2In2O5dùng chất tạo gel EDTA 32 3.1.2.3 Chế tạo vật liệu Ba2In2O5dùng chất tạo gel (EDTA: AC=1:1) 34 3.1.2.4 Chế tạo vật liệu Ba2In2O5dùng chất tạo gel (EDTA: AC =1:1,5) 37 3.1.2.5 Chế tạo vật liệu Ba2In2O5dùng chất tạo gel (EDTA: Ure = 1:1) …39 3.1.2.6 Chế tạo vật liệu Ba2In2O5dùng chất tạo gel (EDTA: Ure = 1: 2… 41 3.2 Kết chế tạo Ba2In2O5 chất tạo đồng kết tủa với AO 44 3.3 Tổng kết, đánh giá kết mẫu Ba2In2O5 chế tạo 46 3.3.1 Kết kích thước tinh thể mẫu 47 3.3.2 Kết ảnh EDS mẫu 48 3.3.3 Kết ảnh SEM mẫu 49 3.3.4 Kết mật độ tương đối mẫu 51 3.3.5 Kết chụp phổ FTIR 52 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC CÁC HÌNH 58 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Tỷ lệ mol Ba In với chất tạo gel khác để chế tạo Ba2In2O5 ……………………………………………………………………18 Bảng 2.2 Hóa chất để chế tạo Ba2In2O5, dùng chất tạo gel AC 18 Bảng 2.3 Hóa chất để chế tạo Ba2In2O5, dùng chất tạo gel EDTA 18 Bảng 2.4 Hóa chất để chế tạo Ba2In2O5, dùng chất tạo gel: EDTA, AC .19 Bảng 2.5 Hóa chất để chế tạo Ba2In2O5, dùng chất tạo gel: EDTA, URE 19 Bảng 2.6 Hóa chất để chế tạo Ba2In2O5,dùng chất tạo đồng kết tủa AO .20 Bảng 3.1 Kích thước tinh thể Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel với AC…30 Bảng 3.2 Kích thước tinh thể Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel EDTA 33 Bảng 3.3 Kích thước tinh thể Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel (EDTA: AC 1:1) ………………………………………………………………………36 Bảng 3.4 Kích thước tinh thể Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel (EDTA: AC 1:1,5)……………………………………………………………….…… 38 Bảng 3.5 Kích thước tinh thể Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel (EDTA: Ure 1:1)…………… ……………………………………………….……… 40 Bảng 3.6 Kích thước tinh thể Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel (EDTA: Ure 1:2)… … …………………….………………………………… …….42 Bảng 3.7 Kích thước tinh thể Ba2In2O5, chế tạo chất tạo đồng kết tủa với AO…………………………………………………………… ……… 45 Bảng 3.8 Tổng hợp kết EDS mẫu Ba2In2O5 chế tạo… ……48 Bảng 3.9 Bảng tỷ trọng mật độ tương đối mẫu 51 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc perovskite lý tưởng.………………………………………2 Hình 1.2 Cấu trúc brownmillerite lý tưởngcủa Ba2In2O5…… …………… Hình 1.3 Sự chuyển pha cấu trúc Ba2In2O5 …………………………………4 Hình 1.4 Sự chuyển pha có trật tự-mất trật tự tinh thểBa2In2O5 Hình 2.1 Quy trình chế tạo vật liệu Ba2In2O5, phương pháp sol - gel 17 Hình 2.2 Quy trình chế tạo vật liệu Ba2In2O5, phương pháp đồng kết tủa 21 Hình 2.3 Nguyên lý thiết bị đo SEM ……………………………………….26 Hình 3.1 Giản đồ DTA– DSC gel có tỷ lệ mol Ba2+: In3+: AC 1:1:1 28 Hình 3.2 Giản đồ XRD Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel AC………30 Hình 3.3 Phổ EDS Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel AC……… … 31 Hình 3.4 Giản đồ XRD Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel EDTA… 32 Hình 3.5 Phổ EDS mẫu Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel EDTA… 34 Hình 3.6 Giản đồ XRD Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel (EDTA: AC 1:1)……………………………………………………………………… 35 Hình 3.7 PhổEDS Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel EDTA, AC 1:1……………………………………………………………………… ….36 Hình 3.8 Giản đồ XRD Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel(EDTA, AC 1:1,5)…………………………… ……………………………………… 37 Hình 3.9 Phổ EDS Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel(EDTA, AC 1:1,5)…………………………………………………………………………38 Hình 3.10 Giản đồ XRD Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel (EDTA: Ure 1:1) ………… …… ………………… ……………………………… 39 Hình 3.11 Phổ EDS mẫu Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel (EDTA: Ure 1:1) ……………… …………………… …… ………………….41 Hình 3.12 Giản đồ XRD Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel (EDTA: Ure 1:2)……………………… …………………………………………….…42 Hình 3.13 PhổEDS mẫu Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel (EDTA: Ure 1:2)………………………….…………………………….………… 43 Hình 3.14 Giản đồ XRD Ba2In2O5, chế tạo chất tạo đồng kết tủa với AO …………………………………………………… …44 Hình 3.15 Phổ EDS mẫu Ba2In2O5, chế tạo chất tạo đồng kết với AO………………………………………………………………………… 46 Hình 3.16 Giản đồ XRD mẫu tổng hợp………………………… 47 Hình 3.17 Ảnh SEM mẫu Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel … ……49 Hình 3.18 Ảnh SEM mẫu Ba2In2O5, chế tạo chất tạo đồng kết tủa với AO ……………………….50 Hình 3.19 Phổ FTIR Ba2In2O5chế tạo chất tạo đồng kết với AO 52 Hình 3.20 Phổ FTIR củaBa2In2O5 chế tạo chất tạo gel AC…….….…53 Hình 3.21 Phổ FTIR Ba2In2O5, chế tạo chất tạo gel (EDTA: Ure 1:1)………………………… ………………………………………………53 MỞ ĐẦU Hiện giới xã hội phát triển nhu cầu sử dụng lượng lớn, nhiên liệu hóa thạch đóng, vài trị quan trọng việc đưa xã hội đến mức phát triển ngày nay, tồn vấn đề nhức nhối lớn: Ô nhiễm khơng khí, biến đổi khí hậu tồn cầu với nóng lên trái đất Ngồi ra, nhiên liệu hóa thạch nguồn tài nguyên hữu hạn tái tạo, kinh tế dựa nhiên liệu hóa thạch cịn làm cho số nước khơng có nhiều tài ngun bị phụ thuộc vào nước vốn có nguồn dầu dồi vùng Trung Đơng, từ dẫn đến nhiều hậu trị kinh tế khác, chí chiến tranh giành dầu mỏ Trong công tìm nguồn lượng này, người đạt thành cơng định: đời trung tâm phát điện dùng lượng gió, lượng mặt trời với cơng suất lên tới hàng mêga ốt Tuy nhiên nguồn lượng cịn phụ thuộc nhiều vào tự nhiên.Việc nghiên cứu tìm nguồn lượng mớiđặc biệt công nghệ thân thiện với môi trườngđã trở thành nghiên cứu mũi nhọn nhiều quốc gia, đặc biệt nước phát triển Trong năm gần đây, hướng nghiên cứu đầy triển vọng tìm ra, việc sử dụng pin nhiên liệu.Pin nhiên liệu dần phổ biến thị trường, dự đốn pin nhiên liệu sử dụng hydrogen làm nhiên liệu, cung cấp cho giới nguồn điện bền vững tạo nên cách mạng lượng giới tương lai Vật liệu dẫn ion Ba2In2O5có ứng dụng làm pin nhiên liệu oxit rắn hứa hẹn mang lại nhiều tiềm tính chất điện loại vật liệu này.Đây lý chúng tơi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt đến hình thành nano tinh thể Ba2In2O5” cho luận văn thạc sỹ khoa học chun ngành hóa vơ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Cấu trúc perovskite hệ thống liên quan đến perovskite 1.1.1 Hệ thống perovskite ABO3 Perovskite tên gọi chung vật liệu, có cấu trúc tinh thể giống với cấu trúc vật liệu canxi titanat (CaTiO3) Tên gọi perovskite đặt theo tên nhà khoáng vật học người Nga L A Perovski (1792-1856), người có công nghiên cứu phát vật liệu vùng núi Uran Nga vào năm 1839 CấutrúcperovskitABO3lýtưởnglà cấu trúclậpphươngđượcmơtảtrênhình 1.1.Trongcấutrúcnày,ơmạngđơnvịđặctrưngchocấutrúclàmộthìnhlậpphương,tro ng đócation A chiếm vịtrítámđỉnhhìnhlậpphương,cation B chiếm vịtrítâm củahìnhlậpphương, tâm sáumặt củahìnhlậpphươnglàvịtrícủaionoxy Như xungquanh cation Bcósáuionoxy, xung cationAcómườihaiionoxy, hằngsốmạngtinh a=b=cvàcácgócα=β=γ=90o A O2- B Hình 1.1 Cấu trúc perovskite lý tưởng quanhmỗi thể: Phương pháp chế tạovật liệu perovskite phổ biến phương pháp gốm (phản ứng pha rắn) Để chế tạo vật liệu perovskite theo phương pháp này, nguyên liệu ban đầu oxit kim loại nghiền trộn thời gian dài để tạo đồng nhất, sau ép thành viên nung thiêu kết nhiệt độ cao để tạo sản phẩm Phương pháp có ưu điểm rẻ tiền, đơn giản, dễ dàng chế tạo vật liệu với khối lượng lớn có nhược điểm q trình nghiền trộn phảikỹ, thời gian thiêu kết lâu, nhiệt độ thiêu kết cao Ngồi ra,vật liệu perovskite chế tạo phương pháp solgel, với ưu điểm nhiệt độ thiêu kết thấp hơn, vật liệu có kích thước đồng đều, lại hạn chế khả tạo vật liệu với khối lượng lớn 1.1.2 Các hợp chất Brownmilleriteloại A2B2O5 Cấu trúc brownmillerite có cấu trúc trực thoi, liên quan chặt chẽđến cấu trúc perovskite Trong số trường hợp, hợp chất có cấu trúc perovskite cósố vị trí chỗ trống oxy tương đối lớn, biến đổi thành cấu trúc brownmillerite A2B2O5, thơng số mạng ô mạng đơn vị cấu trúc brownmillerite có giá trị so với cấu trúc perovskite: aB 2aP , bB 4bP , cB 2cP [2].Cấu trúc brownmillerite,có thể mô tả cấu trúc perovskite, với phần sáu oxy bị hàng dọc theo hướng [101] vàcó thể xem chuỗi lớp bát diện xen kẽ song song với chuỗi lớp tứ diện [1], cation In có mặt hai lớp bát diện In(1) tứ diện In(2) Có ba vị trí oxi khác O(1) nằm mặt phẳng xích đạo lớp bát diện, vị trí O(2) nằm vị trí đỉnh nối góc thuộc lớp bát diện với góc thuộc lớp tứ diện cịn vị trí O(3) nằm lớp tứ diện(hình 1.2) [2] Hình 1.2 Cấu u trúc brownmillerite lý tưởng t Ba2In2O5 1.1.3 Cấu u trúc tinh th thể chuyển pha cấu trúc Ba2In2O5 Nghiên cứu chuy chuyển pha cấu trúc tinh thểBa2In2O5 có ba giai đoạn chuyển pha (hình hình 1.3) [1, 2] Hình 1.3 chuyển pha cấu trúc Ba2In2O5 Từ nhiệt độ phịng đến 925oC,tinh thểBa2In2O5có cấu u trúc tr trực thoi có nhóm khơng gian Icmm (hình 1.3 a) Từ 925oC đến n 1040oC,tinh thể Ba2In2O5có cấu trúc tứ di diện có nhóm khơng gian I4cm (hình 1.3 b) Trên 1040oC, tinh thể th Ba2In2O5có cấu trúc lập phươngcó có nhóm khơng gian Pm3m (hình 1.3 c) c Qua nghiên cứu u cho thấy, th 910oC xảy chuyển n pha ccấu trúc độ dẫn củaa ion oxy tăng đ đột ngột khoảng từ 10-3 Scm-1 đếến 5.10-1 Scm1 [5].Khi nhiệt độ cao nhi nhiệt độ chuyển pha độ dẫn củaa ion oxy vật liệu Ba2In2O5 cao ZrO2 pha tạp Yttri(hình 1.4), việc ổổn định pha nhiệt độ cao Ba2In2O5 nhằm phát triển vật liệu dẫn ion oxy nhiệt độ thấp, thay cho vật liệệu dẫn ion oxyYSZ sử dụng Hình 1.4 Sự chuyển chuy pha có trật tự- trật tự tinh thể Ba2In2O5 1.2 Tình hình nghiên cứu, chế tạo Ba2In2O5 Trên giới, vật liệuBa2In2O5 nghiên cứu từ năm 1990 [6],như vật liệu dẫn ion oxy Trong cơng trình nghiên cứu độ dẫn ion oxy Ba2In2O5, nhà khoa họcsử dụng hai phương pháp để chế tạo vật liệu Ba2In2O5 khác phương pháp gốm[3, 4,5, 6, 7, 8, 9] phương pháphóa mềm: phương pháp Pechini [10],phương pháp hóa mềm dựa quy trình đốt cháy Glyxin - nitrat(GNP)[11] Năm 1990,J.B Goodenough[6]đã chế tạo vật liệu Ba2In2O5 phương pháp gốm, nguyên liệu ban đầu bột BaCO3 (99,9%), In2O3 (99,9%) nghiền ép viên sau nung 1000oC 24 giờ, thiêu kết lại 1300oC, thời gian 10 Mẫu vật liệu Ba2In2O5sau chế tạo có mật độ 90%.Khi nghiên cứu độ dẫn ion oxy vật liệu Ba2In2O5,J.B Goodenough cho biết,ở 910oC độ dẫn ion oxy vật liệu Ba2In2O5 cao,khoảng 10-1 Scm-1 Đây tiền đề mở đầu cho hàng loạt nghiên cứuvề độ dẫn ion oxy Ba2In2O5sau Năm 2002,nhóm nhà nghiên cứu T Hashimoto[4, 5]nghiên cứu chế tạo vật liệu Ba2In2O5cũng phương pháp gốm, nguyên liệu ban đầu bột BaCO3 (99,9%), In2O3 (99,9%) trộn lẫn ethanol Hỗn hợp bột sau trộnđem nung 800oC 24 giờ, sau nén thành viên hình trụ có đường kính 10-20 mm thiêu kết lại 1400oC, thời gian 17 khơng khí Nghiên cứu xác địnhđược từ nhiệt độ phòng tới 1400oC,trong tinh thể Ba2In2O5tồn ba pha,nhiệt độ chuyển pha cấu trúc loại loại hai tinh thể Ba2In2O5 quan sát khoảng 910oC khoảng 1070oC.Từ nhiệt độ phịng đến 900oC cócấu trúc trực thoi với thông số mạng: a = 5,968 Ǻ; b = 6,106 Ǻ c = 16,73 Ǻ,mật độ đo 86%, 1000oC cấu trúc tinh thể Ba2In2O5cócấu trúc tứ diện, 1200oC cấu trúctinh thể Ba2In2O5cócấu trúc lập phương Năm 2008, nhóm nhà nghiên cứu J.F.Q Rey [9]đã chế tạo ba mẫu vật liệu nano tinh thể Ba2In2O5,trong hai mẫu sử dụng chất ban đầu BaCO3 (99,8%), In2O3 (99,9%) (hai mẫu gọi mẫu S1 S2), mẫu nghiền nhỏ đem trộn sau nén thành viên hình trụ nung từ 1300oC đến 1350oC Một mẫusử dụng chất ban đầu muối nitrat:In(NO3)3.H2O (99,9%),Ba(NO3)2 (mẫu gọi mẫu N) Kết nghiên cứu J.F.Q Rey cho thấy: Thông số mạng tinh thể ba mẫu gần với giá trịthông số mạng tinh thểmà J.B Goodenough công bố[6].Tuy nhiên, điểm nghiên cứu tính kích thước hạt nano tinh thể Ba2In2O5(khoảng từ 32 đến 142 nm) cho thấy kích thước hạt nano tinh thể Ba2In2O5là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt độ chuyển phatrong tinh thể Ba2In2O5 Cụ thểmẫu S1 kích thước hạt tinh thể Ba2In2O5là 110,7 (nm) có nhiệt độ chuyển pha trật tự - trật tự 922oC, mẫu S2 có kích thước hạt tinh thể Ba2In2O5là 142,1 (nm) có nhiệt độ chuyển pha trật tự - trật tự 860oC,mẫu N với kích thước hạt tinh thể Ba2In2O5nhỏ khoảng 32 (nm) có nhiệt độ chuyển pha trật tự - trật tự 810oC thấp nhiệt độ chuyển pha trật tự - trật tự hai mẫu (S1 S2), nhiệt độ chuyển pha trật tự - trật tự mẫu S1 cao hơnnhiệt độ chuyển pha trật tự - trật tự mẫu S2 kích thước hạt tinh thểBa2In2O5 củamẫu S1 nhỏ kích thước hạt tinh thểmẫuBa2In2O5của mẫuS2, J.F.Q Rey cho mạng tinh thể Ba2In2O5 có vị trí chỗ trống oxy nênmột số mẫu hấp phụ OH, NO3đã ảnh hưởng đến nhiệt độ chuyển pha trật tự - trật tự tinh thể Ba2In2O5 Năm 2010, nhóm nhà nghiên cứuXiaogan [10]đã chế tạo ba mẫu vật liệu(Ba1-xLax)2In2O5+x(BLIO với x=0,4, x=0,5, x=0,6) phương pháp Pechini Họ sử dụng muối: Ba(NO3)2 In(NO3)3, La(NO3)3 với chất tạo gel AC, PEG, nhiệt độ thiêu kết cho giai đoạn cuối để hình thành pha mẫu 1400oC.Sản phẩm chế tạo vật liệuBLIO có mật độ tương đối lớn khoảng 98 (%), có độ nhạy với khí CO vàđộ ổn định cao, có ứng dụng tiềm dùng chế tạo cảm biến khí CO Hình ảnh SEM mẫu có kết đám, điểm nghiên cứu cho thấy thời gian nung từ đến 10 khơng ảnh hưởng kích thước hạt phân bố hạt bề mặt Năm 2012, nghiên cứu chế tạo vật liệu Ba2In2O5nhóm nhà nghiên cứu Rob Hui[11]cho thấy yếu tố ảnh hưởng lớn đến độ dẫn ion oxy bao gồm: mơi trường, pha tạp, kích thước hạt tinh thểBa2In2O5 Rob Huidùng phương pháp hóa mềm chế tạovật liệu nano tinh thể Ba2In2O5dựa trình đốt cháy Glyxin – nitrat (GNP) phương phápgốmchế tạovật liệu nano tinh thể Ba2In2O5dựa phản ứng pha rắn (SS),đã chế tạonăm loại mẫu khác gồm có mẫuBa2In2O5 bốn mẫu Ba2In2O5 (pha tạp Ce, La) Trong phương pháp GNP,Rob Huidùng nguyên liệu ban đầu là: Ba(CH3COO)2, Ce(NO3)2.6H2O, La(NO3)2.6H2O, In(NO3)2.15H2O vàGlyxin (NH2CH2COOH) để tạo phức với ion kim loại, ngồi lượng Glyxin dư nhằm mục đích ngăn cản tạo kết tủa bari axetat,một lượng làm nhiên liệu cho trình đốt cháy Dung dịch khuấy để muối tan hoàn toàn tạo phức, sau trình gia nhiệt để đốt cháy phức lượng Glyxin dư sản phẩm đem nghiền kỹ thành bột ép viên sau nung nhiệt độ cao 1100oC đến 1500oC, thời gian giờđể hình thành pha mẫu Trong phương pháp SS,Rob Hui nhóm nghiên cứu dùng muối nitrat ion kim loại: Ba2+, Ce2+, In3+, La3+, sấy 150oC để làm khơ hồn tồn lượng nước có mẫu, sau nghiền kỹ ép viên nung nhiệt độ cao 1100oC đến 1500oC, thời gian 10 giờ, trình nghiền nung lặp lại hai lầnđể hình thành pha mẫu Kết nhóm nghiên cứu, khảo sát tính chấtcủa mẫu cho thấy: Đối với mẫu Ba2In2O5khơng pha tạp có nhiệt độ chuyển pha từ cấu trúc Brownmilleritesang cubic 925oC, bốn mẫu Ba2In2O5 (pha tạp Ce, La) có nhiệt độ chuyển pha từ cấu trúc Brownmilleritesang cubic khoảng từ 410oC đến 480oC nhiệt độ chuyển pha mẫu không pha tạp cao nhiều so với mẫu pha tạp Nghiên cứu độ dẫn ion oxy mẫu bị ảnh hưởng môi trường kích thước hạt tinh thể: Chế độ nung từ 1100oC đến 1500oC kích thước hạt tinh thể tăng 10 nm – 70 nm Hơn mẫu chế tạo theo phương pháp GNP có kích thướchạt tinh thể từ 40 nm – 42 nm mẫu chế tạo theo phương pháp SS có kích thước hạt tinh thể lớn (57 nm – 65 nm) Nghiên cứu Rob Hui[11]đã cho thấy, yếu tố ảnh hưởng lớn đến độ dẫnion oxy vật liệu dẫn Ba2In2O5 kích thước tinh thể nano Ba2In2O5, nghiên cứu cho thấy việcchế tạovật liệu nano tinh thể Ba2In2O5từ pha mềm cần nhiệt độ chế tạo thấp đạt kích thước hạt nhỏ so với việc chế tạo từ pha rắn.Ngoài cịn có nghiên cứu khác nghiên cứu độ ion vật liệu dẫn Ba2In2O5[16,17], nghiên cứu pha tạp trongvật liệu dẫn Ba2In2O5[18,19, 20] vànghiên cứu cấu trúc chuyển pha cấu trúctinh thể Ba2In2O5[ 21] Trong nghiên cứu chế tạo vật liệu Ba2In2O5 giới diễn sơi tình hình nghiên cứu chế tạo vật liệu Ba2In2O5ở nước ta mẻ chưa thực quan tâm ý nhiều Đây lý mà tiến hành nghiên cứu chế tạovật liệu Ba2In2O5, qua tài liệu tham khảo nhà khoa học nghiên cứu chế tạo vật liệu Ba2In2O5, nhận thấy việc chế tạochế tạo vật liệu Ba2In2O5 theo phương pháp hóa mềm cần nhiệt độ thấp hơn, thời gian thiêu kết ngắn có kích thước tinh thể Ba2In2O5 nhỏ chúng tơi lựa chọn hướng nghiên cứu để chế tạo vật liệu Ba2In2O5 1.3 Phương pháp chế tạo vật liệu Ba2In2O5 1.3.1 Phương pháp sol-gel Hiện cóhai phương pháp tổng hợp vật liệu Ba2In2O5là: phương pháp gốm truyền thống phương pháp Sol-gel Phương pháp sol-gel phương pháp R.Roy đưa từ năm 1956, cho phép trộn lẫn chất quy mô nguyên tử Phương pháp sol-gel có nhiều ưu điểm tiềm phương pháp khác không chỗ tạo mức độ đồng cation kim loại qui mô nguyên tử mà cịn chế tạo vật liệu dạng khối, màng mỏng, sợi hạt Đây yếu tố công nghệ quan trọng chế tạo vật liệu oxit phức hợp chất lượng cao Từ muối kim loại tương ứng ban đầu, tính tốn theo tỷ lệ xác định hoà thành dung dịch Từ dung dịch này, hệ keo hạt rắn phân tán chất lỏng tạo thành, gọi sol Trong trình sol – gel, ion kim loại bị bao quanh nhóm chức như: -COOH, -OH, -NH2… Khi phản ứng tạo liên kết phân tử có kích thước khơng giới hạn hình thành đến lúc có kích thước lớn chiếm tồn thể tích dung dịch, tạo thành gel, gel chất tạo pha rắn liên tục bao quanh pha lỏng liên tục Tính liên tục pha rắn tạo tính đàn hồi gel, hầu hết gel vơ định hình Khi sấy khơ gel nhiệt độ khoảng 90oC, gel xuất ứng suất mao quản làm co mạng gel, chất gọi xerogel Q trình già hóa gel q trình biến đổi cấu trúc gel theo chiều hướng tạo thành trạng thái tinh thể vơ định hình sít đặc Gel khơ đem thiêu kết nhiệt độ thích hợp sau ép viên thiêu kết lại để tạo thành sản phẩm có mật độ cao.Gần đây, với đời phát triển kĩ thuật nano, phương pháp sol-gel lại quan tâm nhiều thành cơng tổng hợp vật liệu cấp hạt nano 10 Trong phương pháp này, vật liệu xuất phát thông thường muối vô kim loại, hợp chất hữu kim loại Trong trình sol-gel, tiền chất qua trình thủy phân phản ứng polymer hóa tạo keo huyền phù, sol Sau xử lý nhiệt, làm bay ta có gel Bản chất q trình sol-gel dựa phản ứng thủy phân ngưng tụ tiền chất Bằng cách điều chỉnh tốc độ hai phản ứng ta thu sản phẩm mong muốn Q trình sol-gel cho ta gel chứa toàn chất tham gia phản ứng dung môi ban đầu kết tủa gel tách khỏi dung môi.Bằng phương pháp sol-gel tổng hợp oxit phức hợp siêu mịn (d