BO GIAO DUC VA ĐÀO TẠO
TRUONG DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CHi MINH [f
KHOA HOA HOC
ese KHOA LUAN TOT NGHIEP
CHUYEN NGANH: HOA VO CO
Dé tai
NGHIEN CUU TONG HOP VA KHAO SAT CAC ĐẶC TRƯNG
CUA VAT LIEU NANO
Trang 2Khỏa luận tót nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
NHAN XET CUA HOI DONG KHOA HOC
PEO E EET E EEE EE EEE ORE EE EE OEE EERE REEL CEE OEE REE EERE ER EERE EERE E REET ERROR TREE ETE T TET TT REE ERE RO Pewee eee eeeene
Š.V cất S6 Á a4 Ác⁄2 hà aụ Thar seal nti PP ied ,
Trang 3Khoa luận tốt nghiệp GVHĐ: TS Nguyễn Anh Tiên
LỜI CẢM ƠN
[rong suốt bổn năm phan dau học tập ở TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM TP
HO CHI MINH, em đã tích lũy được rất nhiều kiến thức bô ích Với lòng trì ân sâu sắc
nhất, em xin chân thành cảm ơn quý thấy cô trong khoạ Chắc răng những nỏ lực những
nhắn đầu của bán thân sẽ chưa đủ đề thành công nếu em không có sự chỉ bảo tận tình của quỷ thây cô Với em, những kiến thức học được không chỉ mang giá trị tri thức Đỏ còn là giá trị tâm huyết của các thây, các cô đã miệt mài lao động vì chúng em
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Anh Tiền Bởi chính thây là
người đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức nhất là trong khi thực hiện khóa luận nàỵ
Nhờ thầy mà em hiểu hơn về những thực tế của loại vật liệu mới - vật liệu nanọ Không
dừng lại ở đó em còn từng bước hoàn thiện kỹ năng thực hành của minh Do chinh la
chiếc câu nỗi giữa lý thuyết và thực tiễn mang hóa học vào một phân của cuộc sống Bên cạnh đỏ em rất cảm ơn gia đình, bạn bẻ đã động viên, khuyến khích em có thêm nhiều nỗ lực hơn nữa trong quá trình thực hiện khỏa luận nàỵ
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô gia đình, bạn bè đã hết
lòng vì em trong thời gian viết khóa luận nàỵ
TP.HCM ngay tháng năm 2015 Nguyễn Minh Trí
Trang 4Khoa luận tốt nghiệp GVHD: TS, Nguyễn Anh Tiên
—_—_—_— ễÈễỄễễ_ễễẰễF>ƑễỀễẰ—ằễềẽềỀ‡ằễ_—ễẳằẫẵễsễòễễễềễ>ẻề>ềẻề>ềề
MỤC LỤC
NHẠN XET CUA HOI ĐÔNG KHOA HỌC S2 CS E1 c1 t2 22 xe
LIÊN CN iss Se C6009 16200825 c4 g6 24000020002 0 c2 2
BANE DRUG UI, I ssi isis can atic Sci RGR 5
ĐANH M BẠN out kccc acc Einn t4 G8tx¿ggGad¿etieceszgeaekoa 6
KT 1 eeeaeseseaeeoeaodeovxtoolaoaoodgo2v0160402996S0L20A000G24030)91200660/09030880 7 CHUONG 1 TONG QUAN VẺ VÁN ĐÉ NGHIÊN CỬỤ 255-2555 23552552552 Ụ Ị_ CÔNG NGHỆ NANO VÀ VẶT LIỆU NANỌ 51c 1121221225505 9
i: UNG: DUNG CUA VAT LIEU NANO saci II
[Z1 Điện tí và truyền HỒNG i isis stances cease II
I].2 Cong nghệ nano và cuộc cách mạng xanh c5 5 S72 ccccccccs 12
11.3 Ung dung céng nghệ nano trong Hinh Vue ¥ té .cccccesseesecsseorssesseseensveseeneeneeneenvene 13
IỊ4 Một số lĩnh vực khác mm |
Ị CAC PHUONG PHAP Điều CHẾ VAT TEED? NANỌ cọ 15 IIỊ1 Phương pháp thủy nhiệt [I ], [2] [4] 5-5-2 s2 se ccse se sesse l6
H2- tương pin soteelfIL DA MẠ sxxá 16
IIỊ3.Phương phap dong két tla [1] [2] [4] ceccsscccesccscsccccessccssesseeseeccesvcsuecerssecescenreneces 17 IV TONG QUAN VE VAT LIEU PEROVSKITẸ ccccssssssssssssssssessssssvesneeneanecsven 18 IV.1 Cau tric tinh thé ABO thuan [1], [4], [7] ccccccccscccccccccscccsesssccccccsessecenssnresnenneenees 19
IV.2 Cau trúc tinh thé ABO, bién tính [ I] [4] [7] 6c se s56 2S 20
V TỎNG QUAN VẺ OXIT VÀ HIDROXIT CỦA YTRỊ SÁT, NHÔM 21
VỴị Tú GH)oxt vá yti (HH) tebe: 09) sss sssiscccescecssnsicacicnces aacceniecesinstasiacépecteateass 2)
V2 Sit CHT) dxñ và sắt (TÍ) hiđroXït 18} sessissencescsccoevesencesesenanncvpcossnsveccsenscsseusnsssecssens 23
Pe ee RATES CA 2 m Rdeewoxoeyeaaeseaneeseseassoc 24
VỊ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨỬU,, 4.6222 S22S2<cESEEEEcSeccxcx2 cv 26
V1.1 Phuong phap phan tích nhiét [3] [5], [6] { 10] 555-555-5552 26
V1.2 Phuong phap nhiéu xa tia X (XRD) [3] [5] [6] [10] - - 27 V1.3 Phương pháp kinh hiện vi điện tử truyền (TEM) se 29
“—ƑỄ—ẾỄẾỄ—Ể—“—ằễễễễễễỄễễễễễ——ễ—
Trang 5Khoa luan tot nghiệp GVHD: TS Nguyén Anh Tién
YỊ4 Phương pháp đo độ từ ĐÓ k2 6200200002226 cac GGdaocaa 29
VỊ5 Phô tán sắc năng lượng tỉa X (EDX) - các S.L.rske 31 CHUGNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ KÉT QUÁ THẢO LUẬN 25-55-52 33 y,00/2./c).// 0 Ư ),H, Ơ,ƠƠ 33 ỊI Hóa chất — thiết bị và đựng cụ ‹ c0 0020.0120 n4Ÿ040012200111142500814asas0446 33 Ị2 Thực nghiệm tỏng hợp bột nano YFea ;Alạ ;O; bằng phương pháp đồng kết tủa
li 111 5 Tác a aR 34
KET QUA-THAG LUAN ác:cácác co kgu a0 iAG00062012020X22168G1AG0x2cu 2à: 36 13:1 Kết quá phân tích iDTA/TOÀ ác 26002226006 00g004Gảa66scaáe 36 Hi Nữ ARI TY coecovcuae6c694669464062831 06403501204001206001620052409101210006/83 37
In ‹ c2 n8 AẠRL" 4]
IIỊ4 Kết quá EDX(S) của vật liệu Y Fe ;A lạ sÕ2 2525222 s22 sssrsvsrrrreo 42 LS; Kick quá đo đỒ từ HỘ 2001200 00022x000202GG000606012001000 eee 42 KHI TUẦN KIÊN N24 26606C 220212 0000G100600022ãGGXI2GN|GGAkbđvd 47 es KETELUIẢN Gia tdubdadboatusucesobioybadll4Geliboiistagux4exe 47
ES PT NI caeeskonaeeoadeaeiaieeaoeosecaeaveoceroooeerkessacsvaziax6i4210602563006Ẻ 47 TAL LIEU THAM KHẢỌ - - 1 S4 3S S2 S2 2213111171710 313211712173 1111171 1 243 48
Trang 6Khóa luận tôt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền
DANH MỤC HÌNH ANH
Hinh ì:Mẫu điện thoại MOIDh‹ccc-ciccci: các -062606260001802016 262246151462 4000sid2cxci 11
Hinh 2 Bình sữa sử dụng công nghệ Nano Silver Ăn 13
Hi SGñ¡ Bo Giữ CT4 scsadtussssadtosùiotllgt2dicđoiide 18
Hinh 4 Cầu trúc perovskite lý tưởng S023 129113251521 11751551511221751 521 19 Hinh 5 Hinh dang cau tric cua perovskite khi gc B-O-B # 180° .ọ ccccccsceecessesscsseeeeees 20
Hià 6G: ĐÀ: NIỆC HA 2222201060026 0012-00 G0dãG0112001160eii6s600520G6e0326612G110E 27
Hinh 7 Sơ đô nguyên lý của hệ ghi nhận tín hiệu phô EDX trong TEM 31
Hinh 9.Giản đô phân tích nhiệt của mẫu kết tủa thu được trước khi nung 36
Hinh 10 Gian 46 nhiéu xa tia X cúa mẫu được nung ở 700°C Sóc s22 38 Hình | 1 Giản đồ nhiều xạ tia X của mẫu được nung ở 8060°C 5 6-vsccczcse 38
Hinh 12 Gian 46 nhiéu xa tia X của mẫu được nung ở 900°C c5 cv s06 39
Hình 13 Giàn đồ nhiều xạ tia X của mẫu được nung ở 700°C 800°C 900°C 39
Hinh 14 Anh TEM của mẫu sau khi nung ở 800°C (55 S31 1 S111 31213 11x) 4l Hình 16 Kết quả EDXS của mẫu nung ở 700°C 2-5- 2 S4 Sz E3 tEEZ 4x S355 x2322x-5 42
Hình 17 Kết quả đo từ tính của sản phẩm sau khi nung ớ 700°C 5-5552 532 43
Hình 18 Kết quả đo từ tính của sản phẩm sau khi nung ở 800°C 2-52 552552 44
Hình 19 Kết quả đo từ tính của sản phẩm sau khi nung ở 900°C 65c 256 45
Trang 7Khóa luận tót nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền
DANH MỤC BẢNG
Bảng: Ì: Ctuưên bị bón CÀ 2k4 02052202200006 620200200 06010G006600/2,xcu1802/d4Ae2 34
Bang 2 So sánh khoảng cách d của mẫu với YFeO; (số phỏ 01-086-01 70) 40
Bảng 3 Kích thước hạt khi nung mẫu ở 700°C 22 2222 S52 St Sư zsgczvz vi 40 Bảng 4 Kích thước hạt khi nung mẫu ở 800°C G52 1 0 20511121 1111111131120 40 Bảng Š Kích thước hạt khi nung mẫu ở 900°C, 22-522 + + +tvcvcvererscvecrxrei 4]
Bảng 6 Đặc trưng tử tính của mẫu theo nhiệt độ nung 2 2-5 5552233 cSg3 vs 46 Bang 72 Đặc trưng từ:ứnh của YFeO[ | Giác 4662166600000 naa 46
Trang 8Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền
LỜI NÓI ĐÀU
Hàng trăm triệu kết qua cho tir khéa “nano” 1a nhimg gi ching ta dé dang bat
gặp trên trang tìm kiếm thông đụng nhất thế giới-Googlẹ Thật vậỵ “nano” không còn lả
một khái niệm hoản toàn xa lạ với chúng tạ Ngảy nay, rất để để chúng ta có thẻ bắt gặp
một con chíp một loại sơn phủ ứng dụng công nghệ nanọ Chính bởi những ứng dụng rộng rãi như vậy đã chứng minh được sức mạnh của công nghệ nano và khoa học nano trong giai đoạn phát triển nhảy vọt của khoa học kỹ thuật ngày naỵ
Do đâu mà công nghệ nano vả vật liệu nano lại chiếm vị trí quan trọng như vậỷ Chính nhờ kích thước siêu nhỏ đã giúp cho vật liệu nano mang nhiều hiệu ứng lý thú và nhất là hữu dụng cho hàng loạt nhu cầu của con ngườị Trong số đỏ, loại vật liệu nano dang perovskite ABO; thuan va bién tinh dang mang lại những triển vọng mới cho sự phát triên của khoa học và công nghệ: đem đến những ứng dụng to lớn trong công nghệ
sản xuất thiết bị máy tính, dụng cụ y tế, chất siêu đẫn xúc tác cho các phản ứng phân hủy
các chất độc hạị
Gốm truyền thống là phương pháp thường được sử dụng đê điều chế vật liệu
nano đạng nảỵ Tuy nhiên, phương pháp này có rất nhiều khuyết điểm Yêu cầu vẻ trang thiết bị là hạn chế khó khắc phục nhất của phương pháp nàỵ Song song đó là điều kiện
nhiệt độ đẻ thu được pha tỉnh thể khá caọ Một hạn chế không thẻ bỏ sót của phương pháp
nảy chính là mức độ đồng nhất vẻ hình đạng kích thước của sản phẩm thu được
Ngày naỵ đồng kết tủa là sự lựa chọn của nhiều công trình nghiên cứu về tông
hợp vật ligu nano perovskite bién tính Bởi lẽ phương pháp nảy hoản toàn có thẻ tiền hành trong điều kiện phòng thi nghiệm Sản phẩm thu được có kích thước nanomet vả độ đồng nhất cao về mặt hình dạng kích thước là ưu điểm lớn nhất của phương pháp nàỵ Sản
pham thu được tương đối nhiều hơn các phương pháp khác cũng mang lại cho phương
pháp nảy một điểm cộng Bên cạnh đó quả trình điều chế hạn chẻ được mắt mát đo hay
hơị góp phản làm giảm thiêu ư nhiễm mơi trường
Trang 9
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
Bằng thực nghiệm, nhiều công trình đã chứng minh được khi thay một phần
sắt trong YFeO; băng các kim loại hóa trị H như Sr Nị sẽ dẫn đến sự thay đôi trong câu
trúc dân đến biến đổi hàng loạt đặc tính hóa lý của vật liệu điều chế từ chủng Tuy nhiên,
hàu như chưa có tải liệu nào công bỏ vẻ việc thay thẻ một phân sắt bởi kim loại nhôm
Liệu khi thay thể như vậy sản phẩm thu được sẽ có những đặc tính lý thủ khác? Đẻ trả lời
cho câu hỏi nàỵ chúng tôi đã nghiên cửu tổng hợp vật liệu bột nano YFes;Al, :O; bằng phương pháp đóng kết tủa vả khảo sát một số đặc trưng của chúng như độ đơn phạ cấu trúc kích thước vả các đặc trưng tử tỉnh (M, M, H,)
Trang 10Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE VAN DE NGHIEN CUU
1 CONG NGHE NANO VA VAT LIEU NANO
Ngày nay, chúng ta để dàng bắt gặp “nano” trong nhiều vẫn đẻ, lĩnh vực thiết bị như: tủ lạnh kháng khuân chứa nano bạc máy giặt khử mùi nhờ công nghệ nano bạc,
son chong âm mốc để lau chủi nhờ nano TiO: Đây là minh chứng cho sy img dung
rộng rãi của công nghệ nano và khoa học nano vào nhiều lĩnh vực trong đời sống Như vậy, có thẻ nói lĩnh vực thuộc về nano đã góp phần phân chia cụ thẻ hơn các ngảnh khoa học nỏi chung Nếu trước kia việc phân chia các ngành khoa học thành toán học, vật lý,
hóa học là theo chiều đọc: thì chỉnh những lĩnh vực thuộc nano đã một lần nữa phân chia chủng theo chiều ngang Khoa học nano, công nghệ nanọ khoa học vật liệu mới là
một ví dụ điền hình cho sự phân chía nàỵ Sự ra đời của hàng loạt tạp chí có uy tín liên quan nhu Nano Letters, Nanotoday da chirng minh rõ ràng hơn điều nàỵ Vậy "nano" có nghĩa là gỉ Khoa học nano, công nghệ nano cỏ những điểm chung nàỏ
Từ "nano" có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp mang ý nghĩa ước giảm đi một tỷ lần cho đơn vị gắn vào trước nó (10) Ứng dụng điều nảy, chúng ta có thể để dàng hiểu l
nanogram chỉnh là I phần tỷ của gram, 1 nanomet là một phần tỷ của met
Khoa học nano là ngành khoa học nghiên cửu về các hiện tượng vả sự can
thiệp vảo vật liệu ở mức độ nguyên tử, phân tử và đại phân tử Ở những mức độ đỏ tinh
chất của vật liệu khác hản với tính chất của chúng tại các quy mô lớn hơn Chinh điều này đã khiến khoa học nano nói chung được quan tâm nhiều hơn so với các ngành khoa học dừng lại ở mức độ micrọ Và cũng như nhiều ngảnh khác, khoa học nano không bao giờ
tách rời các ngảnh khoa học cơ bản như toán học, vật lý, hóa học sinh học Hơn nữa chúng gắn bỏ mật thiết với nhau, củng nhau phát triển Nếu hỏa học góp phản tổng kết những phương pháp điều chế vật liêi nano thi chỉnh khoa học nano cũng góp phần giúp
hóa học tìm ra những tính chất rất riêng của chúng Nếu vật lý làm sang to hon nhưng
tinh chat quang, điện từ của vật liệu nano thi cũng chính khoa học nano đã giúp phat
Trang 11
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
minh, sang ché ra hang loat con chip siêu nhỏ hàng loạt điện thoại thông minh Hơn bao giờ hét khoa học nano vả sinh học đã, đang và sẽ gắn bó với nhau hơn nữa trong việc tìm ra nhiều phương thuốc nhiều loại thiết bị tỉnh vi phục vụ đời sống, sức khỏe con ngườị
Sỡ đĩ khoa học nano gẵn liền với các ngành khoa học cơ bản khác chính là nhờ chiếc cầu nói - công nghệ nanọ Đây chính là tô hợp các quá trình chế tạo ra vật liệụ các
thiết bị máy móc các hệ kỹ thuật mà chức năng của chúng được xác định bởi cau tric
nano-các đơn vị cấu trúc có kích thước từ 1 đến 100 nm Ngày nay công nghệ nano đã đi
sâu vào nhiều lĩnh vực hiện đại của khoa học kỹ thuật
Ranh giới giữa công nghệ nano vả khoa học nano đôi khi không rõ ràng, tuy
nhiên chủng đều cỏ chung đổi tượng là vật liệu nanọ Đây chính là loại vật liệu cỏ ít nhất
một chiêu theo kích nanomet So với những vật liệu có kích thước lớn, vật liệu nano cỏ
nhiều tính chất nỏi trộị khác biệt Các tỉnh chất đặc trưng cảu vật liệu như tỉnh dan điện
dẫn nhiệt, hiệu ứng từ có thẻ bị thay đổi khi giảm xuống kích thước nanomet Có thẻ
phân chia vật liệu nano theo trạng thái bao gồm rắn, lỏng và khị Trong số đó, vật liệu
nano dạng rắn được nghiên cứu nhiều hơn cả Nếu tiếp tục phân chia theo cầu trúc ta sẽ
thu được vật liệu nano không chiều (0D) một chiều (1D) và hai chiều (2D)
Vật liệu nano không chiều là loại vật liệu mà cả ba chiêu đều có kích thước
nanọ Chính loại vật liệu nano này được ứng dụng trong các tủ lạnh, máy giặt được cho rằng có khả năng kháng khuẩn caọ mang lại nhiều lợi ích thiết thực trong việc chăm sóc sức khỏe con người,
Vật liệu nano một chiều là loại vật liệu có 1 chiều theo mang kích thước nanomet Phyllvosilicat được két hợp với các polime đẻ tạo nanocomposit có các tính
chất chịu nhiệt, chịu mài mòn chống cháỵ
Tương tự vật liệu nano hai chiều là loại vật liệu có 2 chiều mang kích thước
nanomet Ông nano cacbon là một ví dụ điền hình cho loại vật liệu nảỵ
Trang 12Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tién
a —————ễễ—>—-——ễ
Day chi là cách phân chia thông dụng nhất Ngoài ra còn rất nhiều cách phân
chia khác như dựa vào nguon ban dau, dura vao ứng dụng thực tiễn của chúng
ị UNG DUNG CUA VAT LIEU NANO
Sức mạnh của công nghệ nano, vật liệu nano đã được mình chứng bằng nhiều
img dụng vỏ củng thiết thực phục vụ yêu cầu ngày cảng cao của khoa học kỹ thuật
Những tỉnh chất nỏi trội của loại vật liệu nay som đã được ứng dụng trong các linh vực
điện tứ vả truyền thông y tế Những ửng dụng của chúng còn tiến xa hơn nữa trong
những nghiên cửu bảo vệ môi trường sống Tắt nhiên những ứng dụng thiết thực này một
lần nữa minh chứng cho tính hữu dụng của loại vật liệu nảỵ
HHỊ1 Điện tử và truyền thông
Dau năm 2008, hãng điện thoại nỗi tiếng thế giới Nokia đã giới thiệu một mẫu smartphone làm ngỡ ngảng cả thẻ giớị Đây là mẫu điện thoại có sự hợp tác giữa trung tâm nghiên cứu Nokia và trường Đại Học Cambridge Anh Mẫu điện thoại của Nokia
được coi là thiết bị di động của tương lai nhờ thiết kế trên công nghệ nanọ Nokia Morph
có khả nắng mẻm đẻọ co dẫn thích ứng theo môi trường và ý thích của người sử dụng
Tuy nhiên những bí mật vẻ tên, cấu tạo của vật liệu nano nay vẫn còn được giữ bí mật
Ce”
Hinh 1 Mau dién thoai Morph
cho toi ngay naỵ
Ngày 06/12/2007, nhóm nghiên cứu Silicon của IBM đã công bố một kết quả
quan trọng trong ửng dụng của quang điện tử nano nẻn Silicon, sử dụng ảnh sảng thay thẻ cho các sợi đông cho việc truyền tai thông tin trong các "não" của một con chip
Trang 13
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tién
Kết quả được công bỏ trên tạp chỉ Optics Express các nhả nghiên cứu của
IBM nhắn mạnh đây là một thành công vô cùng quan trọng trong việc truyền tải thông tin
giữa các lõị hay “não” của một con chíp bằng cách sử dụng các xung ánh sáng thay thẻ
cho cae tin hiệu điện trong dây dẫn thông thường đẻ tạo nên một siêu máy tính trên chíp
hoàn toan bang silicon
Điều đáng chú ý là bộ điều chẻ này có kích thước nhỏ hơn 100 (và có khả năng thu nhỏ hơn tới 1000 lần) so với các thiết bị điều chế hiện tạị Đây cũng là thiết bị sau củng trong hệ thông tích hợp cản được silicon hóa, để xây dựng một chip hoàn toản trên
nén silicon,
Công nghệ mới này sẽ hướng tới một phương pháp công suất - hiệu quả để có
thẻ liên thông hàng trăm đến hảng nghìn các lõi với nhau trong một chip nhỏ, va thay thể
hồn tốn các dây dẫn Sử dụng ảnh sáng thay cho dây dẫn để truyền thông tin giữa các
lõi sẽ tăng tốc độ lên tới 100 lần, trong khi chỉ tiêu hao 1/10 năng lượng so với kỹ thuật
dây dẫn đương thờị
LỊ2 Công nghệ nano và cuộc cách mạng xanh
Công nghệ nano tiểm năng là “một giấc mơ xanh nhân đôi” Với công nghệ
nano chúng ta có thẻ tạo ra những sản phẩm và quy trình xanh ngay từ lúc ban đầu” bả Barbara Karn, một nhà khoa học môi trường, người tô chức thành lập chương trình Công
Nghệ Nano Xanh năm trong khuôn khô dự án Công Nghệ Nano Trọng Điểm
Thật vậỵ bản báo cáo tại Hội Hóa Học Mỹ lần 4 của nhà khoa học Karen
Sechmidt thuộc Dự Án Công Nghệ Nano Trọng Điểm da khang định “Một sự phối hợp
hợp chặt chẽ giữa công nghệ nano với nguyên tắc cũng như thực tiễn của ngành hóa học xanh vả khoa học xanh đang năm giữ chia khỏa xây dựng một xã hội có khả năng chống
đỡ được những tác hại của mỏi trường trong thẻ kỷ 21” Một ví dụ điện hình đã được nhả
hóa học Vicki Colvin và các cộng sự tai dai hoc Rice tiên hanh Ho đã kham pha ra cac
hạt nano sắt từ oxit có kích thước 12 nanomet có thẻ loại bỏ hơn 99% Arsenic trong dung
Trang 14
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền
địch trong khi đỏ đồng nghiệp của họ tại đại học bang Oklahoma đã chế tạo thành công
những cảm biến có kích thước nano có thẻ phát hiện các chất gây ô nhiễm tới nông độ
phân tị
11.3 Ứng dụng công nghệ nano trong lĩnh vực y tế
Trong lĩnh vực y tế, nano bạc nhận được nhiều sự quan tam nhất bởi đặc tính kháng khuân, diệt trùng Theo GS.TS Phan Hồng Khỏị Chủ tịch Hội Vật lý Việt Nam
Viện Khoa học vật liệu “Nano là công nghệ của thể kỷ 21 giúp bảo vệ và nâng cao chất
lượng cuộc sông Nano Silver là một ứng dụng hoàn thiện của khoa học và công nghệ
Nano đổi với bạc để tăng tính năng điệt khuẩn sát trùng tiêu độc và khử mùi, được ửng
dụng trong một số sản phẩm như các dụng cụ bảo quản thực phẩm sơn các vật liệu may mặc mỹ phẩm ”
Tại Hội thảo, sau một thời gian kiểm tra chặt chê vẻ chất lượng và ứng dụng,
lan đầu tiên các sản phẩm của Hãng Mummybear như bình sữa, ca uống nước, bàn chải
đánh răng sử dụng công nghệ Nano Silver được Bộ Y tẻ, Viện Dinh dưỡng Cục An toàn
vệ sinh thực phẩm Vinacontrol cấp chứng nhận đạt tiêu chuẩn sản phẩm vẻ chất lượng vệ
sinh an toàn thực phẩm, đưa vào lưu hành rộng rãi trên thị trường
Đây thực sự là một tin vui đối với người tiểu dùng đặc biệt là các bả mẹ trong việc chăm sóc và bảo vệ sức khỏe trẻ em
Hình 2 Bình sữa sử dụng công nghệ Nano Silver
Trang 15
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
Không dừng lại ở đó những ửng dụng của vật liệu nano trong điều trị ung thư
đang là tâm điểm của nhiều công trình nghiên cứu, Các nhà nghiên cứu đang phát triển những phân tử nano được thiết kế đặc biệt để ứng dụng hiệu quả hơn trong y học Những
phản tử nano mang một nam châm cực nhỏ và một bộ DNẠ khi bị tác động băng trường điện từ chúng sẽ giải phóng ra chất thuốc đúng như mong muốn của điều trị viên
Phương pháp trị liệu độc đáo nảy sẽ giúp giảm liễu lượng thuốc cần dùng và giảm các
phản ứng phụ không mong muốn
Geofrey von Maltzahn nghiên cứu sinh tại Bộ môn Khoa học và Công nghệ Y
tế của Harvard - MIT cho rang, công nghệ nảy kiểm soát các phân tử nano phỏng thích
thuốc một cách nhanh chỏng chỉ khi chủng đến đúng tế bảo cẳn chữa trị Những phản tử nano mới hình dang hat va có đuôị Hạt này có nhân oxide sắt phú một lớp polymer nhưng nhân không chứa thuốc mả một đoạn đuôi DNẠ đoạn DNA được nói với hạt bằng phản tử hydro, còn thuốc nối với DNA cũng cùng một cách trên Các phân tử này bị tách rời khi bị nung nóng Warren Chan cho biết, đây là công trình đầu tiên đẻ cập đến việc sử dụng các phân tử điện từ trên bề mặt của DNẠ Sự kết hợp này là hết sức độc đáọ Những
thi nghiệm gắn đây cho thấy các nhà nghiên cửu đã thành công trong việc phá vờ liên kết
DNA bằng bức xạ nhưng những thí nghiệm này được tiến hành trong môi trường lỏng dang keọ Kế tiếp, các nhà khoa học phải kiểm nghiệm khả năng các phân tử hoạt động
trong môi trường của các tế bào ung thư
11.4 Một số lĩnh vực khác
Ứng dụng mới của công nghệ nano cho phép tạo nên một loại sơn đặc biệt giúp phát hiện những vết nứt cực nhỏ trước khi chúng bắt đầu lan rộng Trong một thông cao moi day, cac chuyén gia cua Dai hoc Strathclyde (Scotland) tuyén bo da tao ra mét
loại sơn đột phá mả lại rẻ tiền, có thê phát hiện được những vết rạn nhỏ xíu trên bẻ mặt
của tua bin quạt gió cầu cảng trước khi những ảnh hưởng đến cấu trúc thực sự xuất hiện Bên cạnh đặc điểm thân thiện với môi trường, sơn thông minh sử dụng công nghệ nano đẻ tìm ra những chuyền động trẻn các cầu trúc lớn giỏng như là một loại cảm biến có thể
Trang 16Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
cảnh bảo vẻ tính an toàn của cầu trúc đó Các biện pháp cảnh báo truyền thông thường
phức tạp, tôn thời gian mà lại đất tiền Trong khi đó sơn do Đại học Strathclyde chế tạo
có thê được phun lên bất cứ bẻ mặt nàọ với các điện cực bám vảo các câu trúc vả tạo nên
hệ thông cảm biến đản trải trên toàn bộ bẻ mặt Giá thành của loại sơn mới này cũng chỉ
bằng một phản nhỏ các phương pháp thông thường đo được làm từ tro và nano carbon dang ong
Hiện tạị công nghệ nano cũng được quan tam đẻ ứng dụng trong việc trùng tụ phục dựng các công trình kiến trúc ở Việt Nam Sáng 11/11/2012 tin từ Văn phòng
UBND tỉnh Quảng Nam cho biết chỉnh thức cho phép sử đụng công nghệ nano của Tập
đoàn Guardindustrv Pháp được ửng dụng vảo trùng tu các di tích Chăm trên địa bản Hơn
20 năm nay, Quảng Nam tập trung công tác bảo tôn, phục dựng nguyên trạng các quân thẻ di tích nàỵ Tuy nhiên, công tác bảo tổn, trùng tu các nhóm tháp Chăm trên địa bản
tỉnh chí dừng ở mức độ gia cô chông xuống cấp, tái định vị các câu kiện, phòng chỗng
nguy cơ xâm hại từ tự nhiên Hiện vẫn chưa có những biện pháp hữu hiệu để chống xuống cắp các đi tích nàỵ
Hy vọng với công nghệ nano mới được áp dụng nếu thành công sẽ là biện pháp hữu hiệu để cứu nguy khẩn cấp cho các đi tích Chăm hiện dang trong tinh trang xuống cấp
il CÁC PHƯƠNG PHAP DIEU CHE VAT LIEU NANO
Với sự tiền bộ không ngừng của khoa học-kỳỹ thuật ngảy cảng có nhiêu công
cụ thiết bị máy móc mới ra đời phục vụ cho công tác nghiên cứụ Không năm ngoài van đẻ nảỵ vật liệu nano hiện được chế tạo bảng nhiều phương pháp khác nhaụ mắy móc
thiết bị khác nhaụ Tuy vậỵ nhóm các phương pháp hóa ướt vẫn được chú ÿ hon ca do
chúng có thẻ giúp điều chế được vật liệu ở kích thước nanomet, Nhóm phương pháp này
gòm phương pháp thúy nhiệt phương pháp sol-gel, phương pháp đông kết tủạ Và đây
cũng chính là ba phương pháp cân đào sâu hơn đề thấy được ưụ nhược điểm Qua đó có
thẻ chọn một phương pháp tôi ưu để tong hop loai vat liéu nano mong muôn
Trang 17Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
LH.I Phương pháp thủy nhiệt [T}, [2], [4]
Phương pháp thủy nhiệt là phương pháp thực hiện phản ứng ở nhiệt độ bay hơi đưới áp suất caọ Phương pháp thủy nhiệt kết tủa bắt đầu tử dung địch muối tỉnh khiết Còn phương pháp thủy nhiệt tỉnh thẻ hóa sử dụng hidroxit dạng gel hoặc dạng sol Phương pháp này tạo các oxit kim loại đạng huyền phù đảm báo sự hòa trộn đồng đềụ có độ phân tán cao, Phương pháp này có ưu điểm chỉnh là nhiệt độ được sử dụng không
cao; tránh được sự vỏn cục khi nung đo tiên chất ban đầu không ở đạng rắn Tuy vậy,
phương pháp này tỏ ra kém hiệu quả khi không có sự tương thích giữa các yếu tổ như
pH nông độ áp suất và tiền chất Những yếu tô này rất khỏ đẻ kiểm soát trong quả trình
điều chẻ Do đó mả gần như phương pháp này ít được sử dụng 111.2 Phwong phap sol-gel [1], [2], [4] |
Phương pháp này ra đời vào những thập niên Š0 của thẻ kỷ trước vả được phát
triên nhanh chống nhờ khả năng cỏ thẻ tông hợp được vật liệu có kích thước nanomet.Sol là một dạng huyền phủ chứa các tiêu phân có đường kinh từ 1-100nm phân tan trong chat
lỏng Gel là hệ nửa rắn hay nửa rắn trong đó vẫn giữ dung môi dưới dạng chất keo hay
polymer Dé téng hgp theo phương pháp nàỵ trước hết cần chế tạo sol trong một chất
lòng thích hợp Từ sol sẽ xử lý hay đề lâu dẫn cho già hóa thành gel Đun nóng gel đẻ thu được sản phẩm mong muốn
Thực nghiệm đã tổng hợp được nhiều loại vật liệu nano perovskite bằng
phương pháp nàỵ Điển hình như công trình “Chế tao nano perovskite Laị
Eu,Mng ,Znạ,O; bằng phương pháp sol-gel hưởng ứng dung trong y sinh hoc" San phẩm thu được có kích thước trong khoảng 30-50nm
Tuy khăc phục được những hạn chế của phương pháp gốm truyền thông về mặt thời gian cũng như độ đơn pha của sản phẩm nhưng phương pháp nảy còn nhiều điểm hạn chế Mặc đủ để tiến hành trong điều kiện phỏng thí nghiệm nhưng khỏ khăn vấp
phải là việc lựa chọn chất tạo gel Hơn nữạ trong một số công trình khác việc chon poli
vinylancol làm chất tạo gel sẽ khó trong khâu tính toán xứ lý hóa chất ban đâụ Bởi lề hệ
nt
Trang 18Khoa luan tot nghiép GVHD: TS, Nguyễn Anh Tiền
—“m==—mmmmmmmmmmm—=m——=mmm— mm -—ễẳ-ễẮẳẫẳẫằẳẫẳẫẳẫẳaẳẫẳẫằẳrarẳằằanannsssnrẳn=mmmm.m an
số polime hỏa trên nhãn hóa chất không phải là một giả trị cụ thể, rõ rằng mả là một con số mang tính ước lượng như n = 10.000-15.000 Mặt khác điều kiện pH và nhiệt độ tạo
gel cũng như tỷ lệ giữa các ion kim loại và chất tạo gel là những yếu tổ phức tạp cũng cần được nghiên cửu rồ rang hơn
LIỊ.3.Phương pháp đồng kết tủa [1J, [2], [4]
Phương pháp đồng kết túa là một trong những phương pháp đang được sử
dụng rộng rãi đẻ tông hợp vật liệụ Phương pháp này cho phép khuyết tán các chất tham
gia phản ứng khả tốt tăng đáng kẻ bẻ mặt tiếp xúc của các chất phản ửng do đó có thể
điều chế được vật liệu mong muốn Với phương pháp này chất gốc là các muỗi vô cơ được hòa tan trong dung môi lả nước sau đỏ cho phản tmg vm dung dich nhu KOH,
NaOH NH: để tạo kết tủạ Sản phẩm kết tủa được lọc rửa sạch bằng nước cắt và được
phơi khô tự nhiên (khoảng 2-3 ngày) Các hạt được tổng hợp có kích thước từ vải
z *
nanomet dén vai chuc nanomet,
Phương pháp đồng kết tủa đã khắc phục được yếu tổ nhiệt độ thời gian nung
vả ủ của phương pháp gốm truyền thông Nhiệt độ được sử dụng trong phương pháp này
thường thấp hơn 1000°C nền tiết kiệm năng lượng hơn phương pháp gốm truyền
thông.Việc nung sản phẩm vài ngày giờ chỉ thực hiện trong vài giờ Hơn nữa nó còn có
thể được tiễn hành trong điều kiện phòng thí nghiệm, không cần các máy móc thiết bị
phức tạp Không dừng lại ở đó phương pháp này cũng đơn giản hóa các yếu tò về nhiệt độ pH tỷ lệ các ion kim loại và chất tạo gel Chính những ưu điểm trên mà trong khóa luận này tôi đã chọn phương pháp đồng kết tủa để tổng hợp vật liệu đã đề
xuất
———————-—— oa)
Trang 19Khoa Juan tot nghiep GVHD: TS Nguyễn Anh Tién
IV TONG QUAN VE VAT LIEU PEROVSKITE
Perovskit là tên gọi chung của các vật liệu có cấu trúc tỉnh thẻ giỏng với câu trúc của canxi titanat (CaTiO;) Cation Ti nam ở trong tâm lập phương 6 ion oxi năm ở
các mặt 8 ion Ca nằm ở các định mỗi tế bảo chửa một phản tử CaTiO: OC) === © Titanium oe @ = Oxygen
Hình 3.Cấu tạo của CaTiO;
lên gọi của perovskit được đặt theo tên gọi của nhà khoáng học người Nga L.ẠPerovski (1792-]§56) người có công nghiên cứu và phát hiện ra vật liệu này ở vùng nui Uran cua Nga nam 1839
Vật liệu ABO; ở dạng cấu trúc oxit kiểu perovskit với cấu trúc tỉnh thé
perovskit ABO: thường đẻ cập đến 2 loại: cấu trúc tinh thé ABO; thuan va cau tric tỉnh thé ABO, bién tinh
Trang 20Khoa luan tot nghiep GVHD: TS Nguyễn Anh Tién IV.1 Cau tric tinh thé ABO; thuan [1}, [4], [7] Hinh 4 Cau tric perovskite ly trong & VimaA ® VịmB O Vị m Oxy
Câu trúc li tưởng của perovskit là dạng lập phương cỏ công thức cầu tạo
tông quát là ABO: A là cation có kích
thước lớn hơn B thường là các kim loại
đất hiểm, kiểm, kiểm thỏ hoặc các ion có kích thước lớn như PbỶ” và Bi” còn B là các kim loại chuyên tiếp 3đ, 4d, 5d
(nhu Co, Cu, Ni, Pt Fe, Mn, )
Trong cau tric nay, 6 mang don vj dac trung cho cau tric 1a | hinh lap phương
có các hằng số mạng a=b=c và các góc
a=j=y=90° Vị trí 8 đỉnh của hình lập
phương là vị trí của lon A, tâm của 6 mặt hình lập phương là vị tri cua ion phối trí, thường là vị trí của ion oxy và tâm của hình lập phương là vị trí của ion B Điều đó có nghĩa là xung quanh ion B có 6 ion oxy và quanh A có 12 ion oxy phối trí
Đặc trưng tỉnh thẻ quan trọng nhất của các hợp chất có cầu trúc nảy là sự tồn tại các bát điện BO, nội tiếp trong 6 mang đơn vị với 6 ion phối trí (thường là ion O*) tại
định của bát dién va mot ion dương B tại tâm của bát diện Góc liên kết B-O-B a = 180
Trang 21Khỏa luận tôt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tién
IV.2 Cau trúc tinh thé ABO, bién tinh [1], [4], [7]
Vat ligu ABO, bién tinh 1a vat liệu cỏ ion A hoặc B được thay thể một phản
bởi các ion khác cỏ thê viết đưởi dạng công thức tổng quát: (A;.vÀv)(B; B`)O: (0 < x y
<1) Với A có thẻ là các nguyên tổ họ đất hiểm Ln như La, Nd, Pr Ỵ hoặc Y; Á là các
kim loại kiểm thỏ như Sr Bạ Cạ Cd hoặc các nguyên tô như: Tỉ, Ag Bi, Pb : B có
thé 1a Mn Co: B' có thê là Fẹ Nị Ỵ Sau day la ví dụ một số mẫu đã được nghiên cứu
chế tạo: LaCo,,FẹO; LayvSrFeO:, LaFe,.NiO: Lay,Sr,MnO:, Y) La,FeOs,
LaFep <Gay<O;, Lai (Ca MnO:, LaN¡ ,Co,Ohy, Ca, Nd,MnO,
Cấu trúc tỉnh thẻ có thẻ thay đổi từ lập
phương sang các dạng khác như trực giao hay
tœ he trực thoi khi các ion A hay B bị thay thế bởi các
nguyên tổ khác mà hình thức giống như việc
mạng tỉnh thẻ bị bóp méo đị
Hình 5 Hình dạng cấu trúc của perovskite khi gốc B-O-B # 180°
Các perovskit ABO; bị biến tỉnh khi được pha tạp thay thế sẽ tạo ra trạng thái hỗn hợp hóa trị và sai lệch câu trúc làm cho hợp chất nên trở thành vật liệu cỏ nhiều hiệu ứng lý thú như: hiệu ứng nhiệt điện, hiệu ứng từ trở không lỏ, hiệu ứng từ nhiệt
Sự sai lệch cầu trúc tính thẻ được đánh giá thông qua thừa số dung hạn t của
Goldchmit
cac MPR
J2(R, +R,)
Voi Rỵ Rg Ro lan lugt Ja ban kinh của cac ion A>" (A**), BY’ (B**) va O*
Cau tric perovskite duge coi lả ön dinh khi 0.8 <t < 1 Diéu dé kéo theo cac cation phai
Trang 22
Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyén Anh Tiên
cé kich thude gidi han: Ry > 0.9 va Rg> 0.5 Khi t = 1, ta có cau tric perovskite là hình lập phương như hình ạ Khi t £ ! mạng tỉnh thẻ bị méo, góc liên kết B-O-B không còn là 180° nita ma bi bé cong va dé dai liên kết B-O theo các phương khác nhau sẽ khác nhau
dẫn đến sự thay đôi câu trúc tỉnh thê
Đôi với sản phẩm nghiên cứu ta có thừa số dung hạn là
_ 94#140
v2(64+140] = 0,811
Trong đỏ bán kính của ion YỶ”, Fe”, O* Í*! lần lượt là 94 pm 64 pm 140 pm
Với giả trị nảy của thừa số dung hạn đã chứng minh sản phẩm thu được cỏ cấu trúc perovskite ôn định Mặt khác, Al “có bản kính là 50 pm nên việc thay thể một phần
nhôm sẽ không làm phả vỡ cầu trúc mạng tỉnh thê của sản phâm
V TONG QUAN VE OXIT VA HIDROXIT CUA YTRI, SAT, NHOM
121 Vưi (HH) oxit và ytri (ID) hidroxit [9]
VII Yori (110) oxị
YO, là chat ran mau trang và ôn định trong không khị Nó được sử dụng như
là mệt nguyên liệu đầu vào phô biến cho các ngành khoa học vật liệu cũng như trong tổng
hợp vô cơ Oxit yttrium (HE) là hợp chất quan trọng nhất và được sử dụng rộng rãi dé tao ra các chất lân quang YVO¿ Oxit ytri (HE) dùng chế tạo các dạng ngọc hồng lựu yttri sắt
làm các bộ lọc vi sóng hiệu suat caọ
Ngọc hông lựu ytri nhôm Y:O: florua yttrium liti, vanadat yttri dugc dùng
trong tỏ hợp với các tác nhân kích thích (dopant) như terbị vtterbi trong các laze can- hồng ngoạị Nó được sư dụng tại các điện cực của một số loại bu gi hiệu suất caọ Nó được dùng để khử oxi cho vanadi hay các kim loại phi sắt khác Oxit yttrium (HI) được ding như là phụ gia kết dính trong sản xuất nitrua silic xốp sử dụng làm đẻn huỷnh quang trong các loại kinh hiển vi điện tử truyền là chất phụ gia trong sơn, nhựạ nam châm vĩnh cửụ vật liệu phát sang màu đỏ trong các loại đẻn huỳnh quang Các hợp chất
Trang 23Khoa ludn tot nghiệp GVHD: TS Nguyén Anh Tién
——————— 5
ễễễễễễˆễễễễễ———
chứa nguyễn tổ này hiểm khi được bắt gặp nhưng nên hết sức cần thận do chủng có độc tỉnh caọ Các muối của vttrí có thẻ có khả năng gây ung thư
V1.2 Ytri (lH) hidroxit
Ytri (TH) hydroxit hay còn được gọi là ytrí hydrat là một vật liệu quan trọng được sử đụng trong lĩnh vực gốm sử, thủy tỉnh và điện tử Kê từ khi phát hiện ra ông
nano cacbon vào năm 1991, một vật liệu có cơ cấu là dạng ống rong với điện tích bẻ mat
lớn đã thu hút đáng kẻ sự chủ ý do tính chất độc đảo của nó trong việc vận chuyên điện
và phát quang đó là Y(OH): Ngoài ra yttrium (II) hydroxit còn được tìm thấy ở dạng dây
Sự phát triển của các thanh vttrium hydroxit nano được bat dau từ các tỉnh thẻ
nano có cầu trúc 1D, những tinh thé được sắp xếp theo cùng một hưởng và hợp thành một bỏ có kích thước micro, sau đỏ những bỏ ytri hydroxit có kích thước micro thi tiếp tục
phát triển thành dạng ống bởi sự mắt tỉnh định hướng và ưu tiên phát triển theo dang duéng tron Cudi cling các ông có kích thước micro cũng bị giải the tir các khiếm khuyết
trên bẻ mặt và từ đó hình thành đây nanọ
Chúng đã được tìm thấy trong các bộ cảm biến, vận chuyên chất lỏng hoặc
chất khí, ngoài ra chúng còn được sử dụng làm chất xúc tác trong những năm gản dây,
sự tông hợp các hợp chất đất hiểm dạng ông nano đã thu hút được nhiều sự chú ý mạnh
mẽ do chúng có thể được sử dụng đẻ làm nhãn sinh học, phát quang trong các thiết bị có
hiệu suất caọ chất xúc tác và một số vật liệu chức năng khác
Ytri (IH) hydroxit phương pháp sol-gel, phương pháp đông kết tủạ phương pháp thủy nhiệt Khi nhiệt phân yttrium (TH) hydroxit ở khoảng Š00°C trong khoảng 2h thì ta sẽ thu được yttrium oxit
Giống như các hidroxit của kim loại đất hiểm khác ytri (IID) hydroxit là những
chat it tan trong nước giống như các bazo yêu của AI”, Be”" Điều này được giải thích là đo cấu trúc chuối của chúng Các ion OH tạo thảnh cầu nói oxị kết nối các phân tử
———————————-————-——————c—————_——-—-——-
Trang 24Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền
Y(OH); thành polime [Y(OH):]„ Ytưi (IH) hydroxit rất khỏ lọc do kết tủa tạo thành bịt
kin các lễ của giấy lọc và cũng khỏ rửa chủng khỏi các ion có mặt trong dung dịch vừa điều chế Tuy nhiên việc điều chế Y(OH); rất khó thực hiện đo sau phản ứng tổng hợp
hidroxit chúng sẽ tôn tại đưới dang [Y(OH),An], Hop chat Y(OH); chi cé thé duge tao thành khi được tông hợp trong dung dịch rất loãng Điều nảy giải thích tại sao phải chuẩn
bị cốc nước 500ml va s6 mol cla mudi cho vao rat it
1:3 Sat (11D) axit và sat (11) hidroxit [8] V2.1 Oxit sat (11)
Fe,O, cé tinh thuan tir, mau nau dọ Trong các hợp chất oxit sat, Fe(II) 1a chat
có trạng thai spin cao (co cac electron thuộc phân lớp d) Fe (III) voi 5 elctron d lop ngoai
cùng nên có năng lượng mạng lưới trường tinh thẻ ôn định
Sắt (HH) oxit với tắt cả các đạng thủ hình của nỏ là một trong những oxit kim
loại được sử dụng nhiều nhất với các ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học và công nghiệp
Fe;O; có hình dạng vô định hình và tồn tại bốn loại hình đạng (alpha, beta,
gamma, va epsilon) (bang I) œ-Fe;O; và y-Fe:O; được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng
khoáng haematite và maghemite, bốn loại thủ hình của Fe:O; có kích thước nano đã được tông hợp và nghiên cứu rộng rãi trong những năm gân đâỵ
Nhiệt biển đổi của chất sắt trong không khí khi bị oxi hoá làm cho các phản
ứng không đông nhất dẫn đến FezO; có những hình dạng khác nhaụ nó trở thành một quá
trình nghiên cứu khá quan trọng trong ngảnh vật liệu vơ cơ vả hố lý, hoá học chất rắn cũng như ngành nghiên cứu khoảng vật kỹ thuật
Oxit sắt là thành phần quan trọng nhất của một số quặng dùng để sản xuất gang và thép Mặt khác khi nhiệt độ cao sự ăn mòn gang thép cũng liên quan đến một số
giải đoạn trong việc hình thành oxit sắt, Chúng luôn được hình thành trên bẻ mat cua
Trang 25
Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền
gang thép và đôi khi nó cũng là nguyên nhân gây ra những vấn để nghiêm trọng trong quy trình chế tạọ Các oxit sắt cũng có thẻ được kết hợp xen vào hợp chất như là một chất
bán dẫn đẻ từ đó ta sẽ thấy được khả năng xúc tác tuyệt vời của nó
Tính điện từ và khả năng quang học của các hạt nano siêu thuận tử có tầm quan trọng trong nhiều ngảnh công nghiệp ứng dụng hao gồm cá việc phát triển mới các
thiết bị điện và thiết bị quang học Lợi thẻ cúa việc sử dụng các hạt Fe:O; kích thước
nano lả do chúng có tính ôn định hoá học
VIL 2 Sat (11) hidroxit
Fe(OH), la ket tha màu nâu đỏ có cau tao va tinh chat gidng voi Cr(OH)s,
Co(OH): Hidroxit này bẻn trong không khí không tan trong nước cũng như trong
dung địch NH; Khi đun nóng nhẹ nó mất bớt nước biến thành FeOOH, ở nhiệt độ cao hơn nó biến thành Fe:Ợ Khi đun nóng trong dung dịch kiểm mạnh, Fe(OH); mới điều chế có thê tan tạo thành hidroxoferit: Fe(OH); + 3KOH ->K;[(Fe(OH)›].Sắt (111) hidroxit
được điều chế bằng tác dụng của muối sắt (III) voi dung dịch kiểm
Trong đẻ tài chúng tôi đã chọn muối Fe(NO;);.9H;O và dung dịch NH: làm tác
nhắn kết tủạ
V.3 Oxit va hidroxit cia nhém [8] V3.1 Oxit ctia nhom
Nhôm oxit tôn tại đưới đạng một số đa hình, bền hơn hét là cdc dang a va ÿ œ-Al:O: là những tỉnh thẻ bao gồm những ion O” xếp chặt kiểu lục phương trong đó 2/3
lỗ trống bát diện bị chiếm bởi AÍ” Nó không có màu và không tan trong nước, Nó tổn tại
trong tự nhiên dưới dạng khoảng vật corundum chứa trên 90% oxit Vị thường chứa tạp chất nên corundum cỏ màu đục Ngoái nhiệt độ nóng chảy cao, nỏ còn có độ cứng rất lớ, chỉ thua kim cương bo nitruạ cacbonrundum Chính nhờ đặc tỉnh này mà nó được sử
dụng lam đả mải và bột mài kim loạị
Trang 26
Khỏa luận tỏt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
——————-——-——ễễ—-—ễ>———ễễ>>————————————————ễễềễềễ-
Độ bên nhiệt động và độ bén cơ học của Al:O; tất nhiên cỏ liên quan đến năng
lượng mạng lưới lớn của tỉnh thẻ oxit, Năng lượng lớn đó được giải thích là đo tạo nên
không chỉ bởi tương tác tĩnh điện giữa cation và anion mà bởi sự đóng góp của liên kết
cộng hóa trị Với bán kinh hé và điện tích lớn, ion AlÏ” có tác dụng cực hóa mạnh đổi với
O” làm cho những cặp electron của anion cỏ thê chiếm những obitan p và đ của cation, Việc chuyên electron từ anion sang cation làm giảm tương tác tĩnh điện nhưng bù lại hằng tương tac cộng hóa trị làm cho Al:O: có độ bẻn đặc biệt
-Al:O; là những tỉnh thẻ lập phương không màu và không tổn tại trong thiên
nhiên Hai dạng y và œ chuyên hóa cho nhau ở khoảng 1000°C Khi nung Al(OH); ở SS0°C sẽ tạo thành y-Al;O:, nó có khả năng hút âm mạnh và hoạt động vẻ mặt hóa học Nhờ có tỉnh thé rat bẻ và tông điện tích bẻ mặt lớn nên y-AlsO; được dùng trong pha rắn
của cột sắc ký khí, chất xúc tác
V3.2 Nhóm hidroxtt
Nhôm hidroxit được tạo nên khi cho hidroxit của kim loại kiểm tác dụng với muối nhôm Đây là kết tủa keo mảu trắng, không tan trong nước tan trong hidroxit kim loại kiểm dư không tan trong dung dịch NH: bằng phương pháp nhiễu xạ tia X người ta
đã xác định nó không có cấu trúc tỉnh thể Để lâu nó mắt nước dân và khi sấy khô rỏi
nung đến mắt nước hoản toàn sẽ thu được oxit
Al(OH); tỉnh thể được tạo nên khi cho khí CO; tác đụng với dung dịch natri
aluminat Tỉnh thẻ đó cũng tốn tại trong tự nhiên dạng khoáng vật hidragilit (gipxit) Nó bẻn ở nhiệt độ nhỏ hơn 155°C né cd trong thành phản của nhiều loại bauxit Nhỏm hidroxit là chất lưỡng tỉnh, dễ đảng tan trong axit cũng như bazo
Al(OH); + 3H;O"-> [Al(H;O),]*”
Al(OH); + 3H:O + OH' -> {Al(OH),(H:O):}
a a TT
Trang 27Khỏa luận tỏt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền
Do Al(OH); có khả năng tan trong các dung dịch kiểm mạnh như NaOH KOH nên tác nhân kết tủa được sử dụng trong đẻ tải nảy là dung dịch amoniac 5%
VỊ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
VIỊ Phương pháp phân tích nhigt [3}, {5}, [6], [10]
Khi một chất bị nung nóng cầu trúc và thành phản hóa học của nó có thẻ bị
biến đổi do xảy ra các quá trình như chảỵ nóng chảy, kết tinh, oxi hóạ phân hủy, chuyển phạ giản nở Dùng phương pháp phản tích nhiệt có thẻ kiêm soát quả trình đó trong
mọi khi quyền
Trong phương pháp phân tích nhiệt mẫu được đặt trong lò có nhiệt độ thay đôi
theo một chương trinh nhiệt được kiểm soát chặt chẽ, Khí quyền nung có thẻ thay đôi hoặc là khí quyẻ trơ như chân không dé bảo vệ mẫu khỏi bị oxi hỏa, hoặc khí quyên hoạt
tính như oxi, không khí có thể phản ứng với mẫụ Các kỹ thuật phân tích nhiệt thường
được kết hợp với nhaụ Trong đó phân tich khối lượng nhiệt (TGA) đạo hàm khối lượng
nhiệt (DTG) và phân tích nhiệt vi sai (DTA) thường được kết hợp với nhaụ
Phân tích khối lượng nhiệt là phương pháp khảo sát sự thay đôi khối lượng của
chất theo nhiệt độ khi chất được đặt trong lò nung có chương trình thay đơi nhiệt độ được
kiểm sốt chặt chẽ Nhiệt độ nung có thẻ lên đến 1600°C Mẫu được nổi với một cân nhiệt để cân mẫu liên tục trong quá trình nung Đường cong ghi được là đường cong khối lượng nhiệt trong đỏ khối lượng (hay % mắt hoặc % khối lượng còn lại) được vẽ trên
trục tung vả giảm din xuống nhiệt độ thường được vẽ trên trục hoảnh và tăng dẫn theo chiều tử trái sang phảị
Nhiều chất có các phản ửng mắt khỏi lượng xảy ra liên tục trong một khoảng
nhiệt độ nào đỏ nẻn néu chí dùng đường cong phân tích nhiệt TGA sẽ không thẻ phát
hiện được có bao nhiều phản ứng đã xảy ra trong khoảng nhiệt độ đó Vị vậy cần dùng thêm đường cong đạo hảm khối lượng nhiệt DTG, biêu điển tốc độ thay đôi khỏi lượng
Trang 28
Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền
của chất Các phản ứng có tốc độ thay đổi khối lượng khác nhau nên sẽ cho các tin hiệu
khác nhau trẻn đường DTG
Các quá trình không làm thay đổi khối lượng như chuyển pha hoặc các phản ứng không tạo sản phẩm khí sẽ không thể được phát hiện bằng đường cong TGA hoặc
DTG Do đó cản kết hợp với phương pháp DTA đẻ thu thập được nhiều dữ kiện hơn
DTA là phương pháp phân tích nhiệt trong đó mẫu và chất tham khảo trơ được nung đông
thời trong lò, Chất tham khảo trơ không bị biến đổi trong khoảng nhiệt độ đang khảo sát
nên nhiệt độ của nó biến thiên tuyển tính với nhiệt độ lò Các phản ứng xảy ra trong mau
luôn cỏ kẻm theo sự thu nhiệt hay tỏa nhiệt, nên sẽ làm nhiệt độ của mẫu không tuyến tinh vai nhiét do lọ Duong cong DTA cho phép chung ta xác định nhiệt độ tại đỏ các qua
trình vật lý hay hóa học bắt đầu xảy ra và biết quả trình đó là thu hay tỏa nhiệt,
Trong đề tài này phân tích nhiệt được đo trên máy DTG-60H với môi trường
là không khị tốc độ nâng nhiệt là I0°Ciphút, nhiệt độ nung tôi da là 1000
LỊ2 Phương pháp nhiéu xa tia X (XRD) [3], [5], [6], [10]
Nguyên tắc; khi chiêu một chùm electron có năng lượng lớn vào bẻ mặt của đối âm cực (anot), các electron ở bẻ mặt của đối âm cực bị bức ra và làm xuất hiện lỗ trống Các electron ở mức năng lượng cao hơn nhảy vẻ mức năng lượng thắp hon dé lap day chỗ
Trang 29Khoa luan tot nehiép GVHD: TS Neuyén Anh Tién
Đẻ có sự giao thoa của sóng phản xạ các sóng này phải cing pha, nghia la hiệu quang trình của chủng phải bãng một số nguyên lần bước sóng
Hiệu quang lộ: A = 2dsin@ (1)
Đổi với nhiều góc tới Ô giả trị A không phải bằng một số nguyên lần bước sóng 2Ô nén các tia X phản xạ có giao thoa giảm
Khi A = n^ thi các sóng phản xạ sẽ cùng pha vả ta có sự giao thoa tang Nhu
vậy ta sẽ thu được cường độ sỏng phản xạ tăng mạnh khi góc tới @ thoả mãn điều kiện:
2dsin8 = nà (2) Đây chính là nội dung cua định luật Bragg
Ưng dụng của định luật Bragg là dé xác định khoảng cách mạng d khi đã biết
À và góc tới @ tương ứng với vạch thu được
Ta có thẻ tính kích thước trung bình của mẫu theo công thức Scherrer như sau:
kà Acos0
d= (3)
Trong đó: ® : kích thước tỉnh thê
Trang 30Khóu luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyén Anh Tiền
a
nnaasasasasasaanananr-n-a-.iinnnạaằaằaằaằaằaằaằẫằẵaăẫằẫằẫăẫvnaaaaam
Phương pháp XRD được dùng đẻ xác định cấu trúc thành phản pha dựa trên
số lượng vị trí và cường độ các pick trên phỏ nhiều xạ tia X đề suy đoán kiêu mạng từ đó
xác định bản chất của vật thẻ
Trong đè tài này phô XRD được tiễn hành đo trên máy D§8-ADVANCE tại Vien dâu khi Việt Nam TP HCM Máy có K, là !,$4184 Ã
LỊ3 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền (TEM)
Kính hiển vi điện tử được cấu tạo dựa trên cấu tạo của kính hiển vi điện tử
quan học (vi điện tử cũng có tỉnh chất sóng và bước sóng của ánh sáng) thay nguồn sáng quang học bằng nguồn sảng điện tứ, thay thấu kinh thủy tỉnh bằng thấu kinh điện tử , Đường đi của tia điện tư qua thấu kính điện tử và độ phóng đại ở hiển ví điện tử truyền
giỏng với hiển ví quang học Độ phân giải của kinh hiển vi điện tử truyền qua loại tốt vào cỡ 0.1nm Với độ phản gái đó đủ để quan sát những chỉ tiết kích cỡ nanọ Khi cuẩn bị mẫu chụp phải làm cho mẫu thật mỏng thí điện tử mới truyền qua được đẻ tạo ra ảnh
phỏng đạị Khi đã làm móng mẫu mà không sai lệch cấu trúc thì hiển vi điện tử truyền qua cho biết được nhiều chỉ tiết nano của mẫu nghiên cứu như hình dạng kích thước hạt
Trong đề tài này, phương pháp tem được tiến hành trên máy JEOL-1400 tại Viện Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam
LỊ4 Phương pháp đo độ từ hóa
Bắt cử vật liệu nào đều có sự cảm ứng với từ trường ngoai (H), thé hiện bằng độ từ hóa (từ độ - M) Tý số c = M/H được gọi là độ từ cảm Ngoài độ từ cảm, một số
thông số khác cũng rất quan trọng trong việc xác định tính chất của vật liệụ Ví dụ như:
độ bão hòa từ M, (độ tử tính đại cực đại tại từ trường lớn) từ đư M, (độ từ tính còn du sau khi ngừng tác động của tử trường ngoài) lực kháng từ H, (từ trường ngoài cần thiết dé một hệ sau khi đạt trạng thái bão hòa từ bị khử tử) Nêu kích thước của hạt giảm tới một
giả trị nảo đỏ (thông thường từ vải cho đến vài chục nanomet) phụ thuộc vảo từng vật
liệu cụ thẻ tinh sắt tử ferrite từ biên mất, chuyền động nhiệt sẽ thắng thể và làm cho vật
liệu trở thành vật liệu siêu thuận từ Đôi với vật liệu siêu thuận từ, tir du, lye khang tir
Trang 31Khỏa luận tôt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
bảng không Điều đó có nghĩa là khi ngừng tác động của từ trường ngoài, vật liệu sẽ
không còn từ tính nữạ đây là một đặc điểm quan trọng khi dùng vật liệu nảy cho các ứng dụng sinh học Vật liệu sắt từ được phân thành hai nhóm chính là vật liệu từ mềm và vật liệu từ cửng
Vật liệu từ mẻm là các vật liệu từ hóa vả khử từ dễ đảng Vật liệu từ mẻm
thường được dùng làm vật liệu hoạt động trong truòng ngoàị ví dụ như lõi biến thẻ, lồi
nam châm điện, các lỗi dẫn từ Thông số quan trọng đầu tiên đẻ nói đến tính chất từ
mềm của vật liệu từ mẻm là lực kháng từ H, Lực kháng từ của các vật liệu từ mẻm phải
nhỏ hơn 100 Oẹ Những vật liệu cỏ tính từ mềm tốt, thậm chí có lực kháng từ rất nhỏ (tới cỡ 0.01 Oe) Độ tử thắm ban đầu (u= B/H) là thông số quan trọng đẻ nói lên tính từ mềm
của vật liệu từ mẻm Vật liệu từ mẻm có độ thâm từ ban đầu từ vải trăm, đến vải ngàn,
các vật liệu có tỉnh từ mẻm tốt có thê đạt đến vài chục ngàn thậm chỉ hàng trăm ngàn Các vật liệu từ mẻm như hợp kim Fe - Sỉ, hợp kim Ni - Fe, hợp kim võ định hình và nano tỉnh thẻ Đối với vật liệu từ cứng có những tính chất trải ngược vật liệu từ mềm Vật liệu từ cứng có lực kháng từ cao, điều kiện tối thiêu là trên 100 Oe, nhưng vật liệu tir cứng phỏ biến thường có lực kháng từ cỡ hàng ngàn Oe trở lên Nguồn gốc của lực kháng
tử lớn trong các vật liệu từ cứng chủ yếu liên quan đến dị hướng từ tỉnh thể lớn trong vật
liệụ Các vật liệu tử cửng thường có câu trúc tỉnh thê có tính đổi xứng kém hơn so với các vật liệu từ mêm và chúng có đị hướng tử tỉnh thê rất lớn
Mẫu bột sau khi được điều chế được dồn vào cốc thủy tỉnh nhỏ cân mẫụ Sau
đó cốc thủy tỉnh chưa mẫu trên được đặt vào khe từ của máỵ Tiếp theọ nhập các đữ liệu nhằm giúp máy đưa ra kết quả chính xác nhất (mẫu ở đạng nào: rắn hay lỏng khối lượng mẫụ thông số cần lấy sau khi đo: H, M,) theo đối từ trường của máy sao cho bão hòa
với độ kháng từ của bột Cuối cùng cho máy hoạt động vả đưa ra biều đồ đường cong từ
trễ và kết qua theo yêu cầụ
Moi quan hé giữa lực kháng từ và kích thước hạt thẻ hiện qua công thức
——— — —————=———
Trang 32Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền H, =A/d +Ð (1)
Trong đó A và D là hãng số phụ thuộc nông độ tạp chat đ là đường kính hạt xem như hạt hình cầu
Trong để tài này phương pháp đo độ từ hóa được tiền hành trên máy
Microsene E1 l tại Viện Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam, TP Ho Chi Minh
V1.5 Phé tan séc nang lugng tia X (EDX)
Phô tản sắc năng lượng tia X là kỹ thuật phân tích thành phản hóa học của vật
răn dựa vào việc ghi lại phô tia X phát ra từ vật rin dua vào việc chi lại phỏ tia X phat ra
trử vật rắn đó tương tác với các bức xạ (mả chủ yếu là chùm điện tử có năng lượng cao
trong kính hiển vị điện tử)
lia X phát ra từ vật rắn (đo tương tác với chùm điện tử) sẽ có năng lượng biến
thiên trong đải rộng, sẽ được đưa đến hệ tán sắc và ghi nhận (năng lượng) nhờ detector địch chuyên (thường là Si, Ge, Lị ) được làm lạnh bằng nitơ lỏng, là một con chip nhỏ
tạo ra điện tử thử cắp do tương tác với tia X, rồi được lái vào một anod nhỏ Cường độ tia
X t lệ với tỉ phần nguyên tổ có mặt trong mẫụ Độ phân giải của phép phân tích phụ
Trang 33Khoa Juan tot nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
Độ chính xác của EDX ở cấp độ một vải phần trăm (thông thường ghi nhận
được sự có mặt của các nguyên tổ có tí phản cỡ 3-59% trở lên) Tuy nhiên, EDX tỏ ra
không hiệu quả với các nguyên tổ nhẹ (ví dụ B, C ) và thường xuất hiện hiệu ứng chẳng
chập các định tỉa X của các nguyên tổ khác nhau (một nguyên tổ thường phát ra nhiều định đặc trưng K„ Kẹ vả các định của các nguyên tổ khác nhau có thê chỏng chập lên
nhau gây khó khăn cho phân tích)
Trong đẻ tài này, phô tán sắc năng lượng tia X được chụp tại khu công nghệ cao TP Hỗ Chí Minh
Trang 34Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
CHUONG 2 THUC NGHIEM VA KET QUA THAO LUẬN
1 THÚC NGHIEM
1.1 Hóa chất - thiết bị va dung cu
L1_1 Hóa chất
e Các muỗi
⁄ Y(NO;);.6H;O (xuất xử Merck, độ tỉnh khiết 99,9%)
⁄ Fe(NO;);.9HO (xuất xứ Trung Quốc độ tỉnh khiết 98,59%) ⁄ Al(NO:);9H;Ọ (xuất xứ Trung Quốc độ tỉnh khiết 99.0%)
Dung dịch amoniac 35%+ (đ=0.91g ml)
e© Nước cất hai lần
hd (
Cốc thủy tỉnh 50 ml, 100 ml 1000 ml
Pipep loại ! ml, 2 mi, 10 ml, ^§ ml
Đũa thủy tỉnh, nhiệt kế thủy ngân Ông đong bình hút âm
Chén sứ, chảy sứ giấy lọc
Chén nung Niken Căn phân tích Fartorius Máy khuấy từ gia nhiệt
Bếp điện, tủ sấy, lò nung Wise Therm Máy hút chản không Máy D§-ADVANCE Máy JEOL-1400 e May Microsene EV11 « May DTG-60H
e May FE SEM $4800 Hitachi e May MICROSENE EVI]
Trang 35Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: TS, Nguyễn Anh Tiên
———————-——— ———————ễ—_—ễỄ dc
1.2 Thực nghiệm tổng hợp bột nano YFeạx4lạ ;O; bằng phương pháp đẳng két tua [7], (11) [12]
Dựa vào những lý luận trên; chúng tôi chọn phương pháp đồng kết tủa đề điều
chẻ vật liệu nano YFe, ›Al, ;O; Tác nhân kết tủa được sử dụng là dung địch amoniac 5% Quả trình điều chế được tiên hành ở phòng thi nghiệm bộ mô Hỏa Võ Cơ trường Đại Học
Sư phạm Thành pho Ho Chi Minh
Đẻ điều chế 0.0025 mol sản phẩm dự kiến chủng tôi đã chuẩn bị lượng hóa chất theo bảng sau
Y(NO;):.6H;O Fe(NO:);.9H;O Al(NO;);9H;O
(M= 383g2/mol) (M = 404g/mol) (M =375.13g/mol)
Mol | 0.0025 0,00175 0.00075
Khôi lượng (g) 0.9575 0,707 0.2813
7 Bang 1 Chuan bj héa chat
Các loại hỏa chất Y(NO;);.6H;O, Fe(NO;);.9H:O va AI(NOs);9H)0 tinh the
đã được chuẩn bị theo đúng tí lệ hợp thức đề tổng hợp nên YFeạ;Alạ ;O; sau đó hòa tan hoản toàn trong 30 ml nước cất được dung dịch Ạ Tác nhân kết tủa NH; được chuẩn bị bằng cách hòa tan 2ml dung địch amoniac 25% trong 30 ml thanh dung dich B, sau đó hai
dung dịch nảy được tiền hành theo quy trinh sau:
Nhỏ từ từ dung dịch A vào I cốc đựng 600 ml nước đang sôị Vừa nhỏ vừa
khuấy trên máy khuấy tử gia nhiệt Sau khi cho hết muỗi ta đun sôi thêm Š- 7 phút nữạ Sau đó hệ được đẻ nguội tử từ đến nhiệt độ phòng rồi nhỏ từ từ lượng dư dung dịch B vàọ Trong quả trinh thực nghiệm hệ luôn được khuấy đều bằng máy khuấy từ Sau khi
cho hết dung dich amoniac vao thi tiếp tục khuấy thêm 20-25 phút Đề kết tủa lắng xuống
trong 10 phút rồi lọc bảng máy hút chản không và rửa bằng nước cất nhiều lằn rồi đem phơi khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng (khoảng 2- 3 ngảy) Hỗn hợp bột thu được đem nung
Trang 36
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyén Anh Tién
————
ccccccc
trong môi trường không khi tử nhiệt độ phòng đến các nhiệt độ khác nhau đẻ kiểm tra sự
hoản thiện việc kết tỉnh và tạo pha đồng nhất
Trong quả trình tiền hành lọc và rửa kết tủạ chúng tôi đã kiểm tra nước lọc để
khảo sát định tính các ion còn lại trong dung dịch Mẫu nước lọc được trích vào 2 ơng nghiệm riẻng biệt
Ơng I thêm phenol phtalein thấy xuất hiện màu hỏng Điều này đã chứng minh
trong dung dich con du amoniac Qua đỏ gián tiếp khăng định sự kết tủa hoàn toàn của
4 + g 3 1+
các cation " Fe" AI”,
Ơng 2 thêm vài giọt K;[Fe(CN);} không thấy xuất hiện kết tủa keo xanh Thỉ nghiệm này một lần nữa đã chứng mình rằng ion Fe”” đã kết tủa hồn tồn, khơng tôn tại
trong dung dịch nước loc nén khong xay ra phản ứng
4Fèˆ+ 3K,;[Fe(CN),| —> Fe[Fe(CN),};+ 12K'
Keo xanh
————ễ—————_F_FỄẼ_Ẽ_ỂỶỆ—ỀỀỆỄ PT —Ễ>——
Trang 37Khỏa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
IỊ KẾT QUẢ-THẢO LUẬN
HHỊ1 Nết quả phân tích DT.1TG4
OrTGa TGA OTA mgomn * HA ¡ 3 00 ` 92030 J— _—_” - f- sa Desec+ FileNamẹ YFe0 TAD 303 OTG4SO ˆ "ụ ị (lero Program| "00 Ode a Temp Ratetotl Temphok! Tere Gas \ KXni TCL 1000 1000 0 [ent me Wook Loss -3098#⁄ng > ` 23 671% -t 0œ Wezgh Lœ+ 2258mg 17247% Wergnt Loss —— —DIGA — 500% \ a _~ m=m——— =— oe Cs iB ' V 2s T7 sọC Tem £CỊ
Hình 8.Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu kết tủa thu được trước khi nung
Dựa vào giản đô phân tích nhiệt ta thấy tổng độ hụt khối sau khi nung tử nhiệt độ phòng đến 1000°C là 46.624%%, xảy ra chủ yếu ở 3 khoảng nhiệt độ chính Từ nhiệt độ phòng đến khoảng 150°C (mắt 23.6719) tương ứng cho quá trình giải hấp phụ và bay hơi
nước bẻ mặt của mẫu va rất có thẻ các hidroxit mắt nước một phần đẻ chuyên thành dạng
MOOH (M=Y, Fẹ Al) Đường mắt khỏi lượng trong giai đoạn này dốc, thê hiện sự mắt khối lượng xảy ra nhanh tại nhiệt độ 77.69°C Quả trình giải hấp phụ và bắt đầu nhiệt
phản các hidroxit kẻm theo một peak thu nhiệt lớn quan sat được trên đường DFA ở nhiệt
độ 77.69°C,
Y(OH); ——> YOOH + HạO
Fe(OH); ——“—» +FeOOH + H;O
AlI(OH); —C—v AIOOH + HạO
Trang 38Khóa luận tót nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tin
—————ễẰễỄẦ: — Giai đoạn 2 (150- 400°C): các hiđroxit tiếp tục thu nhiệt để tạo thành oxit
tương ứng Giả sử quá trình bay hơi nước và giải hấp phụ xảy ra đến 100°C (mất 19%) thì
mẫu mất nước do nhiệt phan cac hidroxit chiém 46,624 — 19 = 27,624% Theo tính toán lý thuyết từ phương trình (II)
Y(OH); + 0.7Fe(OH):; + 03AI(OH, ——t + YFe¿:Al,:O; + H:O(H)
— = 22,66%
140+0,7x107+0.3x?8
Sự chẻnh lệch giữa thực nghiệm vả lý thuyết là 27.624 - 22,66 = 4.964% Diéu
nảy có thẻ giải thích là đo quá trình kết tủa cation YŸ” bằng dung địch ammoniac không
loss =
chí tạo thành Y(OH); tỉnh khiết mà còn một phần tạo thành muối cacbonat bazo
Y(OH):.Ys(CO;); đo kết tủa hút CO: ngồi khơng khí Do vậy mà khi tăng nhiệt độ,
Ys(CO;); nhiệt phân dẫn đến độ hụt khói là CO: (M = 44) lớn hơn H;O (M =18)
Tử 700°C trở đi ta quan sát thấy tại đây sự mất khỏi lượng coi như không đáng
kẻ chứng tỏ ở khoảng nhiệt độ này mẫu bột điều chế đã én định, các thành phân kém bên xem như đã bị phân hủy và bay hơi hết Vì thế, chúng tôi bắt đầu nung mẫu & 700°C, dé
khảo sát nhiệt độ nung cho sự hình thành pha của mẫụ
11.2 Két qua XRD
Trang 39Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiến Lin (Cps) "ss41#582##§2/000020đ32Ì00š50f5lf 1
p 5 ull Luật la cạn 2-Theta - Scale
OD ee Tae TTNTR tee Ger SOG’ Bee GERD” Gee OO" ep tee Ooo Fore TT ieee - _—— Oe”
rh ee) eee ee eee ee LS eee ft Ce ete COMETS 6) re VÀ) 4M eee RD eee Ee pee 90 0QQ Ý
Hình 9 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu duge nung & 700°C Á (L had stn td AA | | | ——— Ï "Nhìn | A 2 Thete - Scale
Trang 40Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiến + mo =< - = a m = a xe < m_ “ 1” — R 7 1“ ¬ _ = 7 ne = = - a | £3: ` co — ~ = s2 ™ 4 “4 ime m9 3 tw = en 3 - * 7 | + m ¬ ¬ - ' 1 “= ~ ” ' AN _* , ® <5 ¬ | | <4 3 » ¬5 we - s = a = x - -Ắ 7 ~*~ "` - 2-Theta - Scale
SG 7O XI Xin Tp 7T huởớyênd Xe JNG" fed MOD” ee OOS Heep eee Oe Tempe BC /leeng > Meets GO” Thee 000" CRT) eee bee ete ee 1 ey | Re lees 2 8 STO 8 OE cS IT cee OO bee ĐỘC? gee Oe %
Hình 11 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu được nung & 900°C ay ề VI + Tuy \ Naas stow ered nae eed ANY ht ely Lin (Cps) WSUESERESERTTSERELETH TURE RELATE ee 7 rT — TƯW.VV"' V TYVWẼ TY CV K7 KV TY Cố VÔ V ý °l V V V § V V VÔ Ô Ð V V Ý V § V ÝV Ý VỆ TY" -Ắ a ~ ~ J " 3-Theta - Scae
vn, lưu 7Í khơn, Xe MOOD * Had BOGE Wop CET Map ene 07+ Tang 2S *C G o«sg 2 Thơn Z0006 *- ”heng (2062
YỸ dộ TÁ£ 3G) 0005 6v Tepe JPMTk k&uiod - tha 26060 °- End 6006 - Xưø 0U” lang ĐH 07y “ứng 215^// sen 2 Thớn AM“ ÍXeớc 1266 * Wh TAD S30 6s Tu 77V kh ‡Ýs, 39 2O” tu 4d 900K * 29s, COR” Step eee Oe Teme 26S eed 7 Thets 20000° Tang V309 °
Hình 12 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu được nung ở 700°C, 800°C, 900°C