Nghiên cứu tổng hợp và khảo sát các Đặc trưng của vật liệu nano bột nife2o4 bằng phương pháp Đồng kết tủa

kết tủa hết các caion Ni và Fell thir dung dich nude loc bing phenolphtalein Bằng phương pháp đơn giản này, nhỏm tắc giá đã tông hợp thành công một số hệ vật liệu nano từ.. Khi ra đời t

BQ GIAO DUC VA DAO TAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SỬ PHAM TP, HỒ CHÍ MINH

BAO CAO TONG KET DE TAI KHOA HQC VA CONG NGHE CAP TRUONG

NGHIEN CUU TONG HOP VA KHAO SAT CAC DAC TRUNG CUA VAT LIỆU NANO BỘT NiFe;O, BẰNG PHƯƠNG PHÁP BONG KET TUA

‘

Mã số: CS 2015.19.25

'Chủ nhiệm để tài: TS Nguyễn Anh Tiến

TP HỖ Chí Minh, tháng 9 năm 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRUONG DATHOC SU PHAM TP HO CHÍ MINH

BAO CAO TONG KET DE TAI KHOA HQC VA CONG NGHE CAP TRUONG

NGHIÊN CỨU TỎNG HỢP VA KHAO SAT CAC DAC TRUNG CUA VAT LIEU NANO BOT NiFe,O, BANG PHUONG PHAP DONG KET TUA

Trườn Bị hec Su-Phạm

HỒ-CHI

VA CAC DON VỊ PHÔI HỢP CHÍNH

“Các thành viên tham gia thực hiện đỀ tài:

3, HVCH Nguyễn Tiến Đạt

3, CN Võ Thị Thanh Hiển

4, CN, Nguyễn Thị Kim Yến

“Các đơn vị phối hợp chín

1 Khoa Hóa học, Trường ĐHSP Tp HCM

3 Viên Khoa học Vật liệu và Ứng dụng Tp HCM

3, Bộ môn Hóa ý trường ĐHSP Hà Nội

4 Trường ĐHBK Tp HCM

DANH SACH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIÁ VA CAC DON VỊ PHỎI HỢP

THONG TIN KET QUA NGHIEN CUU

‘THE INFOMATION OF RESEARCH RESULTS

CHƯƠNG 1 TÔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

11, Téng quan về vậtiện nano và công nghệ nano,

1.3 - Đặc trưng cấu trúc của spinelfer!

14 So sánh ưu-nhược điểm của các phương p

CHUONG 2, DOI TUQNG, NOL DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất

3.2 Tổng hợp vật liệu mano bét NiFe20s

3.3.4 Nghiên cứn

3-4 Phương pháp ngi

3.4.1 Phương pháp tổng hợp vat ligu nano NiFe:Os

2.4.2 Phương pháp phân tích nhiệt

3.4.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X

CHUONG 3 KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

3.1 KẾt quả phân tích nÍ

3⁄2 KẾt quả nhiễu xạ

x

34 Két qua do tirké may rong

KET LUAN VẢ KIÊN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

L6 Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano YFe Ni.O¡ bing phương pháp dòng kết tủa Tiêu

để luận văn tốt nghiệp sinh viên Quyết định thành lập hội dòng c

sinh x

TRUONG DIESU PHAM TP, HEM Độc lập - Ty do— Hanh phic

Tp Hỏ Chỉ Minh, ngày 15 thẳng 9 năm 2016 THONG TIN KET QUA NGHIÊN CỮU

1 Thông tin chung:

abi

cứu tổng hợp và khảo sắt các đặc trưng của vật ị bing phương pháp đồng két tia”

* Mã số dÈ lí: CS.2015.19.35

* Chủ nhiện dễ i: TS Nguyễn Anh Tiên

* Cơ quan chủ trì: Khoa Hóa, trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh

* Thời gian thực hiện: 9/2015 đến 9/2016

tan bột NiFe;O,

* ve tiêu của đề tài

*Nghiên cứu tổng hợp, khảo sát cẪu trúc và các

nano NiFe,O,”

3 Tinh mi va sig t90:

Đã xây dựng quy tình thực nghiệm không quá phúc tạp tổng hợp vật liệu nano NiFS,O, khảo sát cu trúc và

4 Kết quả nghiên cứu

ủng hợp vật lig nano spinel NiFe,0, bing phuong php dng kết tủa, Vật

nh sau Ki nung mẫu hột ừ 200C

ó Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết qgữa nghiên cứu và khả năng ấp dụng:

Phương pháp thực nghiệm sẽ được sử dụng xây dựng bài thực hành cho sinh viên

chuyên ngành "Hóa vô cơ

* Coordinator: Nguyen Anh Tien, Ph.D

* Implementing institution: Ho Chi Mink City Pedagogical University, Chemical faculty

* Duration: From September 2015 to September 2016

2 Objective:

“Research on the synthesis, structure and mags

3 Creativeness and innovativeness:

Built up uncomplicated experiment procedure of synthesis of NiFe,O, nano-

tie properties of NiFe,O, nano- materials” materials

= Investigated the structural and magnetic characteristics of synthesized materials

4 Researeh results:

« Spinel-NiFe,O, nanoparticles were synthesized by co-precipitation method Nike,O, single phase nanoparticles were oblained after their precursors were annealed at 700°C for 2h,

‘© These grains had the homogenous structures and reached the

so

* Than

the saturation magnetization M, and magnet

these precursors Were annealed at Variety of temperatures, namely 700°C, 800°C ignetic hysteresis curve as well as their values of residual magnetism M,, and 100°C for 2h The characteristic magnetic properties of spinel-NiFe.O, sparticles were inereased when the annealing temperature raised

Experiment methods will be used to build up the practical exereises for students of

“Inorganic chemistry” depariment/division

PhD Nguyen Anb Tien

liệu ferit có cấu trúc spinel dạng MEe;O; (M=Zn, Mn, Co,

NỈ) đang dược nghiên cứu nhiều do cỏ độ tử thẳm cao, độ bảo hòa tử và điện trở tương đối bởi dộng xoáy Fueo, tăng tuổi thọ thiết bị [1-5]: Các đặc trưng về tỉnh chẾt từ và điện của

:h sử dụng khắc nhau sẽ cổ những yêu thuộc nh tử của fei, mã điểu này chỉ có thể thực bin hoặc bằng cảch

và cà phương pháp điều chễ Tùy thuộc vio mye

này đòi hỏi tốn nhiễu thời gian vả công sức

Ngoài ra sự thêm chất hữu cơ tạo gel để đt chảy sản phẩm có thể sẽ không loại bở tiệt để

‘vat ligu tng hợp được

Vit ligu nano bt NiFe,0, cing được tổng hợp bằng phương phip ding kết tủa từ dụng dich hdn hop must NiCls v8 FeCl tong dung dich amonise ở nhệt độ phông [7] và

trong dung djeh amoniac 6 nhiệt độ phòng đến giá trị pH=1I sau đó hệ được nâng nhiệt

nhanh lên 80°C [8] Tuy nhiền, ở pHI=I1 kết tủa niken (I) hidroxi sẽ tạo phúc tan vối moniae theo phương trình phân ứng

trịpH của mỗi tường, v., [1-6] Các công vi

giữa Ni và Fe” theo hưởng tăng nẵng độ mol tong tiên chất, nghĩa là lệ NỀ” :

Fe! > 1:2 vi định lượng các ion NỈ" và Fe" bằng các phương pháp phân tích phủ hợp

“Túy nhiên, thực nghiệm vẫn để này không hễ đơn gin

‘rong dé ải này, phương pháp động kế tua đơn giản thông qua giai đoạn thủy phân

từ từ các cation NI(H) và Fe(IH) trong nước sôi trước, sau đỏ để nguội rồi mới cho tác nhân

kết tủa là dung địch KOH 5% được sử dụng để tổng hợp và nghiên cửu các đặc trưng cấu

trúc và tính chất từ của vật liệu nano bột NiFe;O, Lượng KOH thêm vào được tính trước để

kết tủa hết các caion Ni) và Fell) (thir dung dich nude loc bing phenolphtalein) Bằng

phương pháp đơn giản này, nhỏm tắc giá đã tông hợp thành công một số hệ vật liệu nano từ

tinh perovskite LaFcO) (Ln=La, Y) [10-13] vi hg ật liệu nano apinel ZnE,O, [l4) Việc thủy phân ire eation Nii} va Fe(tt trong nude sbi tude ri dé ngudi sé to thn Ket

‘tia bén va han ché sy In Ken về kích thước hạt so với khi kết tủa ở nhiệt độ phòng [10-1 |]

to và công nghệ nano

ấn để nào đỏ hoặc một sản phẩm nào đó có

" Ví dụ như cấu trúc nano, công nghệ nano, vật liệu nano, hoá

công bố hàng loạt các bài bảo, các công trình khoa học, các tạp chỉ, sách chuyên khảo vả tổ

hức nhiễu hội nghị, hỗi thao, seminar gin itn vi chi đề công nghệ nano và vật liệu nano

én nhiều trung tâm, viện nghiên cứu, tổ bộ môn, khoa, chuyên ngành, nhóm nghiên

cứu về công nghệ nano và vậ iệu nano Ở khoảng nửa thể kỹ trước, đấy thực sự là một vấn được công nghệ nano trở thành một vấn đề hễt sửc thời sự và được quan tâm nhiều hơn của

bước vào một cuộc chạy đua mới về phát triển và ứng dụng công nghệ nano

Lịch sử nghiên cửu vật liệu cỏ kích thước nhỏ siêu mịn bắt đẫu tir nim 1870 [15-16],

ở thời điểm này người ta bắt đầu chủ ÿ đến vật liễu ích thước cỡ mieromet do những ứng

‘dung mang tinh đột phả của chúng trong ngành cơ khi, từ và quang học Khi ra đời thuyết

mạng khuyết tật và các kỹ thuật nghiên cửu ở độ phân giải cao như kinh hiển vi điện tử, các

hà khoa học đã cổ cơ sở nghiên cứu về mỗi tương quan giữa độ nhạy của chất rẫn với kích thước mictotet của chẳng,

'Ý tưởng cơ bản về công nghệ nano được đưa ra bởi nhà Vật lý người Mỹ Richard

Feynman vio năm 1959 [15], ông cho rằng Khoa học đã đi vảo chiễu shu của cấu trúc vật chất ếntìng nguyễn tư, phân tử và sâu hơn nữa Nhưng thuật ngữ “Công nghệ mamø" mối học Tokyo (Nhật Bản) sử đụng để để cập tổn khả năng ch tạo cấu trúc vỉ hình của mạch vỉ diện tử 15] Vật iệu ở thang nano bao gm che Ki nano, ming nano, soi nano, ống nano và

ta tìm hiểu một số khát niệm cơ bản dưới đây

Chit “nano”, theo gc Hy Lạp, được gắn vào trước các đơn vị đo để tạo ra đơn vị ước

giảm di Lý lấn [10 Vì dự nanogam = 1 phần t gam; nanomet= Ï phẫ tý mất hay Vom

~ 1ữ” m Để dễ hin

khoảng 100.00 lẫn

Viện công nghệ Nano Anh quéc (Institute of Nanotechnology) dinh nghĩa "Nam" là

một ngnh khoa họ vã công nghệ mổ ở đ cic ich thước từ 0, nm tới 100 am đẳng vai trỏ

“Công nghệ nano” à lỗ hợp các qu tình ch tạo ra vậ liệu, các tt bị máy mốc và

‘hg kỹ thuật mà chức năng của chúng được xác định bởi cấu trúc nano, tức là các đơn vị

nỗi của một số ngắnh khoa học như boá học, vật lý, cơ họ, khoa học vặt liệu, sinh học và nhiễu lĩnh vực

khác của khoa học, ngày cảng đi sâu vào nhiễu lĩnh vực hiện đại của khoa học vả kỹ thuật

và thông qua chúng, nó đi vào đời ng của chúng Ia

Chương rnh Nano quốc gia của Mỹ NNI định nghĩa công nghệ Nano phải bao him:

Nghiên cứu và phút triển công nghệ ở cắp độ phân tử hoặc vi phản, với kích thước thước

khoảng 100 nm

iy Too ravi sir dung ee cl ức, tiế bị và hệ hồng có các đặc

fh dung, ta e6 thé so sánh ] am mong hơn độ diy của sợi tóc chúng ta

sắu trúc có kích thước từ ï đến 100 nm Công nghệ nano xuất hiện trên

và chức năng mới đo kịch thước cục nh

1ä) Cổ kh năng kiểm soát và thao tác ở cắp độ nguyên tử

“ật liệu nano" là vật liệu mà trong cu trúc cắc thành phần cấu tạo nên nó ít nhất

phải có một chiều ở kích thước nanomet

“Ha hye nano nghiên cửu hương pháp tổng hợp và xác định tỉnh chất của vật liêu cỏ kính thước họt cấu trúc

mỗi hạ [16] -100 nm hay khoảng 101-10° nguyễn tử hoặc phản tử trên

“Thông thường vật liệu nano được phân ra thành nhiễu loại, phụ thuộc vào hình dạng,

trúc của ậtiệu vã kích thước của chúng v.v

Về mặt cấu trúc tì vật lều nano được phân ra thẳnh 4 lại: vật iệu mano không chiều

(0D), một chiễu (1D), hai chiểu (2D) (hỉnh 1.) vả vật liệu nano composite

venue

“Hình 1-I Phân loại vật liệu nano theo sổ chiễu

Vi liệu nano không chiễu (Ø0) là vật liệu cả ba chiều đều cổ kích thước nano, không can chigu tr do mio cho điệ từ như đám nano, hat nano v.v, Vật iệu nano một chiều (1)

là vật liêu trong đỏ hai chiều có kích thước nano, điện tử được tự do trên một chiều (hai

chiều cằm tủ, ví đụ đây nano, ông nano v.Y Vật liệu nano hai chiều (2) là vật iệu trong clu trúc nano hay namocomposie trong đỏ chỉ cỏ một phẫn của vặt liệu 6 kich thước nano

hoạ cấu trúc của nó có nano khôi hiểu, một chiều hay bai chiều đan xen lẫn nhau Vật liệu nanoeomposite là loại vật liệu nano có ứng dụng rộng rãi cả trong kỹ thuật và dẫn dụng Nanoeomposite bao gm cả ba loại nên kim loại, nên gỗm và nén polymer,

Ngoài ra, người ta côn phân loại các dạng vật liệu nano dựa vào, nh ye ứng dụng Khúc nhau của chẳng nhữ vột liệu nano kim loại, vật liêu nano bốn dẫn, vật liệu nano tử tính, liệu nano sinh học, vậliều nano từ tỉnh-ỉnh học

Quả trinh ng hợp các edu trúc nano khác nhau như "hạt, thanh, đây, ông (inh 1.2)

ói sự đồng dẫu về ích thước, hình dạng và phanh thể dang lập rung nghiên cứu Theo đó, nhiễu hệ vậtliệu nano mới với những mục dịch ứng

lạ khắc nhau được ạo ra

“Theo quan điểm của nhiều tác giá, “hạt mano” là một đối tượng nano không chiều

(0D) tã kích thuc tắt ã các chiều đễu có một bậc dại lượng, vỄ nguyễn tắc, sắc hạt nan tăng vi rồ năng lượng bŠ mật của hạt cấu trúc

Người la đã chứng mình được rằng một loạt các

diện môi, điểm nóng chân

shất của vật liệu như hẳng số

im si, chit sult bj (hay đẫi khi giám kích thước xuống thang

lọ Ngoài ra côn có nhiễu tính chất đặc tưng khắc của vật liệu như: hoại tính bỄ mặt,

xinh học của vật liệu cũng bị thay đổi khi giảm kích thước đến giá trị nanomet

gây nay để tổng hợp vặt liệu nano người ta đựa vào ai nguyễn lý cơ bản: Â) Nguyễn lý đi từ trên xuống đười(op-doan), nghĩa là chia nhỏ một hệ thông lớn để suỗi cũng tạo ra được đơn vị cổ kích thước nano,

3) Nguyễn lý đã từ dưới ên (botom-up) nghĩa là lấp ghép nhàng nguyên tử, phần từ

hay ion để tạo ra những hạt có thước nano

“Gần đây, việc thực hiện công nghệ nano theo phương thức botfom-up đã trở thành kỹ'

thuật có thể tạo ra các vật liệu đa dạng về hình thi mà loài người hằng mong muỗn, nên thụ

hút được sự chú ý của nhiễu nhả nghiên cửu và thực nghiệm trong và ngoài nước, trong đỏ

só nhóm nghiễn cứu chúng tôi Trong bỗi cảnh đỏ, người ta nói đến hóa học nano, đặc biệt

là hóa học cao phân tử cỏ thể trở thành một phương tiện quan trọng của phương thức

bottom-up

"Ngoài ra theo tác giả về nguyên tắc có thể chế tạo vật liệu nano từ vật liệu nano, cô

nghia 1a thực hiện phán ứng giữa các hạt có kích thước nano để tạo ra một vật liệu nano cỏ

thành phẫn hỏa học khác với thành phần hóa học của vật liệu nano tiên chất bạn đẫu Tuy nhiên, theo các tải liệu ích dẫn chưa có một hệ vật liệu nano nào được tổng hợp theo phương pháp này Có thể là do phương pháp này đòi hỏi kỹ thuật phức tạp, khó thực hiện và không có lợi về mặt kính tế

"L3 Các đặc trưng của vật liệu tử cứng

Vặ liệu từ cứng là loại vặt liệu từ được phát hiện và sử dụng sớm nhất rong lịch sử phảt triển của loài người Từ những năm 1046 đến 771 TCN, người Trung Quốc đã chế tạo sắt và định hưởng Bắc ~ Nam và những chiếc la bản thực sự xuất hiện nhiễu vào thể ký 7 oxiLsất từ (Ee,O, hay EeFe;O,) Ngày nay, vật liệu từ cứng có nhiễu

Hinh 1.3, Đường cong từ tr và các đặc trưng của vút liệu từ cứng

Vật liệu ừ cứng có nhiễu đặc trưng từ học như lục khẩng tử (HỤ, ch năng lượng từ

cựe đại (B.H),„„, cảm ứng từ dư hay độ từ dư (B, hay MỊ) và sự phụ thuộc các tính chất

từ sâo nhiệt độ độ bỀn, độ chẳng mài mờ Hình L3 ghỉ đường cong tử tr và các độc

trưng của vật liệu từ cứng [17]

Nếu Is áp một từ trường H tăng dẫn vào khối vật liệu từ và về đồ thị MII), ta sẽ thà

tá trị M, được duy tì không đổi, la nói, dây là giá trị độ tử bóa bảo hỏa, Bảy giờ ta nêu H giảm về 0, lẽ ra M cũng phải giảm về 0 nhưng M lạ có gi t # 0, a nói vật iệu có

độ tử dự MỊ, Ti tụe áp một từ trường theo hướng ngược li để giảm độ từ hóa M về 0, giá

rong su

quả tình này được gọi lš đường cong tử rể

Lực II từ: kỷ hiểu H, là đại lượng quan trọng đặc trưng cho tính tử cứng của vật

liệu từ cứng, Vì êu tử cũng là khó từ hóa và khó khử tử nên có lực kháng từ cao Theo thì điều kiện tối thiểu là trên 100 Oe, nhưng vật liệu từ cũng phổ biển thưởng có lục khẳng tử cỡ hàng ngân Oe trở lên

Nguễn gc của lực khing từ ớn rong vật lu ử cổng chủ yếu liên quan đế in dị hướng tử tính thể lớn trong vật liệu Cắc vật liệu từ

da số các tác gí

trúc tình thể có tính

lạ thường có

đổi xửng êm hơn so với vi iệu tứ mễm và chúng có ị hướng tình th t lớn

“Tích năng lượng từ cực đại: là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yêu của vặt liệu tứ

Âm đặc trưng bởi năng lượng ừ cực đại cổ th tổn trữ trong một đơn vị thể

fh vật liệu từ Đài lượng này có đơn vị là đơn vị mắt độ năng lượng [J/m'] Tich năng lượng tử cực đại

-được xác định trên đường cong khử từ thuộc về góc phân tư thể 2 trên đường cong tt, là

một điểm so cho giá tị của ich cảm ứng từ Ï và từ trường H là cực đại Vi thé ich năng lượng từ sục dại thường được ký hiệu lã(B.H) , Đ có tích năng lượng từ cao, vặt iệu cẩn

cỏ lực kháng từ lớn vả cảm ửng từ dư cao

Nam chẳm vĩnh cũu tốt nhất trên thể giới hiện nay là nam châm đt hiểm Neodymium

(nam chim trắng) hay côn gọi là nam chim NdFeB được cấu tạo chủ yếu của 32% Nd, 64% 1% B và một lượng nhỏ các vất liệu đắt hiểm khác như Dy, Tb và một số kim loại như

Co, Nb Ga, Al, Ca, Nam chim NdFeB có lực từ trưởng tắt lớn ới 1.Š6T) lục kháng từ

dủa 57 MGOE, Với sự phát triển nhanh chồng

‘nam chim Neodymium, nhiéu sản phẩm công nghệ cao được phát triển (hình 1.4) [18] Dac

hiệt là ứng dụng của nó tong động cơ im cho các sản phẩm thự nhỏ kích thước hơn rắt nhiều

thơn 1Ó kOe) và khả năng tích năng lượng

cam châm đẫt hiểm NAFeB: a) hình nh tròn; đ) hình cung b) hình khát: ) hin (Cam ứng tir dur hay độ từ đự: thường kỹ hiệu lä M, hay BQ, là cảm ứng từ còn dư sau

đời hôi nhiệt độ Curie rất cao

Nam châm vĩnh cứu có nhiệt độ Curie cao nhất

đạttới 1100%) và có

lên nay là nam châm họ SmCo (có thể

lực kháng từ cực lớn đồi vải chục kOe) Chính vi thể nó thường được

0 vật liệu hoạt động trong trường ngoài, ví dụ như lõi biển th, lõi nam

“hâm điện, các lôi dẫn từ,

Hình 1.5 là đường cong từ trễ và một số thông số của vật liệu

tử mễm {17} “Thông số quan trong đầu tiên để nói lên tính chất ừ mi của vật liệu từ mềm là lực

8 Cảm ứng tự piohos 8s cam ung

từ dư

Lực kháng tử

Hình 1.5 Đường cong từ trễ và các đặc trăng của vật liệu từ mễm

Hợp chất với cầu tric spinel duge bắt nguồn từ khoảng chất tự nhiền cổ công thức MBO.Al,O; hay MgAI,O, CẤu trúc này bao gồm 8 phân tử MgO.AI,O; với tổng số 8 x 7=

5 ion, trong đồ có 32 ion oxi và 24 ion kim loại trên một mang cơ sở [24] Cong thức hóa hoe spinel ferrite đơn giản (không pha tạp) được tổng hợp nhân tạo có thể viết dưới dạng MES,O, với M lã các ion kăm loại hóa () nh Fe(IJ, Co(ID NiD, an(ID, Bán kinh M(NI) đào động từ 0.4Â đến I.0Ä (vi dụ Ni) có bán kính 0.74) Tên

Cctahedral site

CoFe,0, ferrite coban,

64 tetrahedral sites ~ only 8 surrounded by divalent metal ions (A-Site)

32 octahedral sites ~ only 16 surrounded trivalent metal ions (B-Site) Hình 1.6 Cấu trúc tinh thé iia spinel ferrite

Chu te spinel cấu tạo bởi ion oxi cổ bản kính lớn nhất (1.3Ä) và ác ion kim loại cổ bắn kinh bê hơn tạo think mạng lập phương tâm một Tâm phân tử trong eb tre spinel cb

32 ion oxi tao nên 64 lỗ trồng bến mặt và 32 lỗ trồng tám mặt, nhưng chỉ có 8 lỗ trồng bốn mặt và 16 lỗ trống tắm mật có các ion kim loại chiếm chỗ 1,6) Các ion kim loại chiếm

sắc vị bên ong và được phân thành bai nhôm Nhóm A gọi là phần mạng bắn mặt (phần

mạng A), mỗi ion kim loại được bao quanh bởi 4 ion oxi Trong phân mạng tắm mật (phân

mạng B), mdi ion kim loại được bao quanh bởi 6 ion oxi [25]

Sự địch chuyỂn của cc lon oxi âm cho lỗ trắng bốn một bể hơn, côn giản ra, ẫn đến giảm sự chênh lệch kích thước của ha lỗ trồng này, Bảng I.I là bến kính

bổ [26]

mặt, đồng thời bản kính của các lon kim loại ở phân mạng tám mặt lớn hơn ở phân mạng

bến một Kết quả nảy là do ảnh hướng của tương tác điện trường giữa các ion kim loại với 4

Ti đf† vong phân xiệng A VÀ 6 ln GÓữ tong pin viạng BE; Treqe Khí HÃMg số mạng š cô? cắc spinel lemile khc nhau ch nhau không lớn

“Tủy thuộc vào sự phân bổ các aion kim loại ở phần mang A hay B hay cả A và B mà người la phân ra thành ba dạng cầu trie spinel: rong cầu trúc spinel thuận, các caion MNI)

xi tí B, còn các ion Fe(I]) phân chía đều ở vị tí A va B thi duge goi 1 spinel dao, ví dụ phân hỗ đồng thôi ở cả hai vị tí A và B, có thể it dưới dạng MỸ ,.ạFe”4[MÈ)/Ee"",JO, Với 0<8ZI, là lượng ion Fe" chiếm vị tí A, thường được gọi là độ đão của ferrite DS dio

“của enfle phụ thuộc vào nhiệt độ(heo biểu thức 1.1 đưới đây:

HOF ay

Vi kạ là hằng số Boluman; T là nhiệt độ tuyệt đi (K): E là năng lượng cẳn thiết để ái phần bỗ cation giữa giữa ha vị ti A và B, Thông thường ð có gi trị cao nhất Khi ủ mẫu ở: nhiệt độ cao Khi lâm nguội chậm, tốc độ khuếch tân các ion tương dương với ốc độ làm nguội, go nên rạng thái cân bằng năng lượng và do đồ giả trị ö nhỏ [Z7]

“Trong spinel đảo, do ion Fe"" có mặt ở cả hai phản mạng với số lượng như nhau nên

momen tử chỉ do ion M” quyết định

1.4 So sinh tru-nhượe điểm của các phương pháp tổng hợp ferrite MFe:0,

mol thích hợp [I9] Nhược diễm chính của phương php ny là sản

phẩm thụ được có độ đẳng nhất và độ tính khiết hỏa học không cao, kích thước hạt lớn, sự

lưu nhiệt kéo dải Do dé dé gidm kich thước hạt spinel ferrite, các tác giả thường sử dụng

độ phòng [I 4, 20]

[21] phương pháp sol-gel hoặc đốt cháy gel hay phương pháp sol-

Mỗi phương nhấp đều cỏ những ưu điểm và hạn ch ring

một số phương pháp cơ bản như phương pháp dông kết ta ở nhỉ

phương pháp thủy nhiệ

sel tạo phức [3, 3, 6,

Ví dự, rong phương phip sol-gel, ta có thế dễ đăng kiếm soái thành phần hợp chất dụng dịch đạt được tính đẳng thể và kiểm soát nồng độ mà không cần sử dụng các tt bị theo phương pháp sol-eel cho sản phẩm có độ kết tính, dồng thể tắt kích thước hạt nhỏ (để

.h bề mặt lớn chủ yêu là do các chất phân ứng được hỏa trộn ở

cấp độ phân tử nẻn hạ thấp nhiệt độ nung thiêu kết (thường: từ 700C đến 900°C) Các

phương pháp sokgel thường được sử dụng là sokgel thủy phản muổi, so-gel thủy phân

trên các phủn ứng thay phần = ngưng tụ các muỗi/ancoxit để tạo thành các hạt hidroxit hoặc:

mt kích thước nanomet Nhin chung ede ancoxit kim loại thường được sử dụng làm vật liệu bán dầu cho kệ thuật sol-eel nhưng một số ancosi lại ắt khó xử lý do ắt nhạy với độ m, Hiến nữa, khí chế tạo các vật liệu nhiều thành phần, tốc độ thủy phân và ngưng tụ các

cđạt cỡ nanormet) và diện

ý hơn so với các aneoxit kim loại, chỉ

hủy nhiệt rên hỏa chủng sang dạng oxit dé dàng bởi sự phần

Để tổng hợp được vật liệu spinel ferrite MIfe;O, kích thước nanomet theo các phương

hấp sokgel kế rên đôi hồi phải khảo sát nhiễu yếu tổ ánh hưởng đến quá tình hình thình đơn pha tình th

như nhiệt độ, thời gian nung điều chỉnh gi tị pH, ú lệ mol chốt tạo 14

xeMion kim togi nhiệt độ ạo gel v.v Các công việc này dội hôi tổ rất nhiều thời gian và got rụ sự thêm chỗt hữu cơ tạo ơi để dỗt chấy sản phẩm có th sẽ không lại

bô tiệt đ vụn cachơn khỉ đốt chấy ở hệt độ thấp, gây ảnh hưởng không tố đến các tính

chất tử của vật liệu tổng hợp được Do đỏ tổng hợp vật liệu nano spinel NiFe;O, theo các

phương pháp này không phi à một lựa chọn tôi ưu đồi với nhóm nghiên cửu chúng

n trở rất lớn đến việc lựa chọn điều kiện đồng kết

“ có các thông số liên quan như bảng 1,1 dưới đây [33]

"

cúc giá trị pH khảe nhau cũng là một

ta, Vi dy, vi ede eat

Bảng I-3 Cúc thông sử in quan đến Ni /N(OH)s va Fe /Fe(Ots

Do do, dé ding kat tia ede cation kim loi nói chưng và NỈ" với Fe?" nói riêng, phần lớn Tich số tan của hidroxit, Ky 610 4.10

loi vào dung địch chúa tác nhẫn kết túa với một giá tị pH định rước |4, 20

Vi dy trong công trình [T| vật liệu nano NiFe;O, dược tổng hợp bằng phương pháp dồng kết tủa tử dung địch hỗn hợp muỗi NiCl, va FeCl trong dung dich amonlac ở nhiệt độ phòng hay trong dung dich amoniac ở nhiệt độ phòng đến giá trị pH = 11, sau đó hệ được năng nhiệt lên E0*C |8] Tuy nhiên, ở pH = 11 kết tửa niken (I1) hidroxit sẽ tạo phức tan với Amonise theo phương trình phân ông (1) (xeem trang 1) Do đồ Không thể kẾt tòa hoãn toàn hidroxit Ni(II) bằng dung dich amoniac |9] Dễ đảm bảo đúng ti If mol Ni?” : Fe” = 1:2

Is

súc phương pháp phản tích phủ hợp Tuy nhiên, thực nghiệm vấn dễ này không hễ dơn gián Điều chế vật liệu nano bột Nie,O, bằng phương pháp đồng kết tủa thông qua giai doạn thủy phân từ từ các cadon NỈ" và Fe" trong nước nóng trước ((°290°C) su đó đễ

ti kiểm chứa thấy

đoạn thủy phân tử từ các caion Ni" v8 Fe với

trong nước nông trước, sau đó để nguội rồi cho tác nhân kết tủa là dung địch KOH dược lựa

mủ chủng

Hồng kế tủa thông qua

chọn để tổng hợp và liệu nano bột NiFe,O, Chỉ tt thực nghiệm Xem chương 2.

3-1 Dụng cụ thiết bị và hóa chất

+.LI Địng cụ

— Bình định mức, cốc chịu nhiệt loạï 25 mi, 50 ml, 500 ml, 1000 ml

= Chen sir chen nung niken.cối sử £ chấy sử:

— Bình tia bình hút âm, re pipt, đũa thủy tinh, hia xc hỏa chất

— Phu lọc, giấy lọc băng xanh

3.13 Thi bị

‘Ta sly, lo mung, cn phi tích, bẾp điện, máy khuấy từ

~_ Thiế bị phân tích nhiệt DTA ~ TOA ~ DiTGA

~_ hit bị nhiễu xạ a X

~_ Kinh hiễn

~_ Kinh hiển vidiệ

(NOs), 9H:O, Ni(NO,);.6H;Ø

— Tác nhân kết tủa: KOH,

~ Dung dịch phenolphtslein (thứ dung dich nước lọc)

~ Nước cắt lần 2 lần

Vat liêu nano bột Nie,O, tổng hợp bằng phương phập đồng kết win thing qua gi

đoạn thủy phản tử từ các cation Ni” và Fe” trong nước nóng trước ((°>90%C) sau đó để

nguội rỗi thêm tc nhân kết tủ là dung địch KOH 5%,

3.3 Nội đung nghiên cứu

1.3.1 Chuẩn bị hóc chất đầu

Các hóa chất bạn đầu được sử đụng lä Fe(NO,);.9H;O Ni(NO,);.6H;O, dung dịch nước

amoniae 25%, khối lượng riêng ở = 091 g/ml nue cit hi

ên chất được dâng đỂ tổng hợp vật liêu nano bột NiFs,O, là các dung dịch muỗi

= 1:2 được hỏa tan vào 30m! nước cắt

Các

‘sit (IIL) nitrat va niken nitrat với tỉ lệ mol Ni” : Fe’

cơ nhiệt độ phòng trước khi tiến hành kết tủa

“Tác nhân kết ta là dung dich KOH 5% được chuẩn bị hằng cách hỏa tan lượng KOH¿,

phủ hợp trong 50 mÌ nước cất

2.3.2 Ting hợp vật liệu nano bột NiFe;0,

Nhỏ từ từ dung dịch nước chứa hỗn hợp muỗi NiNO,); và Fe{NO,), với số mol hợp vào một cốc nước nóng trên máy khuấy tử, Sau khi cho bất hỗn hợp muối tì ấp tục

đun thêm 5 phút, Lúc này hệ thụ được có màu nâu đỏ và không đổi mảu khi để nguội đến

nhiệt độ phòng Sau d6 cho từ tử dung địch KOH 5% vào hệ th được 6 trén, long KOH

cho vio Hy du d& kết tủa hết các caion Ni" và Fe" qhử dung dịch nước lọc bằng vải giạt dụng dịch phenolphthalcin), khuấy đễu kết tủa thụ dược trong khoảng 30 phút, sau đó để kết

tủa lắng khoảng 15 phút rồi tiến hành lọc kết tủa trên máy hút chân không, rửa bằng nước

cắt nhi lần rồi đem phơi khô tự nhiền ở nhiệt độ phông, Kết túa phơi khô được nghiễn mịn rồi đem mung trong môi trường áp suất không khí ở các nhiệt độ khác nhau đ kiểm tra sự

thực nghiệm như hình 2.1

(2.4.4, Nghién citu các đặc trưng của vật liệu nano (NiFe;0,

Để tìm nhiệt độ nung thích hợp ch sự tạo đơn pha NiEe,O,„ mẫu kết túi sau khi phơi

ên mịn dược tiến hành phân tích nhiệt

u sau khí nung được tiến hành do XRD, SEM, TEM va xác định các đặc

trưng từ tính (đường cong từ trễ lực kháng tử tử độ bào hòa độ tử du),

THƯ VIỆN

_ | Trường Dar Hoe Si-Pham Tí

[P_ HỒ-F4|-MINH,

12.41 Phương pháp tổng hợp vật liệu nano NiFe:O,

“Trðng phạm vỉ để tả này, chúng ti tiễn hành nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano bột

“NiFc,0, bằng phương phip ding kit via thing qua giai đoạn thủy phẫn từ từ các catiơn NỈ" và Fe" trong nước nồng trước, sau đồ để nguội

3.4.3 Phương pháp phân tích nhiệt

Phương pháp phân tích nhiệt được sử dụng phổ biển trong nghiên cứu vật liệu vô cơ

“quả trình kết tình chuyển pha đỀu có kèm theo hiệu ứng nhiệt (hú hay tỏa) Phương của mẫu nghiền cứu với các quá trình xây ra khi nung mẫu ở những nhiệt độ xác định

CC kỹ thuật phân tích nhiệt shủ yêu được sử dụng hiện nay

* DTA (Differential Thermal Analysis): phin tich nhigt vi sai cho biết quá trinh xây

*> Mỗi trường do: không khi khô

> Nhiệ độ tối đa 1100,

>_ Tốc độ nàng nhi: 10*C/phút

> Chén dựng mẫu: Al;O