Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu nano perovskite hofeo3 pha tạp barium tổng hợp bằng phương pháp Đồng kết tủa

Công nghệ nano có những ưu điểm như: có khả năng tạo ra các vậ liệu, sản phẩm mới với cầu trúc đặc biệt có tính năng vượt ti; tp giảm chỉ phí sản xo, it kiệm nguồn tải nguyên, năng l

BỘ GIÁO DỤC VA ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

Trần Giang Trúc Loan

NGHIÊN CỨU CÁU TRÚC VÀ TÍNH CHÁT CỦA VẬT LIỆU NANO PEROVSKITE HoFeO; PHA TẠP BARIUM

TONG HOP BANG PHUONG PHAP DONG KET TUA

LUAN VAN THAC SI KHOA HQC VAT CHAT

'Thành phố Hồ Chí Minh - 2024

BỘ GIÁO DỤC VA ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

Trần Giang Trúc Loan

NGHIÊN CỨU CÁU TRÚC VÀ TÍNH CHÁT CỦA VẬT LIỆU NANO PEROVSKITE HoFeO; PHA TẠP BARIUM

TONG HOP BANG PHUONG PHAP

DONG KET TUA

Chuyên ngành: Hóa Vô cơ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHÁT

NGUOI HUONG DAN KHOA HQC: PGS.TS NGUYEN ANH TIEN

Thanh phé H6 Chi Minh — 2024

Tôi xin cam đoan để tài "NGHIEN CUU CAU TRUC VA TINH CHAT CUA VAT LIEU NANO PEROVSKITE HoFeOs PHA TAP BARIUM TONG HOP dưới sự hướng dẫn của PGS.TS, Nguyễn Anh Tiền C;

là hoàn toàn trung thực Một phần kết quả được công bổ trong công trinh “Structural,

số liệu, kết quả nghiên cứu thermal and magnetic properties of orthoferrite holmium nanoparticles synthesized Materials in Electronic, vol 34, no 19, p 1499, 2023 của nhóm tác giả:

Le Thi Thanh Thuy, Tran Giang Truc Loan’, E, V Tomina*, Vo Quang Mai, Nguyen Anh Tien’, Le Hong Phuc’, and Bui Xuan Vuong!”

‘Faculty of Natural Sciences Education, Sai Gon University, 273 An Duong Vuong

St, Ward 3 District, «5, Ho Chỉ Minh City, Vienam 2Chemistry Department, Ho Chi Minh City University of Education, Ho Chi Minh

‘Voronezh State University of Forestry and Technologies Named After GR Morozov, Voronezh, Russian Federation 394036 ‘National Institute of Applied

Mechanics and Informatics, Vietnam Academy of Science and Technology, 291 Dien Bien Phu, Ho Chi Minh City 700000, Vietnam

'Trong đề tài này, các trích dẫn về kết quả nghiên cứu của những tác giả khác; tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc rõ rằng và theo đúng quy định

Thanh phổ Hỗ Chí Minh, tháng 02 năm 2024

Tac gia 'Trần Giang Trúc Loan

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Anh Tiến, người Thầy đã luôn tận tụy hưởng dẫn, chỉ day va giúp đờ, tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để tồi có thé hoàn thành để tải này

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Giảng viên trường Đại học Sư phạm TP Hé Chi Minh - những người Thấy người Cô đã dạy cho tôi nhiều kiến học cũng như quả trỉnh nghiên cứu và hoàn thành đề tải

Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ phòng thí nghiệm Bộ môn Hoá vô cơ trường Đại học Sư phạm TP, Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể hành thực nghiệm trong suốt quá trình hoản thành đề tải Tiếp đến, tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Hân — Hiệu trưởng

m hiệu vả các Thầy Cô đổng nghiệp

Lời cam đoan

5 Những đóng góp mới của abe tài

CHUONG 1 TONG QUAN

1.1 Tổng quan về vật liệu perovskite ABO:

1.2 Một số phương pháp tông hợp vật liệu nano perovskite ABO: 10 1.3 Tình hình nghiên cứu, tổng hợp vật liệu nano perovskite HoFeO: 1⁄4 Một số ứng dụng của vật liệu nano perovskite ABO» và HoFeO: 21

2.2 Thực nghiệm tổng hợp vật liệu nano Ho} Ba,FeOs

2.3 Các phương pháp phân tích cấu trúc vật liệu nano Hoi.;Ba,FeO: 32 3.4 Các phương pháp nghiên cứu tính chất vật liệu nano Ho:.yBa.FeO: CHƯƠNG 3 KÉT QUÁ VÀ BÀN LUẬN

3.7 Kết quả UV ~ Vis ¬ 13 KÉT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, ose 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MYC CHU VIET TAT VA Ki HIEU

hiệu

REeOx | Công thức chung của orthoferrite đất hiểm

Hing sé mang tinh thé orthorhombic

a,b,c

d Khoảng cách giữa hai mặt phẳng tỉnh thể

D Kích thước tình thể xác định từ nhiễu xạ tia X sóng

Differential Scanning Calorimetry ~ Nhiệt vi sai quét

remanence

on

về các tiêu chuẩn nhiễu xạ tia X theo phương pháp dạng bột

ania Cấu trúc Perovskite ABOs i tưởng (a) và sự sắp xếp các bát A diện trong cấu triic ABOs li tưởng (b)

Hình 1⁄5 [Các dạng 6 don vị của tỉnh thé perovskite 8 Câu trúc tỉnh thể ứng với giá trị t: (a) GdFeO› với t= 0,81; Hình 1.6 (b) BaNiOs voi t= 1,13; SrTiOs voi t= 1, 9 Hình 1:7 | Anh minh hoa vé phong php top — down va bottom — up | 1 Hinh 1.8 [Sơ đỗ mình họa các giai doan phan img pha rin 12 Hình 19 [Sơ đỗ mình họa các giai đoạn trong phương pháp sol - gel | 14 Hình 1.10 | Qui trình tông hợp ABO: bằng phương pháp sol ~ gel 14 Hình 1.11, | Cấu trúc tỉnh thẻ của HoFeO: 18 Hình 1.12 | Đường cong từ hoá của các vật liệu khác nhau 26

i trinh tông hợp hệ vật ligu nano perovskite

Hoi.,Ba,FeO›

Hình 2.2 | Hiện tượng nhiễu xạ tia X từ hai mặt phẳng mạng 32 Đường cong nhiệt quét vì sai ĐSC và đường cong phân tích Hinh 3.1, | nhiệt lượng của mẫu tiền chất tông hợp vật liệu nano 40 perovskite o-HoFeOs (M0)

Đường cong nhiệt quét vì sai DSC và đường cong phân tích Hình 3.2 - | nhiệt lượng của mẫu tiền chất tổng hợp vật liệu nano 41 perovskite Mã

PXRD của tình thé nano perovskite ø-HoFeO: ủ ở các nhiệt

độ trong 1h

Hình g4, | GP đồ chống PXRD, gin đỗ phóng dại ở vị trí góc 20từ | 2 25 ° đến 27 ° đối vai peak (111) va 6 vi tri góc 20 từ 32,8 °

Gián đồ chông PXRD, gián đỏ phóng đại ở vị trí góc 28 từ

35 ° đến 27 ° đối với peak (111) và ở vị trí góc 28 từ 32,8 ° đến 33,5 ° đối với peak (112) của vật liệu nano perovskite Hoi.,Ba.FeO› nung ở 850 °C trong 1h

Giản đỗ chồng PXRD, gián đồ phóng đại ở vị trí góc 20 từ

25 ° đến 27 ° đối với peak (111) và ở vị trí góc 20 từ 32,8 ° đến 33,5 ° đối với peak (112) của vật liệu nano perovskite Hoi.,Ba.EeO+ nung ở 950 °C trong th

ở 750 °C; (c) Ảnh SEM (đ) ảnh TEM và (d`) biểu đổ phân

bố kích thước hạt của các tỉnh thể nano perovskite ø- HoFeOs nung 6 850 °C trong 1h

Hình 3.11 (c) Anh SEM (g) anh TEM va (g`) biểu đỗ phân bố kích

thước hạt cúa tỉnh thé nano perovskite M3 duge nung ở 750

°C (e, g, g`); (h) Ảnh SEM, (i) ảnh TEM và (i') biểu đỗ phân bố kích thước hạt của tinh thé nano perovskite M3 được nung ở 850 °C trong 1h

perovskite Hoo 9sBaousFeOs (M1) duge & 6 850 °C trong th Ảnh ánh xạ EDX và EDX ~ mapping của các tình thé nano

perovskite HoossBao 1sFeOs (M3) được ủ ở 750 °C trong Th

‘Anh anh xa EDX va EDX — mapping ciia các tinh thê nano Hình 3.18 perovskite Hoo ssBao 1sFeOs (M3) durge 6 850 °C trong 1h 67

Hình 3.19 | ø-HoFeO: được ủ ở các nhiệt độ (A) và ảnh chồng các đồ 68 thị từ hóa ở trường H (#1000 Oe)

Các đỗ thị từ hóa ở nhiệt độ phòng và phô chỗng của các Hình 3.20 | mẫu vật liệu nano perovskite MI, M2, M3 và M4 được ủ ở |_ 71 950°C trong Ih

(a) Pho hap thy UV — Vis và (b) các gid tri band gap cua Hinh 3.21 | cac miu vat ligu nano perovskite MO, M1,M2,M3vaM4 | 73 nung ở 950 °C trong 1h

(Qué trinh phan hiy Methyl Orange trong dung địch nước Hình 3.22 | dưới bức xạ ánh sáng khả kiến - Đường số (3): khi không có chất xúc tác quang 75

Trang Bảng

Bán kính các ion và hệ số dung hạn t của vật liệu

Ho, Ba/FeOs

Các dụng cụ và thiết bị trong thực nghiệm 28

Số liệu tính toán khỏi lượng hóa chất để tông hợp 0,007

mol vật liệu nano perovskite Ho) BacFeOs Bang 3.1 | Bảng so sánh độ giảm khỏi lượng từ các mẫu MO và M3 | 42 Bảng so sánh kích thước tỉnh thé, các thong s6 mang (a,

b, c) và thể tích tế bào (V) của các tỉnh thể nano

tinh thé cia Ho;.xBa,FeOs nung & 850 °C trong Ih

- Các thông số cầu trúc ứng với peak (111), kích thước pha

tỉnh thể của Hoi.,Ba,FeO› nung ở 950 °C trong 1h Các đặc trưng vân phổ FTIR của các mẫu vật liệu nano Bảng 3.7 | perovskite MO, MI, M2, M3 và M4 nung ở 950 °C trong | 5%

Ih

Bảng so sánh kích thước tỉnh thể và kích thước hạt của Bảng 3.8 | các mẫu vật liệu nano perovskite M0, MI và M3 khi nung ở các nhiệt độ 60

Phân trăm nguyên từ, phân trăm khỏi lượng nguyên từ và

tỉ lệ phần trăm nguyên tử (Ho/Fe) của tình thể nano perovskite

o-HoFeOs theo phé EDX

Bảng số liệu thành phần phân trăm nguyên tử, phần trăm khối lượng, công thức lí thuyết và thực nghiệm của các mẫu

Bảng 3.14 Các đặc trưng tử tính của các mẫu vật liệu nano

perovskite trong để tài này và so với mẫu orthoferrite trong công trình khác

Các giá trị band gạp của các mẫu vật liệu nano perovskite trong để tài này và một số mẫu trong các công trình khác a a

1 Lí đo chọn đề tài

Công nghệ nano là lĩnh vực dang phát triển rất mạnh vì nó có ảnh hưởng tích cực đến nhiễu lĩnh vực của cuộc sống và giúp cải thiện chất lượng cuộc sống ngày học máy tính; Vật liệu nano hoá học; Công nghệ sinh học; Thiết bị phân tích tính chất

năng tạo ra các vật liệu, sán phẩm mới với cấu trúc đặc biệt có tính năng vượt trội; giúp giảm chỉ phí sản xuất, tiết kiệm nguồn tải nguyên, năng lượng: có thể tạo ra các

trong cơ thể từ đó có thể đưa ra các liệu pháp điều tị, chẩn đoán bệnh mới với độ chính xác cao Vì những ứng dụng hiện tại và tiêm năng trong tương lai của công cứu khoa học và sản xuất

'Trong các loại vật liệu nano, vật liệu nano perovskite ABO: là một loại vật liệu nano có tính chat vật lí, hoá học đa dạng, đặc biệt và hap dẫn Tính dẫn điện của (gm cá bán dẫn loại n và bán dẫn loại p) [5], cách điện [6], din ion [7] Bên cạnh đó,

ứng từ nhiệt không lỗ [9], hiệu ứng từ trở không lỗ [10| tính sắt từ |1], phản sắt từ [12], Do dé, oxide perovskite được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nhiều quang và cảm biển hoá học [8-11] Ngoài ra, các mẫu vật liệu nano ABO: rất thú vị

thích với các vật liệu sinh học [17], các hạt nano của chúng có thể được sử dụng làm ánh hưởng đến đường đi của chúng Ngoài ra, các hạt có phạm vi kích thước nanomet được sử dụng dé tang mật độ ghi thông tin từ tính [22-24], sản xuất cuộn day may biến áp và các thiết bị điện khác với hiệu suất cao [22, 25, 26].

perovskite đáng được quan tâm Tĩnh thẻ HoFeO: là một đa nguyên tử với sự kết hợp chất đa dạng và có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiễu lĩnh vực khác nhau của lưu trừ trong các thiết bị lưu trữ đữ liệu như ỏ cứng và thẻ nhớ do có tính chat ferrite đặc tạo ra các thiết bị nang lượng như pin mặt trời và vi pin vì có khả năng chuyển đổi năng lượng tốt; sản xuất các thiết bị điện tử nhu transistor, vi mach, may các thiết bị truyền thông quang học như đèn LED và bộ phát ánh sáng do có tính chất quang điện đặc biệt Trong thời gian gần đây, người ta đã chú ÿ nhiều đến các onhoferrite HoEeO: thuân và pha tạp cùng sự ảnh hưởng của việc pha tạp lên các đặc tính cấu trúc, tính dẫn điện, tính chất quang và tính chất từ của chúng Đối với vật liệu HoFeO pha tạp khi thay thế nguyên tổ ở vị trí Ho hay Fe hay

cả hai trong perovskite HoFeO; tạo thành Ho,.„ A,EeiyB,O› (A, B là nguyên tổ pha bật như tăng tir tính, tăng tinh dẫn điện nhờ giảm năng lượng band gap, tăng hoạt tính

có thể được thay đổi để sử dụng trong các ứng dụng khác nhau Cụ thể là trong công pháp phản ứng pha rắn từ các chất ban đầu là: Ho:O:, Fe:O› và NiO Kết quả từ hình môi: HoFei+Ni.O› (x = 0,0; 0,1; 0,3 va 0,5) có kích thước lần lượt là 149,30; 159,59; 199.37 và 241,67 nm Các giá trị năng lượng band gap sau khi tính toán cho thấy có

sự gia tăng d6 din khi pha tạp Ni Do sự pha tạp của ion Niˆ*, độ rộng vùng cắm giảm

do sự gia tăng mật độ của các trạng thái Các nguyên tố kim loại kiểm thổ có tinh chat hóa học và vật lí tương tự với các nguyên tổ đắt hiểm [33] nên sự pha tạp, thay thể lẫn nhau là hoàn toàn có thể Ngoài ra, kích thước ion lệch nhau không quá lớn cũng

là yếu tố ảnh hướng đến sự kết hợp của các ion kim loại kiểm thd vào ABO: [34] 'Với mục tiêu của đẻ tài này, có những cơ sở để ta mong đợi việc pha tạp Ba vào tình

bán kính 0901 Ả [34] hiệu số bán kính giữa chúng là 0.449 Â; và ion Ba?* và ion nảo đó, Công trình tương tự đã được công bố khi pha tap Ba vào YFeOs với độ chênh tỉnh thể HoFeO: Mặc dù vậy, theo các tài liệu chúng tôi truy cập được đến nay chưa nano HoFeOs và HoFeO: pha tạp, các tác giả đã sử dụng các phương pháp khác nhau

có nghiên cứu nào sử dụng phương pháp đồng kết tủa đơn giản trong nước nóng với

barium

Từ những phân tích ở trên, chúng tôi thực hiện đẻ tài: “NGHIÊN CỨU CÁU 'TRÚC VÀ TÍNH CHAT CUA VAT LIEU NANO PEROVSKITE HoFeO; PHA TAP BARIUM TONG HOP BANG PHUONG PHAP DONG KET TUA”

2 Mục tiêu nghiên cứu

+ Tổng hợp vật liệu nano perovskite Ho; „ BaFeO› (x = 0.00; 0,05; 0,10; 0.15: 0,20; 0,30 va 0,50 tinh theo lí thuyết) bằng phương pháp đông kế! tủa + Khảo sắt ảnh hưởng của hảm lượng ion pha tạp Baˆ* và ảnh hưởng của nhiệt độ

ủ mẫu đến các đặc trưng cấu trúc và tỉnh chất của vật liệu nano HoFeO: tổng hợp được

+ Phân tích kết quả nghiên cứu của để tải và so sánh với các công trình tương tự

đã công bề (nếu có)

3 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

3,1 Đối tượng nghiên cứu

Các mẫu vật liệu nano dạng bột Ho¡„Ba,FeO› (x = 0.00; 0,05; 0.10; 0.15; 0.20; 0,30 và 0,50 tính theo lí thuyết)

3.2 Nội dung nghiên cứu

+ Tổng quan các tài liệu nghiên cửu lién quan dén vat ligu nano perovskite HoFeO}

và phương pháp điều chế chúng

+ Xác định các đặc trưng của cấu trúc và phân tích ảnh hưởng của sự pha tạp Ba đến các đặc trưng cấu trúc của vật liệu nano HoFeO:

+ Khao sát tính chất từ và tính chất quang của vật liệu nano Hoi.,Ba,FeO:› tống hợp dược

+ Phân tích, so sánh các đặc trưng cấu trúc và tính chất của vật liệu nano Ho xBa,FeO› tổng hợp được trong để tải này so với các công trình tương tự đã công bổ hoặc các hệ perovskite tương tự khác

+ Để xuất hướng ứng dụng phù hợp cho nhóm vật liệu tổng hợp được 3.3 Phương pháp nghiên cứu

+ Tổng hợp vật liệu bằng phương pháp đồng kết tủa

+ Các phương pháp phân tích đặc trưng cấu trúc và tính chất như: PXRD, SEM - 'TTEM, EDX, FTIR, UV - Vis, TG - DSC, VSM

4, Bố cục luận văn

Luận văn gồm các phẩn: phần Mở đầu; ba chương chính văn (gồm: Chương 1: Tổng quan; Chương 2: Thực nghiệm: Chương 3: Kết quá và thảo luận), Kết luận

và kiến nghị; Tài liệu tham khảo; Phụ lục

Luận văn được trình bày trong 90 trang (kế cả tài liệu tham kháo), bao gồm

36 Hình vẽ và giản đổ; 18 Bảng; 110 nguồn tài liệu tham khảo

5 Những đóng góp mới của đề tài

xuấ i ụ ệt é ật Ba,FeO:

- Phân tích xu hướng biến đổi các thông số cấu trúc và tính chất của vật liệu nano HoFeO; vào hảm lượng nguyên tổ Ba pha tạp

~ Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ pha tạp đến mức độ thành công của công trình

~ Để xuất hướng ứng đụng mới của vật liệu tổng hợp được

1.1 Tống quan vé vat ligu perovskite ABOs

1.1.1 Tổng quan về vật ligu nano perovskite ABXs

ustay Rose đã phát hiện ra khoáng chat calcium Nam 1839, nhà địa chat Gu

titanate CaTiO: (có hình ảnh và câu trúc tình thẻ như Hình 1.1) ở dãy nai Ural va dat tên là perovskite để nhớ ơn Bá tước Lev Alexevich von Perovski (1792 ~ 1856) ~ một

nhà khoáng vật học lỗi lạc người Nga thời bẩy giờ (Hình 1.2) [13]

đỏ A, B là hai loại cation có kích thước khác nhau; A có bán kính lớn hơn B và A là

hay kim logi kiém thé nhu Ca, Sr, B: ; B là các kim loại chuyên tiếp thuộc họ đ như Mn, Ee, Co, Ni, Tí, ; X là một loai anion (O*, Cr, Br, F hode $*, .) Sự sắp xếp lí tưởng của một perovskite dẫn đến sự hình thành cấu trúc lập phương như trong Hình 13 (a): các nguyên tử A ở trung tâm cả khối các nguyên tử B ở các góc của ô kích thước tương đổi, câu trúc khối có thể bị biển dạng đến các phiên bản đổi xửng tấp ơn, chủ yếu là trực thoi như Hình 1.3 (b) [37]

Hình 1.3 Cầu trúc perovskite ABX: với cấu trúc lập phương lí tưởng (a) và cấu trúc trực thoi (b) [37]

perovskite [38] Với anion X là OÈ ta có họ oxide perovskite ABO bao gồm oxide tiếng nhất trong lĩnh vực hóa học võ cơ, thể hiện cấu trúc tỉnh thể tương đổi ổn định, các giai đoạn sắt từ khác nhau, tinh chat điện tử kì lạ và hoạt động xúc tác cao [39] 1.1.2 Cấu trúc ABO› lí tưởng

Có nhiều cách mô tả khác nhau về cấu trúc lí tưởng của oxide perovskite Hợp: chất ABO: lí tưởng có cấu trúc ô mạng cơ sở dạng lập phương tâm khói trong đó có

Pbnm Hai loại cation A B và vị trí của chúng đã được giới thiệu ở phần ABX: Theo lập phương là vị trí của ion OÈ và tâm của hình lập phương là vị trí của ion B, Điều

A cé 12 anion O*

Ngồi ra, tỉnh thể ABO; cịn được mơ tả dưới dạng các bát diện BOu, trong đĩ cation B nằm ở hốc bát diện, các anion O? nằm ở đỉnh của bát điện như Hình I.4b ion phối trí bằng nhau theo mọi phương Bát điện BO này ảnh hưởng rất nhiều đến các tính chất như nhiệt, điện, từ và quang của vật liệu [13]

Hình 1.4 (a) Cấu trúc perovskite ABOs lí tưởng, (b) biêu diễn sự sắp xếp làm nồi bật các bát diện BO‹ trong cấu trúc ABO› lí tưởng [33] Cấu trúc perovskite lí tưởng thường giả định là khối trong tự nhiên Tuy nhiên, cấu trúc tỉnh thể bị lệch từ cấu trúc đối xứng lập phương do nhiều lí đo khác nhau [40] tạo ra các perovskite ABO; biến tính khác nhau

1.1.3 Cấu trúc ABO› biến tính

Vật liệu ABO› biển tỉnh là vật liệu cĩ ion A hoặc B được thay thể một phẩn bởi các ion khác cĩ thé viết đưởi dạng cơng thức tổng quát: (A +Ä";)(B¡yB}y)O: (0

như trực thọ, mặt thoi hay lục phương với hình thức giồng như việc mạng tinh thé bi

phẩn của các cation kim loại khác vào vị trí của A hoặc B trong mạng perovskite cấu trúc, do đó lảm thay đổi tính chất của vật liệu co bản ABO; [35, 41-44] Điều này xúc tác, cảm biển khí, vật liệu quang, vật liệu từ và vật liệu điện cực, (27, 45, 46] Nói chung, tắt cả các biển dạng perovskite ABO: do sự điều phối oxygen ở vị trí A cation A [13]

là méo mạng Jahn — Teller Dinh If Jahn — Teller dự đoán rằng khi pha tạp sẽ xảy ra

sự biển dạng hình học của khối bát diện lí tưởng [47] Hiện tượng méo mạng có ảnh hưởng rất lớn đến cường độ của các tương tác, đặc biệt là tương tác trao đổi kép Do

đó, nó ảnh hưởng rất mạnh lên các tính chất vật lí của các vật liệu perovskite Hiệu dẫn điện của vật liệu perovskite Đổi với cầu trúc perovskite, tỉ lệ hình học được sử dụng phổ biến nhất và thành công nhất là hệ số dung sai Goldschmidt t, được xác

» t<071 h thước caion A quá nhỏ, ta có cấu trúc ilmenite: FeTiO

© 0,71 <t < 0,9: ta có cấu trúc orthorhombie: CaTiO:

©- t=1: có sự phù hợp hoàn hảo, cấu trúc perovskite lập phương lí tưởng: SrTiO: Tuy nhiên, khi 0,89 < † < 1: cấu trúc cubic

© 1<: ta có cấu trúc hexagonal: BaNiOs; tetragonal: BaTiO:

Bảng 1.1 Bán kính các ion và hệ số dung han t cia vat ligu Ho1BayFeOs

động bé mặt, các hạt nano được tạo thành với kích thước phân bổ khoảng vài nm đến

vài chục nm Ngoài ra, có thể dùng kĩ thuật nghiền hoặc biến dạng để biến các vật liệu đến kích thước nano Phương pháp top ~ down có ưu điểm là đơn giản, chế tạo được số lượng lớn sản phẩm khi cần Tuy nhiên, nhược điểm là các hạt bị kết tụ lại, khó thu được các hạt nano với kích thước nhỏ, kích thước hạt không đồng nhất, độ

để chế tạo vật liệu nano,

có kích thước nhỏ hơn như nguyên tử, phân tử hoặc ion kết hợp lại với nhau thành soát hơn so với phương pháp top ~ down bởi dễ đảng thay đổi các thông số hay hệ

nano có thể được kiểm soát Hiện nay, phương pháp này được sử dụng rộng rãi vì chất lượng của sản phẩm cuỗi cùng là các hạt được phân tán trong chất hoạt hóa bể mật để hạn chế sự kết tụ với nhau Tuy nhiên, muốn điều chế một số lượng lớn thì khả khó khăn vả tốn kém

Hình 1.7 Ảnh minh họa về phương pháp top — down và bottom — up [2] 'Từ hai phương pháp này, người ta tiến hành sử dụng nhiều công nghệ và kĩ thuật khác nhau để chế tạo vật liệu nano Các phương pháp hóa học dùng để tổng hợp vật liệu nano perovskite phổ

rắn (phương pháp gồm); phương pháp hóa ướt như sol ~ gel, đồng kết tủa, thủy nhiệt,

là phương pháp tổng hợp thông qua phản ứng pha

Sau đây là nguyên tắc hoặc các giai đoạn tổng hợp của một vải phương pháp thưởng gặp

1.2.1 Phương pháp tổng hợp thông qua phản ứng pha rắn

Bàn chất của phương pháp nảy lả thực hiện phản ứng giữa các pha rắn ở nhiệt

độ cao, sản phẩm thu được thường ở dạng bột và có cắp hạt cỡ milimet Từ sản phẩm

đó mới tiền hành tạo hình và thực hiện quá trình kết khối thành vật liệu cụ thẻ Các giai đoạn chính xảy ra trong phản ứng pha rắn:

* Giai đoạn 1: Tính toán thành phần của nguyên liệu ban đầu (các oxide, hydroxide hoặc các muỗi có thê phân hủy ở nhiệt độ cao tao oxide nhu carbonate, nitrate) sao cho đạt tí lệ hợp thức của sản phẩm mong muốn

* Giai đoạn 2: Nghiền mịn nguyên liệu đẻ tăng diện tích tiếp xúc giữa các chất phản ứng và khuếch tán đồng đểu các chất trong hỗn hợp Nếu lượng phối liệu

ít, có thẻ nghiền trong cối nhỏ Trong lúc nghiên, có thể cho một ít dung môi để dễ nghiền

* Giai đoạn 3: Dây là giai đoạn tăng mức độ tiếp xúc giữa các chất phản ứng Kích thước và độ dày của viên mẫu tùy thuộc vào khuôn và mức độ dẫn nhỉ phối liệu Để thu được mẫu phối liệu có độ xốp thấp cẩn phải sử dụng phương pháp nén nóng (vừa nén vừa gia nhiét)

* Giai đoạn 4: Đây là giai đoạn thực hiện phản ứng giữa các pha rắn và là công đoạn quan trọng nhất Vì phán ứng giữa các pha rắn không thể thực hiện được

nên đẻ tăng độ đồng nhất trong pha tình thể, các khâu công nghệ như nghiền, trộn, ép viên và nung thưởng được lặp lại vài lần và phải kéo đài thời gian nung mẫu Sơ đỗ

sau đây thể hiện rõ cho những điều vừa nêu:

Hình 1.8 Sơ đồ minh họa các giai đoạn phản ứng pha rắn [S2] Phương pháp phản ứng pha rắn có những ưu điêm và hạn chế sau đây:

* Ưu điểm:

~ Dơn giản, chế tạo được vật liệu với khối lượng lớn Có tính kinh tế

~ Quá trình chế tạo không bị ảnh hướng nhiều bởi việc thay đổi chất hoạt hóa

bề mặt và dung môi

* Hạn chế:

~ Thiết bị đẻ thực hiện phức tạp

~ Nguyên liệu phải có độ tỉnh khiết cao

~ Việc nung mẫu ở nhiệt độ cao và tôn khá nhiều thời gian

~ Qui trình lặp đi lặp lại, phản ứng xảy ra lâu và liên tục ở nhiệt độ cao đôi khi

áp suất cao khiển cho khó thu được pha mong muốn, sản phẩm khó đạt kích thước hạt nhỏ như mong đợi nên khi ép để tạo thành sản phâm thưởng có độ rỗng lớn

~ Các hạt nano không đồng nhất cao

'Vì những hạn chế trên nên không có nhiều công trình tổng hợp vật liệu nano perovskite ABOs bang phan img pha rin Để thấy rõ nhược điểm của phương pháp hoạ là LaFeO: Trong công trình nghiên cứu về LaFeO› của tác giả Ivanov V.A va kích thước 50 nm, lớn hơn nhiều so với kích thước 20 nm khi mẫu được tổng hợp

không thuận lợi để được nhiễu tác giả chọn

* Các công trình điều chế HoFeO: bằng phương pháp nảy đã công bỏ là: |27 28] lớn

1.2.2 Phương pháp sol — gel

Phương pháp sol — gel cho phép tạo ra các vật liệu dạng khối, sợi màng mỏng siêu mịn Phương pháp này dựa trên hai phản ứng chính là phản ứng thuỷ phân và phan img polymer hoa ngưng tụ Hạt được tạo thành tổn tại ở dạng gel Một trong các phương pháp sol — gel thường được sử dụng là: sol — gel thiy phan mudi, sol — gel thủy phân alkoxide và sol — gel tạo phức

Các giai đoạn chính xảy ra trong quá trinh sol — gel:

* Giai đoạn 1: Dùng dung môi để thủy phân một precusor đẻ tạo thành dung dịch keo, hoặc phân tán chất rắn không tan bằng cách phân tán từ cắp hạt lớn chuyển

hợp chất của kim loại như các alkoxide của sĩlicon, aluminium, titanium,

* Giai đoạn 2: Từ sol tạo ra được để lâu dần hoặc xử lí cho già hóa thành gel TTa có xử lí bằng cách điều khiển các yếu tố như; thay đổi pH nhiệt độ và thời gian phản ứng xúc tắc nồng độ tác nhân, tỉ lệ nước, Các hat sol có thé lớn lên và đồng

tụ để hình thành mạng polymer liên tục hay gel chứa các bẫy dung môi

* Giai đoạn 3: Sau khi tạo thành gel ta đem đun nóng tạo sản phẩm Ở giai đoạn nay, phương pháp làm khô sẽ xác định các tính chất của sản phẩm cuối cùng như xerogel [9] Sơ đồ sau đây thể hiện rõ cho những điều vừa nêu:

Phuong phap sol — gel c6 nhing wu diém và hạn chế sau đây:

* Ưu điểm

~ Cho phép sản xuất bột nano với phân bố kích thước hạt hẹp ở nhiệt độ tương , sản phẩm có độ tỉnh khiết và ti lượng cao, kich thước hạưtinh thể nhỏ và đồng đều

iễm soái ân, kích thước và hình di ủa é

~ Tổng hợp được nhiều vật liệu xốp hoặc tính thể nano, Cho phép sản xuất bột, sợi hoặc màng mỏng có độ phân tấn cao từ các dung dịch ở nhiệt độ thấp hơn so với trường hợp của các hệ thông pha rắn truyền thống

* Hạn chế:

~ Tiêu tốn nhiều thời gian cho quá trình làm khô và tạo tình thể,

~ Quá trình đông đặc làm giảm thể tích lớn — dễ bị nứt khỏi tinh thể

~ Các tác nhân thường đắt tiền và nhạy với hơi m không khí

~ Có nhiều giai đoạn phản ứng nên có nhiễu sản phẩm phụ không mong muốn

~ Cần khảo sát nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành đơn pha perovskite chọn polymer tạo gel hữu cơ Sản phẩm có liên kết yêu và kém ben Một số ví dụ về phương pháp nảy như: Trong bải báo nghiên cứu vẻ hợp chất LaFeO: [55], tác giả Gatelyte và công sự đã tông hợp perovskite LaFeO› bằng phương

ở pH ~ 7, sau khi nung gel ở 500 + 900 °C thu được mẫu với kich thước hạt 24 + 104

giai đoạn hình thành mắm và phát triển mằm Trong quá trình phát triển mam, cin hợp ở nhiệt độ thích hợp, ta thú được mẫu bột kích thước nanomet Một số hoá chất dung địch NaOH, dung dịch KOH, dung dich NHs, dung dich NaxCOs, Day la tiêu nghiên cứu và đối tượng tông hợp sẽ có sự lựa chọn tác nhân kết tủa phù hợp Phương pháp đồng kết tủa có những ưu điểm và hạn chế sau đây:

* Ưu điểm

~ Đơn giản, dễ tiền hành Giá thành thiết bị không cao, có tính kinh tế

~ Các phản ứng cũng có thể xảy ra ngay cá nhiệt độ thấp (< 4 °C) [59]

~ Sản phẩm có tính đồng nhất cao cỏ độ tinh khiết hóa học và bể mặt riêng lớn

~ Quá trình tông hợp ít gây ô nhiễm môi trưởng

~ Quá trình kết tỉnh vật liệu xảy ra ở nhiệt độ thấp, thích hợp với điều kiện phòng thí nghiệm, do đó tiết kiệm năng lượng giảm thiểu quá trình mắt mát do bay hơi

~ Sản phẩm thu được trong mỗi lần chế tạo khá nhiều, có độ phân tán khá cao

~ Thải ra một lượng nước chứa các ion muối

~ Hệ kết tủa còn chứa một lượng lớn nước bị hắp thụ.

~ Đôi khi sự kết tụ ở sản phẩm gây ảnh hưởng không tốt đến vật liệu như làm cho độ từ hóa thắp, làm hạn chẻ khả năng sử dụng tiếp theo nên phải có sự biển đổi

bẻ mặt

* Các công trình điều ché HoFeOs bing phương pháp này đã công bố: [I4, l6, 59- 64]

Nói chung tổng hợp hóa học ướt chiếm wu thé dé điều chế vật liệu nano REeO›

do yêu cầu nhiệt độ ủ thập [65] Các tính chất tuyệt vời của orthoferrite RFeO;, cụ thê 1a HoFeOs, ngoài phụ thuộc vào hình thái hạt cũng phụ thuộc vào chắt lượng của các tính thẻ Đỏ là điều kiện tiên quyết đẻ phát triển các tính chất và hiện thực hóa các ứng dụng khác nhau của nó Do đó, trong để tải này, chúng tôi đã áp dụng phương pháp đồng kết tủa thông qua sự thuỷ phân các cation trong nước nóng trước, sau đó

để nguội rồi mới thêm vào tác nhân kết tủa thích hợp Sự thuỷ phân các cation trong phòng, giảm được sự kết tụ nhằm tạo ra sản phẩm có độ tỉnh khiết cao, kích thước hạt không quá lớn thể hiện tính chất từ tính ôn định |63 64, 66-68] 1.3, Tình hình nghiên cứu, tổng hợp vật liệu nano perovskite HoFeOs thuần và pha tạp

Về cấu trúc, Hình I.11 cho thấy các perovskite HoFeOs có cấu trúc phân lớp bao gồm các bát diện FeOs [14] với mỗi ion sắt nằm ở tâm của khỏi bát diện Vẻ tỉnh

chất, các mẫu vật liệu nano perovskite HoFeO: là vật liệu nghịch từ thể hiện hành vi siêu thuận tử (lực kháng tir va độ tử dư bé, độ từ hóa lớn và chưa đạt bão hòa tại từ cao [61] Ngoài ra, vật liệu HoFeO› có một số tiểm năng to lớn trong lĩnh vực pin

bao gốm khả năng duy trì dung lượng và hiệu suất Coulombic cao, kha nang tudn

hoàn tốt, hệ số én Li* ệt vời Chú lượng có thể đảo ngược là 437 mAh-g” sau 120 chu kì ở mật độ dòng điện 0,1 A-g”, dung lượng sạc là 299 mAh-g' ngay cả ở mật độ dỏng dign cao 10 A-g" [14]

©

whe e

Hình 1.11 Cấu trúc tỉnh thể của HoFeO: [14] Tác giả Kondrashkova và cộng sự đã tổng hợp thành công vật liệu nano HoFeO: kích thước tỉnh thể 27 + 40 nm bằng phương pháp đốt cháy glycine — nitrate công trình [29] Vật liệu bột HoFeOs tổng hợp được có nãng lượng vùng cắm E; ~ lên (~ 150 nm, tổng hợp bằng phán ứng pha rắn), giá trị E; tăng theo (E; ~ 3,39 eV),

độ hắp thụ cực đại có xu hướng chuyển về vùng tử ngoại [27 69] Trong công trình của Habib và cộng sự [27], vật liệu HoFeO› được tống hợp bằng phương pháp gồm truyền thống từ các tiền chất oxide là Ho:O: và Fe:O: Sản giờ có kích thước hạt trung bình là 149.3 nm Nghiên cứu tính chất quang và tính chất

được nghiên cứu ở tử trưởng cực đại 60 000 Oe với lực kháng từ là He ~ 2659 Oe, độ

từ và độ từ dư lớn (H >> 100 Oe), vật liệu tổng hợp được trong công trình này thuộc

ning ting dung của nỏ đã bị hạn chế.

Năm 2017, T Chatterji và cộng sự nhận thấy HoFeO: rất giống cả về cấu trúc

và tính chất tử tính với ba chất DyFeOs, GdFeO; và SmEeO: [70] nên đã tổng hợp và thực hiện nghiên cứu chỉ tiết về sự biến đổi nhiệt độ của cẩu trúc, từ tính của nó Các cấu trúc, từ tính của nỏ được xác định trong các phép đo nhiễu xạ neutron ban đầu

đã được điều chế bằng phương pháp thông lượng của SN Barilo và DỊ Zhigunov ở Minsk, Belarus [28]

Cho đến nay, ở Việt Nam, tỉnh thẻ nano holmium orthoferrite HoFeO: đã được tông hợp bởi nhiều phương pháp khác nhau mỗi phương pháp đều có những tru va tru điểm vả được áp dụng khá nhiễu vi điều kiện phù hợp là phương pháp đồng kết

ra nhữ:

~ Một lả: phương pháp cơ học với nhiệt độ ủ cao (thưởng là trên 1200 °C)

- Hai là: tổng hợp thủy nhiệt với thời gian gia nhiệt dài (thưởng 12 + 48 gid),

~ Ba là: công nghệ sol ~ gel tuân theo một số yếu tố ảnh hưởng, Với phương pháp đồng kết tủa sử dụng ethanol, nhược điểm là ethanol là dung môi dễ bay hơi, ô nhiễm và dễ cháy hơn so với dung môi nước Do đó, trong công pháp đồng kết tủa đơn giản thông qua sự thủy phân các cation Ho?“ và Fe* trong [62] Sau khi ủ kết tủa ở 750 °C va 850 °C trong 1 giờ, HoFeO: đơn pha hình thành

M.< 0/01 emu:g”, lực kháng từ H ~ 20 + 21 Oe, độ từ hóa M, ~ 2.73 emu:gˆ' 6 300

K trong trường tối đa 16 kOe

Ngoài công trình của Nguyễn Anh Tiến và cộng sự đã được đề cập ở trên, vật liệu nano HoFeO: có kích tước bé hơn S0 nm cũng đã được Ông và tác giá khác

ỏ ông bằng phương pháp sol ~ gel sử dụng ất bao phủ

be mit có thêm chất tạo phức là polyviny aleohol (PVA) thông qua giai đoạn thủy

phan cae cation Ho™* va Fe** trong nước nóng, kết quả là hợp chất HoFeO› đơn pha được hình thành sau khi nung sản phẩm bột ở 750 °C và 850 °C trong 1 giờ [31] Gần đây, năm 2021, Nguyễn Anh Tiến và cộng sự đã tống hợp thành công các hạt nano orthoferrite HoFeO: bằng phương pháp kết tủa hóa học đơn giản với tác

thành sau khi nung tiền chất kết tủa ở 700 °C, 800 °C và 900 °C trong 1 giờ có kích thước tỉnh thể trung bình khoảng 35 + T0 nm vả tăng dẫn theo chiều tăng nhiệt độ nung mẫu (xác định từ phương pháp XRD), kích thước hạt khoảng 30 + 50 nm (xác định từ phương pháp SEM, TEM) Cac mau nano HoFcO: tổng hợp được có lực kháng tir bé (He< 10 Oe), độ tir dir bé (M, ~ 0), độ từ hóa lớn (M, ~ 5 emu:”), là vật liệu nghịch từ thể hiện hành vi siêu thuận từ Các đặc trưng từ tính của vật liệu nano

perovskite đất hiếm LaFeOa, NdFeOs, PrEeO: đã công bổ trước đó [61]

Ở một công trình khác, Ông và cộng sự cũng đã tổng hợp thành công các tỉnh thẻ Hof‹ ới ang 20+ ằ gel, dac biệt là sử dụng tiễn chất lòng trắng trứng, So với các nghiên cửu trước đây, holmium với giá trị năng lượng vùng cấm thắp hơn (1,94 = 1,98 eV) [58] Hiện nay chưa có công trình nghiên cứu nào pha tạp Ba vào mạng tỉnh thể perovskite HoFeO› Có một số công trình tông hợp vật liệu REeO› pha tạp Ba được

kể đến là BiFeOs pha tap Ba bằng phương pháp thủy nhiệt [71] Động lực để tổng hợp hiện bởi BaFeO Số oxi hóa của Bi là +3 trong khi của Ba là +2 Do đó, việc kết hợp

các chỗ trồng Ee** hoặc oxygen; cái trước có thế phân phối theo thống kê với Fe`+

74] Bằng cách chuẩn bị BEO pha tạp Ba có cấu trúc nano, tinh chat từ tính có thể được cải thiện hơn nữa do sự phá vỡ của spin cycloid Với mục tiêu này, các tác giả

đã điều chế và nghiên cứu BiFeO: pha tạp Ba có cấu trúc nano Ở một công trình khác, BiFeO› pha tạp Ba bằng phương pháp sol — gel [75] cho thấy sự thay thế Ba?!

trong BEO có sự gia tăng từ hóa Với phương pháp sol — gel, tác giả M, V, Berezhnaya hàm lượng tạp chất đến kích thước hạt và tính chất từ của vật liệu YFeO›, công bố thấy các mẫu vật liệu nano Y: ,BauFeO: với x = 0; 0,05: 0,1 được ủ ở 750 °C trong l giờ là sản phẩm đơn pha với cấu trúc trực thoi (PDE 039-1489) Khi x tăng tử 0 đến hàm lượng Ba tăng lên (x: > 0,1) thì sản phẩm có thêm nhiễu pha mới như có thêm

,1 Hơn nữa, mặc dù sự chênh lệch về bán kính ion lớn hơn cả điều kiện về Ar trong quy tắc Goldshmidt (4?g¿x+—ys+= 50% > Atcoidsbeviar = tại Y ở mức độ tối đa là x =

15%), sự pha tạp trong công trình này đã đạt thành công ở tỉ lệ nhất định, Trong công trình LaFeOs pha tap Ba bing phương pháp đồng kết tủa [43] độ pha tạp cực đại của các cation Baˆ* dẫn đến sự gia tang kich thước tỉnh thể trung bình từ 25 + 4 nm với x =

0 lên 42 +4 nm với x = 0,1 Người ta đã tìm thấy sự hình thành củ các hạt đặc trưng bởi cấu trúc tử tính phức hợp kết hợp hai loại trật tự từ tính Các mẫu tổng hợp của Laj-xBayFeOs (x = 0; 0,075; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25) là vật liệu từ tính cửng 1.4 Một số ứng dụng của vật liệu nano perovskite ABO; và HoFeO› Các oxide perovskite thể hiện các đặc điểm vật lí và hóa học hắp dẫn, chúng

là những vật liệu nano bán dẫn cho các ứng dụng rộng rãi trong xúc tác, pin nhiên tính ổn định nhiệt hoàn háo, độ rộng vùng cắm lí tưởng *3 + 4” eV và sự khác biệt về

nhau để kiểm soát các đặc tính bán đẳn và tính chất xúc tác Hoạt tính xúc tác của các oxide này cao hơn so với nhiều hợp chất kim loại chuyển tiếp và thậm chí một số oxide kim loại quý

Vật liệu nano perovskite gần đây được sử dụng trong cám biến điện hóa của rượu khí, amino acid, acetone, glucose, H›O› và chất dẫn truyền thần kinh, thể hiện

nhiễu tuyệt vời Ngoài ra, một số oxide perovskite là những ứng cử viên đây hứa hẹn cho việc phát triển chất xúc tác anode hiệu quả cho pin nhiên liệu [13] Nỗi bật trong những ứng dụng được kế đến ở trên là những ứng dụng của vật liệu nano perovskite HoFeO: như dùng làm xúc tác quang, vật liệu tử tính, vật liệu điện cực cho pin Lithium - ion Các hạt nano HoFeO› được sử dụng đẻ tăng mật độ

hi thông tử tính [22], sản xuất cuộn dây biến áp và các thiết bị điện khác với áp suắt cao Ngoài ra chúng có thể tương thích với các vật liệu sinh học, các hạt nano của

hi thẻ đi dụng làm đầu dò nhỏ, cho phép đăng kỉ c; h tế bào mà

TTừ tính phát sinh tử momen tử hoặc lưỡng cực tử của vật liệu tử tính Tắt cả các chất đều có từ tính ở một mức độ nảo đỏ [76], bay nói cách khác là bắt cứ vật liệu

từ hoá (từ độ - M) Ti s6 4 = M/H được gọi là độ cám từ.

a) Phân loại dựa vào độ cảm từ

Dựa vào độ cảm từ, vật liệu từ có thể được phân loại thành ba loại chính Vật liệu có x < 0 (~ - IØ®) được gọi là vật liệu nghịch từ Vật liệu có x > 0 (~ 10) được erri từ Ở đây, vật liệu từ tính ngụ ý là vật liệu sắt từ, ferri từ hoặc siêu thuận từ a1) Vật liệu nghịch từ: là vật liệu không có momen từ, không có tử tính và bị

từ hóa yêu theo hướng ngược lại khi chúng được đặt trong từ trường bên ngoài (thẻ hiện tử tính âm) Vật liệu nghịch tử ở trang thái rắn, lỏng hoặc khi, diy nhẹ với nam trong nguyên tử thường có spin và momen quỳ đạo của chúng được định hướng sao

hết các khí đa nguyên tử đều nghịch từ [76]

Ví dụ: He, Ne, H›, Na,

a2) Vật liệu thuận từ: là vật liệu có từ tính yếu và chí trớ thành từ tính khi có

từ trưởng bên ngoài Vật liệu thuận tử ở trạng thái rắn, lỏng hoặc khí, hút nhẹ với nam nguyên tử hoặc ion có momen tử ròng đo không triệt tiêu thành phẫn spin và quỹ đạo Đối với các nguyên tử hoặc ion có lớp võ bên trong không hoàn chỉnh chẳng hạn như

I P u 1 é ép i đá é

ròng lớn và các hợp chất của các nguyên tố này thuận tử rắt mạnh |76]

Ví dụ: Các kim loại đất hiếm từ s;La đến ;¡Lu đều là thuận từ ở nhiệt độ phòng trở lên [76]

a3) Vật liệu sắt từ: là vật liệu có momen tử vĩnh cửu, có tử tính mạnh và có thể bị từ hóa Vật liệu sắt từ ở trạng thái rắn, hút mạnh với nam châm, giữ được tử tính khi từ trường mắt đi

Ví dụ: Fe, Co, Ni

Tính sắt từ của Fe, Co, Ni là do sự mắt cân bằng spin trong dải 3d Vì dải 3d

có thể chứa 5 electron có spin lên và 5 electron có spin xuống sự mắt cân bằng tối đa

tức là độ bão hoà từ hoá đạt được khi một nửa dải chứa đầy 5 clectron [76]

b) Phân loại dựa vào giá trị lực cưỡng bức

Dựa vào độ lớn của lực kháng từ, vật liệu từ tính chủ yếu được phân loại thành hai loại: vật liệu từ mễm và vật liệu từ cứng

b1) Vật liệu từ tính mềm: là vật liệu có giá trị từ hỏa dư vả lực kháng từ rất thấp (< 1000 A/m), là vật liệu có thể được tử hóa đơn giản và khử tử + Vật liệu từ mềm có các tính chất như: tính thấm cực đại lực kháng từ nhẹ,

o hoà cao + Ứng dụng của vật liệu từ mềm: dùng trong biển áp cấp nguồn, bộ chuyển mắt trễ nhỏ, cảm ứng dư lượng nhỏ, độ từ hoá

đối, động cơ điện tạo đường dẫn cho tử thông trong động cơ từ trưởng vĩnh cửu b2) Vật liệu từ tính cứng: là vật liệu có giá trị từ hỏa dur va lực kháng tử lớn (>

10 000 A/m) và có độ bền cao, là vật liệu rất khó bị từ hoá đo các bức tường miễn bắt động (do khuyết tật tình thé và cầu trúc không hoàn hảo) Nhưng nếu nó bị từ hóa, nó sẽ

bị tử hóa vĩnh viễn, Đó là lí do tại sao nó còn được gọi là vật liệu từ tính vĩnh cứu + Vật liệu từ cứng có các tính chất như: độ thắm ban đầu nhỏ tính nhạy cảm nhỏ, có khả năng duy trì từ trường trong thời gian dài hơn và chống lại các trường khử từ bên ngoài cao hơn (có trường ôn định)

+ Ứng dụng của vật liệu từ cứng: dùng lảm nam châm vĩnh cửu, dùng để làm các thiết bị sử dụng trong các ngành, nghề như: õ tô, viễn thông, xử lí dữ liệu, điện

tử tiêu dùng, thiết bị đo đạc, thiết bị ghi tir tinh, hing không vũ trụ công nghệ sinh học,

1.5.3 Các đặc trưng của vật liệu từ

Ngoài độ cảm từ, một số thông số khác cũng rất quan trọng trong việc xác định tính chất của vật liệu, ví dụ như: từ độ bão hòa (từ độ đạt cực đại tại từ trường lớn),

trường ngoài cẩn thiết để một hệ, sau khi đạt trạng thái bão hòa từ, bị khử từ) Nếu kích thước của hạt giảm đến một giá trị nảo đó (thông thưởng từ vài cho đến vài chục nanomeD), phụ thuộc vào từng vật liệu cụ thế, tính sắt từ và ferri từ biển

từ Đối với vật liệu siêu thuận tử, từ dư và lực kháng từ bằng không Điễu đỏ cỏ nghĩa

một đặc điểm rất quan trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng y sinh học a) Lyre khang tir

Lực kháng từ, còn được gọi là lực cưỡng bức, là thước đo khả năng chống lại

sự khử từ hoặc mắt tử trường của vật liệu từ tính Nói cách khác, đó là cưởng độ từ trường cần thiết để giảm từ hóa dư của vật liệu tử tính vẻ không Khi vật liệu từ tính bị từ hóa, các miền từ tính của nó sắp xếp theo một hướng

cụ thể, tạo ra một tử trường thuần Lực kháng tử đo mức độ mạnh của vật liệu từ tính mắt ôn định khác Lực kháng tử của vật liệu càng cao thì khá năng chống khử từ càng cao

©) Độ từ bão hoà

Tir tinh bão hòa là lượng cảm ứng tử tối đa, hoặc mật độ tử thông, mà một vật liệu từ tính có thể hấp thụ khi bị từ hóa trong những điều kiện nhất định, thưởng là không thể tăng thêm ngay cả khi lực từ hóa được tăng lên Khi một vật liệu từ tính tiếp xúc với từ trường, nó sẽ bị từ hóa và các miễn từ

tính của nó, là những vùng mà các momen tử của các nguyên tử hoặc phân tử được tăng lên, ngày cảng có nhiều miễn này thẳng hàng, dẫn đến sự gia tăng cảm ứng từ

hoặc mật độ từ thông Tuy nhiên, khi tắt cả các miền của vật liệu được căn chỉnh, vật liệu đạt đến điểm bão hòa và bắt kì sự gia tăng thêm nào vẻ cưởng độ từ trường sẽ bão hòa của vật liệu phụ thuộc vào thành phần cụ thể, cấu trúc vi mô và cường độ của

tử trường bên ngoài

đ) Đường cong từ hoá và vòng trễ

Đường cong từ hóa, còn được gọi là đường cong B ~ H là biểu đỏ biểu thị mỗi quan hệ giữa cưởng độ từ trường H (được đo bằng đơn vị A/m) và cảm ứng từ B tính chit tử của vật liệu dựa trên phản ứng của nó đổi với tử trưởng bên ngoài

lạ tr là biểu diễn đỗ họa về mỗi ° ? thông (B) và dưỡng

độ từ trường (H) của vật liệu sắt tử khi chịu từ trường xen kẽ Vòng lặp được tạo ra

đỏ đảo ngược Khi tần số của từ trưởng ứng dụng tăng lên, có thể tạo ra tồn thất từ trễ Vòng lặp trễ biểu thị bằng đỗ thị độ trễ giữa những thay đôi về cường độ từ trường

kín bên trong là số đo năng lượng được vật liệu hắp thụ khi nó bị từ hóa Hình dạng và kích thước của đường cong tử hóa và vòng từ trễ phụ thuộc vào thành phần và vi cấu trúc của vật liệu tử tính Những đặc tính này rất quan trọng để hiểu trong việc thiết kế và lựa chọn vật liệu tử tính cho nhiều ứng dụng Hình 1.12 biểu thị đường cong từ hoá của các vật liệu khác nhau

M

Hình I.12 Đường cong từ hoá của các vật liệu khác nhau [76]