Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của hệ vật liệu nano perovskite pha tạp ho1 xsrxfe1 yniyo3 Được tổng hợp bằng phương pháp Đồng kết tủa

Vật liệu perovskite có những tính chất quan trọng như hiệu ứng kích thước, sự khuyết tật mạng và hiệu ứng Jahn-Teller [1] dẫn đến việc pha tạp các nguyên tố khác tử vật liệu thuần gây n

BQ GIAO DUC VA DAO TẠO TRUONG DAI HQC SU PHAM TP HO CHi MINH

Đỗ Hoàng Phúc

NGHIÊN CỨU CÁU TRÚC VÀ TÍNH CHÁT CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO PEROVSKITE PHA TẠP Ho.Sr,FeryNi,O› ĐƯỢC TÔNG HỢP BANG PHUONG PHAP DONG KET TUA

LUẬN VAN THAC SI KHOA HQC VAT CHAT

‘Thanh phố Hồ Chí Minh - 2024

BQ GIAO DUC VA DAO TẠO TRUONG DAI HQC SU PHAM TP HO CHi MINH

Đỗ Hoàng Phúc

NGHIÊN CỨU CÁU TRÚC VÀ TÍNH CHÁT CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO PEROVSKITE PHA TẠP Ho¡+Sr,FeryNi,O› ĐƯỢC TỎNG HỢP BANG PHUONG PHAP DONG KET TUA Chuyên ngành — : Hoá vô cơ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHÁT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC:

PGS TS NGUYEN ANH TIEN

“Thành phố Hồ Chí Minh - 2024

Tôi xin cam đoan luận văn với đề tài “NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH

CHAT CUA HE VAT LIEU NANO PEROVSKITE PHA TAP HorsSr\FersNijOs

DUQC TONG HOP BANG PHUONG PHAP ĐÔNG KẾT TÙA" là công trình

nghiên cứu của tôi đưới sự hưởng dẫn của PGS.TS Nguyễn Anh Tiền Các số liệu và kết quá nghiên cứu đều trung thực và chưa từng được công bồ trước diy

Tác giả

Đỗ Hoàng Phúc

Luận văn thạc sĩ được coi như là môn học cuối cũng, đánh dẫu sự kết thúc và

trưởng thành của một học viên cao học trước khi trở thành một thạc si A cing la một dấu mốc to lớn trong chăng đường nghiên cứu khoa học Đây cũng là công việc

đã học ở các môn lý thuyết, kĩ năng đã được trải nghiệm thông qua các môn thực

sy,

su gp 40 ti moi ngudi xung qaunh

hành Do đó, để hoàn thành được luận văn thạc sĩ không thể nào hoàn thành riêng mình mà edn đến rắt nhị

Em xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô khoa Hoá học, trường Đại học Sư

phạm TP Hồ Chí Minh vì những kiến thức, ĩ năng và những bài học đúng quý mà xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người hưởng dẫn đ tài luận văn này - PGS TS

Nguyễn Anh Tiển Thầy là một người thẫy tận tâm, luôn luôn hướng dẫn và chỉ bảo

em và các ban rt tin nh, giáp chúng em sửa chữa và nhìn nhận ra các sim để

khắc phục trong quá trình làm đề tài Không chỉ học được ở Thầy về mặt kiến thức

chuyên ngành, kĩ năng thực nghiệm, xử lí giải quyết cá m còn học được nhiều bài học bổ ích về đời sống, xã hội

Chỗi cùng xin chúc quý Thầy, Cô dồi đào sức khỏe, đạt nhiễu thành tru trong

sự nghiệp nghiên cứu khoa học, đào tạo nhân tài cho đắt nước Tôi in chân thành cảm ơn!

Tác giả

DB Hoàng Phúc

LỚI CAM ĐOAN

—

lu perovskite

5 1.L3 Cấu trúc vật liệu perovskite pha tap

1.2.3.3 Hoạt tính xúc tác

1.3 Một số phương pháp tổng hợp vật liệu nano perovskite

1.3.1 Phương pháp tổng hợp thông qua phản ứng pha tấn

1.3.3 Phương pháp thông lượng đòng chảy (flux method) 13

1.3.4 Phương pháp tổng hợp đốt cháy gel polymor B

1.3.6 Phương pháp thuỷ nhiệt

1.4, Tình hình tổng hợp và nghiên cứu vật liệu nano HoFeOs va HoFeOs pha tập «

Chwong 2: THYUC NGHIEM

2.2.1, Phurong pháp phân tích nhiệt và nhiệt quết v sai 24

22 Phương pháp quang phổ hắp thủ tử ngoại khả kiến UV ~ Vis 20

Chương 3: KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Kết quả phân tích nhiệt TG - ĐSC

3.1.2, Két quả TG-DSA của mẫu HoFeO; đồng pha tạp Sr, Ni 33 3.2 Kết quả nhiễu xạ tỉa X

1.21 Kết quả nhiễu xạ tia X của mẫu HoEOs thuần

3.22, Kết quả nhiễu xạ ta X của mẫu HoFeOs pha tap 39

3.4, Két qua EDX va EDX mapping

3.5 Két qua SEM va TEM,

3.6 Két qua phé RAMA!

3.7 Kết quả đo từ kế mẫu rung VSM

3.8 Két qua quang pho hap thy tir ngoai kha kién UV - Vis seo

PHY LUC

Hinh 1.1, Céu tic tinh thé perovskite ABOs thuần 4

Hình 2.1 Tóm tắt quy trình tổng hợp vật liệu nano perovskile HoiSr,Fet„Ni,O; bằng phương pháp đồng kết tia trong dung môi nước 24 Hình 22 Hiện tượng nhiễu xạ ỉaX từ hai mặt phẳng mạng 25 Hình 2.3 Sơ đồ hoạt động của kính hiể vì điện từ SEM và TEM, 26 Hình 2.4 Sơ đỗ cấu tạo kính hiễn vỉ điệ từ tuyển qua ?

Hình 26 Sơ đồ nguyên lí hoạt động ghi tín hiệu EDX trong SEM 2 Hình 2:7 Sơ đồ nguyên lí hoạt động ghỉ tín hiệu phổ truyền qua UV Vis 30

Hình 3.1 Giản đồ TG ~ DSC của mẫu kết tủa HoFeO: thuần 31

Hinh 3.2 Gién đồ TG ~ DSC của mẫu kết tủa HoFsO› đồng pha tạp Sr, Ni 33 Hình 33 Giản đồ XRD của mẫu HoFeO› nung trong Ì h 37 Hình 34 Giản đồ XRD eta miu HoFeosNio2Os nung trong 1h 39 Hình 35 Giản đồ XRD cia miu Hop SreaFeO> nong trong h 40 Hình 3.6 Giản đồ XRD của mẫu nano Hop Sto2 FensNin2Oy nung trong 1 40 Hình 3.7 Giản đồ XRD cũa các mẫu vật liệu perovskite HoFeOs, HoFeo iN Hop ¢St0FeOs, Hoy.SipFeo.Nụ2O; nung ở 800°C wong I git 4 Hình 3.8, Giản đồ XRD quét chim peak (112) cũa các mẫu HoFeO,, HoF ep sNio0s, Hoy So 2FeOs, Hoo Sto FeosNoOs nung 6 800 °C trong 1 id 43

Hinh 3.9 Gián đồ XRD của các mẫu vật liệu perovskite HoFeOs, HoFea sNin203,

Hop sSr02FeOs, HoosStoFensNo205 nung 6 850°C trong | gir “ Hình 3.10 Giản đồ XRD quết châm peak (112) của các mẫu HoFeO›, HoFeosNio:05, Hon4St02F¢Os, Hoo St 2EezNi

Tình 3.11 Giản đồ XRD của các mẫu vật ligu perovskite HoFeOs, HoFeosNio20s, Hoo S3FeOs, HoosSto Fen aNo20s nung ở 950°C trong Ì giờ 45 Hình 3.12 Giản dB XRD quét chm peak (112) eta ee miu HoFeOs, HoF eo Nio:0s, HonSto2FeOs, Hoo sSto2FeosNoOsnung ở 950 °C trong 1 git 45 Hình 3 13, Phổ ET-IR tách của mẫu Hoy «SrFetyNiOs nung 6 850 °C 4

Hình 3.14, Phổ chồng FT-IR của các mẫu HoFeO; thuẳn và HoFvOs pha tạp nung ở

Hình 3.15 Phố FTIR của các mẫu HoixSc.Fer.Ni,O; nung ở 800 5C 49 Hình 3.16 Phổ FTIR của các mẫu Hoi x$,FeiyNi,O; nung ở 800 5C + Hình 3.17 Phố FTIR của các mẫu Hoi x$.FeiyNi,O; nung ở 950 5C 50 Tình 3.18 Phổ EDX X của vật liệu HoFeO› nung 6 800 °C trong 1h 32 Hình 3.19 Hình ảnh EDX-Mapping của mẫuHoFeO; nung ở 800 °C trong 1 is 52 Hình 320 Phổ EDX của mẫu Ni-HoFeOs nung ở 800 °C trong 1 gi 33 Hình 321 Kết quả phân tích thành phần nguyên tổ wong miu Ni-HoFeOs nung 6

Hop Šn ;ESD› (á s, ), HoyvSn 2 Ei NO ( , D núng ở 850°C trong | giờ 58 Hình 328 Phổ Raman của vật liệu HoFeO› thuẫn nung 6 850 °C trong 1 gi 60

Hình 3.29 Phỏ Raman của các mẫu HoFeO›, HoEeo sNia2Os, HoosSrn 2FeO›,

2M và giản đỗ phân bổ kích thước hạt của các mẫu

Hình 3.30 Sự phụ thuộc của độ từ hoá vào từ trường đối với vật liệu nano HoFeO›

được nung 6 6 800 °C, 850 °C và 950 °C trong I gic 6 Hình 331 Sự phụ thuộc của độ ừ hoá vào từ trường dbiv6i eée mu vat igu nano Hoi:Sr Ni ;Ec,O› (X= 02; y 02) nung ở 800 5C; 850 “C và 950 °C trong giờ 6Š Hình 3.32 Phỏ UV-Vis của các mẫu Ho,Sn,Nl JEe,O; @x= 02; y =02) 6 Hình 3.33 Đồ thị biểu điễn sự phụ thuộc của (4P)? (€Về nm?) vào lu của các mẫu

vật liệu Hoi+Sr.Nii.yFe,O› được nung ở 850 °C trong 1 giờ 69

Bang 1.1 Gi tr thita sé dung hạn t và kiến trúc dự kiến của các vật liệu thuộc ho Hoi„Šr,Fe: yNi,O: dự kiến tổng hợp trong đề tài 7 Bảng l.3 Một số vậtliệu được tổng hợp bing phương pháp đồng kết tủa 16

Bảng 2.2 Các dụng cụ sử dụng trong thực nghiệm 21

Bảng 2.3 Một số hit bị sử dụng trong thực nghiệm 2

Bảng 3.1: So sảnh đường cong TGA-DSC của 2 mẫu HoFsO› và HoysŠn :FesNi:sO›

M4

Bang 3.2 Nhigt độ nung tạo đơn pha HoFcO; thuần và một số mẫu vật liệu ABO; pha tạp trong công tình này và một số công trình đã công bổ để so sánh 36

Bang 3.3 Các thông số cầu trúc tỉnh thẻ của các mẫu nano HoFeO; nung ở các nhiệt

Bảng 34 Nhiệt độ nung và kích thước tính thể (D, nm) của mẫu HoFeO› trong

công trình này và một số công trình khác đã công bổ để so sánh 38 Bảng 3.5, Các thông số cầu trúc của các mẫu nano HoFeosNio0s, Hoo sSta2FeOs v2 Hoo St02 Fao.Niu:O; nung ở 800, 850 và 950°C wong | giờ 41 Bảng 3.6 Nhiệt độ nung và kich thude tinh thé (D, nm) eta miu HoFeOs pha tap

trong công trình này và một số công trình khác đã công bố để so sánh 42

Bảng 3.7 Mot s6 tin higu cia ede miu HoySrFeryNiyOs (Wii x= 0.2; y= 0.2) 50

56 Bang 3.9 Kich thước hạt (TEM) của mẫu HoFeO› thuần và một số mẫu ABO› pha nbn’

công trình đã công bổ để so sánh 6 Bảng 3.14 Giá tị năng lượng vùng cắm của các mẫu vật liệu Hoi.SNi.,Fe,O›

Bảng 3.15 Giá tỉ năng lượng vùng cắm của một số mẫu perovskite trong một

“Công thức chung của Oxide perovskite

Hing s6 mang tin thé

Khoảng cách giữa hai mặt phẳng tỉnh thể

Kích thước tỉnh thẻ xác định tử nhiễu xạ tia X

"hân tích nhigt vi sai (Differential Scanning Calorimetry) Phổ tín sic nang Iugng tia X (Bnergy Dispersive X-Ray)

xa tia X (Full Width at Haft

Kính hiển vi điện tử truyền qua (Tranmission electron Microscope)

“Kính hiển vi điện từ ‘Scanning electron Microscope) Phân tích nhiệt rọng lượng (Thermal Gravimetric Analysis)

Vit ligu perovskite dang ABO: đã được biết đến từ thế kỹ XIX, tên gọi này được đặt theo tên của nhà khoáng vật học người Nga Lev Aleksevich von Perovski (1792- năm 1839 Vật liệu perovskite có những tính chất quan trọng như hiệu ứng kích

thước, sự khuyết tật mạng và hiệu ứng Jahn-Teller [1] dẫn đến việc pha tạp các

nguyên tố khác tử vật liệu thuần gây nên những tính chất mới và được ứng dụng đa perovslite ABO: đơn giản, những tính chất liên quan của hệ vật liệu perovskile khi

cứu một cách rộn rất

VỀ mặt ứng dụng, vật liệu nano perovskite va dic bit la perovskite pha tạp hiện

đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu nhằm tối ưu hóa phương pháp

diều chế, kiểm soát kích thước, hình dạng và sự đồng nhất do chứng biểu hiện tiềm năng to lớn rong rất nhiều lĩnh vực bao gồm:

Y sinh: perovskite kép LasNïMnOs trong hắp thụ huyết thanh albumine [2],

= Làm cảm biển: perovskate ding lam cảm biến phát hiện hơi cồn [3], hay các khí

của môi trường tạo gel, t lệ mol geV/ion kim loại Đặc biệt là quá trình nung vật

liệu ở nhiệt độ thấp có thể không loại bỏ được hoàn toàn tạp chất, sây ảnh hưởng

kết tủa, Phương pháp này cổ nhiều tu điểm như thao tác đơn gián, chỉ phí thực hiện tương đối thấp, thân thiện với môi trường Ngoài ra, trong phương pháp đồng kết tủa, đơn pha tạo thành tờ quế trình thuỷ phân các ion kim loại trong nước nóng, sau

triển kích thước hạt tạo thành

“rong các công tình 15-19] công bổ các vật liệu nano perovskite thuần và pha tap liên quan đến mẫu thuần HoEeO; và một số vật liệu ABO pha tạp khác, vật liệu

‘ABO: n6i chung va HoFeO: pha tạp nói riêng được tổng hợp bằng phương pháp bằng các tác nhân kết tủa ở pH thích hợp Ngoài ra, bên cạnh ính chất từ (đo các thông số từ tỉnh như độ từ dư (M2, độ từ bão hoà (M,), lực khẩng từ (EL) để đưa rà

kết luận về tính chất từ của vật liệu) thì tính chất quang (năng lượng vùng cắm, khả

năng xúc tắc quang) của các vật liệu HoFeO› pha tạp vẫn chưa được tm hiểu sâu

3 Giới thiện về vat ligu perovskite ABOs thu va vat liga perovskite pha tap + Giới thiệu vỀ một số tính chất của vật liệu perovskit

+ Giới thiệu vỀ một phương pháp tổng hợp vật liệu nano perovskie và phương pháp

được chọn sử dụng trong luận văn nảy

+ Giới hiệu về nh bình tổng hợp và nghiên cứu vật ligu nano perovskite HoFeOs

va HoFeOs pha tap các nguyên tổ khác nhau

'Chương 2: Mục tiêu, nội dung nghiên cứu và các kỹ thuật thực ny lệm + Trình bày các dụng cụ, phương pháp, quy trình thực nghiệm điều chế mẫu + Trình by các phương pháp nghiền cứu, phân tích cấu trúc và tính chất của vit lậu

“Chương 3: Kết quả và thảo luận

+ Trình bày các kết quả thu được sau khi khảo sắt các đặc điểm, tính chất của mẫu + Thảo luận, đánh giá, so sánh kết quả thu được với các công trình liên quan

“Chương 4: KẾt luận và kiến nghị

+ Tổng kết về các kết quả thu được

+ Đưa ra các hướng để xuất để khắc phục nhược điểm và phát triển để tài Ngoài r, rong luận văn còn bao gồm lời mở dầu, danh mục tà liệu tham khảo, chữ

viết tắt ở đầu và phần danh mục các tài liệu tham khảo được sử dụng ở cuỗi

1.1 Vat ligu perovskite

1-1-1 CẤu trúc vật liệu peroskdte thuần

Perovskite là danh pháp chung của họ vật liệu mà tỉnh thể có cầu trú giống với tinh thể caleium tiianate (CaTiO;) Tên gọi perovskite được đặt theo lên gọi của khoáng hoc L.A.Perovski (1792 ~ 1856) [22]

Cấu túc perovskite ABO› do H.D Megaw phét hign nim 1864 tir khosing chit

CaTiOs Trong céng thite ABO; thi A é day c6 thé là cation kim logi kiém thị

Hình L.I Cấu trú tỉnh thé perovskite ABO; thuần 'Ô mạng cơ sở của tỉnh thể ABO: có dạng hình lập phương với các thông số

= 90" va a

mang a= B=

Céc cation A nim ở các định của hình lập

phương và lân cận đó gần nhất là các ion oxide Cation B nằm ở tâm của hình lập

phương, bao quanh bởi 6 ion oxygen và làm thành một hình bát điện [23]

Đặc trưng quan trong nhất trong edu trúc tỉnh này là sự tồn ti các bát điện BƠ, nội tiếp trong ö mạng đơn vị với sáu ion O; tại đỉnh của bất điện và một ion dương

'O bằng nhau theo mọi phương Điều này cho phép ta hình dung một cách rõ ràng

hơn khi có sự biến dạng của cấu trúc perovskite khi hệ tình thể không còn là lập

Cấu trú tỉnh thể ABO; có thể biển đổi từ dạng lập phương sung các dạng

học khác như trực thoi hay trực giao khi thay thể các ion A hoặc B bằng các nguyên

15 Khe, Vit ig perovskite ABO» pha tp fa ku vt liu 66 fon A hoặc ion B hoặc

cả 2 ion A lẫn B được thay thể một phần bởi các ion kim loại khác và có thể biểu diễn dưới dạng công thức (A'›Ai-,B,`B¡„)Os« (0 < x, y < 1), trong dé:

thổ như Sr, Ba, Cá, thậm chí có thể các nguyên tổ như Tí, Az, Pb,

Sự pha tạp như vậy sẽ gây ra hiện tượng sai lệch cấu trúc trong mạng tỉnh thể

u trúc, biến dạng Jahn - Teller do khi thay thé cation

như các khuyết tật mạng

A, B sẽ dẫn đến sự biến đổi trạng thái oxy hoá của A, B [25]

Để đặc trưng cho mức độ méo mạng của tinh thé pevroskite ABOs (did

lầm cơ sở để ính toán liên quan đến mức độ

ki

bin vũng của cấu trúc perovskite)

‘ha tap các nguyên tổ vào vật liệu peuroskite, V.Gold Schrmidt đã đưa rủ công thức

liên quan đến thừa số Gold Schmidt [26]

+ 0.96 <t <1: céu tric rhombohedral (hinh thoi)

* 0,76 <L< 0,96: cấu trúc othorhombie (trực thoi) kèm góc liên kết B - O - B (9) bị lệch khối 180"

Do đó, cấu trúc perovskite được coi là dn định khi 0,8 < t< 1 Điều đó kéo theo

sắc caion phải có kích thước giới hạn: Ra > 0,9 và Ra > 015 Khi t= 1, ta 66 cfu gốc liên kết B-O-B không còn là 180" nữa mà bị bè cong và độ đài liên kết B-O theo các phương khác nhau sẽ khác nhau, cấu trúc tình thể bị thay đổi làm dẫn tới thay

đổi các tính chất điện và từ của vật liệu [25]

Đối với họ vật iệu Hơi ‹SnEeiyNyO› tổng hợp được dựa trên công thức (1.1)

để tính thừa số dung hạn t va các giá trị thông số bản kính ion như bảng bên dưới

bên dưới

Băng 11 Giá ri thừa số dung hạn và kiến trúc dự kiến của các vật liệu thuộc họ Noi.SrFer.Ni,O; dự kí tổng hợp trong đề tài

HosSazFe,NusO,| TP PR RAT 1S _0,8617 | orthohombic Dựa trên các giá tị thông số tính toán được, cả 4 vật liệu dự kiễn tông hợp trong

để tài thuộc họ vật liệu HoisSnfFei.NgO; đều được dự kiến sẽ có kiến trúc trực HoFOs thuần không làm ảnh hưởng đáng kể đến cầu trúc ABOs; &u có thể được giải thích do bán kính của ede cation pha tạp vào vật liệu thuần là tương đương dẫn đến việc thay đổi một phần ở các vị trí À hay B trong cổ trúc ABO; bằng các lon có bán kính tương đương sẽ không ảnh hưởng quá đáng kẻ đến cầu trúc tính thể Ngoài ra, trong cả 4 trường hợp, giá tị t đều khác 1, chứng tỏ rằng tính thể họ vật

bị uốn cong và độ dài liên kết B-O theo các hướng trở nên khác nhau Do đó, cấu trúc ABO, bị biển đổi, đẫn đến sự thay đổi c

tổng hợp được nh chất điện, từ: quang cũa vật iệu

1.2.1 Tinh chat tir

Một rong bốn loại lực cơ bản của tự nhiên được đề cập và nghiên cứu tương đổi nhiễu hiện nay là lục tử - loại lực xuất hiện trong từ trường và gây nên từ tính (bay tính chất từ) cho các vật liệu được đặt trong từ trường Từ tính của các vật liệu đã

ứ đại được ùm thấy ở Trung Quốc từ hơn 4000 năm trước, thông qua một trong

phat minh” của người Trung Hoa cổ là chiếc la bàn

.Vật chất có từ tính được phát hiện đầu tiên trong thời kì cổ trung đại là đá nam

châm, hay quặng magnetite (FesO4), cho để gần đây, số lượng vật liệu từ tăng lên

thật sự rất đáng kể, Có thể chia vật liệu từ thành các loại:

+ Vat liệu nghịch từ (diamagnetism): Khi áp từ trường ngoài vào, vật liệu này có

từ độ c rất nhỏ và ngược hướng với từ trường ngoài Độ từ cảm có giá trị nằm trong 10%

vùng từ -10%

+ Vật liệu thuận từ (paramagnetism): là vật liệu chứa các nguyên tử có tổn tại

moment tir ĩnh Khi có tác động của tử trường ngoài, toàn bộ moment từ của vật liệu sẽ được định hướng theo từ trường ngoài và tạo ra moment tổng cộng khác 0

"Vật liệu thuận từ có giá trị độ từ cảm trong khoảng 10Š + 102,

+ VậLliệu sắt từ (fenomagnetism) tương đối giỗng vật liệ sắt từ ở chỗ có giá tị

moment tit tinh, Khi đặt vật liệu này vào từ trường ngoài và tăng cường độ từ

trường các moment từ sẽ được định hướng cùng với từ trường ngoài cho đến khi

đạt trạng thái bão hoà ứng với giá trị từ độ bão hoà Ms Khi vật liệu bão hoà từ và

loại bỏ từ trường ngoài, trong vật liệu sắt từ vẫn còn tn tại một moment tử tổng do

sự sắp xếp của các moment thành phẩn sau từ hoá, gọi là độ từ dư (Ma)

Vai liệu perovskite thuộc họ vật liệu onhofenite với nhiều tính chất từ đa dạng Trong các công trình [15-19] công bổ các vật liệu nano perovskite thuần và pha tạp

liên quan đến mẫu thuần HoFeO: và một số vật liệu ABO; pha tạp khác, vật liệu

‘ABOs da dang tr thuận từ, sắt tử, phản sắt từ, nghịch từ và có nhiều ứng dụng to lớn

vào thực tiễn

Xúc tác quang hoá (xúc tác quang) là hiệu ứng hoá học khỉ đồng ánh sing để tạo tiền đề kích thích cho các phản ứng xảy ra Khi chiếu ánh sing vào chất xúc tác, sắc cleeton, các gốc tự do, các lỗ trống sẽ được s

trình oxid hoá khử h ra và tham gia vào các quá

“Trong bài báo [27] đã đề cập đến tiềm năng và khả nãng xúc tắc của các vật liệu

perovskite thuần và cũng chỉ ra được ảnh hưởng của các khuyd năng xúc tác của các vật liệu trong quá trình quang xúc tác để xử lí nước th

nước, khử CO, chuyển hoá N› Bài bảo cũng chỉ ụ những khả năng tuyệt với cũn

đa ảnh sáng mặt trời và khả năng tái chế nên khả năng xúc tác quang của họ vật liệu

này cần được tìm hiểu và đảo sâu

Hoạt tính xúc tác quang của vật liệu nano HoEeO› được kiểm nghiệm thông qua quá trình quang xúc tác cho phản ứng phân huy methyl orange bằng ánh sáng khả theo đối bằng thit bi Shimadzu UV-1800, cho thấy đây là một vật iệu có hoạt tính xúc tíc hứa hạn

1.2.3 Một số tính chất khác

Tuỷ thuộc vào thừa số dung hạn t cấu trúc của vật liệu perovskite có thể thay đổi từ trụ thoi sáng mặt thoi, tà phương Do đó, vật liệu perovskie tổn tại nhiều tính chất đặc bí tính điện môi, tính xúc tác Sự da dang vé các

trúc khác nhau của các vật liệu

tính chất này có thể được giải thích dựa trên

.ABO: (do bán kính của các nguyên tổ tại các vị tí A, B khác nhau ít hay nhiễu), sự

thiểu hut oxygen trong cấu trúc, sự thay đổi trạng thái oxid hoá của oxygen tir +2 sang các mức oxid hoá khác

kính, về trạng thái owid hoá Sự pha tạp có th tạo ra các lỗ trống oxygen,

khiếm khuyết trong cấu trúc Khi pha tạp các vị trí A vàhoặc B trong cde oxide

perovskite ABOs, hoat tinh xúc tác, độ dẫn ion và điện tử, và các ính chất vật lý và hóa học lỉnh hoạt có thể được thay đổi để phù hợp cho các ứng dụng khác nhau trình pha tap

thuần và HoFeosSe:O được tổng hợp bằng phương pháp dốt cháy dung dịch: có vào và nhỉ ra trong công Hình [30], vật liệu HoFeO;

cấu trúc trực thoi va kích thước vào trong khoảng nanomet Hằng số điện môi của

mẫu vật liệu HoFeO› thuẫn giảm khi tăng tần số của từ trường áp vào Tuy nhiên, Khi tiến hành pha tạp Se* vào Hoe

Một tong những tính chất đặc trơng của pzovilte Tà

liệu oxide (SOFC), nhưng tốt hơn là phát triển c

âm có hiệu suất cao hơn và lâu

ơn ở nhiệt độ cao (> 900 °C), Trong dé tài [12], vật liệu ProsBansFeOs-s

(PBF) pha tap Ca và Ni: nhóm tác giá thấy được rằng việc pha tạp Ca trên Ba cải

thiện độ dẫn điện của vật liệt còn vige pha tp Ni trên Ee giúp tăng cường độ ôn định nhiệt của vật liệu điện cục, Trong đó, kh vật liêu mang công thức hợp thức à

Pro.sBaosCav 2Fes 7Nin 303-8 (PBCFNi30) thì điện trớ suất phân cực của cathode là

thấp nhất (0061 £!cmÈ), đo đó PBCENiA0 có thể được xem là hen cho pin nhiên liệu oxide thương mại

gu cực âm hứa Vật liệu HoEeO› số cắu trúc trực (hoi được tổng hop thông qua phương phip đồng kếttủa, sau đổ ủ rong nhiệt độ cao [1] Điện cực dương HoEcO; thể hiện sự cải thiện đáng kể về tính chất điện hoá, có Khả năng duy tri công suất, độ ổn định

dung lượng sạc 299 mAh g' ở mật độ dòng điện cao là 10 A ø', Qua nghiên cứu

này cho thấy vật liệu eye duong perovskite HoFeOs là ứng cử viên tiểm năng cho

xúc tác Bên cạnh đó, vật liệu có cấu trúc ổn định, độ hoạt động bE mit cao tr si

kích thích oxygen bề mặt do tồn tại nhiều lỗ trống Vật liệu holmium orthoferrite

HoFeOs tir tính xốp được tổng hợp bằng phương pháp đốt glycine-nitate có vi cấu trúc xốp và có nhiều tâm acid-base trên bề mặt, cho phép HoEeO; thể hiện hoạt tính xúc tác cao trong quá trình chuyển hoá n-hexane [32] Hiệu s

trình chuyển hod hexane (bao gồm đồng phân hoá, tách hydrogen, ) vượt xa so với các vật liệu tham chiều khác, khả năng thu hồi đạt tới 97%4 n đây thể được xem

là vật liệu xúc tác tiềm năng, cằn được nghiên cứu đề ứng dụng sâu rộng 1.3 Một số phương pháp tổng hợp vật liệu nano perovskite 1.3.1 Phương pháp tổng hợp thông qua phản ứng pha rắn Bản chất của phương pháp gốm là thực hiện phản ứng pha rắn ở nhiệt độ cao để

được tạo hình và kết khối thành

các vật liệu Dây là phương pháp cổ diễn, truyền thống và lâu đồi nhất, tuy nhiên tạo thành sản phẩm dạng bột, kích thước milimet

hiện nay vẫn còn được ứng dụng rộng rãi

“Trong bài báo [33], tác giả M Sbao và cộng sự đã tổng hợp thành công đơn pha HoEeO; với kích thước chiều đãi 48 mm và đường kính 7 mm bằng phương pháp khiết 99) Các chất được trộn đều, nghién kĩ và nung ở 1200 °C trong 10 giờ, sau

đổ ép viên và thiêu kết ở 1400 °C trong 24 giồ, và tiếp tục ép que, thiêu kết ở 1400°C trong 4h sau cùng

“Trong bài báo [34], tinh thé HoFeOs và HoEe+ V,O: áx = 0,5) được tổng hợp thông qua phương pháp phản ứng pha rắn từ tác chất Ho:Os, Fe:O; và VO Hỗn hợp các oxide được nghiền, phối trộn bằng cối và chày, ép viên và xử lí nhiệt ở

1300 °C trong 12 giờ, nghiền lại ép và ù ở 1400 °C rong 24 giờ wh thể MoFepsVo‹O, đã được Khảo ít tính chất vật í nhiễu xạ ta X cho thấy tình thể có

sự én định vanadium ong cấu trúc HoFeOs

Nhón tá ii Zubia Habib, Kowsar Majid [I0] đã tổng hợp thành công vật liệu HoFe:.NiOs (x = 0; 0,15 0.3; 05) bing phương pháp phân ứng pha rắn Dơn tỉnh

khi thay đổi tỉ lệ pha tạp Ni Bên cạnh đó, tinh chất điện, từ cũng được khảo sát và

số các đặc điểm chung về từ tính với các vật liệu Ieie thông thường

1.3.2 Phương pháp sol-gel

“Quá tình sol-el là một quá tình liên quan đến sự chuyển đổi cũa một hệ thống

từ phức của ion kim loại (precursor) tạo thành sol va gel Phương pháp này thông thường xuất phátà muối vô cơ kim lại, hoặc là hợp chất

hữu cơ lâm loại Trong qué tinh sol-gel, tiền chất bị thủy phân, sau đồ bị polymer tạo mảng, người ta đồng phương pháp phủ (phủ quay hoặc phủ nhúng) quanh Phương pháp sol-gel có nhiều ưu điểm tiềm năng hơn các phương pháp khác không chỉ ở chỗ tạo được mức độ đồng nhất của các cafon km loại ở qui mô

giai đoạn thuỷ phân các caon Ho (II) và Fe (II) trong nước nóng từ các tiền chất

bạn đầu Ho(NO:)y-5H20 và Fe(NO3)3-9H20 trong dung dịch chứa hỗn hợp citric acid và PVA (polyvinyl alcohol) Đơn pha HoFeO› hình th nh sau khi nung mẫu sản phẩm ở 750 850 °C trong 1 giờ Phổ UV-Vix ở nhiệt độ phòng của mẫu thể nano HoFeO› tổng hợp được thể hiện tính chất thuận từ với Hệ = 33.2 Oc

Trong nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Kim Chung (36), miu nano conhofeite được tổng hợp bằng phương phip sol-gel sir dung lòng trắng trứng làm nông ( >95 °C), Mẫu tổng hợp được nung ở 800 °C trong th, e6 kích thước trong hoảng nano (20 ~ 30 nm), hap thy ánh sáng mạnh trong vùng UV-

h lớn (He, M,, M.) nhung gía trị „ có các giá

sử dụng làm vật liệu xúc tác quang

1.3.3 Phương pháp thông lượng ding chay (flux method) Phương pháp dòng chảy sử dụng một số hợp chất thông lượng là các muối chloride phổ biển như NaCI, KCI

“Trong bài báo [37] nhóm tác giả đã tổng hợp La:Ti:O; đựa trên chất nền TiO:

và Las(CO¿): bằng phương pháp thông lượng dòng chảy TíO; and La:CO: (t lệ trong nổi nung pladnum ở 1473 K trong 4h Vật liệu LayTisO> tạo thành có kích thước tương đối lớn (13 ~ 15 pm)

“Trong bai bio [38], Nikolovts, LHallt and K W Godfreyt đã tổng hợp được vật liệu Dyi.Ho,FeO: (x = 025; 0.5; 0 75) bằng phương pháp thông lượng đồng chảy

"Đơn tỉnh thể hỗn hợp đất hiểm Dy.Ho.FeO; (x = 0.25; 0.5 va 0.75) được nghiên được một số các chuyển đổi định hướng spin của Fe`" tong vật liệu tổng hợp được 1-34 Phương pháp tổng hợp đốt cháy gel polymer

Phương pháp tổng hợp đốt cháy để tạo vật liệu nano có thể go ra nh thể nano oxide va oxide phi hợp ở nhiệt độ thấp hơn trong thời gian ngắn và có thể tạo ra thẳng sản phẩm cuỗi công Quá tình tổng hợp đốt chấy Tà phản ứng oxy hoá khử phương pháp hấp dẫn cho sản xuất các vật liệu mới với chỉ phí thấp so với các

j công nghệ tương đối đơn giản; sản phẩm thu được có độ mịn, độ nh khiết cao và nhiệt độ nung gel không cao, it kiệm năng lượng

“Trong nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano HoFeO) bing phuong pháp đt cháy

gel glycine [39] vat liga HoFeOs duge diéu chế bằng phương pháp đốt cháy gel

glyeine có kích thước 36.6 nm ở $00 °C via 38.2 nm ở 1000 °C Dung dich mudi vai ud thuốc thi chelate theo t lệ mọi tương ứng Hỗn hợp được gia nhiệt và khuấy liên tục tr máy khuấy từ cho đến khi hình thành gel Séy khô gel và nung mẫu ở các nhiệt độ khác nhau Vật liệu HoFeO; tạo thành có tính chất phản sắt tử khi nhiệt

độ môi trường xung quanh đạt 50 K,

1.3.5 Phương pháp vi sóng

Phương pháp vi sóng là phương pháp xanh, thân thiện với môi trường với ưu điểm là thời gian gia nhiệt nhanh; thời gian phân ứng ngắn ty nhiên, tiền chất sử đụng và quy tình phức tạp nên phương pháp này vẫn chưa được sit dung rộng rãi

để tổng hợp các vật liệu nano perovskite va vin chita hi công bổ liên quan đi

sử dụng phương pháp vỉ sóng để tổng hợp vật liệu HoFeO; thuần và pha tạp Trong dé ri 140] nhóm các tác giả đã tổng hợp vật iệu pinel Coi vMp, 0:0

<x < 0,5) bằng phương pháp vi sóng tit ee tée nha iron (IM) nitrate, cobalt (U1) khi để hỗn hop dung dịch chiếu xạ vi sóng ở tần số 54 GHz trong 10 phút ở công 900W cho tới khi dung địch đạt tới điểm chớp chấy, xây ra quá trình đánh lửa,

bốc chấy và cuối cùng tạo thành sản phẩm ở dạng bông mịn Co Mg.Fe:OI (0 <x < 0,5) Vật ligu thu được có giá trị E, trong khoảng 1,88 ~ 2,27 eV, giá trị E; và cường

độ phát quang tăng khi nồng độ Mẹ pha tạp tăng lên Xúc tác quang cho phản ứng phân huỷ thuốc nhuộm Rhodamine B tối đa đạt được là 99,5% 1.3.6 Phương pháp thuỷ nhiệt

Phương pháp thủy nhiệt được định nghĩa là phản ứng xảy ra do sự kết hợp của dung địch hoặc các khoáng chất ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao để hòa tan và tấi Byrappa và Yoshimura, thủy nhiệt chỉ quá trình hóa học xảy ra trong một dung địch (c6 nước hoặc không có nước) ở nhiệt độ trên nhiệt độ phòng và áp suất lớn hơn 1

am xây ra trong một hệ kín Các dung dịch được chọn ở nồng độ thích hợp Chúng

đđược trên với nhau, sau đó cho vào bình thủy nhiệt đỂ phản ứng xảy ra ở một nhiệt

độ và thời gian thích hợp Sau phản ứng, quay ly tâm thu được kết tủa rồi lọc rửa

vai lin bing nước cắt và cồn Sảy khô kết ta ở nhiệt độ và thời gian sấy hợp lý ta thủ được mẫu cần chế tạo

Trong nghiên cứu của Zhiqlang Zhou và các cộng sự [35], vật Hiệu nano conhoferrte RFeO› được tổng hợp bằng phương pháp thuỷ nhiệt từ các nguyên liệu

ban dau 1a Fe(NOs)s-9H:0 và R(NO›); nH›O (R là Pr, Nd,

Phương pháp đi từ dung dịch thường đồng để chế tạo các đơn oxide và đối khi

ấp dụng chế tạo các oxide phúc hợp Trong phương pháp này, oxide phúc hợp được loại đưới dạng cabonate,hydroxids Khi các ion trong dung dịch đạt đến nồng độ

bão hòa thì các mằm kết tủa bắt đầu xuất hiện Các mảm kết tủa phát triển dựa trên

ích số tan của các hydroxide tạo hành kết tũa phải

s giá tị xắp xỉ nhau và tốc độ khuấy trong suốt quá tình phải như nhau, Nếu thoả

không cao, có độ đồng nhất và độ tỉnh khiết hoá học cao, điện tích bÈ mặt riêng lớn

“Tuy nhiên, quá tình kết tủa xảy ra có thể kéo theo một số thành phần tạp chất vào lầm cho kết tủa thụ được có thành phin không như mong muốn, nhưng điều này có

thể điều chính được dựa trên tí lượng của các ion tạo kết tủa ban đầu

145] LaGdOs TỊ nm phụ Riêng LaFeO: có gid trj band gap < 2

LaCo0s 69m _ |sV,cótiểm năng xúc tác quang

Gil tj band gap <2 eV, cô tiêm năng xc

Gil ti band gap < 2 oV, có tiên năng xe 16] | HoFeOs 25-30 nm tắc quang, là ậtiệu sắt tờ ¬- :

Gid tf Band gap E; = 0487 ~ 106 eV, am 18} | NdiaSrFeOs 28-35nm ning ing dung Tam vit ligu xe ta quang

Kích thước tỉnh thể bị thay đổi đáng kể do

[46] | CuResyHeO, - 4070nm | thay Fe (r= 0.65 Ả) bằng Ho*t(r= L0

Â), là vật liệ từ cứng YFeOns, Gist band gap thip (1.31 eV, 0.60 eV, and

YosSrn2FeOs-s, 0.76 eV) có tiểm năng làm chất xúc tác

091 YFeasNinzOns, < 40m quang tong các phân ứng hữu cơ và cũng YouSnsfeogNizOs có thể dễ đàng thu hồi bằng từ ính

Phương phấp đồng kết tủa thực hiện đơn giản, nhanh chống, không đôi hỏi dụng

cụ cao

s phức tạp Kích thước hạt vật liệu cũng như sản phẩm tạ thành có thể dễ đảng điều khiển, cho phép các chất tham gia phan ứng khuếch tấn tốt CCíc tác nhân kết tùa thường sử dụng trong phương pháp đồng kết tùa có thể kể

đến như (NH¿):COs, NaOH, KOH, dung dịch NH: Tuy nhiên, trong luận văn

này, chúng tôi sử dụng dung dich (NH2COs lim tác nhân để tạ thành kết tn do

đây là một chất khi bị thuỷ phân trong dung dich sẽ tạo thành môi trường kiểm cho

phản ứng kết tũa xây ra; đồng thi ion carbonate dễ tạo thành kết tùa với các ion

kim loại pha tạp như S°”*, Ni” đồng thời hạn chế đưa các ion lạ vào trong dung

dịch, ảnh hưởng đến quá mình hình thành tỉnh thể (thay đổi vi tr nút mạng ảnh hưởng quá trình kết tủa, ) Ngoài ra, một yếu tổ quan trọng cần được đề cập đến

đồ chính là sự thuỷ phân các cation được tiễn hành trong nước nóng Việc thêm từ

tử đăng dịch chứa hỗn hợp các mối Ho(H), Ee(II), NiD và S0) vào nước nóng kết tủa carbomate của các ion SrD, NiD Ngoài ra, phương pháp này côn hạn chế

sự gia tăng kích thước thước của hạt perovskite tạo thành, hạt vật liệu thu được sẽ

số kích thước nhỏ hơn so với các vật iệu tương tự nhưng được tổng hợp bằng các đến quy tình tổng hợp và xác định tính chất của các vật liga nano perovskite REcOs (R=, La, Nd) [47-49]

1.4 Tình hình tổng hợp và nghiên cứu vật liệu nano HoFeO; và HoFeOs pha tạp

1.4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Liên quan đến vặt liệu nano onhoferite ReFeO› hay điễn hình là HoFO› được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau nhw sol-gel, ing kết tủa thuỷ nhiệt đã có một số công trình nghiên cứu tiêu biểu như sau:

“Trong bài báo [33], tác giả M Shao và cộng sự đã tổng hợp thành công đơn pha

HoFeO: với kích thước 48 mm và đường kính 7 mm bằng phương pháp gồm thông

qua phản ứng pha rắn giữa Ho:O› (độ tỉnh khiết 99) và Ee:O› (độ tỉnh khiết 9927)

Các chất được trộn đều, nghiền kĩ và nung ở 1200 °C trong 10 giờ, sau đó ép viên

và thiêu kết ở 1400 °C trong 24 giờ, và tiếp tục ép que, thiêu kết ở 1400 °C trong đh sau cùng

gel glycine [39] vật liệu HoFeOs được điều chế bằng phương pháp đốt cháy gel slyeine có kích thước 36,6 nm ở 800 °C và 38,2 nm ở 1000 5€ Trong nghiên cứu của Zhiglang Zhou và các cộng sự [35]; vật liệu nano orthoferrite RFeOs duoc téng hợp bằng phương pháp thuỷ nhiệt từ các nguyên liệu

Er, Tm, Yb and Lu) được tổng hợp đều kết tình kí

Nhóm tác giả Nikolovts, LHallt and K W Godfreyt [38] đã tổng hợp được vật

liệu Dy:„Ho,FeOs (x = 0.25; 05; 0.75) Bon tinh thé hin hợp

lếm onthoferrite

Dyi,Ho,FeO› đã được nghiên cứu bằng quang phd Mossbauer trong khoảng nhiệt

46 1,3 - 298 K và đã quan sát é

Fo trong vật liệu tổng hợp được ấy được một số các chuyển đổi định hướng spin của

"Nhóm tác giả Rui Lí, Chunbin Cao, Min Jiang [51] tổng hợp thành công vat ig Hoi.VY,FeOs (

tính dẫn nhiệt của vật liệu này Do sự kết hợp của các

0.2; 0.4) và nghiên cứu chỉ tiết các tính chất từ nhiệt độ thấp và

mY không thuận từ n tương tác giữa Ho-Ho** và Ho-EeŸ* bị yếu đi, đẫn đến quá tình chuyên đổi spin

của các ion Ee`' di chuyển đến vùng nhiệt độ thấp, tong khi rậ tự phân sắt từ của

các on Ho yếu dẫn và cuỗi cing bi

Nhóm tác giả Zubia Habib, Kowsar Majid [10] 4a tng hep thành công vật iệu HoFe Ni.Os x = 0: 0.1: 03; 035) bằng phương pháp phản ứng pha rắn, Đơn tỉnh

đăng kể khử thay đổ lệ pha tạp Ni Bn cạnh đó, nh chất

n, từ cũng được khảo sắt và có các đặc điểm chung về từ tính vớ các vật liệu femite thông thường

1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Đối với các nghiên cứu trong nước, các họ vật liệu nano orthoferrte RFeOs dàng thuần hoặc gia ng) cũng được niên cứ su ng lo iu ng dịng

quan trong trong các lĩnh vực điện, từ, quang và cũng có khả nhiều công quan

“Tác giá Nguyễn Anh Tiến và các cộng sự (2020) [15] đã tổng hợp thành công

vật liệu nano HoFeO› thuẫn bằng phương pháp đồng kết tủa thông qua quá ình

thuỷ phân của Ho** và Fe'* trong dung môi ethanol đun nóng với tác nhân kết tủa

NEb Don pha thu được với kích thước nano (25 ~ 30 nm) với các giá trị độ từ bão

"hoà, lực kháng từ cao, năng lượng vùng cắm < 2 eV, tiểm năng xúc tắc quang

“Tic gi8 Vo Quang Mai và Nguyễn Anh Tiến (2021) [I6] đã tổng hợp thành công

vật liệu nano HoFeO› thuần bằng phương pháp đồng kết tủa thông qua quá trình thuỷ phân của Ho”" và Fe" trong nước ở nhiệt độ thấp (< 4 5C) với tác nhân kết tủa

NH, Đơn pha tạo thành sau khi nung mẫu ở 750, 850 và 950 °C trong 1 giờ, có

1.56 eV tiém năng xúc ác quang

“rong công tình (52, nhóm tác giả đã tổng hợp vật liệu lại perovskie nano Composite HoFeOs@Ho:0s bằng phương pháp đồng kết tủa, được ứng dụng làm

‘vat ligu anode cho pin lithium-ion Ở mật độ dòng điện 0,1 A-g', dung lượng én định có thể đảo ngược T&7 mAh:g” thu được trong 100 chu kỳ phóng điện / phóng

ất Coulombic vượt quá 99.5% Các hạt nano HoFeOs@Ho:03

ết nối cao, với các cấu trúc rỗng xốp khác nhau đã tạo cho vật liệu khả

tĩnh điện với hiệu s

“Tác giả Bài Xuân Vương (2022) [18] đã tổng hợp thành công vật liệu nano

„ng kết tủa Hạt vật liệu NdFei.SryO: (x =

'NGFeO› pha tap Sr bằng phương pháp

Vấ7 — vùng Khả kiến hơn so với vùng UV với giá trị năng lượng vùng cắm By 1,06 eV, tim nang lin trong việc ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang

“Tác giả Phạm Thị H Duyên (2022) [19] đã tông hợp thành công vật liệu YFeO;

pha tap Sr và NỈ bằng phương pháp đồng kết tủa Các vật liệu YFcOsu, trong 1h & B00 °C, có kích thước nano (< 40 nm) và giá tị năng lượng vùng cắm

thap (1,31 eV; 0,60 eV và 0,76 eV) ni

ce phan ứng hữu cơ và cũng có thể dễ dàng thu hồi bằng từ tính

“Theo các tài liệu tham khảo mà tôi tìm kiếm được, vật liệt

đồng thời Sr và Nỉtổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa chưa được tổng hợp và

có iễm năng làm chất xúc tác quang tong

no HoFeO: pha tạp nghiên cứu các tính chất quang, điện và từ Bản thân vật liệu HoFeOs thuần đã mang nhiều các đặc ính điện quang và từ ắt th vị, Bên cạnh đó, hông qua các

bài báo đã tham khảo, ở ti lệ pha tap (hé s6 x, y trong công thức Hoi$r.Fet;Ni,O:)

là 02 thì vậ liệu sẽ cho các kết quả in quan đến đặc tính vật liệu như tính chất từ hay tứ

thay đ Do đó, tôi chọn đề tải: "Nghiên cứu cấu trúc và tính chất cũa hệ vật liệu chất quang tốt A không làm biến đổi quá nhiều so với vật liệu thuần Nếu nano persoskdle pha tạp HoiSn Fe, ,O; tổng hợp bằng phương pháp đồng Kết tủa” để làm đt luận vn thạc sĩ của mình

2 nonahydrate Fe(NO,):9HLO 6) | 403990 | 996% Aldrich

3 hexahydrate NINO/);6LO 6) | 290,790 | 998% Organic

T | Becher 100 ml 10 | Chén sby

3 [Bssher1000mL 12 | Chay si, e6i sir

4 | Ong dong 250 mL 13 [ Ống nhỏ giọt

S| Buret 25 mL 14 | Ong nghigm các loại

Giấy cân Le enw

Chỉ thị phenolphtalein 18 | Giấy chỉ thị van năng Bảng 2.3, Một sổ thiết bị sử dụng trong thực nghiệm

3] Bép dign Atma

7 _| May edt nude

Ho vit liệu nano Hoi.Sr.FeiyN,O được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết

tủa trong nước nóng đựa theo quy trình tổng hợp vật liệu HoFeO: bằng phương

pháp đồng kết tủa trong dung môi ethanol ở nhiệt độ cao [15]- Với lệ các nguyên liệu lần lượt là: (1) HoFeOs (x = y = 0); HoosSt2FeOs (x = 02; y = 0); (3) HoF eo sNio0s (x = 0; y= 0.2) va (4) Hoo sStusFensNin.Os (x = y = 0.2)

“rn ea sở tính toán khi lượng các mẫu cần cho các phép phân tích chúng tôi

tiến hành tổng hợp 0.0075 mol mỗi sản phẩm (tính theo í thuyế, khối lượng các muối cần cân để tổng hợp các mẫu vật liệu được trình bày trong bảng 2.4 dưới đây Bảng 24 Khối lượng các muối nitrate sit dung HoFeO: | HoosSto2FeOs | HoFensNiosO | HoosSm2FeosNio20s

đúng tỉ lệ của các vật liệu mong muốn tổng hợp Ho?! : Sr”* : Fe`* : Ni?* = (1 — x) : x

(—y) :y tồi hòa tan các muối vừa cân vào 50 mL nude cất Bước 2: Nhỏ từ từ 50 ml dung dịch chứa hỗn hợp muối vào cốc chứa 500 ml

nước nóng trên máy khuấy từ gia nhiệt ((° > 95 °C) và tiếp tục đun sôi và khuấy từ

liên tue trong khoảng 10 phút

Bước 3: Sau khi cho hết muối, để nguội hệ đến nhiệt độ phỏng rồi cho từ từ dung địch (NH.):CO; 5% Lượng dung dịch tác nhân

hết các cation kim loại (thử dung dịch nước lọc bằng giấy chỉ thị vạn năng cho đến tủa được lấy dư đễ kế tủa môi trường kiên pH « 9 thì ngưng cho (NH;)›CO›)

Ho(NOs)s + 3(NHL):COs + Ho:(COs)s + 6NHNOs (1) St(NOs)2 + (NH.):COs —+ S1COs +2 NHANOs 2)

2Fe(NOs)s + 30NH):COs + 310 + 2Fe(OH) + ONHNOs + 3CO> 3) [Ni(NOs)2 + (NH.)2COs + NiCOs + 2NH.NOs (4)

Kết tủa được khuấy đều trong 45 phút, sau đó để lắng trong khoảng 15 phút rồi

lọc bằng mấy hút chân không và rửa bằng nước cắt nhiề lần KẾt tia sau khi để

khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng được nghiỄn mịn rồi tiền hành phân tích TG-DSC để hop cho str tạo thành đơn pha Hoi›Šn Fei„ Ni,O,, Quy tnh

24 tim nhiệt độ nung

tình ảnh được mô tả trên hì

thực nghiệm với một số

bằng phương pháp đồng kết tủa trong dung môi nước

3.2 Mật số phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu nano

2.2.1 Phương pháp phân tích nhiệt và nhiệt quết vĩ sai

Phân tích nhiệt (TA) là tổ hợp các phương pháp vật lí

sứ tính chất vật liệu thông qua việc thay đổi nhiệt độ theo một quy tình nhất định hoá học nhằm nghiên

trọng lượng (TGA); phân tích nhiệt vĩ sai (DTA), phép

bao gồm: phân tích nhỉ

đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) [53],

“Thông tin ta nhận được tir TGA cho phép xác định thành phần khối lượng các chất có mặt trong mẫu, thành phần dung môi, chất phụ gia từ đó rút ra thành phần pha của mẫu, cơ ché phân ứng, phản ứng trung gian và phân ứng cuối cũng, Còn đối với DSC, phương pháp này có thé được ứng dụng để xác định độ nh khiết của mẫu (đựa vào nhiệt độ nóng chảy) nhận biết các khoáng chất và các polymer, xây dựng giản đồ pha, 531

“Trong để tài này, chúng tôi thực hiện phân tích nhiệt mẫu vật liệu perovskite

‘TP Hồ Chí Minh với tốc độ gia nhiệt 10 phút trong môi trường,

3.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tỉa X (XRD)

"Để xic định thành phần pha, kích thước và cấu trú của vật iu tổng hợp được,

chúng tôi đã sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X Nhiễu xạ tủa X là hiện tượng xây

xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ

thuật này cũng gẵn cống với nÌ

nhiễu xạ là do sự khác nhau v tương tác giữa tỉa X với nguyên tử và sự tương tác

giữa điện tử và nguyên tử [53]

Hạ mặt phẳng (hl) nào có giá tị d (khoảng cách giữa hai mặt phẳng lân cận có cùng chỉ số) thõa mãn định luật Bragg sẽ cho ảnh nhiễu xạ (hình 22)

Hình 2:2 Hiện tượng nhiễu xạ túa X từ hai mặt phẳng mạng

“Từ việc phân ích các dữ liều thụ được từ quá trình nhiễu xạ a X, chúng ta có

Trong đó: ˆ Daao:kích hước nh thể(nm)

À: bước sống của bức xạ phát ra từ đèn tia X, Đối với các vật liệu nano thường đàng đền Cu có bước sóng 0.1542 nm,

: Hing s6 Scherer, phy thuộc ình đạng tính thé va chi số Miler cia

‘ach nhiễu xạ, thường có git 0.89

Hiler của ô mang

tử có đường kính từ 1-10 nm mang dòng điện từ 10! - 10" (A) đến bề mặt mẫu

Do sự tương tác của chùm điện tử với các nguyên tử trên bẻ mặt mẫu, các điện tử

thứ cắp phát ra được thu, chuyển thành tín hiệu diện và chuyễn thành hình ảnh biển thị cho ình thái bŠ mặt vật liệu [54]

Trong dé tai may, inh dang b& mat cia miu vit liga perovskite Hor,Se,Eer,NiyO: được chụp bởi kính hiển vi điện ti quét dat tai phong Thi

nghiệm siêu cầu trúc, Viện Vệ sinh Dịch tỄ trung ương, Hà Nội

2.2.4 Kính hiển vi di

từ truyền qua (TEM)

lơ đồ cấu tạo kính hiễn vi điện tử truyền qua

Kính hiển vi điện từ quét truyền qua TEM là một thiết bị gồm một nguồn phát

electron, gdm 2 hoặc 3 thấu kính hội tụ sử dụng chùm tia electron năng lượng cao

ngược hướng, và li đo tử lạ gi ị cực đại bạn đầu [SðI Đ thực hiện php đo,

Hinh 23, So đồ hoạt động máy từ kế mẫu rung

“Trong để tài nảy, các đặc trưng từ tính của mẫu perovskite Hoi-Sr,FeryNi,O›

được đo ở phòng thí nghiệm Vật liệu Nano từ máy Mieosene EVII, Viện Khoa học và Công nghệ TP Hồ Chí Minh

3.3.6 Phương pháp phổ tần sắc năng lượng tỉa X (EDX) Phổ tín sắc nãng lượng là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học cũa vật rắn dựa

ào việc ghi lại ph tia X phát ra từ vậ rắn do tương tc với các bức xã (mà chủ yếu

là chùm điện tử có năng lượng cao trong các kính hiễn vi điện tử) sleeton

Miu

Hình 2.6, So dé nguyên lí hoạt động ghi tín hiệu EDX trong SEM

“rong để ti này, thành phần phần trăm các nguyên tổ trong mẫu được tính toán thông qua kết quả phân tích phổ tần sắc năng lượng tỉa X đo bằng máy hiệu FE SEM 54800 - Hitachi dj gi Kh Công nghệ cao TP Hỗ Chí Minh