Tổng hợp nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu nano trên cơ sở ce fe o bằng phương pháp Đồng kết tủa Ở nhiệt Độ cao sử dụng tác nhân sodium hydroxide

Tóm tắt các phản ứng được nghiên cứu bằng cách sử dụng oxidk hợp oxide Ce - Fe ~ Ö tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong nghiên cửu này và so sánh với TTK, Bảng 34.. Các đặc tr

NGUYÊN CAO THIỆN MỸ

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

TONG HOP, NGHIÊN CỨU CAU TRUC VA TINH CHAT CUA

VAT LIEU NANO TREN CO SO Ce-Fe-O BANG PHUONG

PHÁP ĐÔNG KÉT TÙA Ở NHIỆT ĐỘ CAO SỬ DỤNG

TAC NHAN SODIUM HYDROXIDE

TP Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2024

KHOA LUAN TOT NGHIEP

TONG HOP, NGHIEN CUU CAU TRUC VA TINH CHAT CUA

VAT LIEU NANO TREN CO SO Ce-Fe-O BANG PHUGNG

PHAP DONG KÉT TÙA Ở NHIỆT ĐỘ CAO SỬ DỤNG TAC NHAN SODIUM HYDROXIDE

Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Anh Tiền Sinh viên thực hiện: Nguyễn Cao Thiện Mỹ - 46.01.106.039

‘TP Hé Chi Minh, tháng 04 năm 2024

XAC NHAN CHINH SUA SAU BAO VE

XÁC NHẬN CỦA GVHD XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Kí và ghỉ rõ họ tên) (Kí và ghỉ rõ họ tên)

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Anh Tiến đã giao cho em đẺ tài này Em

cảm ơn thấy đã chỉ dẫn em tận tình trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này

Em xin cảm ơn khoa Hóa học đã trao cho em cơ hội để thực hiện khóa luận Em

xin cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Hóa học đã hỗ trợ và giảng dạy nhit tình ong

LỜI CÁM ƠN

LOICAM DOAN

MYC LUC

DANH MỤC CAC CHU VIET TAT

DANH MỤC CAC HINH VE, BO THI DANH MYC CAC BANG SO LIEU

2.3 Phương pháp nghiên cứu

3, Cầu trúc khỏa luận nghiệp:

'CHƯƠNG 1: TONG QUAN

1-1 - Tổng quan về công nghệ nano và vậtiệu nano

1.1.2 Tổng quan về công nghệ nano 1.1.3 Ứng đụng công nghệ nano trong đời sống

12 Tổng quan về vậtliệu nano perovslote ABO;

1221 Câu trúc tin the perovskite ABOs 1.2.2 Tinh chit cin vit liệu perovskite ABO

1.3 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano perovskite ABOs

13.1 Phương pháp phân ứng pha rắn

1.3.2 Phương pháp sol ~ gel

1.3.3 Phương pháp đồng kết tủa 24

1.4 Tình hình tổng hợp và nghiên cứu vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O 22

'CHƯƠNG 2 THUC NGHIEM 26

2.3, Các phương pháp nghiên cứu cị

FeO 31 đặc trưng của vật

2.3.1 Phương pháp nhỉ xatia X bột (PXRD) 31

2.3.3 Phương pháp kính hiển vi điện từ quét (SE!

) 34

2.34 Phuong php kinhhidn vi

sn tr truyén qua (TEM) 35

2.3.5 Phương pháp đo từ tính của vật liệu bằng từ kế mẫu rung (VSM) 35

DANH MỤC CÁC CHỮ VIỆT TÁT bán kính ion

hệ số dụng si

nguyên tổ đất hiểm bán kính trung bình của các on ở vỉ trí A bắn kính trung bình của các các ion vị trí B bín kính trung bình của các on phối tí

DANH MUC CAC HINH VE, ĐÔ THỊ

Hình 1.1 (a) Ciu trúc của perovskite ABOs, (b) su sắp xếp các bát diện

BOs trong cu tie perovskite

Hình L2 Sơ đồ khối của phương pháp trang thai in Hinh 1.3 Sơ đỗ khối của phương pháp sol = gel

Hình 3.11 58 thi bigu dign mdi quan he gia (ahv)2 (eV.nm-2 ) va hy hồng ngoại

nh 3.12 Đồ thị biểu diễn mỗi quan hệ giữa (ah)2 (£V.nm-2) và hy (eV) của hỗn hợp oxide Ce ~ Fe - Ó nung ở nhiệt độ 850*C ở vùng UV Hình 313 Dồ thị biểu diễn mỗi quan hệ giữa (ahv)°(eV.nm) và hự (eV)

của hỗn hợp oxide Ce ~ Fe - O nung ở nhiệt d6 850°C 6 vùng cận hồng ngoại

Hình 3.14 Đường cong từ rể của mẫu nung ở 850°C trong | gid

DANH MUC CAC BANG SO LIEU

Bảng 1.1 Tóm tắt các phản ứng được nghiên cứu bằng cách sử dụng oxidk

hợp oxide Ce - Fe ~ Ö tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong nghiên cửu này và so sánh với TTK,

Bảng 34 Các đặc trưng từ tính của hỗn hợp oxide Ce — Ee~ O tổng hợp bằng

LTK

phương pháp đồng kết tủa trong nghiên cứu này và so sánh với

1 Tính cấp thiết của đề tài/ Lý do chọn đề tài

cđây, công nghệ nano phát triển đã giải quyết thuận lợi được một số vấn đề như: an toàn

năng lượng, an ninh lương thực, môi trường sinh thái, sức khỏe,

và vật liệu nano đã thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học,

Một trong những vật liệu đang được nghiên cứu rộng rãi là vật liệu đất hiểm

perovskite Cụ thể, các các vật liệu nano dựa trên orthoferrite có công thite chung RFeOs

n t6 đất hiểm (Nd, Pr, La, Y, Ce ) Đây cũng là những lemite khối

nhưng có cầu tric perovskite hoi bién dang, v1 thể nên đã nó sở hữu một loại tinh chit

thực tế quan trọng như nh phản sắt từ, sắt điện, siêu dẫn, xúc ác Nh thể, vậtliệu nano

với cấu trúc perovskite 66 tính ứng đụng trong các lĩnh vực như: xúc tác quang, tích

nước, pin mặt tri, chất siêu dẫn [1]

Có một loạt các phương pháp để tổng hợp vật liệu nano perovskite như phương

pháp

ứng pha tấn và đồng kết tủa có ưu điểm là không cần có trang thiết bị đắt tiền và nhiệt ng kết tủa, sol — gel, thủy nhiệt, phản ứng pha rắn Các phương pháp phản

độ không quá cao nhưng vẫn đảm bảo được vật liệu đạt được kích thước nanomet, có

độ tỉnh khi

tiền chất đt tiền và quy trình kiểm soát chặt chẽ Còn nếu sử dụng phương pháp đồng

tổng hợp bằng phương pháp sử dụng RedOx cita qui trinh dbt chy glycine-nitrate [2],

phương pháp tái tạo methane bing hoi nước tuần hoàn hóa học (CL-SMR) [3], nhưng

thực nghiệm tổng hợp vậtlệu nano trên cơ sử Ce-Fe-.O bằng phương pháp đồng kết từa

.ở nhiệt độ cao với tác nhân sodium hydroxide vẫn chưa được nghiên cứu Do dé, chúng tôi tiễn hành thực hiện đề tải “Tổng hợp, nghiên cứu cầu trúc và tính chất của vật liệu nano t n cơ sở Co-Fe-O bằng phương pháp đồi s kết tủa ở nhiệt độ

tin mới về phương pháp điều chế và đặc trưng cấu trúc của vật liệu này

2 Mục tiêu, đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

nhiệt độ cao với tác nhân NaOH,

~ Xác định các đặc trưng cấu trúc và tính chất của nano bột trên cơ sở Ce-Fe-O

~ Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc: nhiều xạ tia X bột (PXRD), phổ hồng

ngoại biến dỗi(ETIR) kính hin v điện tử quế (SEM), kính hi

~ Phương pháp phân ích, so sánh tính chất quang

3 Cầu trúc khóa luận nghiệp:

Cấu trúc khỏa luận tốt nghiệp gồm lời cảm ơn, mục lục

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 3: Kết quả thực nghiệm

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

CHUONG 1:

ONG QUAN

1.1 Téng quan về công nghệ nano và vật liệu nano

“Từ hàng triệu năm trước các hạt nano đã tồn tại, từ thể kỷ X người ta đã biết sử

dụng hạt nano vàng đ tạo ra gốm sứ thủy tính có màu sắc khác nhau Điễu đó đã

"Vật liệu nano là loại vật liệu mới có kích thước khoảng từ 1 nm đến 100 nm Có 3

trạng thi của vật liệu nano: rắn, lòng, khí Hiện nay, các nhà khoa học tập trùng nghiên

cứu nhiễu là vật liệu rắn, sau đỏ mới đến vật liệu lỏng và khí

“Có 3 hình đáng của vật iệu nano Vật liệu nano không chiễu (0D): cả 3 chiễu của

vật liệu đều có kích thước nano, không có chiều nào tự do cho điện tử (ví dụ: đám nano,

của vật liệu có kích thước nano, điện tứ

hạt nano) Vật liệu nano | chiéu (ID): 2 et

được tự do trên 1 chi (vi du: ông nano, ây nano) Vật liệu nano 2 chiều (2D): chiều

của vật liệu có kích thước nano, còn 2 chiều tự do (ví dụ: màng mỏng) [4], [5]

TDo vật liệu nano có kích thước nanomet nên có những tr điểm như: khả năng cách nhiệt, chống thắm tt, cách bảo quản đơn giản, giá hành sản xuất thấp, màu sắc đa dạng

hơn, tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường, được sử dụng trong y — sinh để

hít hiện và chẩn đoàn bệnh, điều ch các loại hóa chất bảo vệ thực vật 1.12 Tổng quan về công nghệ nano

'Công nghệ nano là sự phân tích, chế tạo bằng cách đưa nó về hình dạng và kích

thước ở quy mô nanomet (từ 1 ~ 100 nm) Mặc đủ ranh giới giữa khoa học nano và công

nghệ nano không rõ ràng, nhưng đổi tượng chung của chúng là vật liệu nano Hiện nay,

sông nghệ nano đã trở thành lĩnh vực nghiên cứu thu hút các nhà khoa học và gặt hấi

được nhiều thành quả to lớn

down) c6 nghĩa là chia nhỏ một hệ thống lớn để cuối cùng tạo được đơn vị có kích thước

nano Phương pháp từ đưới lên trên (bottom — up) có nghĩa là lắp ghép những hạt cỡ

phân tử hay nguyé tử lại để thu được kích thước nano [4|

Gần đây, công nghệ nano theo phương thức bottom — up trở thành kỹ thuật có thể

tạo ra các hình thái vật liệu mà con người mong ước nên thu hút được rắt nhiễu sự quan

Khoa nb

khí hay dầu dễ đàng hơn Bên cạnh đó, còn phát iển các loại chất lòng thông mình mới

“để hiệu suất thu hồi dầu tăng lên ở điều kiện áp suất và nhiệt độ cao Trong y ~ sinh học,

các hạt nano có thể hỗ rợ để dẫn truyền thuốc, tiêu diệt các tế bảo ung thư Bên cạnh

BI

“Chính vì vật liệu nano có nhiễu tính chất như hoạt tính xúc tác cao, tính siêu dẫn,

tính tử, độ bên cơ học cao nên đã nhận được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học

“Trong đó, ậtliệu nano có cấu trúc perovsldte ABO› đã được các nhà nghiên cứu chứ 1.2, Tổng quan về vật liệu nano perovskite ABOs

| Cu tric tinh thé perovskite ABOs

có 2 loại edu tne tinh thé perovskite ABO»: edu tn tinh thé ABOs bién

phin héa hoc la CaiTiOs, Perovs

đầu tên vào những năm 1380 bởi nhà địa chất thie 3 Gustav Rose, người đặt tên nổ the,

đó, A là nguyên tố đất hiểm, kiểm hoặc kiểm thé (Ca, Nd, Pr, La, Y, ) và B là các kim,

p thuộc họ d (Mn, Fe, Co, Ni, Pt ) (6

loại chuyển

Trường hợp lý tưởng, bán kính các ion thỏa mãn phương trình [7]

0,96 < t <1: cau tric mat thoi (rhombohedral)

0,76 < ¢ < 0,96; edu tric trve thoi (orthorhombic)

tác cạnh a = b = c và các,

p phương đối xứng v

Perovskite ly tưởng là cầu trúc

90°, thude nhóm không gian Pmäm 8 đình của hình lập phương là

góc œ

vị trí của các cation kim loại A, tâm của 6 mặt hình lập phương lả vị trí ctia anion O*

(ion phối tr), tầm của hình lập phương là caion kim loại chuyển tiếp B, góc liên kết B-

«quan trọng nhất của cấu trúc perovsldt là có sự tổn tại bất diện BO/ nội tếp tong ô mạng cơ sở với 6 ion phối tr (thường là anion O*) ti các đình của bắt diện và Ì caion

B nội tiếp ti tâm bát diệnl8]

Do dé bign dang tỉnh thể khi tác động ngoại lực, ứng dụng chính của các perovskit

là rong các loại gốm áp điện, siêu din (7.

Hình 1-1 (a) Cấu trúc của perovsldte ABO›, (b) sự sắp xếp các bát diện BOs

trong cầu trúc perovskite

Trong phạm vỉ đề ti, cấu trúc pcrovskie được chủng tôi quan tâm là Ce ở vĩ tr

N67 A

3 (CeFeO¿) với t được inh theo cdng tite (1.1) bing 0,85 nim

*A” với bán kính của ion Ce’

„ bán kính ion OÈ = .14 A va Fe ở vị trí *B” với bán kính ion Fe’

trong khoảng 0,76 < t <0,96 nén ciu trúc CeFeO: là cấu trúc trực thoi (orthorhombic)

12, ih chất của su perovskite ABOs

Các oxide ABOs thể hiện nhiều tính chất vật lý độc biệt như tỉnh sắt điện, ính áp điện, tính ban din, tin dn kim loại, tinh sigu dẫn, thuận từ sắt từ, Những tính chất Kiện chuẳn bị

Perovskite logi ABO: đã được nghiên cứu rộng rã vì ứng dụng thứ vị của chúng

trong nhiều lĩnh vực, như vật liệu sắt điện, hiệu ứng quang chiết, hằng số

liện môi tĩnh cao và hệ số quang điện lớn Perovskite loại ABOs là chất xúc tác tích cực để làm sạch khí thải ð tô, như quá trình oxy hóa CO và CH¿, khử NO, phân hủy SO; [9]

a Tỉnh chất điện

Một trong những đặc tính nồi tiếng nhất của perovskite oxides là tính siêu dẫn

Năm 1984, tính siêu đẫn được Bednorz và Miller báo cáo lần đầu tiên Ia perovskite

oxide La ~ Ba~ Cu — O [0]

Tỉnh chất điện của oxide ABO: rắt khác nhan Các oxide như BaZZO; thể hiện inh

cách điện vì không có electron đ ở nguyên tử ở vị trí B Một số oxide như LaFeOs có

điện trở suất cao mặc dù ion B có eleetron d Sự dẫn kim loại và tính thuận từ Pauli được

‘quan sit thấy ở một số trong số chúng như SrVO; và SrRuO, Hi hết các oxide ABC

là chất bán dẫn Các tỉnh chất điện chủ yếu phụ thuộc vào tương tác B-O Khi sự chồng

kiểm soát các tính chất điện Điễu này được bộc lộ rõ rằng qua xu hướng dẫn điện trong hiền, hi chúng ta chuyên từlantanum sang cúc loi dắt hiểm khác, độ dẫn điện giảm

cdần và năng lượng kích hoạt để dẫn điện tăng lên, Điều này là do độ acid của các ion

Ln tang lên khi chúng ta chuyển từ La’ sang các loại đất hiểm nhỏ hơn Độ acid tăng

n này làm tăng tương tác A-O và có xu hướng làm giảm tác dụng của tương tác B-O

Do đó tính kim loại giảm [HN]

b Tính chất sắt từ

Tính chất từ chủ yếu được kiểm soát bởi cầu hình điện tử của các ion Các die did

thủ vị phát inh từ các electron đ của các ion kim loại chuyển tiếp ở vị B, Tỉnh sắt từ

trong perovskite lần đầu tiên được Jonker và Van Santen phát hiện trong hệ LaMnO:

“Tính phản sắt từ hoặc tỉnh chất ắt từ yếu được tìm thấy trong một số femite đắt hiểm Tính thuận từ Paul được tìm thấy ở SrVO› và LaNiO, Tính chất sắt điện và sắt từ đồng

thời đã được tìm thấy trong bệ LaMnOs - BaTiO; Trong perovskite, tương tác từ giữa các ion A rit yéu so với tương tác từ giữa các ion B Tuy nhiên, sự tương tác trực tiế

giữa các ion B là không đáng kẻ do khoảng cách giữa chúng lớn, trái ngược với khoảng

cách trong các oxide Logi dé mudi nur NiO St ghép đổi giữa các spin của các ion B

liền kể xây ra chủ yêu bằng tương tác si trao đổi I80° liên quan đến các ion oxygen

điện tử của ion B [H1]

Tính sắt từ cũng có thể là kết quả của hiện trợng tao đổi kếp khi có số lượng

electron d không nguyên trên mỗi cation B (do tính chất không cân bằng hóa học) như

quá trình chuyển động của các hạt mang điện bằng sự chuyên điệ tử Điều này gây rà sit ghép ndi các spin của các nguyên tử ân cận song song với nhan [11]

e Tính xúc tác

CCác oxide hỗn hợp loại Perovskie (ABO.) có cấu trúc khối được xác định rõ rằng

và thành phẩn của các cation ở cả hai vị tí A và B có thể thay đổi khác nhau Vì vậy hỗn hợp oxide này là vật liệu thích hợp cho việc nghiên cứu mỗi quan hệ cấu trú - tính chất của xúc tác

22

Do syrda dang eva ee nguyén t thành phần và độ ổn định hóa học cao, perovskite -oxidss cũng đã được nghiên cứu rộng rã làm chất xúc tác cho các phản ứng khác nhau Hai loại xu hướng nghiên cứu nỗi lên rõ ràng từ những đặc điểm này Mục tiêu của xu thay thể cho chất xúc tác có chứa kim loại quý, rong khi xu hướng thứ hai coi perovskite hợp chất có trạng thái hóa trị bắt thường của các nguyên tố hoặc mức độ thiểu oxy cao [10]

CO, hydrocarbon thap hon, Methanol

YBsCuOs

bie ‘Tao oxy (dung dịch kiểm) LaCoOs, LaFeOs MEOXY | _ Cực âm cho pin nhiên liệu oxide rin | LaCoOs, LaMnO;

Cảm biến khí oxy, cảm biến độ âm, cảm

¬

Ro ràng, hoạt tính xúc tác cao của oxides provslie một phần đựa trên hoạt động

bề mặt cao với tỷ lệ Khir oxygen hoặc kích hoạt oxygen do có số lượng lớn chỗ trống

.oxyeen Trong số các phản ứng xúc tác khác nhau được nghiên cứu, những phản ứng áp

ý đặc biệt [I0]

1.3 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano perovskite ABOs

Cá nhiều phương phip dé ting hop vétligu nano perovskite ABOs, Trong lin vain

này, chúng tôi chỉ để cập đến 3 phương pháp phổ biến nhất là: phương pháp phản ứng

pha rắn, phương pháp sol —l, phương pháp đồng kết tia, phương pháp hủy nhiệt

1.3.1 Phương pháp phân ứng pha rắn

Phương pháp phản ứng ở trạng thái rắn là phương pháp thông thường nhất để tổng

hợp bột nano oxides perovslite (ví dụ: KNBOS, BiFeOs (BFO) )

“Các bước thực hiện quá trình phản ứng ở trạng thái rắn như sau [13]

Bude 1: ính toán và cân các nguyên êu ban đầu (bột oxide, cacbonate, muối)

sao cho đại ỷ lệ phù hợp với sản phẩm mong muốn

Bước 2: Nghiền mịn nguyên liệu để tăng diện tích tiếp xúc của các chất phản ứng,

trộn đều để hỗn hợp được đồng nhất

Bước 3: Nung chúng ở nhiệt độ cao thường khoảng 1200 °C tử 8 đến 24 giờ để cho phép các cation

Cu tình thiêu kết thường được thực hi

di chuyén qua các hạt nh thể để hình thành cầu trúc perovskite Các phản ứng có xu

Dé hinh thành các pha tạp chất không cẳn thiết Tính đồng nhất của sản phẩm không

sao Kích thước hạ lớn nên khi sân phẩm tạo ra thường có độ rỗng lớn Phản ứng trong

pha ấn diễn ra châm Trong phương pháp nà, các hạt bột n chất trải qua quá trình nghiền và trộn rộng rãi, đây là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng

iện pháp khắc phục

Bột mịn hơn có thể được tạo ra bằng cách nghiên liên tục ở tốc độ quay cao, do đó

tránh được nhu cầu gia nhiệt bên ngoài, được gọi là phương pháp cơ hỏa học [14] 1.3.2 Phương pháp sol = gel

"Phương pháp sol - gel này ra đời từ những năm 1950 - 1960 và được phát triển khá nhanh chóng Bởi vì phương pháp sol - gel là kỹ thuật đơn giản để tổng hợp được các hợp chất siêu min, dang ki

Đơn gián và xử lý tiền chất ở nhiệt độ thấp Điều này dẫn đến việc chế tạo các loại

bật nano có độ nh khiết và tính đồng nhất tuyệt vời cũng như khả năng kiểm soát chính

xác thành phần cuối cùng của vật liệu, Khả năng thủ được các sản phẩm đặc biệt như

bật màng hoặc chất phủ, vỉ cầu, si Thu được chất rắn mối có đặc tỉnh được cải thiện

Độ tình khiết và đồng nhất cao của vật liệu thu được Tiết kiểm năng lượng trong quả

trình Kiểm soát hoàn toàn kích thước vả hình thái hạt Bước giải pháp và phản ứng cho

phép kết hợp dễ dàng, đồng đều và định lượng một số nguyên tổ vi lượng, dạt được độ

pha tạp đồng đều ở cấp độ phân tử So với phản ứng pha rắn, phản ứng hóa học đơn giản

hơn và chỉ cần nhiệt độ tổng hợp thấp hơn (Z220 *C) [15]

Phương pháp đồng kết tủa là phương pháp đang được sử dụng phổ biển và rộng rãi

để tổng hợp vật liệu Ở phương pháp này người ta thực hiện khuếch tí các chất tham tăng đảng kẻ Phương pháp đồng kết tủa đồi hỏi điều kiện siêu bão hòa trong đ dung dịch có cadon kim loại hỏa tan được trộn với dung dịch khác gọi là ác nhân kết từ [14]

“heo phương pháp đồng kết tủa: Hòa tan các muối võ cơ trong dụng môi nước Sau

đó, đem dung dịch cho phản ứng với dung dich (NH, KOH, NaOH ) dé tgo thành kết

tủa, Kết tủa thu được sẽ được lọc rồi rửa sạch bằng nước cắt và phơi khô tự nhiên Sản

phẩm thu được sau khi phơi khô sẽ được nghiễn mịn thu được các hạt cổ kích thước từ

Nhược điểm

Ảnh hưởng khả năng kết tủa của các hydroxyl như nồng độ, pH, “hat tham gia,

nhiệt độ Các phương pháp tương tự như các phương pháp được sử dụng để điều chế

đi ấn đồi hôi nhiệtđộ cao, tong khi phương pháp soi

và đốt sol- cl Phin ứng ở rạng

gel bao gdm quá trình sol— gel hóa tốn nhi thời gian và kiểm soát chính xác đ hình

thành các tỉnh thể một pha Hơn nữa, việc sử dụng các tác nhân hữu cơ trong chế tạo sol

— gel cổ thể tạo ra ác tạp chất không mong muỗn có thể ảnh hưởng trực tiếp đến tính

chất tử và điện tử của sản phẩm [16] Vi vay, mặc dù mỗi phương pháp đều có nhược điểm và ưu điểm nhưng phương pháp đồng kết tủa là phương pháp đơn giản và tối ưu nhất

1.4 Tình hình tổng hợp và nghiên cứu vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O Nanocomposites géc Ce ~ Fe ~ O và perovskite đất hiểm thường được sử dụng để ứng hóa học khác nhau như hydrogen hóa CO, oxide hoá

làm chất xúc ác cho các ph

ethylbenzene, bién ddi CO vit CH Đặc biệt, crium orthoferite (CeFeOs) cing 66 thé

6 nhigm hữu cơ, cổ định niưogen và các ứng dụng khác, Để thu được hợp chất CeFeO đẳng kết tủa với các chu trình gia nhiệt riêng, phản ứng rấn, tru tiếp từ các thành phần CeO,/FesOvFe, hose tong hop qui trình đốt cháy dung dịch [2]

Để tổng hợp orthoferrite đắt hiểm, nhiều phương pháp khác nhau như phản ứng ở trạng thái rắn ở nhiệt độ cao thông thường, tổng hợp thủy nhiệt hoặc nung các tiền chất polymer d3 duge báo cáo Tuy nhiên, chỉ có ắt ít công bổ đề cập đến quá rình tổng hợp,

cerium othofemie (CeFeO:) được mô tả cầu trúc lần đầu tiên bởi Bertaut và Forrat, Do (V), phần lớn tạo thành CeO: ổn định nên việc điều chế CeFeO› không đơn giản như

đối với các orthoferrite đất hiểm khác [I7]

'eO; từ quá trình tổng hợp trong ông

“Trong công trình [18], tác giả đã thủ được C

SiO; chân không Nguyễn iệu bạn đầu à CO2, F:O,, cũng như Ee kim loại đồng vai

nhìn chung đã thu được các vật liệu bao gồm các hạt lớn và chất kết tụ

CGFeO; là vật iệu gốm bán dẫn có khe cắm hẹp, có triển vọng ứng đụng rồng rãi

này trong chủ tình xúc tác sản xuất hydro đã xuất hiện Có tỉnh đến hình thái

“của vật liệu là một thông số quan trong ảnh hưởng đến hiệu suất của vật liệu trong tắt cả

sắc linh vực này (bao gdm kích thước hạ, diện tích bỀ mặt và phân bổ kích thước hạ

học quan tam [17]

'ác đặc trưng từ tính của vật liệu

Tựa vào sự sắp xếp của các momcnt từ mà vậ liệu có các tính chất từ khác nhau

"Nhóm thuận từ: khỉ chưa có từ trường ngoài, các moment ử của các nguyên tử hoặc

ion thuận từ định hướng hỗn loạn, còn khi có từ trường ngoài chúng sắp xếp cùng hướng

với từ trường ngoài [19]

Nhóm nghịch từ: chúng không có mô men từ nguyên tử, X = 0 Nguồn gốc tính

Độ từ bão hòa luôn lớn hơn độ từ dư: [19]

khuynh hướng sắp xếp theo hướng tử trường Khi H đủ l p xếp theo

hướng từ trường ngoài, B và M đạt đến giá trị bão hòa

“Tử dư (M,): là giá trị từ độ còn giữ khi ừ trường ngoài được khử về 0 (H = 0) Ban diu tt đường cong từ hóa, ta thấy được cường độ hóa phụ thuậc vào sự thay đội của cường độ từ trường [19]

“Sự hiện diện của các cation bên A (nguyên tố đất hiểm) và bên B (Fe) khác nhau

chịu trách nhiệm cho sự đồng góp của các tính chất tử tính (sắt hoặc phân sắt từ) và sắt

điện trong RE-FeO: Tính chất da sắt của RE-FeO› được tăng lên do tương tác siêu trao

'khác nhau) và tính chất dị hướng [20]

đối định hướng lại spin (rong các điều kả

'CeFeO: đã được nghiên cứu bởi S J Yusan và cộng sự Vật liệu cerium orthoferrite chứa 2 kiểu

p da din trong 6 mạng cơ sở Hai thành phần khác nhau này buộc

nhiều vào moment từ của các ion Ce* và Fe`" tương ứng Trong các tinh thé CeFeOs,

vị ti A trong 6 mang co sở phối hợp 8 |

và vị tí B phối hợp 12 lần lần lượt bị chiếm giữ bởi các ion Ce va Fe [20]

2.1, Héa chat, dụng cụ, thiết bị

2.13 Thiết bị

Bang 2.3 Tên thiết bị

tích phân ISR-2600 Plus

Thermo

2.2 Thực nghiệm tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O

“Thực nghiệm được tiền hành theo các bước đưới đây Thứ tự các bước được tham

"khảo trong bải báo đã công bố năm 2020 về tổng hợp hạt nano PrFeO: được tổng hợp

bằng phương pháp đồng kết tủa [21] Nhiệt độ nung được tham khảo từ các nghiên cứu

tổng hợp perovskite đã được công bổ [21], [51] cùng phương pháp đồng kết tủa, vật liệu

nano REeO;

¡nh tốt từ nhiệt độ khoảng 750°C, do đó chúng tôi chọn nhiệt độ nung mẫu kết tủa khô thu được là 750°C, 850°C trong 1h để khảo sắt các đặt tính cấu trúc và tính chất của chúng

Bước 1: Cân chính xác 4,089 ø khối lượng Fe(NO.);:'ĐH:O cho vào cốc 100 mL,

"hòa tan muối bằng L ít nước cất Cân chính xác 4,3422 g Ce(NO:);:6H:O cho vào dung

Bước 2: Cho con cá từ vào cốc chứa dung dịch muối Ce(NO,); 6H:O và Fe(NOs)s-9H:0, sau dé đặt lên máy khuấy từ cho muỗi tan hết

Bước 3: Cho 350 ml nước cắt vào cốc thủy tỉnh 1000 ml, đơn nồng (đậy miệng

cốc)

Bước 4: Cho hỗn hợp dung dịch muỗi chứa Ce(NO.): và Ee(NO.)› vào buret, sat

đồ mở van buret cho dung dịch nhỏ từ từ xuống cốc chứa 600 ml, HạØ đang sôi trên

máy khuẩy gia nhiệt

Bước 5: Sau khi nhỏ xuống 50 mí, bt dung dịch tên bureL Tp theo, nh từng siot dang dich NaOH 5% (khoing hon 25 mL) vio Liu liu thir pH bing quj tim dén

cđược thể hiện trên các hình 2.2 và 2.3

Rin điều bằng máy khiy từ Nhỏ tig got hin hop dune dich mudi chứa Ce(N0,); -6H,0 và Fe(N0,), 91,0

3M ky từ Ling le, phot ghia min

Hình 2.1 Quy trình thực nghiệm tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O

Hình 2.3 Mẫu kết tủa tổng hợp vật liệu nano trên cơ sỡ Ce-Ee-O.

Nhiễu xạ X-Ray vậ liệu bột (Potrder X-ray diffraction) li phuong phip sir dung

.cho các mẫu đa tỉnh tÌ

goa ra cin có những cân nhắc khác cần lưu ý khi phân ích dữ liệu XRD dạng

bột đặc biệt có liên quan đến các vật liệu có kích thước nano như: nhận dạng pha, cơ sở cdữ liệu nhiễu xạ tia X so với các mẫu tham cÍ

mô phỏng, sản phẩm võ định hình và tinh thé nano, hằng số mạng, độ tỉnh khiết của mẫu [22]

Định luật Vegard: Những thay đổi về thành phần có th làm thay đổi tính chất của nhiễu loại vật liệu có kích thước nano Ví đụ, các hạt nano hợp kim Au-Ag có năng

A trong hạt nano [22]

Nguyên tắc

Khi 1 chim electron có năng lượng lớn được chiếu lên bÈ mặt của đối âm cực

(anode), các electron ở trên bề mặt của đổi âm cực sẽ bị bứt ra dẫn đến xuất hiện các lỗ

trắng, Để lắp đẫy lỗ tống các lecron ở mức năng lượng cao sẽ nhảy về mức năng

lượng thấp hơn, đồng thời phát ra năng lượng thừa Năng lượng đó gọi là a X [23]

Hình 24 Nhiễu xạ tia X bôi các mặt phẳng nguyên từ

Điều kiện nhiễu xạ tỉa X theo định luật Bragg: [23]

nÀ = 2dsin(8) an

Trong đó

d là khoảng cách giữa 2 lớp nguyên tử kể tiếp

8 là góc tới của chùm tỉa X so với lớp nguyên tử:

Ali bude song tia X

Trong đó: Ø là độ rộng ứng với nửa chiều cao của cực đại nhiễu xạ (FWHM)

6 là góc nhiễu xạ ứng với cực đại nhiễu xạ tương ứng Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng công thức Scherrer đẻ tính kích thước hạt tỉnh

thể của các mẫu dựa vào 3 peak có giá tị có cường độ cao nhất

Ce hing sb mang eta hin hop oxide Ce ~ Fe O (a 6; A) va th ích õ mạng (V5 AP) urge ínhtheo công thie (2.3) va (24) đựa tho công tình [24]