Thành phần phase cấu trúc và tính chất của hệ vật liệu nano trên cơ sở ce fe o tổng hợp bằng phương pháp Đồng kết tủa sử dụng tác nhân ammonia

LOI CAM DOAN Toi xin cam doan ring dé tai: “Thanh phan phase, cau trúc và tính chất của hệ vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O tổng hợp bằng phương pháp đồng kết ta sử đụng tắc công trình

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRUONG DAI HOC SU PHAM THANH PHO HO CH

PHAN HA THU HIEN

KHOA LUAN TOT NGHIEP

THANH PHAN PHASE, CAU TRUC VA TINH CHAT

CUA HE VAT LIEU NANO TREN CO SO Ce-Fe-O TONG HOP BANG PHUONG PHAP DONG KET TUA

SU DUNG TAC NHAN AMMONIA

Chuyên ngành: Hóa học Vo co

‘Thanh phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

KHOA HÓA HỌC:

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

THANH PHAN PHASE, CAU TRUC VA TINH CHAT

CUA HE VAT LIEU NANO TREN CO SO Ce-Fe-O TONG HOP BANG PHUONG PHAP DONG KET TUA

SU DUNG TAC NHAN AMMONIA

Sinh viên thực hiện: Phan Hà Thu Hiền

Mã số sinh viên: 46.01.201.034

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Anh Tiến

‘Thanh phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2024

XAC NHAN CHINH SUA SAU BAO VE

XÁC NHẬN CỦA GVHD. _ XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG (Kí và ghỉ rỡ họ tên) (Kí và ghỉ rõ họ tên]

LOI CAM DOAN

Toi xin cam doan ring dé tai: “Thanh phan phase, cau trúc và tính chất của hệ vật

liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O tổng hợp bằng phương pháp đồng kết ta sử đụng tắc

công trình do bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Anh Tí

“Các kết quả trong khóa luận tốt nghiệp là trung thực và không có sự sao chếp trong

LỜI CÂM ƠN

Trước tiên, em xin bay tỏ lòng biết ơn chân thành, sự kính trọng sâu sắc và gửi li cảm ơn đến PGS.TS, Nguyễn Anh Tiến, người Thiy đã luôn tâm tâm hướng dẫn, giúp,

đỡ và tạo mọi iễu kiện thuận lợi đ em có thỄ hoàn thành khóa luận này

Đồng thời, em xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô làm việc tại phòng thí nghiệm

Hóa vô cơ và các Thầy „ Cô công tác tại khoa Hóa học đã tận tỉnh giúp đỡ em về điều

kiện thí nghiệm và truyền đạt cho em những kiến thức chuyên ngành giúp em vận dụng

trong thực hiện khóa luận của mình

Cuối cùng em xin chúc Thầy, Có luôn đồi dào sức khỏe, ạt nhiều thnh tựu rong nghiên cứu và sự nghiệp trồng người

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hỗ Chỉ Minl, ngày 20 tháng 04 năm 2024

“Tác giả đề tài

Phan Hà Thu Hiền

Trang

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TÁT v ĐANH MỤC CÁC BẲNG -cseererrrrrrrrrirrrrrrrrrrrerVŸ DANH MỤC CÁC HÌNH

'CHƯƠNG 1 TONG QUAI

1-1 Tổng quan về vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O (A là nguyên tổ đắt hiểm)

1.1.1 Gigi thiệu và ấu trúc nh thể

1.1.2 Tinh chit vi ứng dụng của vật liệu nano trên cơ 58 A-Fe-O

1.2 Các đặc trưng từ tính và quang học của vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O

6

7 1.3 Một số phương pháp tổng hợp vậtlệu nano, 8 1.3.1, Phuong php phn mg phase rin 8

1.3.3, Phương pháp sol gel 9 1.3.4, Phương pháp đồng kết ta, 9

tu nano trén corso Ce-Fe-O

2.1.2 Thực nghiệm tông hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O 12

-22- Các phương pháp nghiên cửu ấu trúc và nh chất của vật liệu 15

2.22, Phuong phip phd hồng ngoại biển đổi (ETIR) Is 3.23 Phương pháp kính hiễn vỉ điện từ truyền qua (TEM) 16

2.2.4 Phương pháp phổ tử ngoại khả kién (UV — Vis), 16

3.25, Phương pháp từ kế mẫu ung (VSM) „ CHUONG 3 KET

3.1 Két quả nhiễu xạ a X bột (PXRD) 18 3:2 Kết quả phố hồng ngoại biển đổi (FTIR) 20 3.3 Két qua 2 3.4 Kết quả quang phố hắp thụ tử ngoại khả kiến (UV ~ Vi) % 3.5, Kết quả đo từ kế mẫu rùng (VSM) 2

“HƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

DANH MỤC CÁC CHỮ VIỆT TÁT

abe Hằng số mạng tính thể

‘d-spacing Khoảng cách giữa hai mặt phẳng tỉnh thẻ

Y Thể ích ô mạng tỉnh thể 6) om Lực kháng từ

1M Độ từ dư

8 Ms Độ từ hóa (bão hòa)

9 D Kích thước tỉnh thể xác định từ nhiễu xạ

taX

HH, EHR |POwlerUandÐm Í mi hàn ngoibiênđối infrared

"xa asia X bg

13) ewan, | Ful Widthat Haft Maximum a sng bain phố của peak nhỉ

14 TEM none lectom | Lính hiên vì điện tử truyền qua

15 VSM Vibrating sample ‘magnetometer Từ kế mẫu rung

16 | UV-Vis | Ultra Violet — Visible | Hấp thụ tử ngoại khả kiến

DANH MỤC CÁC BẰNG

Trang Bảng 2.1 Hồa chất được sử đụng trong khóa luận " Bảng 3.1 Thông số cu trúc của phase CeO: trong bệ vật liệu nung ở nhiệt độ 750 *C

vi 850 °C trong 1 gi 19 Bảng 32, Thông s cấu trúc của phas œ-Fe:O; trong hộ ật iệu nong ở nhiệt độ 750

$C vA 850°C trong gi 9 Bing 3.3 Nhigt dd nung vi kich thuse tinh thé cia vit liu nano tn 6 6 Ce-Fe-O

trong đề tải này và một số đề tai khác 20

Bảng 34, Kích thước họ (heo TEM) của vậtiệu hỗn hợp oxide Ce-Fo-O trong i

Bảng 3.5, Giá trị ng lượng vùng cắm của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở

các nhiệt độ khác nhau so với một số vật liệu khác đã công bổ 28

"Bảng 3.6, Các đặc trưng ti tinh của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt độ 850°C trong 1 giờ so với một số vật liệu khác đã công bổ 30

Trang

Hình 1.1 (a) Cấu trúc lý tưởng perovskite ABOs, (b) Sự sắp xếp các bát diện trong cấu

Hình 2.1 Một số hình ảnh thực nghiệm

Hình 22 Quy trình tổng hợp vật liệu nano tiên cơ sở Ce- Fe-O,

Hình 3.1 Kết quả phân tích nhiều xạ tia X bột của mẫu vật liệu Ce~Fe~O nung ở nhiệt

Hình 3.5 Ảnh TEM của mẫu vật liệu hỗn hop oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt độ 23

Hình 3.6 Biểu đỗ sự phân bổ kích thước hạt của mẫu vật liệu hỗn hp oxide, 23

Hinh 3.7 Ph UV — Vis cia vat ligu hin hop oxide CeFe-O nung 6 mht &6 750 °C

u hén hop oxide Ce-Fe-O nung 6 nhi

nhiệt độ 750 °C tong 1 gir

Hình 3.11 Giá tị năng lượng vùng cắm của vật liệu hỗn hop oxide Ce-Fe-O nang ở

Hình 3.12 Đồ thị đường cong từ trễ của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt

Mo AU

1 Ly do chin ti

Hiện nay, công nghệ nano lả một trong những lĩnh vực nghiên cứu được quan tâm

ở nhiễu quốc gia bởi những tiềm năng ứng dạng to lớn của nó Công nghệ nano liền quan dén việc phít tiễn và ứng dụng những vật iệu có kích thước nhỏ hơn 100

nanomet [1] Vat li nano có những ứng dung quan trọng như cảm biển đầu đò nano, cam biển điện hóa, chất xúc ác, vật liệu điện cực rong pin ihium 1] Ngoài ra vật liệu nano đang được nghiên cứu ứng dung trong lĩnh vực y học như chuỗn đoán hình

nh, điều tị bệnh và ứng dụng trong sản xuất thuốc Nghiên cứu năm 2020 của Nikaeen

và cộng sự cho thấy vật liệu nano có hiệu quả trong việc điều trị và phát hiện virus SARS Co V-2 [2] Ciing nim 2020, Yonghun và cộng sự đã nghiên cứu thành công ứng dụng của vật liệu nano trong điều trị bệnh ung thư và phân phối thuốc [3]

Trong những vật liệu nano được nghiên cứu và ứng dụng, vật liệu có thành phần

là các nguyên tổ đắt hiểm dang ABO; (trong đó A là các kim loại đắt hiểm nhur Pr, Nd,

Sm, Eu, Tb, Ho, vi B la cc kim loại chuyển ti họ đ như Cr, Mn, Fe, Co, Nix.) duce cic nha nghign cia die bigt quan tim do những ứng dụng tiềm năng của nó [4]

“Trong đó, vat ligu ferrite dạng AFeO: (trong đó A là các kim loại đất hiểm như Pr,

‘Sm, Eu, Tb, Ho ) thể hiện tính chất từ có những ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực Vật liệu ferrite dạng AFeO› có độ nhạy cao về tính chất thuận lợi để giảm

kích thước xuống gid tri nanomet và được ứng dụng trong các lĩnh vực như thiết bị

quang từ, thiết bị điện từ, chất xúc tác quang, thuốc nhuộm và sắc tố vô cơ [5]

CQua các nghiễn cứu trong và ngoài nước cho thấy có rắt nhiễu công tỉnh nghiền cứu về các vật liệu nano femite PrFeOs, NdFeOs, YFo LaFeO,, 6

12] Trong khi đó, cerium thude họ nguyên tổ đất hiểm nhưng chưa có nhiều nghiên HoFeO: và

cứu về cầu trúc và tính chất của vật liệu nano chứa nguyên tổ ceium Một số t công

trình đã thực hiện bao gồm: các tác giá nghiên cứu tổng hợp CeMO; (rong đó M là

sắc nguyên tổ Co, Ni, Cu) ứng dụng trong siêu tụ điện [1Ã], nghiên cứu tính chất của vậtiệu màng CeFeOx pha tạp vanadium và sronfium [14, 15, nghiên cứu ứng dụng vat ligu graphitic carbon nitride xen ké cerium ferrite [16], nel n cứu ứng dụng của

hệ vật ligu CeFeOs và SBE (Spent Bleaching Earth) ding lam chất xúc tác trong công nghệ lọc nước [17]

“Trong một nghiên cứu năm 2023, vật liệu nanocomposite trên cơ sở Co- Fe-O, được tổng hợp bằng phương pháp đốt dung dịch, qua phân tích cấu trúc các tác giả nhận định vật liệu nano trên cơ sở Ce- Fe-O được tổng hợp có hai phase (e-CeOa, am- 'CeFeO,a-Fe:Ou, am-Fe:O/) tủy thuộc vào tỉlệglyeine/nitrate [18] Qua các công trình

cấu trúc, từ tính (lực kháng từ, độ từ dư, độ từ bão hòa, đường cong từ trổ) và tính chất hướng nghiên cứu về thành phần phase, cấu trúc, từ tính và tính chất quang học của hệ vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O,

` liệu nano đã được tổng hợp thành công

phương pháp sol-gel (19, 2201 phương pháp thủy nhiệt, phương pháp đồng kết ta và ng nhiều phương pháp khắc nhau

phương pháp phản ứng pha rắn [21] Trong nghiên cứu tông hợp vật liệu nano NdFeOs

bằng phương pháp đồng kết tủa, nghiên cửu nhận định đây là phương pháp dễ dàng

thực hiện để tổng hợp các hat tinh thể NdFeO; phân tán tốt với sự có mặt của chất hoạt

động bề mặt (22), Trong nghiên cứu này các hạt nano được tạo ra bằng phương pháp

“đồng kết tủa có độ mịn và độ tỉnh khiết cao [22] Phương pháp đồng kết tủa là phương pháp phổ biến tổng hợp vật liệu nano, vật liệu có độ tỉnh tốt và chỉ phí thực hiện không quá cao nên vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O có thể tổng hợp hiệu quả bằng,

phương pháp đồng kế tủa [23] Bên cạnh đỏ, nhiễu nghiên cửa được thực hiện vì tổng hợp thành công vật liệu nano PrFeQs, NéFeO,, bing phrong phip dng két tia (6

9], Do đó, trong đề tải khóa luận, chúng tôi chọn phương pháp đồng kết tủa để tổng

hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce- Fe-O

Trong phương pháp đồng kết tủa, chúng tôi lựa chọn thủy phân các caion trong môi trường nước nóng (`> 90°C) dựa trên quy trình tổng hợp thành công vật liệu nano

YFeO; và vật liệu HoFeO; của nhóm tác giả Nguyễn Anh Tiến và cộng sự [24, 25|

“Các hạt nano cỏ th tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong dung moi ethanol

(26) Tuy nbién, dung mdi ethanol dB bay hơi, gây ð nhiễm, dễ cháy và có giá thành cao hơn so Ví dung môi nước, nên nước là dung môi tối ưu cho quy trình của của đề

tải khóa luận,

Phương pháp đồng kết tủa cẳn sử dụng các tác nhân kết tủa như armonium

carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, dung dich ammonia Nghign cứu

“quang học và từ tính cũa các hạt nano EuFeO cho thầy vật liệu nano EuFeO; tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sử đụng tác nhân ammonia có giá tr năng lượng vùng sắm (E2 thấp hơn so với vật iệ nano EuFeO: tổng hợp bằng phương pháp đồng kí

tủa sử dụng tác nhân ammonium catbonate [27] Bên cạnh đó, dung môi ammonia la

hóa chat dé bay hoi, han chế đưa các ion lạ vào trong dung dich và hạn chế được sự

ảnh hướng đến quá trình tạo thành tính thể (hay đổi vị tỉ nút mạng, ảnh hưởng đến nhân ammonia fa mu ammonium, cde mudi ammonium kém bên nhiệt nên khi ung:

sẽ không còn tổn ti trong mẫu vật liệu Do đồ, chúng tôi chọn dung dich ammonia

2

với mong muốn dạt hiệu quả cao trong quá trình tổng hợp va tạo được vật liệu có giá

trị năng lượng vùng cắm tối ưu nhằm ứng dụng làm vật liệu bán dẫn và vật liệu xúc

tắc quang

Từ những lý do tr „ chúng tôi lựa chọn nghiên cứu thành phần phase, cấu trúc vả tính chất của vậ liệu nano trên cơ sở Ce-Ee-O được tổng hợp bằng phương pháp đồng

ammonia làm để khóa luận với tên dé tai: “Thanh phan phase, cấu trúc và tỉnh chất của

hệ ậtiệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tỉa sử dụng túc nhân ammenii”

2 Mục đích nghiên cứu

Muc dich nghiên cứu: tông hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O bằng phương

phip đồng kết tủa và xác định thành phần phase, cde đặc trưng về cấu trúc, ính chất quang từ của vật liệu tổng hợp được,

Các mục tiêu cụ thể

"Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce- Fe-O bằng phương pháp đồng

kết tủa trong đụng môi nước nóng và sử dụng tác nhân kết tủa là dung dich ammonia

Xác định cấu trúc của vật liệu nano trên cơ sở Ce- Fe-O như thành phần phase, kích thước tính thể, kích thước bạt, các thông số mạng

Xác định các đặc trưng từ tính, tính chất quang học cũa vật lệ như lực kháng từ,

độ từ dư, độ từ bão hòa, đường cong từ trễ và năng lượng vùng cắm của hệ vật liệu

tổng hợp được

3D

tượng nghiên cứu

Đổi tượng nghiên cứu của khỏa luận là hệ vật nano trên cơ sở Ce-Fe~O dạng bột

4 Phạm vi nghiên cứu

“Các đặc trưng cầu trúc tỉnh thể của hệ vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe~O tổng hop cđược bằng phương pháp đồng kết tủa trong dung môi nước nóng

Các đặc trưng về từ tính và tính chất quang học của hệ vật liệu nano trên cơ sở

Co-Fe-O ting hợp được

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lí luật

Phân tích, tổng hợp tải liệu về các nghiên cứu trong và ngoài nước về vật liệu nano trên cở sở A-Fe-O (A là nguyên tố đất hiểm), vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O; phương pháp tổng hợp, phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính cỉ t của hệ vật liệu nano

lùng phương pháp đồng kết tủa để tổng hợp vật liệu nano trên

Tghiên cửu cầu trúc của vậ if

Phương pháp nhiều xa ta X bot (Powder X-ray diffraetion ~ PXRD): xée dinh thành phần phase của tỉnh th tổng hợp được, kích thước tỉnh thể của vật liệu nano và các hằng số đặc trưng của tỉnh thể

Phương pháp phổ hồng ngoại biển đổi (Fourier transform infrared ~ FTIR): xc định các liên kế cầu tạo nên vật liệu, từ đồ xác định cầu trúc của vật liệu

"Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmi:

“TEM) xác định h

hợp được

jon electron microscopy,

th thai, su phân bố và kích thước của các hạt của vật liệu nano tổng

“Nghiên cứu tính chất của hệ vật liệu:

Phương pháp quang phổ hấp thụ từ ngoại kha kién (Ultra Violet — Visible spectroscopy, UV — Vi: xác định độhắp thụ quang của ậtiệu và gii trị năng lượng vũng cắm (E,) của vật liệu

"Phương pháp đo từ kế mẫu rung (Vibrating sample magnetometer, VSM): ding

để xác định đặc trưng tử ính của vật liệu (đường cong từ ễ, độ tử h kháng từ ) „độ từ dự, lực

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Cong cắp cúc thông tin khoa học về cầu rc, nh chit tr vi tinh chit quang học cla hg vat liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong dung mdi nước nóng với tác nhân ammonia

Đề xuất quy mình tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở Có-Ee-O

Khóa luận được trình bày trong 4 chương, cụ thể như sau: Phần mở đầu: Nêu về lý do chọn đề tài, mục đích của đề tài, đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa khoa học ~ thục tiễn của

để di

“Chương 1: Téng quan ~ Tổng quan các nghiên cứu trong và nước, các lý thuyết

và cơ sở khoa học liên quan đến để di

“Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu — Trình bày các bước tiễn

"hành tổng hợp vật liệu và các phương pháp nghiên cứu được dùng để xác định thành

phần phase, cầu trúc và tính chất quang từ của hệ vật liệu

Chương 3: Kết quả và thảo luận ~ Trinh by cdc két quả nghiền cứu về thành phẩn

phase, cấu trúc và tính chat quang, tính chất từ của vật liệu

Chương 4: Kết luận và đỀ xuất ~ Tôm tất các kết quả đạt được của đề ti và để xuất các hưởng nghiên cứu để mở rộng và phát triển hướng nghiên cúu của để tài tong tong li

1 nano trén cori A-Fe-O (A la nguyên tổ đất hiểm)

1.1 Tổng quan về vật

1-11 Giới thiệu và cẫu trúc tỉnh thể

“Một trong những vật liệu nano trên cở sở A~Fe—O (A là nguyên tổ đất hit

«quan tam nghiên cứu hiện nay là vật iệu xide perovskite, Provskite li tn go chung ) được

của các vật liệu có cấu trúc tương tự cấu trúc của khoáng chất caleium titanate (CaTiOs)

với công thức tổng quất ABX) [3] Khoáng chất này được phát hiện tại vùng núi Uran

của Nga vào năm 1839 bởi nhà khoáng vật học người Nga Lev Perovski (1792 ~ 1856)

(| Các oxide perovelite ABO; cổ nhiu tính chất mang tính ứng dụng như vật liệu

‘bin din, chit ác quang, vật liệu từ Do đó, loại vật liệu oxide perovskite được

nhiễu nhà nghiên cứu quan tâm:

Cấu trúc perovsi

là các on kim loại kiềm thổ (Ca, Ba, r ) hoặc kim loi đất

La, Pr, Nd, Bu ) vị trí B là các on kim loại chuyển tiếp hod (Mn, Fe, Co, N

© Vitricationa*® — © Vj trication BY © Vjtrianion 0»

Hinh 1.1 (a) Cấu trúc lý tưỡng perovskite ABO›,(b) Sự sắp xếp các bất diện trong cấu trie perovskite I tung

1.1.2 Tính chất và ứng đụng của vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O Tỉnh chất của vật liệu

Nhiều vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O thể hiện tính chất đẫn điện, khi pha tạp

sắc loại vật liệu nano trên cơ sở Á- Fe-O thì tính chất dẫn điện của vật liệu có thể bị thay d3i, Mét sé perovskite la chit sigu dẫn ở nhiệt độ cao Ngoài ra, vật liệu nano trên

sơ sở A-Fe-O thể hiện tính chất s điện dưới tác dụng của điện trường ngoài Các fete perovskite dang AFcO có thành phần là ron, do đồ cic ferite perovskite c6

tính chất từ [29] Bên cạnh đó, một số vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O có đặc tính

‘quang hoc c6 thể xú tác cho các phản ứng quang hóa; các ậtiệu nano trên cơ sở Á

Fe-O có thể có tính chất hóa lý với bẻ mặt hấp phụ tốt [30]

Ủng dụng của vật liệu

Trong số các chat ban din oxide kim loại có kích thước nano, orthoferrite đắt h

AFO; (A — La, Y,Pr, Sm, Ho) đã được nghiên cứu để ng dụng trong nhiều lĩnh vực

điện cực cho pin L-ion [31] Ngoài ra, vit ligu loi perovskite th hit tr quan im lớn

màng thắm oxygen Vi dy, perovskite LaFeOs pha tạp Ni đã được sử dụng để chế tạo

ật liệu cathode cho pữn nhiên liệ oxide rắn, hoạt động xúc tc tốt để giảm oxygen ở

nhiệt độ hoạt động từ 700 °C và là chất giãn nở nhiệt phù hợp với chất điện phân [32]

Một số vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O như vật liệu nano với hành phần Ee:O-Y:O, được nghiên cứu ứng dụng trong các phương pháp chn đoán t, chẳng hạn như xét

nghiệm hấp thụ miễn địch liên kết enzymne, lăng thân nhiệt và vận chuyển thuốc bằng

ti [3]

1.2 Các đặc trưng từ tính và quang học của vật liệu nano trên cơ sở A~Ee-O 'Về đặc trưng từ tính, nhiều nghiên cứu về từ tính của vật liệu trên cơ sở A-Fe-O, đặc biệt là loại vật liệu nano femile perovskdte đã được công bổ, Kết quả của một nghiên

tăng lên khi tăng độ đầy của mùng, sự hiện điện pha tạp chất của oxide ro trong các

mẫu làm tăng giá trị từ hóa và tăng phạm vi ứng dụng của hệ vật liệu [33] Trong

nghiền cứu năm 2030 của Nguyễn Anh Tiển và cộng sự, vật liệu nano PrFeOs doe

dụng trong các thiết bị hoạt động ở từ trường cao [35] Năm 2022, Nguyễn Thị Kim

“Chung và cộng sự nghiên cứu từ tỉnh cia vat ligu neodymium orthofenite pha tạp

trong ỗ cứng [36]

Về đặc tính quang học, một số nghiên cứu về đặc tính quang học của vật liệu

perovekit được thực hiện, một công trnh nghiên cứu về vật lệu nano PrFeO› được khảo sắt có các dải hắp phụ mạnh trong phạm vi UV ~ Vis [35] Trong nghiên cứu về liệu cho thấy các giá tr khoảng cách dải hắp thụ quang giảm [37] 1.3 Một số phương pháp tổng hợp vật liệu nano

1.3.1 Phuong pháp phản ứng phase rin

Phương pháp phản ứng phase rắn (phương pháp gốm) là phương pháp truyền

thống để chế tạo các oxide phúc hợp, các nguyên liều thổ và các sản phẩm đều ở trang

thái rắn Vật liệu nano có thành phần phase với cấu trúc perovskite có thể được tổng

hợp bằng phương pháp phản ứng phase rn bằng cách trộn các muỗi carbonate hose

‘oxide cia ci kim loại A, B trong công thức chung của perovkite ABOtheo tỉ lệ thích

hợp và nghiền trộn trong thời gian dài tạo thảnh hỗn hợp đồng nk ủi

được thiêu kết ở nhiệt độ cao [38]

Tổng hợp vật liệu nano bằng phương pháp phản ứng phase rắn được thực hiện

khi đơn giản, chỉ phí không guả cao Tuy nhin, rong trường hợp cằn tổng hợp vật

liệu nano có: chất lượng đồng nhất, giảm kích thước hạt theo mong muốn, bước nghiền

— trận ép vién va nung thường được lặp li nhiề lần và kéo dải thời gian nung mẫu, gol tong qu nh ngiễntộn đề ông độ đồng nht củ bổ hợp ấn v giảm dạng hạt Trong quá tình sử lý ở nhiệt độ cao có thể xuất hiện các thành ph

không mong muốn [38]

1.3.2 Phương pháp thủy nhí

Phuong pháp thủy nhiệt dựa trên nguyên tắc hòa tan các chất tham gia trong nước với điều kiện nhiệt độ và áp suất cao Khi tăng nhiệt độ, các tiền chất bị hòa tan liên tye, ting sự va chạm có hiệu quả và tăng mức độ phản ứng giữa chúng Khi thực hiện

phương pháp này sẽ diỄn ra quá trình thủy phân nhanh của các dung địch muỗi kim loại hình thành các hydroxide tương ứng, sau đó các hydroxide bi khir nude tao thin

cdc oxide kim loai [39, 40]

"rong phương pháp này, bằng cách thay đổi ti I tên chất, nhiệt độ, áp suất và

thời gian phản ứng cỏ thê điều kiến được kích thước và hình thái hạt với độ tỉnh khi

sao, vật liệu có mức độ đồng nhất và độ mịn cao, cấu trúc tính thể thu được khá hoàn

chinh, Tuy nhiên, phương pháp này cần nhiều thời gian đẻ thực hiện, thiết bị phức tạp

và cần sử đụng các thêm các chất hoạt động bề mặt [39,40]

8

1.33, Phurong php sol-gel

Phuong php sol ~ gel la phuromg pháp hóa học dựa trên cơ sở của phần ứng thủy

phân và ngưng tụ các tiễn chất Nguyên liệu của phương pháp sol ~ gel thường là các

mui được hồa tan theo ỉlệ nhất định, sol được hình thành do sự phân tần hệ keo của các hạt ấn tong môi trường chất lòng Trong quá trình sơl - gel, các nguyên tổ kim

loại bị bao quan bởi các ligand khác nhau, khi phản ứng tạo thảnh có hơn hai liên kế

thì phân từ có kích thước không giới hạn và chiếm toàn bộ th ích dung dịch ạo thành

gel [38],

Phuong phip sol ~ gel c6 nhigu ưu điểm như: tổng hợp vật liệu có độ đồng nhất

cao do khả năng trộn lẫn các chất ở quy mô nguyên tử, vật liệu sau khi tổng hợp có độ

tỉnh khiết cao va trong quá trình tổng hợp có thể điều khiển kích thước, hình dạng hạt

vật liệu Ngoài ra, phương pháp sol — gel có thẻ đùng tống vật liệu ở nhiều hình dạng

khác nhau như dạng sợi, dạng mảng mỏng, dạng khối [38]

L4, Phương pháp đồng kết tủa

Phương pháp đồng kết tủa là phương pháp hóa học tổng hợp vật liệu nano được

sử dụng phổ biến hiện nay Phương pháp này thường được đùng tổng hợp các dom vi

oxide va cae oxide phức hợp Các oxide phức hợp được điều chế từ các dung dịch muối

ương ứng và được kết ta bằng các tác nhin ahir ammonia, sodium hydroxide

ammonium carbonate, Các kết tủa sau khi lọc và rửa sẽ được làm khô tự nhiên, sé nt

đồ được nghiễn mịn và nung ở nhiệt độ thích hợp để thu được vật liga, Kich thug hat

<dung môi thủy phân catin và lệ nguyên liệu ban đầu, I0, I2, 40} Phương pháp đồng kết tia có nhiễu tu điểm như: tổng hợp được vật liệu có độ tỉnh khiết và tính đồng nhất ao, trang thiết bị không quả đắ tiễn, quy trình thực hiện không quá phúc tạp và quá trình nung mẫu có thể thực hiện ở nhiệt độ không chế cao 1.4 Tổng quan về tình hình tổng hợp và nghiên cứu vật

tủa perovskite

cdựa trên cerium vào các siêu tụ điện và vật tu điện cực [43] Năm 2017, vật liệu mảng

mông CeFeOs pha tạp vanadium được tổng hợp vả các ính chất quang học, từ nh của vat igu drge nghign cứu bởi Nanxi Lin và sông sự 44] Đần 3019, Nanxi Lin và công

tục phát hiển nghiên cửu vỀ khối vật liệu CeFeOs pha tạp strontium và

9

mạnh

Năm 2020, Ashwini Anantharaman và cộng sự nghiên cứu vẻ cấu trúc, tính chat

từ, đặc tính quang học và tính chất điện môi của vật liệu CeFeOs pha tap Mn [45]

sur ket tu các hạt với hình thái không đồng đều và tỉnh chất của vật iệu phủ hợp trong ứng đụng làm cảm biến từ trường, công nghiệp vỉ đệ từ Ngoài ra, các nghiên cứu về

ứng dụng của các loại vật liệu có thành phần là CeFeO; cũng được thực hiện: nghiên

cứu ứng dụng xúc tác quang của vật liệu xen KE perovskite CeFeOs trén vật liệu

graphitic carbon nitride [46], ứng dụng của CeFeOs/SBE (Spent Bleaching Earth) làm

chất xúc tác quang ong công nghệ xử lý nước [17Ì

Các nghiên cứu tính chất quang học của vật liệu cũng được công bố, trong công

trình năm 2017, Manwar và cộng sự đã tổng hợp perovskite CeFeOs tình khiết bằng cách sử dụng phương pháp hỗ trợ vi sóng và nghiên cứu tính chất quang điện hóa của

vật liệu [47] Nam 2023, Shamil Omarov và cộng sự nghiên cứu vật liệu

nanocomposite dya tn ea so Ce-Fe-O lim xi té tong qué trinh oxy héa hydrogen,

kết quả nghiên cứu vật liệu nanocomposite CeOz/CeFeOs/FezO› có hoạt tính xúc tác

cao, Đẳng thời, trong quá tình nghiên cứu cấu trúc của vật liệu tổng hợp được bing phương pháp đốt đung dịch trong glycine — nitrate, kết quả cho thấy vặt liệu trên cơ sử

Ce-Fe-O c cic thành phần pha bao gồm: có hai phase (c-CeO, am-Fe:O.) hoặc ba phase (¢-CeOs, 0-CeFeO,, a-FesO1) hog bin phase (c-CeOs, 0-CeFeOs,a-Fe:03, am-

Fe20s) [18]

"Như vậy, có thể thấy vật liệu trên cơ sở Ce- Fe-O đã và đang nhận được sự quan

tâm nghiên cứu của nhiều nhóm tác giả trên thế giới Tuy nhiên, việc nghiên cứu thành: phần pha cấu trúc, tính chất quang va tinh chất từ của hệ vật liệu trên cơ sở Ce-Fe-O tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa thông qua sự thuỷ phân các cation trong nước

nóng vẫn chưa được công bổ, Dây là phương pháp thục nghiệm đơn giản, rẻ tiên thu hút sự quan tâm nghiên cứu của chúng ôi

Bảng 2.1 Hóa chất được sử dụng trong khóa luận

"Tủ sấy, lỏ nung Naberthem Gmbh P310, cân phân tích Kerm AES

bếp điện Alma, may khuấy từ gia nhiệt,

Neuberger

bi nhig xa bot tia X (PXRD, EMPYREAN-PANalytical, Holland)

“Thiết bị phổ hồng ngoại (IR, NICOLET 6700, hang Thermo)

Kinh hién vi dign tử truyền qua (TEM, Joel JE}

I-1400, Joel Ltd., Tokyo, Japan) Máy quang phổ từ ngoại ~ kha kién (UV ~ Vis, UV-2600 hang Shimadzu, Japan), Máy đo từ kế mẫu rung (VSM, Microsene EV 11, Japan)

"

CQuy trình tổng hợp vậ liệu nano rên cơ s6 Ce-Fe-O duge tién hành dựa trên quý

trình tổng hợp vật liệu nano trong các công trình nghiên cứu đã được công bố của

Nguyễn Anh Tiến và cộng sự [12,41]

Cân hai muỗi Ce(NO.);6H:O và Fe(NO.):9H,O tương ứng với t mọi :1, cho

vào cốc thủy tỉnh 100 mL va định mức đếm 50 mL Đặt cá máy khuấy từ để hòa

tan hai mudi ạo thành đúng địch hỗn hợp hai muối đồng nhất "Tiếp theo, đun sôi 500 ml nước cắt và đặt cốc lên máy khuấy từ gia nhiệt Cho

‘dung dịch hỗn hợp hai muối vào burete 25 mL, nhỏ từng giot dung địch vào cốc nước

nóng vả khuấy trên máy khuấy từ gia nhiệt, thu được hệ màu đỏ nâu như hình 2.1 (A)

Sau khi cho hết dung dịch hỗn hợp hợp bai muối, hệtiếp tục được khuấy từ gia ni thêm 10 phút, sau đó để nguội bệ đến nhiệt độ phòng

Bước tigp theo, pha dung dich ammonia 5%, cho dung dich ammonia Ién burette

và nhỏ từ từ vào hệ, đồng giấy chỉ thị vạn năng để kiểm tra pÏ của hệsau khi ch tác khuấy hệ thêm 60 phút để các kết tủa phân bổ đồng đều, sau đó để lắng khoảng lŠ phốt

thu được hệ như hình 2.1 (B)

Lọc kết tủa bằng máy hút chân không Hình 2.1 (C) Để kết tủa khô tự nhiên ở

nhiệt độ phòng khoảng Š đến 7 ngày Cho kết tủa đã khô vào cối sử và nghiền mịn thu

được sin phẩm dạng bột Hình 2.1 (D)

Qua tim hiểu các nghiên cứu đã được công bổ, vật liệu nano tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa có độ kếttnh tốt và thành phần phase ôn định ở nhiệt độ nung 750°C va 850 °C với thời gian mang khoảng tử 1 gi [6, 41, 42) Nên bước tiếp

theo, chúng tôi tiến hành nung mẫu ở nhiệt độ 750 °C và 850 °C trong 1 giờ và sau đó

tiến hành phân tích mẫu vật liệu

(A) H@ sau khi thủy phân (B) Hệ kết tủa đễ lắng

— Thêm 500 ml, nước vào cốc và đun ôi [— Đi cốc lên may khuấy từ giá nhi

|— Ha tan hn hai mudi Ce(NOs)s6H:0 và Fe(NO3)s9H:0 bing ước cắt Nhỏ từ từ dung dịch hỗn hợp hai muối vào cốc nước ồi dang khuấy

[CC Đề nguội

J— Pha dung dịch NHI: 5% và nhỏ từ từ vào hệ đang khuấy,

Í— Dùng giấy chi thị vạn năng kiểm tra hệ đạt pH khoảng 9 thì

<img nhỏ NHỊ và tiếp tục khuấy thêm 60 phút

Lọc và rửa kết tủa bằng máy hút chân không

Khơi phô tự nhiên tử 5 — 7 ngây, sau đó nghiền min

Tiền chất tông hợp hệ vật

Tình 2.2 Quy trình tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O

2.2 Các phương pháp nghiên cứu cầu trúc và tính chất của vật liệu -22.1 Phương pháp nhiễu xạ tỉa X bột (PXRD)

Phương pháp nhiễu xạ tia X bột dùng đẻ xác định cấu trúc, thành phần phase của

hệ vật liệu đựa trên số lượng vĩ tí và cường độ tin hiệu trên phd PXRD nhằm nghiên cứu thành phần phase, cầu trúc của hệ vật liệu tổng hợp được Phương pháp nhiễu xạ tia X dựa trên nguyên tắc: mạng tinh thể được cẫu tạo từ sắc nguyên tử hay ion được phân bổ trong không gian theo một trật tự nhất định Khi

chiếu chùm tỉa X (ta Rơnghen) vào tỉnh thê vật liệu sẽ xảy ra hiện tượng nÌ

sắc mặt phẳng tỉnh thể tạo thành các cực đại và cực tiều nhiễu xạ

ễu xạ tỉa X theo định luật Vult— Bragg:

Điều kiện nh

Trong đó: n là bậc nhiễu xạ

1 là bước sóng của bức xạ tỉa X

.dÌa hoảng cách giữa hai mặt phẳng tỉnh th lần cậm

k là hằng số Schemer (thường lẫy k= 049)

D là độ rộng bán phổ tại peak cần xác định (EWHM) sau khi từ đi độ xông do thết bi, dom vi rad

0 là góc nhiễu xạ ti peak cần xác định

“Thành phần phase và cầu trú tỉnh thể được nghiên cứu trên máy nhiễu xạ bột ta

XX (PXRD, EMPYREAN - PANalytical, Holland) tai Phong th nghiệm Hãi Quan, 778

Nguyễn Kiệm, Phường 4, Quận Phú Nhuận, Thành phố Hỗ Chí Minh Các thông số đo hue sau: bie xa cathode bing copper có bước sing A= 1,54060 Ä, sóc quết 20 từ 10"

0+ tốc độ quế 0.02/giäy, điện thể: 40 kV, cường độ đồng điện 25 mA, nhiệt độ

từ 25 %C Kết quả được xuất dưới dạng file daw, dùng phần mêm X'Pert HighScore để

gu và vẽ giản đồ PXRD bing phin mim Origin 2024

xử lý

222 Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổ (FTIR)

kết hỏa học, nhóm chức, hình các thông tin về các

học phân tử, các tương tắc giữa phân từ hoặc nội phân từ (45] Phương pháp này dựa

Is

kết tong phân từ dao động ở những tằn số sóng đặc trưng Dựa vào hình dang, tin

‘cha peak trên phổ hồng ngoại có thể dự đoán được các liên kết hóa học có trong hệ vật liệu

Trong đề tải này, cấu trúc của hệ vật liệu nano được nghiên cứu bằng máy NICOLET 6700 - Hãng Thermo ti Phòng thí nghiệm Hải Quan, 778 Nguyễn Kigm,

"Phường 4, Quận Phú Nhuận, Thành phổ Hỗ Chi Minh

2.2.3, Phuung pháp kính hiển vì điện tử truyền qua (TEM), Phuong pháp kính hiển vĩ điện từ truyền qua được dùng để nghiên cứu bề mặt, phân tích vì cấu trúc, hình thải và kích thước của vật liệu Ảnh TEM được tạo dựa trên sleetron truyền qua mẫu được ghỉ nhận, thấu kính từ trong thiết bị TEM có vai rô tạo học hoặc bằng máy chụp kỹ thuật số,

Kích thước của hệ vậtiệu nano trên cơ sở Ce-Ee-O được quan sắt trên kính hiển

vi dign tir truyén qua (TEM, Joe! JEM-1400, Joe! Ltd., Tokyo, Japan) tại Phòng thi vơng — số 01, Yersin, Quận Hai Bà Trưng, Thành ph Hà Nội

2.2.4 Phương pháp phỗ tử ngoại khả kiến (ƯV ~ Vis)

Phương pháp phố tử ngoại khả kiến dùng để xác định độ hip thu quang của mẫu trong vùng tử ngoại gần (ứng với bước sóng từ 200 ~ 380 nm) và và khả kiến (ứng với lượng ving cm (Eg ~ band-gap energy) cia vat lig

Trong phương pháp này, năng lượng vùng cắm được xác định bằng phương pháp

‘Taue Plot, Phuong trình được xác định bằng phương pháp Taue Plot biểu diễn mỗi liên

hệ giữa độ hấp thụ quang, năng lượng photon ánh sảng và năng lượng vùng cắm, [sao G9

-Á: độ hấp thụ quang học (Absorbance)

Ahv

“Trong đó:

hv: ning long photon ánh sing

; hằng số hắp thu của vật liệu

,: năng lượng vùng cá

“Trong đề tải này, chúng tôi nghiên đặc tính quang học của vật liệu ở bước sóng

220 ~ 1400 nm bằng máy quang phổ từ ngoại ~ khả kién (UV — Vis, UV-2600 han

16