Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu NANO PEROVSKITE EuFeO3 tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước - ETHANOL sử dụng AMMONIA

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan báo cáo luận văn “Nghién cứu cấu trúc va tính chat của vật liệu nano perovskite EuFeO› tong hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước ~ ethano

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HÒ CHÍ MINH

KHOA HOÁ HỌC

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÁU TRÚC VÀ TINH CHAT CUA

VAT LIEU NANO PEROVSKITE EuFeO; TONG

HOP BANG PHU ONG PHAP DONG KET TUA

TP Hồ Chí Minh, năm hoe 2023 — 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HÒ CHÍ MINH

KHOA HOÁ HỌC

NGHIÊN CỨU CÁU TRÚC VÀ TÍNH CHÁT CỦA VAT LIEU NANO PEROVSKITE EuFeO: TONG

HỢP BANG PHƯƠNG PHAP DONG KET TUA

Giang viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Anh Tiến

Sinh viên thực hiện: Phan Hương Quỳnh — 46.01.401.214

TP Hồ Chí Minh, năm học 2023 — 2024

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan báo cáo luận văn “Nghién cứu cấu trúc va tính chat của vật

liệu nano perovskite EuFeO› tong hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong hệ

dung môi nước ~ ethanol sử dung ammonia” là công trình nghiên cứu của tôi dưới

sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Anh Tiến Các số liệu và kết quả trong bài báo

cáo là trung thực và chưa được công bố trong bat kì công trình nghiên cứu nào.

Thành phô Hồ Chí Minh, ngày tháng 5 năm 2024

Sinh viên thực hiện đề tài

Phan Hương Quỳnh

LOI CẢM ON

Với long biết on sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thay Nguyễn Anh Tién.

Em cảm ơn thầy đã giao đề tài này cho em Em cảm ơn thầy vì đã chỉ dẫn em tận

tình trong suốt quá trình nghiên cứu và trong giai đoạn hoàn thành khóa luận.

Em xin chân thành cảm ơn Khoa Hoá đã cho em cơ hội dé em có thê thực

hiện khóa luận Cảm ơn quý Thây, Cô trong khoa Hoá đã nhiệt tình giảng dạy và hỗ

trợ em trong suốt 4 năm vừa qua

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè và tất cả mọi người đã quan tâm, cô vũ em dé em có thêm động lực dé theo đuổi con đường của mình.

Trong suốt quá trình nghiên cứu sẽ không tránh khỏi những sai sót, em rất

mong nhận được sự đóng góp tran quý từ Thay, Cô và các bạn.

Cuối cùng, em xin chân thành kính chúc quý Thay, Cô luôn dồi dao sức

khỏe, vui vẻ và thành công trong nghiên cứu, trong sự nghiệp trồng người, cũng

như trong cuộc sông

Thành phố Hà Chi Minh ngày tháng 5 năm 2024

Sinh viên thực hiện đẻ tài

Phan Hương Quynh

Danh mục hình anh csscssssssssssscssssesscssssssssssscsssssessesessseseessssssssssssseesessesssseseess vi

DD sail m6 BARS Ge ssisssssssccsssccsccassccssccsincssacasscsinassssssnasisecasessnveissaasnanavaseasniaaneass vii

PHÂN MỜ DAU cscssssscccsssscscccossssscccmssssscccossscscccosssssccassssscocesssssscoossssscccassssiesceassisczess 1

1, Li do chon ổn aaiáaặãặãa |

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

2s NANG SW NONE CU losastizsiisxi:25t10401003101410041115108313045165935835385185388388515835035538 2

2.2 Đối tượng nghiên cửu - 2222222 1221122112211 11 21 T1 101021011 ce 2

2:3 Nội dung nghiên GỨU::::-‹:::-:: :::::::ccccccccciicc00220025512232123126535235123150265565558588555 2

2.4 Phương pháp nghiên CỨU cc con nhìn, L24020406401Á00144414201468146406 3

CHƯƠNGHI.TÔNG 0) Lf |, er 4

1.1 Công nghệ nano va vật lIỆU nanO co cong 02 n0 05006061600610665cc66 4

1.2 Cấu trúc tinh thé của vật liệu nano perovskIfe -ccssccs<<cee<ee 5

1.3 Các phương pháp tông hợp vật liệu nano perovskite eee 6

2.3.5 Phương pháp quang phé hap thu phân tử UV-Vis 0 000cccseeeeene 18

2.3.6 Phương pháp đo từ kế mẫu rung (VSM) cccccccssesssessseessesssessseensernsen 18

CHUGNG 3; KET QUA VÀ THẢO LUẬN co 20

3.1 Kết quả nhiễu xa tia X (XRD) oiecceccceccssesssesssvessseessveesveeeseeesssessseessseceseeesees 20

3.2 Kết qua pho hồng ngoại (F'TIR) 56 2 2 9 22211211 1721111211 12222 22

3.3 Két qua amh TEM 8n ố ẽ ẽ .

3.4 Kết qua phỏ tán sắc năng lượng tia X (EDX) 24.555 23

BS, DEQUAILIAVSUISUcc có201210065211 5626601 56652135250359192311623202410231121119221130312501 1166211557 243,6 Kết quả từ kế mẫu rung (VSM) -Sc2220222222211 11 120cc 25

KETEUANVAKINNGHISE-EEEe——=—=eee=.-.===e 27

“Tài liệu tham khảo SH TH TH TH TH TH H000 01008088081 150 28

DANH MUC VIET TAT

ABO; Công thức chung của Oxide perovskite

EuFeQ3 Europium-ferrite perovskite

XRD X-Ray Diffraction (Nhiéu xạ tia X)

FTIR Fourier-transform Infrared Spectroscopy (Quang phổ hông ngoại biến đôi Fourier)

EDX Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (Phô tan sắc năng lượng tia X)

VSM Vibrating Sample Magnetometer (Từ kế mẫu rung)

H Lực kháng từ

M, Độ từ hóa

Mr Độ từ du

DANH MUC HINH ANH

Hình 1.1 Cau trúc tinh thé vật liệu nano perovskite dang ABOs li tuéng [5] Hình 1.2 Qui trình tông hợp vật liệu nano bang phương pháp đồng kết tủa [7]

Hình 1.3 Qui trình tong hợp vật liệu nano bang phương pháp đốt cháy dung dich{8]

Hình 1.4 Qui trình tong hợp vật liệu nano bing phương pháp sol-gel [9]Hình 2.1 Các tinh thé được hoà tan trong 50 mL nước-ethanol - [12]

3882012912384685235558888388z61323058283822E2ã.13S8582835232382238233343228582872358384ö83582588553582213234 [12]

Hình 2.3 Sản phẩm rắn thu được sau khi đem hút chân không -.- [13]

Hình 2.4 Sản phẩm ran thu được sau khi dé khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng [13]

Hình 2.5 San phẩm ran (dang bột) thu được sau khi dem nghièn [14]

Hình 2.6 Qui trình thực nghiệm tông hợp vật liệu nano perovskite EuFeO: bằng

phương pháp dong kết tủa trong dung môi nước-ethanol với tác nhân kết (WA aT1ODIHA 021 1 11H S HT 21101211 11 HH nà TH HH 1n nảy [15] Hình 3.1 Giản đô nhiều xa ta X của vật liệu nano EuFeO; nung ở 850 °C và

050 (neeeeeeiiiieiiosioiiiieaiicoiiitii1111061105310655123588653565585336558583515533 21]

Hình 3.2 Giản 46 FTIR của các mẫu EuFeO: nung ở 850 °C và 950 °C [22]

Hình 3.3 Phô EDX và EDX-mapping của mẫu vật liệu EuFeO: nung ở nhiệt độ

BD! 00702210111 1021185112810250115301351192512210581035113331385100510133192013210330123318541524101307 [23] Hình 3.4 Anh TEM của mẫu EuFeO: nung ở 850 °C -2-c2c5scce2 [24]

Hình 3.5 Pho hap thu UV-Vis năng lượng vùng cam của vật liệu perovskite

EuFcO: nung ở nhiệt độ 850 °C vả 950 °C cce [25]

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 2.1 Hóa chất sử đụng c2 22 222511 2152210250111 111 11 1122100201211 1 xe, [11]

Bang 3.2 Ti lệ phan tram khối lượng của các nguyên tổ trong mẫu EuFeO: tính

theo lí thuyết và thực nghiệm .-.22©222©222222222zcczxccsercsea [23] Bảng 3.3 Các thông số từ của mau EuFeO: tông hợp được so sánh với TLTK [26]

PHAN MỞ DAU

1 Lido chon dé tai

Các vật liệu nano với cau trúc perovskite có nhiều tính chất hóa lý thú vị đề

nghiên cứu Các tính chất thú vị của các vật liệu perovskite xuất phát từ các thành

phan nguyên tử nguyên tố cau tạo nên chúng và cũng một phần đo trật tự sắp xếpcủa các thành phần nguyên tử nguyên tổ trên Perovskite oxide là các oxide phức

tạp với nhiều cation khác nhau thường có nhiều hóa trị và cấu trúc tinh thé da dang.

Do đó, chúng thê hiện được nhiều tính chất hóa học đặc sắc dựa trên sự thay đổi về

bán kính ion, trạng thái oxy hóa và cấu hình phối trí của các cation thành phần Các

perovskite oxide có công thức hóa học chung là ABOs Trong đó, nguyên tir nguyên

tô "A" và nguyên tử nguyên tổ "B" là hai loại cation có kích thước khác nhau đáng

kẻ Ở dé tai nay, thành phan của perovskite tập trung chủ yếu vào cation A có kích

thước lớn thuộc nguyên tố họ Lanthanoids hoặc Actinoids, và cation B có kích

thước nhỏ hơn thuộc nguyên tổ nhóm d là Fe

Ta thấy được cấu trúc vật liệu nano perovskite oxide chứa một lượng lớn các

nguyên tử nguyên tổ kim loại Ngoài ra, cau hình tinh thé của perovskite oxide cóthé dé dàng biến đổi thanh hình tứ giác, trực thoi và hình thoi trong các trường hợpnhất định Do đó, vật liệu nano với cấu trúc perovskite là một loại vật liệu có cácchức năng quan trọng thê hiện qua các đặc tính như sắt điện, áp điện, điện môi, sắt

từ, từ điện trở, đa sắt, siêu dẫn và thậm chí cả xúc tác, Các đặc tính trên là cơ sở

dé vật liệu nano perovskite có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như điện tử, quang

điện tử, cơ điện và xúc tác quang học, [ Í].

Trong các vật liệu nano perovskite, cau trúc EuFeO: cho đến hiện nay đang được khá nhiều nhà nghiên cứu quan tâm Sự quan tâm về cấu trúc trên được thé hiện qua các công trình nghiên cứu khoa học về các phương pháp tổng hợp vật liệu

EuFeO: khác nhau: tông hợp hạt nano EuFeO: bang phương pháp đồng kết tủa [2]

phương pháp đốt cháy dung dich [3, 4, 13, 14, 16], phương pháp epitaxy chùm phân

tử [5], phương pháp sol — gel [6] Tất cả các phương pháp tong hợp hạt nanoEuFeO› đều có những wu điểm và nhược điểm riêng Tuy nhiên phương pháp đồngkết tủa là phương pháp đơn gián nhất trong các phương pháp tông hợp vật liệu đãliệt kê Kèm theo đó, phương pháp đồng kết tủa là phương pháp ít tốn kém chỉ phí

và khá thân thiện với môi trường, cũng như phù hợp với điều kiện về cơ sở vật chất

của phòng thí nghiệm hóa học trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh Do

đó, chúng tôi nghiên cứu điều chế vật liệu nano EuFeO; bằng phương pháp đồng

kết tủa thông qua giai đoạn thủy phân từ từ các cation kim loại trong hệ dung môi

cthanol — nước có nhiệt độ sôi trên 78,4°C, sau đó dé nguội rồi mới thêm tác nhân

kết tủa ammonia

Theo các tài liệu đã công bố, nghiên cứu về tinh chất vật liệu nano EuFcO:

tông hợp bằng phương pháp đông kết tủa trong hệ dung môi ethanol — nước sử dụng

tác nhân kết tủa ammonia chưa được công bố nên chúng tôi chọn phương pháp

dong kết tủa sử dung hệ dung môi và tác nhân kết tủa trên dé tong hợp hat nano bột

EuFeO: Từ đó, chúng tôi nghiên cứu về tinh chat của vật liệu nano EuFeO: đã tông

hợp theo phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi ethanol - nước sử dụng ammonia và đưa ra sự so sánh vẻ kết quả thực nghiệm với các công trình nghiên

cứu tông hợp vật liệu nano EuFeO: trước đó

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

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

~ Tổng hợp hạt nano bột EuFeO: tir phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung

môi nước-cthanol sử dung ammonia;

~ So sánh đặc điềm về cau trúc và tinh chat hạt nano bột EuFeO: được tông hợp từ phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước-ethanol sử dụng

ammonia với cấu trúc và tính chất nano bột EuFeO: tông hợp từ phương pháp khác

với tác nhân kết tủa khác được công bố trên các tạp chí khoa học đáng tin cậy.

2.2 Đối tượng nghiên cứu

— Các đặc trưng cấu trúc tinh thé của vật liệu nano EuFeOs tong hợp bằng

phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước — ethanol dùng tác nhân kết tủa

ammonia;

— Tính chất quang của vật liệu nano EuFeO: tông hợp được:

~ Các đặc trưng từ tinh của vật liệu nano EuFeO: tông hợp được.

2.3 Nội dung nghiên cứu

— Tông quan công nghệ nano, vật liệu nano:

~ Sơ lược vẻ cau trúc tinh thé vật liệu nano perovskite;

—Téng quan các phương pháp tông hợp vật liệu nano perovskite;

~ Tinh hình nghiên cứu và tông hợp vật liệu nano perovskite EuFeOs;

~Thực nghiệm tông hợp vật liệu nano EuFeO: bằng phương pháp đồng kết

tủa trong hệ dung môi nước — ethanol sử dụng ammonia;

~ Xác định đặc trưng cau trúc và phân tích ảnh hưởng phương pháp đông kết

tủa trong hệ dung môi nước — ethanol sử đụng ammonia đến cấu trúc vật liệu nano

EuFeO:;

— Khảo sát đặc trưng về tính chất quang của vật liệu nano EuFeOs;

— Khao sát đặc trưng từ tính của vật liệu nano EuFeOs.

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Hat nano bột EuFeO: tông hợp được từ phương pháp đồng kết tua sử dụng

dung môi ethanol và tác nhân kết tủa ammonia.

Các phương pháp nghiên cứu hoá lí được sử dụng như XRD, FTIR, TEM,

EDX, UV-Vis va VSM.

CHUONG 1 TONG QUAN

1.1 Công nghệ nano và vật liệu nano

"Khoa học nano không chỉ là một môn khoa học mà còn 1a một nền tang bao

gồm sinh học, hóa học, vật lí lượng tử, y học, khoa học vật liệu va kĩ thuật tác động

tích cực đến chất lượng cuộc sống và đến từng lĩnh vực nghiên cứu của chúng ta.

Nghiên cứu sâu về lĩnh vực nảy có thé giúp chúng tôi sử dụng công nghệ dé chân

đoán một cách tốt hơn và có thé giúp chúng tôi cứu nhiều mạng sống hơn trong

tương lai" — đây là cầu nói được trình bay bởi Tiến sĩ Noushin Nasiri tại hội thảoTEDx Talk vào năm 2020 Vậy điều gì đã giúp cho Noushin Nasiri tự tin với câu

nói của mình như thế? Tất cả là nhờ vào sự hiểu biết của cô ấy về vật liệu nano —

loại vật liệu được quan tâm trong thời đại ngày nay.

Vật liệu nano được biết đến 1a những vật liệu đa dang vẻ hình dang (dang

hạt, đạng ống hay dạng sợi ) và chúng đều có chung một đặc điểm là đều có kích

thước được tinh bằng don vị nanometer, Những vật có kích thước từ 1 nm đến 100

nm được xem là vật liệu nano Chính vì kích thước rất bé nhỏ nên hành vi của loại vật liệu này không tuân theo các tính chất vật lí, hay hóa học thông thường dẫn đến chúng có nhiều tính chất hóa — lí thú vị, thu hút nhiều sự quan tâm từ đại chúng,

trong đó có giới khoa học [7].

Dù mới được quan tâm bởi các nhà khoa học vào những năm gần đây nhưngcác san phẩm từ các hạt nano không phải là những thứ quá xa lạ với chúng ta [8].Gốm sứ, thủy tinh, đều là những vật dụng thường ngày được điều chế từ các hạt

nano nhỏ bé Bên cạnh đó, các sinh vật tồn tại trong tự nhiên cũng có khả năng chứa

các hạt kích thước nano như trong vi sinh vật 4 Magnetotacum, các nhà nghiên cứu

đã tìm thấy được các hạt Fe304 với kích thước nano với giá trị rơi vào khoảng 50

nm [9] Hiện nay, các hạt nano được biết đến nhiều hơn và thường xuyên xuất hiện

trong các sản phẩm thuộc đa đạng lĩnh vực như thời trang với các phẩm được may

từ vải nano, hay trong mĩ pham như kem chống nang, các thiết bị y tế có chức nang

như chấm lượng tử có khả năng xác định đúng tế bào đích cần tác động đến, thànhphan của các bo mach trong thiết bi điện tử, trong các linh kiện chế tạo tàu vũ trụ

[10],

Từ đó thấy rằng, công nghệ nano có ý nghĩa lớn trong hoạt động điều chỉnh

các sản phẩm liên quan đến hạt nano, cũng như vận hành và phân phối các sản

phâm ấy từ khâu sản xuất đến tay người tiêu dùng Công nghệ nano đã và đang hiện

a H * , , “+ a £ * a: ` ˆ

hữu trong cuộc sông của chúng ta Chúng giúp cho cuộc sông của con người trở nên

thoái mái vả tiện lợi hơn.

1.2 Cau trúc tinh thé của vật liệu nano perovskite

Hiện nay, công nghệ nano cho phép chúng ta tong hợp, và điều chế các rất

nhiều đạng vật liệu nano với các cấu trúc đa dang đi kèm các yêu cầu về mục đích

tìm kiếm vật liệu tối ưu dùng trong quá trình vận hành vào nền công nghiệp đại chúng thỏa man các điều kiện về sản xuất số lượng lớn sản phẩm, giảm chi phí vận

chuyển và hạ giá thành sản phẩm liên quan đến vật liệu nano, Trong đó, vật liệu

nano perovskite với công thức hóa học ABO; là một trong các loại vật liệu nano

nhận được khá nhiều sự quan tâm của giới khoa học và nghiên cứu Sự quan tâm

của họ xuất phát từ kiểu cau trúc tính thé đặc trưng của vật liệu va cũng như cáctính chất hóa — lí kéo theo từ cách sắp xếp các thành phân trong cấu trúc tỉnh thê

gây nền.

Kiêu cấu trúc đặc trưng của perovskite được tìm thấy lần đầu tiên trong

khoáng vật Calcium Titanate (CaTiO;), bởi nhà khoáng vật học người Nga, ba tước Lev Alcksevich von Perovski [11] Va ở trong bài luận này, A được giới hạn bởi các

cation thuộc họ Lanthanoids hoặc Actinoids như Eu**, La**, Ce**, B được giới

hạn thành Fe, một trong các nguyên tô nhóm đ nằm ở vị trí trung tâm bát điện được tạo bởi 6 nguyên tố Oxygen tọa lạc tại tâm các bê mặt cầu thành nên khối cau trúc

tỉnh thê.

Hình 1.1 Cấu trúc tinh thé vật liệu nano perovskite dang ABO; lí tưởngKhi nghiên cứu về cấu trúc perovskite, ta cần quan tâm hệ số dung sai Goldschmidtvới kí hiệu là t, dé biết được mức độ biến dang của perovskite so với cấu trúc khối lí

tưởng có sự chênh lệnh như thế nào Chính sự biến dang của đó dẫn đến cấu trúctinh thé của loại vật liệu nay khá đa dang gồm dạng lập phương (cubic), tam ta

(triclinic), đơn ta (monoclinic), tứ giác (tetragonal), trực giao (orthohombic), trực

thoi (thombohedral) Hệ số dung sai t được xác định dựa trên công thức (1.1) sau:

tt =—— (11)

V2(ra+rg)

trong đó r„ và rp lần lượt là bán kính ion của A và B Cau trúc perovskite đạt trang

thái lí tưởng khi hệ số dung sai t = 1

Sự biến dạng của perkovskite chú yếu phụ thuộc vào sự thay đổi độ dài liên

kết B-O [12] dẫn đến sự sai khác về hình dang cấu trúc tinh thé của chúng so với cau trúc tinh thẻ ở trạng thái lí tưởng Và cũng nhờ vao sự biến dang về độ dai liên

kết B-O mà các tính chất quan trọng của perovskite được thê hiện và nhận sự quantâm [13-20], đặc biệt là tính chất từ của vật liệu

1.3 Các phương pháp tông hợp vật liệu nano perovskite

Vật liệu nano perovskite có thê được tông hợp bằng nhiều phương pháp khác

nhau thông qua các phương pháp như đồng kết tủa [2] đốt cháy dung dịch [3, 4, 13,

14, 16], epitaxy chùm phân tử [5], sol - gel [6], Và bài báo cáo này dé cập đếncác phương pháp được trích dan dé phan trình bày của bài báo cáo được đồng bộ từphần tông quan đến phần kết quả và thảo luận

1.3.1 Phương pháp đồng kết tủa

Phương pháp đồng kết tủa là một trong các phương pháp điều chế vật liệu có

kích thước nano bằng cách trộn các dung địch chứa các ion mà các tác giả quan tâm

lại với nhau trong giai đoạn đầu tiên của quá trình tông hợp vật liệu Khác với cách

hiểu: sự đồng kết tủa là thời điểm ma các kết tủa cùng nhau được hình thành Sự

đồng kết tủa ở đây được hiểu lả sự tạo thành của hai kết tủa Kết quả lả ta sẽ thu

được hai sản phâm ran khác nhau có mỗi liên hệ với các ion ban đầu được trộn lẫn

vào nhau, sau qua trình thực nghiệm.

Các giai đoạn điều chế vật liệu nano bằng phương pháp đồng kết tủa được

tông hợp thông qua sơ đồ được biểu diễn ở Hình 1.2 [2, 15] Tùy vào mục đích

nghiên cứu, các tác giả có thé sử dụng các loại hóa chất khác nhau hoặc có sự biến

đôi về qui trình thực nghiệm dé điều chế và nghiên cứu tính chất của vật liệu mà họ

tông hợp

Hình 1.2 Qui trình tông hợp vật liệu nano bằng phương pháp đồng kết tủa

1.3.2 Phương pháp đốt cháy dung dịch

Phương pháp đốt cháy dung dich la một trong các phương pháp ding dé điều

chế vật liệu nano thông qua việc đốt cháy mẫu được chuẩn bị ban đầu Qui trình

điều chế vật liệu nano thông qua phương pháp đốt cháy dung dich được thé hiện ở

Hình 1.3 [3, 4, 13, 14, 16] Tùy vào mục tiêu nghiên cứu của đề tài, loại dung dich

hữu cơ được sử dụng ở mỗi qui trình thực nghiệm sẽ khác nhau, cũng như tỉ lệ của

các chất được pha vào chất hữu cơ có sự chênh lệch ở những qui trình cụ thẻ

Muối A

Khuay từ Đốt Nung

Gia nhiệt

Hình 1.3 Qui trình tông hợp vật liệu nano bằng phương pháp đốt cháy dung dịch

1.3.3 Phương pháp epitaxy chùm phân tử

Phương pháp epitaxy chùm phân tử là phương pháp dùng dé chế tạo màng

mong của các vật liệu bán dẫn Day là phương pháp có sự yêu cầu vé các trang thiết

bị chất lượng cao đảm bảo cho quá trình điều chế vật liệu tạo ra thành phẩm đạt chất

lượng, cũng như đạt mong muốn của người điều chế Qui trình điều chế vật liệu nano bằng phương pháp epitaxy chùm phân tử khá phức tạp song có thé tong quát

thông qua các giai đoạn như sau: đầu tiên, cần ding chất nén để tạo điều kiện hìnhthành màng mỏng: tiếp theo, cần ủ vật liệu trong khoảng thời gian và nhiệt độ nhất

định (tùy thuộc vào mục đích của đề tài nghiên cứu); sau đó, cần điều chỉnh các

thông số đi kèm dé làm bay hơi ion quan tâm trong đẻ tải ; và cuối cùng là tạo điều

kiện đề vật liệu được kết tinh dưới dang ban dau ma dé tai da dat ra [5].

1.3.4 Phương pháp sol-gel

Một phương pháp khác thuộc loại phương pháp hóa ướt dùng đẻ điều chế vật

liệu nano là phương pháp sol-gel Giống như giai đoạn đầu tiên của phương pháp

đồng kết tủa, ở giai đoạn dau của phương pháp sol-gel, các muối được hoàn tan

trong dung môi thích hợp, đẻ kết qua cuỗi cùng của phương pháp, ta sẽ thu được kết

tủa được hình thành trong dung dịch Dấy là hai giai đoạn tương đối giống nhau

trong các phương pháp tổng hợp vật liệu nano bằng phương pháp hóa ướt Sự sai khác trong thao tác thực hiện tông hợp vật liệu ở các giai đoạn giữa trong qui trình

có thé là nguyên nhân ảnh hưởng cấu trúc và tính chat của vật liệu được so sánh

trong các bài nghiên cứu.

Qui trình tông hợp vật liệu nano bằng phương pháp sol-gel được thê hiện ở

Hình 1.4 [6].

Khuẩy từ, | | Khuắy từ,

gia nhiệt gia nhiệt

Tác nhân tạo sol

i

| Sấy khô

— z c 3 œ

Hình 1.4 Qui trình tông hợp vật liệu nano bằng phương pháp sol-gel

1.4 Tình hình nghiên cứu và tông hợp vật liệu nano perovskite EuFeOs

Trong các vật liệu nano perovskite, cau trúc EuFeO: cho đến hiện nay đangđược khá nhiều nha nghiên cứu quan tâm Sự quan tâm về cấu trúc trên được thébiện qua các công trình nghiên cứu khoa học về các phương pháp tong hợp vật liệuEuFeO: khác nhau: tông hợp hạt nano EuFeO: bằng phương pháp đồng kết tủa [2],

phương pháp đốt cháy dung dịch [3, 4], phương pháp epitaxy chùm phân tử [5],

phương pháp sol — gel [6] Với mục tiêu chung về khảo sat cầu trúc, tính chat vật

liệu tông hợp từ các phương pháp khác nhau dé đưa ra định hướng trong việc ứng

dụng vào thực tiễn Các dé tai nghiên cứu về vật liệu EuFeO: đều mang đến những

giá trị hữu ích riêng.

Năm 2011, Ju và các cộng sự đã tập trung khảo sát về tính chất quang của hạt

nano EuFeO: tông hợp từ phương pháp sol-gel và đưa ra được kết luận: EuFeOs có khả năng hấp thu tốt tại vùng ánh sáng khả kiến với bước sóng rộng từ 500 nm đến

600 nm Bên cạnh đỏ, năng lượng vùng cắm của vật liệu này kha thấp nên chúng

được nhóm nghiên cứu thử nghiệm vào quá trình khử màu quang xúc tác của dung địch nước rhodamine B.

Năm 2017, Martinson và các cộng sự đã khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ G/N

lên cau trúc vật liệu EuFeOs tong hợp bằng phương pháp đốt cháy Glycine-Nitrate

và đưa ra kết luận khi tỉ lệ hai chat này tương đương nhau thi cau trúc vi xốp của vật

liệu này sẽ đạt trạng thái chất lượng hơn.

Năm 2020, Popkov va các cộng sự đã nghiên cứu cấu trúc và tính chất của

vật liệu "vỏ lõi" hỗn hợp của o-EuFeO(am-EuFeO: thông qua phương pháp đốt

cháy dung dịch đã thu được kết quả về kích thước vỏ và lõi có sự chênh lệch đáng

ké như sau: kích thước trung bình của tinh thé o-EuFeO: dao động từ 37 nm — 92

nm, trong khi đó độ dày của "vỏ" am-EuFeO: có sự dao động từ 1 nm — 10 nm Kếtquả vẻ từ tính cho thay vật liệu có tính thuận từ trong khoảng nhiệt độ rộng và có

tiêm năng ứng dụng cao.

Năm 2023, Nguyễn Anh Tiên va các cộng sự đã khảo sát ảnh hưởng của các

tác nhân kết túa khác nhau cụ thé là ảnh hưởng của NH3 và (NH4)2COs lên vật liệuEuFeO: tông hợp bằng phương pháp dong kết tủa Kết quả bai báo cho thấy rang tác

nhân kết tủa khác nhau sẽ gây ảnh hưởng khác nhau lên thông số cấu trúc và tính

chất vật liệu Sự sai khác đó được thé hiện ở phần kết luận của bai báo về ảnhhưởng của NHs và (NH¿);CO; lên mẫu vật liệu thu được như sau: mẫu thu được khidùng tác nhân kết tủa NH3 có kích thước tinh thé nhỏ hơn và có độ hap thu ánh sáng

cao hơn so với mẫu được so sánh trong bài báo.

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIEM

2.1 Héa chat, dung cu, thiét bi

Bảng 2.1 Hóa chat sử dung

Phântử | Dộtinh Xuất

khối, g/mol | khiết xứ

5 Ammonia NHÀ (aa) 17,00 85% | Xilong

Dung cy: cốc thuỷ tính chịu nhiệt dung tích 1000 mL và 100 mL, burette,

con cá từ, chén sứ, cối str, chày sứ, bình hút chân không, phéu hút chân không, máy

hút chân không, các dụng cụ thuy tinh va vật dụng cơ bản trong phòng thí nghiệm.

Thiết bị: cân phân tích Kern AES 120 bốn số lẻ, máy khuấy từ gia nhiệtSCILOGEX MS-H-S, máy lọc hút chân không, máy nhiễu xạ tia X bột

EMPYREAN PANalytical (Ha Lan), máy đo phô hông ngoại NICOLET 6700 Hang Thermo, máy do từ kế mẫu rung (VSM), máy đo phô tán sắc nang lượng tia X

-EDX H-7593 HORIBA (Anh), máy đo UV-2600 hãng Shimadzu, Nhat Bản, sử

dụng quả cau tích phân ISR-2600 Plus

2.2 Qui trình thực nghiệm điều chế EuFeO;

Dùng cân phân tích dé lấy 3,232 g khối lượng Fe(NO:)s'9H:O (0,007 mol)

và 3,569 g khối lượng Eu(NO›);'6HaO (0,007 mol) cho vào cốc đựng 100 mL, hòatan hai hỗn hợp tỉnh thể muối với 50 mL hỗn hợp nước-ethanol, khuấy đều bằngđũa thủy tinh cho đến khi tỉnh thé tan hết (không nhìn thay tinh thé bằng mất

thường).

Chuân bị 500 mL dung dich nước-ethanol ti lệ thé tich 1:1 đựng trong cốc

dung tích 1000 mL và đưa lên máy khuấy từ gia nhiệt Cho hệ đã thu được ở trên

vào ống burette, rồi nhỏ từ từ từng giọt cho đến hết Sau khi burette nhỏ đến giọt