Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu nano perovskite SmFeO3 dạng bột tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng dung dịch Sodium hydroxide

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu nano perovskite SmFeOs dạng bột tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng dung địch sodium hydro

BỘ GIÁO ĐỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM

Te HO CHÍ MINH

HO THI THU HA

KHOA LUAN TOT NGHIEP

Thành phố Hồ Chí Minh - tháng 4 năm 2024

BỘ GIÁO ĐỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM

® gp

Te HO CHÍ MINH

KHOA LUAN TOT NGHIEP

LIEU NANO PEROVSKITE SmEFeO› DANG BOT TONG

HOP BANG PHUONG PHAP DONG KET TUA SU

DUNG DUNG DICH SODIUM HYDROXIDE

Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Anh Tiến

Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Thu Hà - 46.01.201.031

Thành phố Hồ Chí Minh - tháng 4 năm 2024

XÁC NHAN CHÍNH SỬA SAU BẢO VE

1 cố Ốc ốc

HERR ERE REE EERE EERE cố

XAC NHAN CUA GVHD XAC NHAN CUA CHU TICH HOI DONG

(Kí va ghi rõ họ tên) (Kí và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, với tất cả sự chân thành, em xin được cảm ơn thầy Nguyễn Anh Tiền

Trong suốt thời gian thực hiện dé tài thay đã giao, nhờ có sự chỉ dẫn tận tình và quan

tâm cũng như những góp ¥ kịp thời của thay, em đã có thê thuận lợi hoàn thành khóa

luận tốt nghiệp.

Em xin chân thành cam ơn các thay cô khoa Hoá trường Dai học Sư phạm Thành

phố Hồ Chi Minh đã cho em cơ hội dé em có thê thực hiện khóa luận và quý Thay, Cô trong khoa Hóa nhiệt thành chỉ dạy và hỗ trợ em trong suốt thời gian theo học tại ngôi

trường thân yêu này.

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè va tất cả mọi người đã dành cho

em tình yêu thương, sự động viên và cô vũ nhiệt tinh dé em có thé theo đuôi ước mơ,

hoài bão của bản thân.

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

nhận được sự đóng góp quý báu từ Thay, Cô và các bạn

Và trên hết, em xin chân thành kính chúc quý Thay, Cô luôn dồi dao sức khỏe, có

thêm thật nhiêu thành công trong các công trình nghiên cứu, trong sự nghiệp dạy học

cao cả và luôn hạnh phúc, vui vẻ trong cuộc sống.

Thành phó Hỗ Chi Minh, thang 4 năm 2024

Sinh viên thực hiện

Hồ Thị Thu Ha

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu nano perovskite SmFeOs dạng bột tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng

dung địch sodium hydroxide” là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của

PGS TS Nguyễn Anh Tiến Các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa

được công bố trong bắt kì công trình nghiên cứu nảo

Thành phó Hỗ Chí Minh, tháng 4 năm 2024

Sinh viên thực hiện

Hỗ Thị Thu Hà

3 Phạm vi nghiên €iửii - ‹cc- sec <21S<SSAY.EeAeS asessal 9

4 Phương pháp nghiên cứu - G525 k St v2 SH 1 121 xe, 9

5 Cấu trúc của khóa luận tốt nghiệp - 2-2 21221 210112111 11222 6 9

CHƯƠNG 1 TONG QUAN 5 s22 22211211 2121.0121121 1x 1e re 10

1.1 Tong quan về công nghệ nano và vật liệu nano 55-552s: 10

1.1.1 Lịch sử của công nghệ nano - cee eee cee ee ceeecneeeeeeeeneeneees 10

1.1.2 Một số vật liệu nano và ứng dụng 222©222 S22 Ss2 S22 II

1.2 Tong quan về vật liệu nano perovskite 2- 2s 222232223 222cc 13

1.2.1 Cấu trúc của vật liệu nano perovskite ABO, . 13

1.2.2 Một số tinh chất của vật liệu perovskite và ứng dụng l4 1.3 Một số phương pháp tong hợp vật liệu nano perovskite ABO:a 17

1.3.1 Phương pháp phan ứng pha rắn St 122122 sec 17

1.3.2 Phương pháp sol-geÌ cece ce cceeeecneceeeeseeecneteeeeeneeeeeeeee 18

1.3.3 Phương pháp đồng kết tủa -2-©52 22 22222222212221222-2222 222 2 18

1.3.4 Phương pháp tong hợp thủy nhiệt - 22-22222222 22222222 re 19

1.3.5; Phuong pháp lún tớt :-::s - (6-0 eeioeoiiiee 1.4 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu nano perovskite SmFeQs

1.4.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X bột

(PXRD) -55555-1.4.2 Phương pháp phố hồng ngoại biến đổi (ETIR) 2-5 1.4.3 Phương pháp kính hiển vi điện tứ (SEM, TEM)

1.4.4 Phương pháp phô tán sắc năng lượng tia X (EDX)

1.4.5 Phương pháp do từ kế mẫu rung (VSMI -52cscccsccce2

1.4.6 Phương pháp phố hap thu tử ngoại khả kiến (UV - Vis)

1.5 Tình hình tổng hợp và nghiên cứu vật liệu nano perovskite SmFeOs.

CHƯƠNG 2: TONG HOP VA NGHIÊN CỨU 22222251 222222212152

2.1 Hóa chất - dụng cụ - thiết bị, Si24818550852152855585884835835535553555385853822

2.2 Quy trình thực nghiệm - CS SH, HH H2 Hớ,

2.2.1 Tính toán lượng hóa chất 22 s25 s2 xe ecc2ecczxerzsrrserred 2.2.2 Phương pháp tông hợp vật liệu - ¿-22 22c 22222s22222srre.

CHƯƠNG 3 KET QUA VÀ THẢO LUẬN - 22 222 222211221121112 112

3.1 Kết quả nhiễu xạ tia X bật (PXRD) 22- 222 2222222112217 cv

3:2 Kết: qnä phd hồng ngoại (FTTR) coo.oo

3.3 Kết quả SEM và TEM 22 222 S112211221172122211221222221222112 2122 c1xe

3.4 Phương pháp pho tán sắc năng lượng tia X

(EDX) -55-3.5 Kết qua đo từ kế mẫu rung (VSM) 2- 2222222222 222222222222

3.6 Kết quả phân tích phố hap thu tử ngoại khả kiến UV - Vis

KET DUAN VA KIENNGBI oi

TÀI LIEU THAM KHẢO 2 5 S222 S3 3 2525521121223 211711721112 2117 72-1125

20 20

22

23 24

30

32 32

36 37

4

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT

ABO; : Công thức phân tử perovskite

PXRD : Nhiễu xạ tia X bột

XRD : Nhiễu xạ tia X

20 : Góc nhiều xạ tia X

a,b,c : Hằng số mang tinh thé

D : Khoảng cách giữa hai mặt phang tinh thé

Dxrp : Kích thước tinh thé được xác định từ nhiễu xạ tia X

V : Thé tích 6 mạng tỉnh thé

FMHM _ : Độ rộng bán phổ của peak nhiễu xạ tia X

EDX : Phô tán sắc năng lượng tia X

TEM : Kính hiển vi điện tử truyền qua

SEM : Kính hiền vi điện tử quét

FTIR : Phô hong ngoại

VSM : Từ kế mau rung

H : Luc kháng từ

M, : Độ từ dư

M, : Độ từ hóa bão hòa

UV — Vis : Phé hấp thu tử ngoại khả kiến

Ey : Năng lượng vùng cam

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐÒ THỊ

Hình 1.1 So sánh kích thước của vật liệu nano 55555555 5s <c<<xxc<scs I1

Hình 1.2 Fullerene (A) và ông nano carbon (B) 22-22zS2cSsczzczrzcrsrcsve- 12

Hình 1.3 Cau trúc lý tưởng của perovskite ABO3 c ccsscssesssecssscsssesssesssneesneeees 14

Hình 1.4 Nguyên lý nhiễu xạ X-Ray vật liệu bột ©22©c+2scccccsecsee- 21

Hình 1.5 Nguyên lý hoạt động của phô hồng ngoại biển đỗi - 23

Hình 1.6 Sơ đồ khối các bộ phận của kính hiên vi điện tử quét SEM 24

Hình 1.7 Nguyên lý của phép phân tích EDX 7S 2S sseisseieeresvrz 25 Hình 1.8 Sơ đồ khối nguyên ly hoạt động máy do từ kế mẫu rung - 26

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy đo quang phô UV = Vịs 27

Hình 2.1 Sơ đồ phương pháp tông hợp vật liệu nano perovskite SmFeO; 31

Hình 3.1 Giản đồ XRD của mẫu SmFeOx được nung ở 950°C trong 1 giờ 32

Hình 3.2 Giản đồ phé chồng XRD của mẫu perovskite SmFeO, được nung ở 850 °C và'950°Citong Ì BÌỜ::::::::::::cccccccccicciiccoDSiD2001221221212621251222012221383555815535354818588555858588 33 Hình 3.3 Hình ảnh phô hồng ngoại của SmFeO, nung ở 850 °C (a) và ở 950 °C (b) Hình 3.4 Hình ảnh mẫu SmFeO; thông qua kính hién vi SEM nung ở 850 °C trong | giờ (a) va TEM nung ở 850°C trong 1 giờ (b) so 36 Hình 3.5 Phổ tan sắc năng lượng tia X của SmFeO, ở 850°C trong 1 giờ 37

Hình 3.6 Hình ảnh EDX - Mapping của vật liệu SmFeO, ở §50 °C trong 1 giờ 37

Hình 3.7 Kết quả đo từ tính của mẫu SmFeO 3 nung nhiệt độ 850 °C (a) và 950 °C (b) ROME FG Hii:iti2iit1i21200121120201131311151411645382111635852153453833334453613854933538338543133539333128385438348352 39 Hình 3.8 Kết quả chồng phô UV — Vis của mau perovskite SmFeOs ở nhiệt độ 850°C Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của (Ahv)? vào hv của mau perovskite SmFeO¿ được nung ở 850 °C (a) và 950 PC (b) trong Ì giờ 41

DANH MỤC CAC BANG SO LIEU

Bang 1 Một số tinh chat của perovskite OXide ccccsessssessssseessssesesseseesseecsseceencese 17

Bang 2.1 Hóa chat được sử dụng trong khóa Wan eccsccsseesssecssessseessesssessneeees 23

Bang 2.2 Các dụng cụ sử dụng trong thực nghiệm .- cách de 23

Bảng 2.3 Một số thiết bi sử dụng trong thực nghiệm - -ẶccSscee<eeerereree 24Bang 3.1 Cac thông số cau trúc của vật liệu SmFeOx nung ở các nhiệt độ 850 °C và 950

SC ONG) BÏỜ::;::ozcizsizsiiistiioigi20122111251223312311131303116185158361551583515585285885858338858583385555 5851521)

Bảng 3.2 Nhiệt độ nung và kích thước tinh the SmFeO; trong dé tải này và một số công

init hth Shahi Wis he 805 1HLenecosaeeesseesrterntisintaicteg6203725200022066120000201620136300010210t220 34

Bang 3.3 Kích thước hat (theo TEM) của SmFeO, trong dé tài nay và một số công trình

A cOng BS dé sO SAMI ẽẽ" 1 36Bang 3.4 Kết quả phân tích hàm lượng các nguyên tô trong mẫu SmFeO¿, 38

Bang 3.5 Đặc trưng từ tính của mẫu theo nhiệt độ nung -55255-55. . 30

Bang 3.6 Các thông số từ tính của SmFeO; trong dé tải nay và một số công trình đã

công bố để so sánh s22 122112211121112111 11 11 11 11 nàn 110021002101110111015 111 111,6 40 Bảng 3.7 Giá tri nang lượng vùng cam (eV) của SmFeO; ở các nhiệt độ 850 °C, 950 °C

PRON BIG liiciiiiiitsii120112012141101110118111166356581130113831836135355851833335953533131833883531353593510433951g843843:38 42

MỞ ĐÀU

1 Lý đo chọn đề tài

Đi cùng với sự phát triển nhanh chóng hàng đầu của vật liệu nano, trong những

năm gan đây, sự quan tâm của khoa học và công nghiệp đối với vật liệu nano perovskite

đã tăng lên đáng kê Nhiều nghiên cứu về nano perovskite đã và đang được bô sung từng

ngày bởi những đặc tính tuyệt vời của chúng Có thé ké đến công trình của Xiangxing

Xu và cộng sự (2020) nghiên cứu về các tiếp xúc di thể của nano perovskite, hay nghiêncứu vẻ tinh én định của pin mặt trời perovskite của nhóm tác giả Nga Phung, AtonioAbate (2018) và nhiều công trình khác nữa Điều nảy cho thấy tầm quan trọng của

vật liệu nano perovskite, và cũng đặt ra mong muốn nghiên cứu nhiều hơn vẻ nano

perovskite.

Vật liệu nano perovskite ABO; (A = kim loại đất hiểm, B = kim loại chuyền tiếp

3d và O = Oxygen), đặc biệt là perovskite SmFeOs — được biết đến với nhiều tinh chatnôi trội như cảm biến khí tốt và độ nhạy cao đối với các loại khí khử/oxy hóa khác nhau;

khả năng phát quang bên bi cho hình ảnh quang học in vivo; là vật liệu điện cực quan

trọng và là chất xúc tác không đồng nhất có thẻ tái chế Vì vậy, đã có nhiều bài báo

nghiên cứu vẻ các tinh chất và ứng dụng của vật liệu nano perovskite SmFeOs như công

trình của nhóm tác giả Weiwei Fan củng cộng sự (2016) trong việc sử dụng nano

perovskite SmEFeO: làm vật liệu điện cực, và nghiên cứu của Zakie Anajafi và nhóm

cộng sự (2019) vẻ đặc tính vả tính chất cảm biến khí của vật liệu nanocomposite

SmFeO:/ZnO tổng hợp bang phương pháp xử lý nhiệt Tuy nhiên, đến nay, vẫn chưa

có bài công bố nào ve quy trình tông hợp vật liệu perovskite SmFeO; dang bột nano

bằng phương pháp đông kết tủa sử dụng dung dịch sodium hydroxide NaOH

Sử dụng phương pháp đông kết tủa có thé đem lại những lợi thé vẻ kĩ thuật và kinh

tế như nhiệt độ kết tinh thấp, quả trình thí nghiệm đơn giản, thu được bột mịn với kích

thước nano và đồng nhất một cách nhanh chóng với chỉ phí thấp.

Dựa vào các cơ sở trên, cũng như mong muốn góp phần bỏ sung thêm các nghiêncứu về vật liệu nano perovskite, tôi quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu cấu trúc

và tính chat của vật liệu nano perovskite SmFeOs dạng bột tổng hợp bằng phương

pháp đồng kết tủa sứ dụng dung dich sodium hydroxide”

2 Mục đích nghiên cứu

Tổng hợp được vật liệu nano perovskite SmFeO: kích thước nanomet, xác định cầu

trúc và tính chất của chúng bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng dung dịch sodium

hydroxide NaOH 5%.

3 Pham vi nghiên cứu

— Các đặc trưng vẻ cau trúc của vật liệu nano perovskite SmFeO: dang bộttông hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong dung môi nước

— Các đặc trưng từ tính của vật liệu nano perovskite SmFeO› tông hợp được.

— Các tính chất quang học của vật liệu nano perovskite SmFeOs tông hợp

được.

4 Phương pháp nghiên cứu

~ Phương pháp nghiên cứu tải liệu.

— Tông hợp vật liệu: Phương pháp đồng kết tủa.

— Các phương pháp nghiên cứu cau trúc: nhiễu xạ tia X bột (PXRD), pho

hồng ngoại biến đổi (FTIR), kính hiển vi điện tứ quét (SEM), kính hiền vi điện tử

truyền qua (TEM) và phô tán sắc năng lượng tia X (EDX).

~ Phương pháp nghiên cứu tính chất từ: hệ đo từ kế mẫu rung (VSM).

— Phương pháp nghiên cứu tính chất quang: phô hap thu tử ngoại khả kiến

(UV - Vis).

— Phương pháp thu thập dir liệu.

— Phương pháp phân tích, so sánh kết quả.

5 Cấu trúc của khóa luận tốt nghiệp

Khóa luận tốt nghiệp bao gồm phần mớ dau, 3 chương chính văn, kết luận và kiến

nghị, phụ lục Khoa luận được trình bảy trong 49 trang 19 hình, 11 bảng với 46 nguồn

tài liệu tham khảo.

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

1.1 Tổng quan về công nghệ nano và vật liệu nano

1.1.1 Lịch sử của công nghệ nano

Có thé nói, công nghệ nano đường như đã không còn xa lạ trong xã hội hiện đại

ngày nay Những đột phá của công nghệ nano trong hau hết mọi lĩnh vực khoa học vàcông nghệ khiến cuộc sống trở nên dé dang hơn trong thời đại nay Khoa học nano và

công nghệ nano đại diện cho một lĩnh vực nghiên cứu đang mở rộng, bao gồm các câu

trúc, thiết bị và hệ thong có các đặc tính và chức năng mới do có kích thước ở thang do

từ 1 đến 100 nm Mặc dù việc con người tiếp xúc với các hạt nano đã xảy ra trong suốt

lịch sử loài người, nôi tiếng nhất có thẻ là chiếc cốc Lycurgus có khả năng đổi màu tùy

thuộc vào góc nhìn được người La Mã chế tạo vào khoảng thé ki thứ tư trước Công

nguyên va hiện nay được trưng bày ở Bảo tang Anh, tuy nhiên công nghệ nano được

xem như là tiền dé đầy hứa hẹn của thé ky 21 bởi nó đã tăng lên đáng kể trong cuộc cách

mạng công nghiệp và mang lại những thành tựu to lớn cũng như đóng góp quan trọng

cho sự phát triển của toàn nhân loại [1] Công nghệ nano hỗ trợ cho hau hết mọi lĩnh

vực khoa học, bao gôm vật lý, khoa học vật liệu, hóa hoc, sinh học, khoa học máy tính

và kỹ thuật Đặc biệt, trong những năm gần đây công nghệ nano đã được ứng dụng vàosức khỏc con người với những kết quả đây hứa hen, đặc biệt là trong lĩnh vực điều trị

ung thư [2].

Tiên tô ‘nano’ xuất phát từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là 'người lùn' hay để chỉ thứ gì đó

rất nhỏ và mô tả một phan tỉ mét (10°? m) Khái niệm “nanometer” lần đầu tiên được đề

xuất bởi Richard Zsigmondy vào năm 1959 tại Hiệp hội Vật lý Hoa Kỳ, ông đã đoạt giải Nobel về hóa học năm 1925 Ông đặt ra thuật ngữ nanometer một cách rõ ràng dé mô ta

đặc điểm kích thước hạt và ông là người đầu tiên đo kích thước của các hạt như chất keo

vàng bằng kính hiển vi Sau mười lim năm, Norio Taniguchi, nhà khoa học Nhat Bản

là người đầu tiên sử dụng và định nghĩa thuật ngữ “công nghệ nano” vào năm 1974 là:

“Công nghệ nano chủ yếu bao gồm việc xử lý sự phân tách, hợp nhất và biến dang của

vật liệu bằng một nguyền tử hoặc một phân tử” [3]

10

Sau khi Feynman phát hiện ra lĩnh vực nghiên cứu mới này thu hút sự quan tâm

của nhiều nhà khoa học, hai phương pháp đã được phát triển mô tả các khả năng khác

nhau dé tông hợp cau trúc nano 1a: từ trên xuống (top — down) và từ đưới lên (bottom —up) Cách tiếp cận từ trên xuống về cơ bản là phá vỡ vật liệu khối đẻ thu được các hạt

có kích thước nano bằng cách sử dụng các kỳ thuật tiên tiền như kỹ thuật chính xác va

in thạch bản đã được ngành công nghiệp phát triển và toi ưu hóa trong những thập kỷ

gần day, Cách tiếp cận từ dưới lên dé cập đến việc xây dựng các cau trúc nano từ đưới

lên thông qua các phương pháp vật lý và hóa học ở phạm vi kích thước nano (1 nm đến

100 nm) sử dụng thao tác có kiểm soát của sự tự lắp ráp bằng các tương tác vật lý hóa

học giữa các nguyên tử và phân tử Mỗi phương pháp sẽ khác nhau về mức độ chất

lượng, tốc độ và chi phí [4].

Chi trong vài thập ky, công nghệ nano và khoa học nano đã trở nên có tam quan

trọng cơ bản đối với các ứng dụng công nghiệp và thiết bị y tế , như cảm biến sinh họcchan đoán, hệ thông phân phối thuốc va dau dé hình ảnh [5] Sự tiền bộ của khoa họcnano và công nghệ nano trong nhiều lĩnh vực đã mở rộng theo các hướng khác nhau vàtăng trưởng theo cấp số nhân [6]

1.1.2 Một số vật liệu nano và ứng dụng

Như đã đề cập, đi cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ nano, các vật

liệu nano ngảy nay rất đa dang vả trở nên phô biến Công nghệ nano là một ví dụ tuyệt

us ^À ^ˆ ˆ a se a £ + ^ <a :Ã £ oe aed

vời về một công nghệ mới noi, cung cap các vat liệu nano được thiết kê với tiêm năng

to lớn dé sản xuất các sản phẩm có hiệu suất được cải thiện đáng kẻ Các vật liệu nano

II

thê hiện các đặc tính hóa lý khác với vật liệu khối vốn phụ thuộc vào kích thước và hình

đạng của chúng Điều đáng ngạc nhiên là vật liệu nano tạo ra một đặc tính độc đáo vớikhả năng mới bằng cách thay đôi hình dang và kích thước ở cấp độ nano Vật liệu nano

có nhiều loại khác nhau dựa trên hình thái, kích thước, tính chất và thành phần trong đó

Chăng hạn như vật liệu nano gốc carbon, hạt nano kim loại vật liệu nano bán dan, vật

liệu nano polyme, vật liệu nano góc lipid [3]

Vật liệu nano gốc carbon có thành phân chính là carbon như ống nano carbon được

được tạo ra bằng cách nhúng các tam graphene và cuộn thành ống, chúng cứng hơn nhiều so với thép và có thé hữu ích cho việc nâng cao kết cấu Bên cạnh đó là Fullerene

có cau trúc lồng rỗng với sáu mươi nguyên tử carbon trở lên Đây lả một trong những

dang thù hình của carbon Cau trúc của nó tương tự như quả bóng đá rỗng với các đơn

vị carbon hình ngũ giác va lục giác được sắp xếp theo mô hình đều đặn Chúng thê hiện

tính dẫn điện tốt, ái lực điện tử và độ bền cao [7] [8]

(A)

Hình 1.2 Fullerene (A) và ông nano carbon (B)

Vật liệu nano kim loại có nguồn gốc từ các ion kim loại hóa trị II và hóa trị HI được

điều chế từ nhiều phương pháp như hóa học hoặc quang hóa Các ion kim loại được khử

thành các hạt nano kim loại bằng các chất khứ thích hợp Chúng có diện tích bề mặt cao

và có kha năng hap phụ tốt các phân tử nhỏ Khi trộn hạt nano vàng, bạc vào thủy tinh

chủng sẽ có các màu sắc khác nhau như chiếc cốc Lycurgus chỉ có các hạt nano kimloại chứa các điện tử tự do mới hap thụ ở ving ánh sáng khả kiến làm cho chúng có hiệntượng quang học như vậy [8] Ngoài ra gần đây người ta đã phát hiện ra rất nhiều ứng

dụng khả di của hat nano vàng để tiêu diệt tế bào ung thư [9].

Vật liệu nano bán dẫn có tính chất kim loại và phi kim loại Chúng được sử dụng

rộng rãi trong quang xúc tác, thiết bị điện tử Nanocomposite là vật liệu ran nhiều pha

trong đó một trong các pha có một, hai hoặc ba chiều nhỏ hơn 100 nm, nó có tỷ lệ bè

12

mat/thé tích cao, khác với các vật liệu tông hợp thông thường Trong thời gian gan day, vật liệu nanocomposite graphene bán dẫn đã thu hút được nhiều nghiên cứu Graphene

có thê cải thiện các tinh chat vật lý và hóa học của chất bán dẫn [10]

Các vật liệu nano với kích thước tới hạn (nhỏ hon 100 nm) thé hiện những đặc tính

độc đáo và hap dẫn khiến người ta quan tâm đến chung Do điện tích bề mặt lớn va kích

thước nhỏ, vật liệu nano có những đặc trưng mới so với vật liệu thông thường cũng như

tính năng đáng kinh ngạc giúp nó có thê được ứng dụng trong nhiêu lĩnh vực khoa học

và công nghệ Hiện nay, vật liệu nano có vai trò thương mại trong các loại sơn không

trầy xước, chat phủ bé mặt, thiết bị điện tử, mỹ phẩm, xử lý môi trường, thiết bị thé thao,

cảm biến và thiết bị lưu trữ năng lượng [6], [ 10]

Ngày qua ngày, việc tông hợp các vật liệu nano mới ngày càng tăng Các vật liệu

nano có thanh phan hỗn hợp cũng đang được tông hợp dé ứng dụng trong các lĩnh vực

khác nhau Các phương pháp tông hợp dé dàng tạo ra các hạt nano có kích thước, hình

dang và tính chất mong muốn, có thẻ chịu được các điều kiện bên ngoài nhưng vẫn cần

một số cải tiến [11].

1.2 Tông quan về vật liệu nano perovskite

Perovskite trong lịch sử được gọi là khoáng chat calcium oxide titanate (CaTiOs),

được Gustav Rose phát hiện ở day núi Ural vào năm 1839 và được đặt theo tên của nhà

khoáng vật học Sau đó, nó được dùng dé mô tả các hợp chất ABO: Năm 1945, cau trúc

tỉnh thé perovskite (BaTiO:) được xác định thông qua nhiễu xạ tia X bởi Helen Dick

Megaw Ngày nay, tên perovskite được sử dung thường xuyên hơn cho các loại vật liệu

bán dẫn có cấu trúc ABX: với X thường là oxy và có thê có các ion lớn khác như

halogenua , sunfua và nitrua Vì vậy, cau trúc perovskite có thẻ ở nhiều dang, chăng hạn

như oxides, sulfides và nitrides, tùy thuộc vào khả năng chiếm giữ các vị trí anion và

cation khác nhau của chúng [|3].

1.2.1 Cấu trúc của vật liệu nano perovskite ABOs

Perovskite có công thức hóa học cơ bản là ABO: (với A là kim loại hiểm hoặc kiềm thé và B là kim loại chuyển tiếp hàng dau tiên) thuộc loại perovskite ho oxide Chúng

là một họ vật liệu rất quan trọng và có đặc tính phù hợp cho nhiều ứng dụng Các loại

perovskite oxide (ở dang lý tưởng) có cau trúc lập phương hoặc gần như lập phương

13

giéng như các oxide kim loại chuyên tiếp khác có cùng công thức (ABO) với các cation

A nằm ở đỉnh của hình lập phương, có tâm là cation B (xem hình 1.3).

Cation nay cũng là tâm của một bát diện tạo ra bởi các anion oxygen lộ mạng cơ

sở là một hình lập phương với các hằng số mạng là a = b = e và œ= § = y = 90° Thông

thường, A là cation có kích thước lớn, B là cation có kích thước bé Các cation A năm

ở vị trí có số phôi vị là 12 với các ion lân cận là anion oxygen.

SPIN

Hình 1.3 Cau trúc lý tưởng của perovskite ABOs (®: ion A; : © ion B; 0: oxide ion)

Có thé biéu diễn cau trúc dang nhiều bát điện BOs (được tạo thành từ 6 ion oxygen

và lon B ở trung tâm) xếp cạnh nhau (xem hình 1.3) Các cation B nằm tại tâm của bat điện (số phối vị là 6) với 6 anion oxygen nằm tại 6 đỉnh của bát điện Theo cách mô tả

nay, góc liên kết B-O-B là 180° và và độ dai liên kết B-O bằng nhau theo các trục Vai

trò chính của bát diện BOs là trong sắt từ và sắt điện, có thé tối ưu hóa vật liệu bằng

cách kiểm soát cau trúc và kỹ thuật chuyên pha thông qua sự hình thành các pha rắn [5],

[12].

1.2.2 Một số tinh chat của vật liệu perovskite và ứng dụng

a Tính chất điện môi

Vật liệu điện môi là vật liệu mà trường tĩnh điện có thẻ tn tại trong thời gian dai.

Nó có điện trở rất lớn đối với điện áp của dòng điện một chiều và có sự khác biệt rõ rệt

về tinh chất điện đơn giản của chúng so với vật liệu dan điện [13] Một số nghiên cứu giải thích các tính chất điện môi và cơ học bắt dau từ cau trúc đơn giản BaTiO: của hệ dung dịch rắn Pb(Zr,Ti)O3 cho đến các họ vật liệu riêng biệt khác Các ví dụ chung về

chất sắt điện giãn là lead lanthanum zirconate titanate (PZT) va lead magnesium niobate

(PMN) Với tinh chất hãng số điện môi cao và độ mất điện môi thấp khiến perovskite

lá

trở thanh một trong những ứng cử viên sáng gia nhất cho các ứng dụng thiết bị vi sóng

có thé điều chỉnh và bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động (DRAM) [14]

b Tính chất quang học

Perovskites có đặc tính phát quang tuyệt vời, được ứng dụng trong các lĩnh vực liên

quan đến quang điện tử như halide perovskite [15] Perovskites với các đặc tinh quang

điện tử nâng cao (bộ tách sóng quang, đèn LED và pin mặt trời), có thể hoạt động như

một cảm biến điện tử, sử dụng sự thay đôi các đặc tính quang điện tử của chúng để cảmbiến [12] Mật độ quang của CaTiOs cho thay đặc tinh hap thụ khá giống với tinh thé

SrTiOs ngoại trừ sự hap thụ được chuyên sang bước sóng ngắn hon, cả hai hợp chat này

đều đã được xem xét sử dụng cho cửa số hồng ngoại nhiệt độ cao [16]

Một số hệ số quang điện của perovskite gần như không đôi theo nhiệt độ Potassium

tantalate niobate (KTN) là một trong những oxide perovskite có hiệu ứng điện quang ở

nhiệt độ phòng lớn, hữu ich cho nhiều sản phẩm khác sử dụng chùm tia quang học,chăng hạn như laser Việc sử dụng vật liệu laser perovskite rat phô biến Đặc tính phátquang của tat cả các ion đất hiểm trong oxide loại perovskite đều có độ ôn định cao va

có thé hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau [17].

c Tính sắt điện

Sắt điện là hiện tượng xay ra khi một điện trường ngoài tác dụng lên một số vật liệudẫn đến sự phân cực điện tự phát Việc phát hiện ra tính sắt điện trong các vật liệu dựa

trên perovskite va BaTiO› đã mở ra những ứng dụng khác biệt mới cho vật liệu sắt điện.

Vật liệu sắt điện có hang số điện môi lớn hơn gap đôi so với hằng số điện môi thông

thường BaTiO: là một vật liệu sắt điện nôi tiếng với hằng số điện môi tương đối tinh

thê của nó ở nhiệt độ phòng, không có sự phân cực tông thé khi không có từ trường bên

ngoai, mặc dù các lưỡng cực của các 6 đơn vị liền ké thăng hang [5].

Tính chất sắt điện được sử dụng cho một số mục đích như; trong các thiết bị hình

ảnh siêu âm, cảm biến cháy, camera hong ngoại, cảm biến rung, tụ điện điều chính, thiết

bị bộ nhớ, RAM và thẻ RFID, thiết bị đầu vào trong hình ảnh siêu âm vả a chế tạo cảmbiến, tụ điện, thiết bị bộ nhớ, v.v [18]

d Tính siêu dẫn

15

Một số vật liệu khi được làm lạnh dưới một nhiệt độ tới hạn cụ thé sẽ biêu hiện

điện trở bằng 0 và giải phóng từ thông, hiện tượng này gọi là siêu dẫn [19] Perovskiteoxide cung cấp một khung cấu trúc tuyệt vời do sự tồn tại của tính siêu dẫn như

perovskite có chứa Cu đóng vai trò là chất siêu dan ở nhiệt độ cao Gốm oxide kim loại

“perovskite” siêu dan nhóm 2 là những hợp chất có tỷ lệ riêng là 2 nguyên tử kim loạitrên 3 nguyên tử oxygen Loại chất siêu dẫn này được làm từ hợp kim và hợp chất kim

loại (không bao gồm niobium, vanadi và technetium), gân đây chúng đạt được nhiệt độ

chuyên tiếp cao hơn chất siêu dẫn loại 1 [20]

e Tính đa sắt

Vật liệu đa sắt là loại vật liệu đặc biệt thé hiện trật tự sắt điện, sắt từ và sắt dan hồi

đồng thời Điểm đặc biệt của những vật liệu này nằm ở khả năng sử dụng đồng thời cảtrạng thái từ hóa và phân cực của chúng, một tiềm năng khiến chúng trở thảnh ứng cửviên xuất sắc cho các thiết bị bộ nhớ và cảm biến [21] Nhiều chất đa sắt là các oxide

kim loại chuyền tiếp có cau trúc tinh thé perovskite, bao gồm các đất hiếm manganite

va ferrite, những vật liệu này thé hiện tính đa sắt ngay cả ở nhiệt độ phòng Bismuth

ferrite, một perovskite bị biến dang hình thoi (các hợp chất có đặc tính đa sắt) có ca thứ

tự chống sắt từ và sắt điện trong phạm vi nhiệt độ cao hơn nhiều so với nhiệt độ phòng

(221.

Chất đa sắt có tiềm năng công nghệ quan trọng vi sự xuất hiện đồng thởi của trật

tự từ và khớp phân cực sắt trong vật liệu một pha, mở ra những cơ hội đầy hứa hẹn chocác thiết bị điện tử học spin và thiết kế vi điện tử mới Người ta đã phát hiện ra rằngngay cả khi không có bất kỳ biến dang cau trúc nao, trật tự spin từ có thé tạo ra tính sắt

điện [21].

f Điện tro không 16

Điện trở từ không 16 (CMR) là một đặc tinh của các vật liệu (chủ yeu la oxide

perovskite gốc manganese) cho phép chúng thay đôi điện trở khi có từ trường Tinh chấtnày ảnh hưởng đến ion kiềm tho hóa trị hai pha tạp perovskite manganite

REi-.,AE.MnO¿, trong đó AE đại điện cho các ion kiềm thé hóa trị hai (Ca, Sr, Ba) và

RE là đất hiểm hóa trị ba (La , Pr, Sm ) Các pha từ được quan sát tùy thuộc vào sự

chiếm giữ quỹ đạo của các ion manganese và thứ tự quỹ đạo liên quan khác nhau Trong

l6

các hợp chất này, nhiệt độ yêu cầu cĩ độ lớn tương tự nhau đỗi với cả hai bậc tự do vìquỹ đạo va spin của chúng liên kết chặt chẽ với nhau [23].

g Tính xúc tác cao

Perovskites thé hiện tác dụng xúc tác đặc biệt và tính ơn định hĩa học cao, do đĩ

nĩ cĩ vai trị xúc tác cho các phản ứng thay đơi Ngoai ra, nĩ cĩ thé được định nghĩa là chất xúc tác oxy hĩa hoặc kích hoạt oxy Chúng cũng cĩ thé hoạt động như chat xúc tác khí thái động cơ, chất xúc tác làm sạch trong các mơi trường xúc tác khác nhau cũng

như loại bỏ CO và NO, xúc tác hiệu quả và khơng đốt cháy hydrocarbon

Bảng 1 Một số tính chất của perovskite oxide [9]

Tính chất Perovskite điển hình

Tính sắt từ BaTiOs, PdTiO;

Tinh dan nhiét ReOs, SrFeO:, LaCrO:, LaCoO:, LaNiO:

Tính siêu dẫn Lao gSrna iCuO:, YBazCu:Oz

Từ tính LaMnOs, LaFeO:, LaaNiMnOs

Tính xúc tác cao LaCoO:, LaMnO:, BaCuO:

Diện cực Lay «Sra2CoOä, Lao xCao MnO;

1.3 Một số phương pháp tổng hợp vật liệu nano peroyskite ABO;

1.3.1 Phương pháp phản ứng pha rắn

Trong các phan ứng pha ran, cá nguyên liệu thơ va sản phẩm cuối củng đều ở dạng ran và phương pháp được thực hiện ở nhiệt độ cao Đây là phương pháp truyền thống

va lâu đời nhất, tuy nhiên vẫn cịn được ứng dụng rộng rãi ngày nay

Trên cơ sở đĩ, perovskite cĩ thé được tơng hợp bang cách trộn các oxide hoặc

carbonate của ion B và ion kim loại A trong cơng thức perovskite ABO: ở tý lệ thiết yếu

và yêu cau ở nhiệt độ lớn hơn 2/3 m.p, mỗi lần tối đa mười giờ dé thu được sản phâmcuối cùng cĩ thành phần mong muốn Tắt cả các thành phần trong phản ứng pha rắn đềuđược nghiên bi hiệu quả trong mơi trường nghiên isopropanol hoặc acetone San phâmthu được đem say khơ ở 100 °C và nung trong khơng khí trong 4 - 8 giờ ở 600 °C dưới

17

nhiệt độ xen kẽ (tốc độ làm nóng/làm mát 2 °C/phut) Các mẫu thu được đem đi nghiên.

sàng và nung lại ở 1300 — 1600 °C trong 5 - 15 giờ dưới nhiệt độ xen kẽ như trước (tốc

độ là 2 °C/phut) dé đảm bảo hình thành pha perovskite đơn Các mẫu thu được sau đó tiếp tục được nghiên và sang [15].

1.3.2 Phương pháp sol-gel

Phương pháp sol-gel là một quy trình có lợi cho việc tông hợp vật liệu loại

perovskite để phát triển vật liệu một pha có điện tích bề mặt tương đối lớn và độ đồng đều cao Trong kỹ thuật nay, sol liên tục tạo thành dạng lưỡng cực giống như gel, bao

gồm pha long và pha rắn Quá trình này thé hiện những cải tiên lớn như nhiệt độ thấphơn tính đồng nhất cao hơn tính linh hoạt cao hơn trong việc chế tạo các lớp mong, khả

năng phản ứng được tăng cường, cau trúc riêng biệt và khả năng kiêm soát cân bằng hóa học, kích thước hạt và độ chính xác cao hơn Quy trình sol-gel, đặc biệt đề chế tạo màng mong ở nhiệt độ thấp sử dụng muối khoáng va chelate của carboxylic acid làm tiền chất

trong môi trường nước [24].

Phương pháp sol — gel khá nỗi bật trong việc tông hợp gồm Một số pha perovskite

có lẽ là loại gốm không silicate đầu tiên được chế tạo bằng kỳ thuật này Phương pháp

sol — gel thường được áp dung cho nhiều pha cation hỗn hợp aluminate, titanate và được

sử đụng rộng rãi dé điều chế vật liệu có kích thước nano Tuy nhiên ứng dụng củaphương pháp sol - gel bị hạn chế do tinh ôn định của hệ thống tiền chat va nó khó kiểm

soát thành phần hóa học của các oxide phức tap [2Š].

1.3.3 Phương pháp đồng kết tủa

Phương pháp đồng kết tủa được sử dụng trong khóa luận tốt nghiệp với mục đích

tong hợp vật liệu nano perovskite SmFeO› dạng bột nhằm nghiên cứu cấu trúc và tínhchat cúa nó Phương pháp này được biết đến rộng rãi cũng như được ứng dụng trong

nhiều quá trình tông hợp vật liệu bởi nó có thé đem lại những lợi thé về kĩ thuật và kinh

tế như nhiệt độ kết tinh thấp, quá trình thí nghiệm đơn giản, thu được bột mịn với kích

thước nano và đồng nhất một cách nhanh chóng với chỉ phí thấp.

Kết tủa muỗi kim loại là phương pháp thường được sử dụng dé tông hợp các oxide

đơn giản Phương pháp này tạo thành oxide bằng cách kết tia các tiền chất sử dụng các

chất kết tủa thích hợp, sau đó nung Các chất kết tủa thường được sử đụng bao gồm

18

ammonia và sodium hydroxide Ammonia là chất kết tua tốt nhất do dé loại bỏ khi dun

nóng, tuy nhiên, nó tạo thành phức chất với hâu hết các ion kim loại, vì vậy, nó khôngphù hợp trong một số trường hợp nhất định [26]

Sự kết tủa xảy ra sau khi thêm thuốc thử hóa học làm giảm giới hạn hòa tan Hiện

tượng đông kết tủa xảy ra khi các cation khác nhau trong dung dịch kết tủa đồng thời.Ammonia, ammonium oxalate, urea va ammonium carbonate là một số thuốc thử phôbiến được sử dụng đề kết tủa Dé thu được các sản phẩm đồng nhất hoàn hao, trong quá

trình thực hiện, điều cần thiết là phải kiêm soát nhiệt độ, nồng độ, độ pH và độ đồng

nhất của dung dịch Sự hình thành các hợp chất oxide không hòa tan trong dung dịch

xảy ra do sự phân hủy nhiệt của các hydroxide, muối hữu cơ hoặc carbonate [26].

1.3.4 Phương pháp tổng hợp thủy nhiệt

Thủy nhiệt là một quá trình đặc biệt dùng dé chỉ quá trình một vật liệu được kết tinh lại và tông hợp hóa học từ dung dịch dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất cao Quá

trình nảy được gọi tông quát là nhiệt dung môi, khí dung mdi sử dụng là nước thì được

gọi là phương pháp tông hợp thủy nhiệt.

Nguyên lý tông hợp thủy nhiệt là thực hiện phán ứng trong dung dịch nước hoặc

làm huyền phủ các tiền chất ở nhiệt độ và áp suất cao Bột tinh thé có thé thu được bang

phương pháp này mà không cần nung Phương pháp này trước đây được sử dụng đẻ tông

hợp va kiểm tra hằng số nhiệt động của BaTiO; và các perovskite khác nhưng hiện naykích thước va hình dang hat (bằng cách sử dụng nó) có thê được thay đôi thông qua việc

kiểm soát nhiệt độ phản ứng, pH và nồng độ chat phản ứng

1.3.5 Phương pháp hóa ướt

Phương pháp hóa ướt là một kỹ thuật tổng hợp chính xác, hiệu quả dé tông hợp

trạng thái oxy hóa khử của hợp chất perovskites kép [27] Các quy trình này liên quan

đến việc chuẩn bị sol-gel, đồng kết tủa các ion kim loại bang cách sử dụng các chất kết tủa khác nhau và xử lý nhiệt Phương pháp hóa ướt có khá nhiều ưu điểm như đơn giản, giảm thời gian thiêu kết, có thê sản xuất hàng loạt với độ lặp lại cao nhiệt độ thập hơn phan ứng ở trạng thái rin, tính linh hoạt tốt hơn trong việc tạo mang mỏng, tính đồng

nhất vượt trội, khả năng phan ứng chất lượng tốt hon, kha nang kiểm soát cân bằng hóa

19

học, độ tinh khiết, kích thước hạt được cải thiện và chỉ phí thực hiện công nghiệp hóa

thấp

Phương pháp hóa ướt gồm 2 loại chủ yếu: loại thứ nhất là loại tách pha rắn vả lỏng trong đó kết tủa đầu tiên sau đó lọc, ly tam, , trong khi loại thứ hai là dé loại bỏ dung môi và trong xử lý nhiệt này như như sự bay hơi, thăng hoa, đốt cháy Việc lựa chọn

loại phương pháp nào phụ thuộc vào sự xem xét về độ hòa tan, độ tinh khiết, độc tinh,kha năng tương thích dung môi, lựa chọn các anion tro và cuéi cùng là giá thành [27],

[24].

Bên cạnh đó, còn có một số phương pháp tong hợp perovskite oxide như phương

pháp pha khí đơn giản phương pháp Pechini, phương pháp đốt dung dịch nhiệt độ thấp phương pháp tổng hợp vi sóng, phương pháp cuộn PVD — cắt đốt bằng laser, MBE

[9].

1.4 Các phương pháp nghiên cứu vật liệu nano perovskite SmFeO3

1.4.1 Phương pháp nhiễu xa tia X bột (PXRD)

Nhiễu xạ tia X là một kỹ thuật phân tích cung cấp thông tin về cấu trúc tỉnh thê,

trạng thái và các thông số cau trúc khác, chang hạn như kích thước trung bình hạt hay

các khuyết tật tinh thẻ Kỹ thuật nhiễu xạ tia X được sử dụng dé phân tích cau trúc chất

ran, vật liệu Nhiéu xa tia X vật liệu bột (Powder X-ray diffraction) là phương pháp sử

dung cho các mẫu da tinh thé, được sử dụng rộng rãi nhất trong việc xác định cấu trúc

tỉnh thẻ.

Các mẫu làm nhiễu xạ bức xạ ở các góc tuân theo định luật Bragg:

nd = 2dsin®@ (2.1)

20

Thông qua kết quả nhiễu xa tia X bột có thé tính toán các kết quả liên quan đến cautrúc tinh thé như thông SỐ mạng, thé tích 6 mạng, kích thước hạt vật liệu, thành phần

Dxap là kích thước hạt vật liệu (nm)

A là bước sóng của bức xạ phát ra từ đẻn tia X (nm)

Klà hằng số Scherrer phụ thuộc vao hình dang tinh thé và chi số Miller của mạng

tinh thé, thường có giá trị băng 0.89

d là khoảng cách giữa hai mặt mạng kế cận trong 6 mang (A)

h, k, 1 1a các chỉ số Miller của ô mang tinh thé

Trong dé tai nay, pho PXRD của mẫu vật liệu tống hợp được đo trên máy

EMPYREAN - PANalytical (Hà Lan) với bức xạ CuKe (2 = 0,15406 nm) Góc quét 26

= 10 — 80°, tốc độ quét 0,02 °/giây tai Phong thí nghiệm Hai Quan, Quận Phú Nhuận,Thanh phố Hồ Chi Minh Kết quả được xử lý thông qua phần mềm X'pert HighScore

Plus.

1.4.2 Phương pháp phổ hồng ngoại biến đôi (FTIR)

Phổ hồng ngoại của một mẫu được thu thập bằng cách cho chùm ánh sáng hồngngoại đi qua mau, năng lượng bị hap thụ ở mỗi bước sóng Điêu này có thê được thực

hiện bằng cách sử dụng công cụ biến đôi Fourier dé do tat cả các bước sóng đồng thời.

Từ đó, một phô truyền qua hoặc phô hấp thụ có thể được tạo ra cho biết mẫu hấp thụ ởbước sóng IR nào Phân tích các đặc tính hấp thụ này cho thấy chỉ tiết về cấu trúc phân

tử của mau.

Quang phô FTIR được thực hiện thông qua giao thoa ánh sáng, cho phép quét tất

cả các tần số có trong bức xạ hồng ngoại Băng cách áp dụng phép biến đổi Fourier, giaothoa được chuyên đồi thành quang phô với các đỉnh tương ứng với các liên kết hóa học

hoặc đao động phân tử cụ thẻ Vùng quang phô ghi lại ở chế độ hap thụ trong phạm vi

400 đến 4000 cm",

S.Computer interferogram

Hình 1.5, Nguyên lý hoạt động của phd hong ngoại biến đối.

22

Trong bai luận nảy, quang phô hồng ngoại IR của mau perovskite được đo thông

qua máy NICOLET 6700 — Hãng Thermo tại phòng thí nghiệm Hai Quan, Q Phú

Nhuận, Thanh phố Hồ Chí Minh

1.4.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử (SEM, TEM)

a Phương pháp kính hiển vi điện tứ truyền qua (TEM)

Kính hiện vi điện tử truyền qua (TEM - Transmission Electron Microscopy) chuyên

dùng dé nghiên cứu vi cau trúc vi vật rắn sử dụng chùm điện tứ có năng lượng cao chiều

xuyên qua mẫu mỏng va sử dụng các thâu kính tử dé tạo ảnh với độ phóng đại lớn (có thé tới hang triệu lần), ảnh có thé tạo ra trên man huỳnh quang, hay trên film quang học,

hay ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật sé

Nguyên lý hoạt động cơ bản của máy là cho một chùm điện tử tập trung đi qua một

mẫu rat mỏng mịn (thường dày khoảng 0.1 4) Tay thuộc vào mật độ điện tứ, các vùng

khác nhau của mẫu tương tác với chùm tia một cách khác nhau Hình anh thu được đại

điện cho các trường gradient của mật độ electron.

Trong đẻ tài này, kích thước và hình thái hạt của mẫu vật liệu được xác định băng

kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) trên may JEM — 1400 (Nhật Ban) tai Phòng thí

nghiệm Siêu cấu trúc, trung tâm nghiên cứu Y Sinh học, Viện vệ sinh dich tế TW, Quận

Hai Bà Trưng Hà Nội.

b Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền quét (SEM)

Kính hiển vi điện tử quét (SEM - Scanning Electron Microscope) sử dụng chùm điện tử năng lượng cao hội tụ dé tạo ra nhiều loại tín hiệu trên bề mặt của mẫu vật rắn.

Các tín hiệu xuất phát từ các tương tác điện tử - mẫu cho biết thông tin về mẫu bao gồmhình thái bên ngoài (kết cấu) thành phần hóa học cau trúc tinh thé và hướng của vật

liệu tạo nên mẫu.

Việc tạo ảnh của mau vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích cácbức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bẻ mặt mẫu vật

23