Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu Nano Perovskite TbFeO3 tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng tác nhân Potassium Hydroxi

Nguyễn Anh Tiến vẻ đề tài luận văn “Nghién cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu nanoperovskite TbFeO: tông hợp băng phương pháp đồng kết tua sử dụng tác nhân potassium hydroxide”, sử d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

TP HỒ CHÍ MINH

LÊ NGỌC QUỲNH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÁU TRÚC VÀ TÍNH CHAT CUA VAT LIEU NANO PEROVSKITE TbEeO› TONG HỢP BANG PHƯƠNG

HYDROXIDE

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2024

TP HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CAU TRÚC VÀ TÍNH CHAT CUA VAT LIEU

NANO PEROVSKITE TbEeO: TONG HỢP BANG PHƯƠNG

PHAP DONG KET TUA SU DUNG TAC NHAN POTASSIUM

HYDROXIDE

Giang viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Anh Tiến

Sinh viên thực hiện: Lê Ngọc Quỳnh — 46.01.106.061

Thành phố Hồ Chi Minh, tháng 04 năm 2024

LỜI CÁM ƠN

Lời đầu tiên, em xin chân thành, trân trọng gửi lời cảm ơn đến thay đã hướng

dẫn em là PGS TS Nguyễn Anh Tiền Thay đã tận tình giúp dé, chỉ dẫn em trong

suốt quá trình nghiên cứu và hoan thành bai khóa luận này

Em xin cảm ơn các quý thầy, cô khoa Hóa học đã giúp đỡ và giảng dạy những

kiến thức mới, bê ích giúp em hoàn thiện bản thân hơn trong suốt 4 năm học qua

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến với gia đình, người thân, bạn bè đã là chỗ

dira vững vàng, luôn ủng hộ, giúp đỡ và động viên em.

Em kính chúc các thây, các cô luôn khỏe mạnh va có những bước tiền mới, đạt

được nhiều thành công trong sự nghiệp của mình.

Em xin trần trọng cảm on!

Thành phó Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2024

Sinh viên thực hiện

Lê Ngọc Quỳnh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu cúa tôi đưới sự hướng dẫn của PGS TS.

Nguyễn Anh Tiến vẻ đề tài luận văn “Nghién cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu nanoperovskite TbFeO: tông hợp băng phương pháp đồng kết tua sử dụng tác nhân

potassium hydroxide”, sử dụng kết quả và số liệu trung thực từ thực nghiệm va đề tài này chưa được công bồ trong bat kì nghiên cứu nào.

Thành phố Hỗ Chi Minh, tháng 04 năm 2024

Sinh viên thực hiện

Lê Ngọc Quỳnh

DANH MỤC CAC CHỮ VIET TAT

Ban kinh ion oxygen (hay halogen)

Từ trường ngoai

DANH MỤC CÁC HÌNH VE, ĐỎ THỊ

Hình 1.1 Vật liệu nano theo chiều không gian

Hình 1.2 Phương pháp tông hợp vật liệu nano

Hình 1.3 Cấu trúc vật liệu perovskite

Hình 1.4 Cau tric perovskite lập phương lý tưởng (ABOs)

Hình 1.5 Cau trúc tinh thé perovskite lý tưởng SrTiOa

Hình 1.6 (a) Cau trúc tinh thé của perovskite GbFeO: (với t = 0.81), (b) Cau trúc

tinh thé của perovskite BaNiO; (với t= 1,13)

Hình 2.1 Dung dịch hỗn hợp 2 muối Fe(NO3)3-9H20 và Tb(NOs)36H20 đã hòa

tan trong nước cất.

Hình 2.2 Khuấy dung dịch mudi trên bếp khuấy từ.

Hình 2.3 Nhỏ từng giọt hỗn hợp dung dich muỗi vao cốc nước đã dun sôi

Hình 2.4 (a) Dé nguội hỗn hợp (b) Nhỏ từ từ dung dịch KOH 5% vào dung dịch.

Hình 2.5 Sau khi cho dung dich KOH vào, xuất hiện kết tủa

Hình 2.6 Lọc lay kết tủa rửa qua bằng nước va ethanol.

Hình 2.7 (a) Kết tủa sau khi dé khô ở nhiệt độ phòng, (b) Nghién mịn kết tủa

thành bột

Hình 2.8 Sơ đồ quy trình thực nghiệm.

Hình 3.1 Giản đồ chông phô PXRD của vật liệu nano TbFeO: nung ở nhiệt độ

41

44

Hình 3.3 Giản đồ FTIR của mẫu vật liệu nano ThFeOs nung ở 850°C trong 1h

Hình 3.4 Giản đồ FTIR của mẫu vật liệu nano TbFeOa nung ở 950°C trong 1h

Hình 3.5 Giản đồ chồng FTIR của mau vật liệu nano TbFeO¬ nung ở 750°C,

850°C và 950°C trong Ih.

Hình 3.6 Anh TEM của vật liệu nano TbFeO; nung ở nhiệt độ 850°C.

Hình 3.7 Anh SEM của mẫu vật liệu nano TbFeOs nung ở nhiệt độ 850°C

Hình 3.8 Giản đồ EDX — mapping của mẫu vật liệu nano TbFeOs nung ở 850°C

Hình 3.9 Gian đồ EDX của mẫu TbEeO: nung ở nhiệt độ 850°C

Hình 3.10 Biéu đỗ tròn phan trăm nguyên tổ a) Lý thuyết, b) Thực nghiệm

Hình 3.11 Biêu đồ tròn phần trăm khối lượng a) Lý thuyết, b) Thực nghiệm

Hình 3.12 Quang phô chồng UV - Vis của mẫu vật liệu nano TbFeOs nung ở

nhiệt độ 750°C, 850°C va 950°C trong Ih

Hình 3.13 Đồ thị biêu dién môi quan hệ giữa (œhv}? và hv (eV) của mẫu vật liệu

nano TbFeO: nung ở nhiệt độ 750°C

Hình 3.14 D6 thị biêu diễn mỗi quan hệ giữa (œhv)? và hv (eV) của mẫu vật liệu

nano TbFeO: nung ở nhiệt độ 850°C

Hình 3.15 Dé thị biểu diễn mới quan hệ giữa (œhv)° va hv (eV) của mẫu vật liệu

nano TbFeO: nung ở nhiệt độ 950°C

Hình 3.16 Đồ thị đo VSM của vật liệu ThFeOs nung ở nhiệt độ 750°C

Hình 3.17 Đồ thị VSM của vật liệu TbFeO: nung ở nhiệt độ 850°C

Hình 3.18 Dé thi VSM của vật liệu TbFeO: nung ở nhiệt độ 950°C

DANH MỤC CAC BANG SO LIEU

Bang 2.1 Thông tin hóa chất

Bảng 2.2 Tên dụng cụ

Băng 2.3 Tên thiết bị

Bang 3.1 Thông số mạng của giản đồ PXRD của mẫu vật liệu nano ThFeOs

Bang 3.2 Thành phan các nguyên tổ trong mẫu vật liệu TbEeO: nung ở 850°C

Bảng 3.3 Giá trị vùng cam của mẫu vật liệu nano TbFeO; theo các nhiệt độ

khác nhau.

Bang 3.4 Đặc trưng từ tính của mẫu vật liệu nano

58

MỤC LỤC

COC) (0), cac 7 nan cac 0 ĐÔI CGAMĐOANGseaieeiaoeioooidioitiiitoiiitii2iiit120010040000180340000300200001353300808668 I DANH MỤC CAC CHỮ VIET TÁTT 222 22223222 223127212211721221117212112722212222 2 DANH MỤC CÁC HÌNH VE, ĐỎ 'THỊ, À 2222 sscczcreerrsererrkereserserreee 3

ĐANHMDE CÁC BĂNG SO HEEUHnnnnnaoaannnaaaaaoooỷa-a-aaaugoooaoooioooe 5

MGIEUE s -:5s:2-2222 25 6c2020211212010101015012 153835207623833855g835838.5235853828295338550532388.5ez 6

MÔ ĐẦU ee §

1 Tính cấp thiết của đề tài 2-22 2222222221122122111 2212111212111 21 211-2211 xe §

2 Mục đích nghiên cứu L1 nnn HH nàn nh nh sec 9

3 Phạm vingBiÊn:CỨU: ::::::-:::::::‹::::ccccoiiotoiopiiiiiiostiiiioiiiiiiiiDEE181112338181085338188855 9

4 Phương pháp nghiên cứu - 1S ng HH he 9

5 Cấu trúc của khóa luận tốt nghiệp 2-22 2222122111 21221112212111 222112 2e 9

CGHHEØNGE:.TONG QUẦN sscccssesscssssszzsessssssssesosssssesssszessesostassessstsnessssavessesseunseeesssaeens 10

1.1 Vat liệu nano, công nghệ nano S11 1211011221010 112g 10

1.2 Giới thiệu vật liệu nano perovskite và tinh chất - cece 14

1.2.1 Tổng quan về perovskite sec 14 l0 oo ee 14 1.2.3 Tính chất đặc trưng của nhóm vật liệu perovskite - 18

1.2.4 Vật NANO DEFOVSKÍE:ioioiooiiicocoooctioioiioiooiidotiiditissattiiie 19

1.3 Cac phương pháp tông hợp vật liệu nano perovskife 2 20

1.3.1 Phương pháp gốm truyền thống ¬ ¬ 20

1.3.2 Phuong pháp thủy nhiệt - - Ặ Ăn SH rưêc 21

1.3.3 Phương pháp sol — geÌ 1L 1 n1 nh 2e, 21

1.3.4 Phương pháp đồng kết tủa 2222222222sccccrsseccssrsscccscc 22 1.4 Tinh hình nghiên cứu và tổng hợp vật liệu nano perovskite TbFeO: 22

6

1.5 Cac đặc trưng từ tính của vật liệu -c s2 24

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 222222 22222322222 112231221122117211271122112112 212 xe 26

2.1 Hố chất, dụng cụ, thiết bị Si 1998157710952151180112277:65% — 26 2.2 Thực nghiệm tong hợp vật liệu nano perovskite TbEeĨ: 5- 27

2.3 Các phương pháp nghiên cứu các đặc trưng của vật liệu nano perovskite

1171 ` ` aẬẳäÄ 33

2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X bột (PXRD) 2222222222222 c2 3 2.3.2 Phương pháp phổ hồng ngoại biến đơi (FTIR) 56-522 25552 35 2.3.3 Kính hién vi điện tử truyền qua (TEM!) -2-©222 22222 xzcczcczxccc- 36 2.3.4 Phương pháp pho tán sắc năng lượng tia X (EDX) - 36 2.3.5 Phương pháp phổ hap thu tử ngoại khá kiến (UV — Vis) 37 2.3.6 Phương pháp đo từ kế mẫu rung (VSM) -2¿©22222sccsccsscec 39

CHƯƠNG 3: KET QUA THỰC NGHIỆM 02-22 2 2222222112222 xe 4I

3.1 Kết quả nhiễu xạ phố tia X bột (PXRĐ) Ẳ 22-22 2S S3 E233 2232 c2 re 4I 3.2 Kết qua phổ hồng ngoại biến đổi (FTIR) 2522 225221121112 2e 44 3.3 Kết quả kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) -2-s22sc2zzc- 47

3.4 Kết quả SEM và pho tán sắc năng lượng tia X (EDX) 48

3.5 Kết quả pho hap thu tử ngoại khả kiến (UV — Vịs) 52 3.6 Kết quả do từ kế mẫu rung (VSM) 0 ccccccscsssssescsssssessssssescssssseesssssssesecsssees %6 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, 2-22 22211 221211122221111712 2117221117112 11.12 1 rre, 60

EBinn o0 ni 60

2 Kiến nghị Q.00 20002222 2 2n uyc 61 TÀI LIEU THAM KHẢO 2.22 22222242222121112211211112211221112 21117121211 21 e7 62

MỞ ĐÁU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những nam gần day, công nghệ kỹ thuật phát trién, vật liệu nano được biết

đến rộng rãi bởi những tính chất đặc biệt và ứng dụng trong xã hội trên nhiều lĩnh vực

khác nhau như y học, môi trường, điện từ, với các đặc tính từ tính, điện, quang học, xúc

tác cùng với đó, các nghiên cứu về vật liệu này phát triển một cách nhanh chóng Vật liệu nano rat đa dang vẻ thành phan, kích thước và có những tính chất hữu ich, hap dẫn Dựa vào đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu vật liệu nano với các cau trúc khác nhau

dé tăng kha năng ứng dụng và tính chất của các vật liệu.

Vật liệu perovskite nhận được sự quan tâm va nghiên cứu rộng rai, ứng dụng trong

các lĩnh vực quang học, quang điện, điện tử, từ tính, xúc tác, cảm biến Các nghiên

cứu về việc giảm kích thước vật liệu perovskite thành cau trúc nano và kết hợp các ion

đất hiểm (RE) tạo nên hiệu quả cải thiện tính chất vật liệu, làm tăng cường hiệu suất và tăng kha năng ứng dụng của vật liệu perovskite [1] Vật liệu nano với cấu trúc perovskite

mở ra tiềm nang ứng dụng trong nganh xúc tac, pin nhiên liệu và cảm biến điện hóa, y

sinh

Trong số đó, vật liệu nano perovskite TbFeO: có độ ôn định cao nhất, thé hiện được

một số tính năng nhất định như tính siêu dẫn, sắt điện, sắt từ [2] Ngoài ra, cầu trúc nano

TbFcO: có tính chat từ tính đặc biệt như phản sắt từ spin — canted [3] Tính chất này

cho thấy tiềm năng lớn trong lĩnh vực y sinh học ứng dụng trong và ngoài cơ the.

Cho tới nay, vật liệu nano perovskite TbFeOs đã được tông hợp bằng nhiều phương

pháp khác nhau như phương pháp phan ứng pha rắn, phương pháp sol — gel phương

pháp gel polyacrylamide, Các phương pháp trên đều có ưu điểm và một số nhượcđiểm riêng như quy trình phức tạp tiêu thụ năng lượng nhiều hay chỉ phi cao [4]

Ngoài các phương pháp kể trên, vật liệu perovskite TbEeO: có thé được tông hợp

bằng phương pháp đồng kết tủa [5] thông qua qua trình thủy phan cation trong nước

sôi, sau đó cho tác nhân kết tủa potassium hydroxide vào dé tông hợp các hạt nano

TbFeO: Phương pháp này với quy trình không quá phức tạp, tránh được sự kết tụ vảgiảm kích thước hạt Day là một dé tài nghiên cứu mới về phương pháp đồng kết tủa

tông hợp vật liệu nano perovskite TbFeO: với tác nhân kết tủa chưa được nghiên cứu

trước đây.

Dựa vào các lý do trên, dé góp phan tổng hợp vật liệu bằng một phương pháp mới,

chúng tôi đã thực hiện đẻ tài “Nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu nano

perovskite TbFeO; tong hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sử dung tác nhân potassium hydroxide” Sau khi tong hợp, vật liệu được xác định các đặc trưng cầu trúc

Các đặc trưng cấu trúc tinh thẻ, tính chất quang học và từ tính của vật liệu nano

bột TbFeO: tông hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong dung môi nước.

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp tông hợp vật liệu: phương pháp dong kết tủa

Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc: Nhiễu xạ tia X bột (PXRD), phô hồng

ngoại biến đôi (FTIR), kính hién vi điện tử truyền qua (TEM), phô tán sắc năng lượng

tia X (EDX).

Phương pháp nghiên cứu tinh chất: phổ hap thu tử ngoại khả kiến (UV — Vis) và

hệ đo từ kế mẫu rung (VSM)

Phương pháp phân tích, so sánh kết quả thực nghiệm

5 Cấu trúc của khóa luận tốt nghiệp

Cấu trúc khóa luận tốt nghiệp bao gồm lời cảm ơn, mục luc, ba chương chính

văn, kết luận — kiến nghị và danh mục tài liệu tham khảo.

Chương 1: Tông quan

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 3: Kết quả thực nghiệm

CHƯƠNG 1: TONG QUAN

1.1 Vat liệu nano, công nghệ nano

a Vật liệu nano

Các hạt nano đã ton tại trong tự nhiên từ rất lâu và việc xác định lịch sử chính xác

về các vật thé nano đã được con người sử dụng rất khó làm rõ Vào cách đây khoảng

4500 năm, con người đã biết ứng dụng sợi nano amiang tự nhiên để gia cô kiểm soát

nên gốm Người Ai Cập ở 4000 năm trước đã sử dụng các hạt nano như PbS trong công

thức nhuộm tóc cô đại Cho đến năm 1914, thuật ngữ “nanomet” lần đầu tiên được sử

dụng bởi Richard Adolf Zsigmondy [6], va hơn nửa thé ky gan day, vật liệu nano mới

được nghiên cứu và xác định được vai trò quan trọng của mình Từ quan điểm khoa

học, công trình nghiên cứu hat nano của Michael Faraday cách day 150 năm đã mang

đến bước tiến lớn trong lĩnh vực nghiên cứu này Các nghiên cứu có hệ thông của ông

VỀ SỰ tương tác của ánh sáng với các hạt nano kim loại có thé được coi là sự khởi đầu

của hóa học keo hiện đại và tiền dé cho sự xuất hiện của khoa học nano vả công nghệ

nano [6].

Vật liệu nano 1a loại vật liệu có cấu trúc các hat, các sợi, các ống hay các tắm mỏng, có kích thước đặc trưng khoảng từ 1 - 100 nm Vật liệu nano đã được tông hợp

bằng nhiều phương pháp dé cho ra kích thước nhỏ và thé hiện được các đặc tính cụ thé

dé ứng dung trong công nghiệp y học

Vật liệu nano có các đặc tính đặc biệt như “Dién tích bè mat” với cau trúc chứa

nhiều hạt kích thước nhỏ, vật liệu nano có tỷ lệ điện tích be mặt trên thé tích lớn hơnnhiều so với các vật liệu thông thường, dẫn đến khả năng diện tích be mặt của vật liệu

lớn hơn so với các loại vật liệu khác Đặc tính về “Hiệu img giam giữ lượng tử” đóng vai trò chính trong việc hình thành các tính chất và đặc tính của vật liệu ở quy mô nanomet với kết quả là các tính chất quang học, điện và từ tính đều có thé xảy ra [7].

Các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu nano phụ thuộc vào thành phan, hinh

dang và kích thước của chúng dé phân loại vật liệu Vật liệu nano có thể tồn tại ở 3 trang

thái rắn, lỏng, khí Theo chiều không gian, vật liệu nano chia lam 4 loại với vật liệunano không chiều (quantum dot) với cả ba chiều đều có kích thước nano chăng hạn nhưđám nano, hạt nano Vật liệu nano 1 chiều (quantum wire) là vật liệu trong đó một

10

chiều có kích thước nano như dây nano hay ống nano Vật liệu nano 2 chiêu (quantum well) là vật liệu có hai chiều mang kích thước nano như sợi nano, màng mỏng vả vật

liệu nano 3 chiều (bulk semiconductor) là chất bán dẫn khối

100 nm

100 nm 100 nm

Hình 1.1 Vật liệu nano theo chiều không gian Ngoài ra, vật liệu nano còn được phân loại theo tính chất Vật liệu nano từ tính

(Fe:O¿ ) Vật liệu nano kim loại (Au, Ag, Pt .), vật liệu nano bán dẫn (SiO2, TiO»,

) va Vật liệu nano oxide (Fe:Os, Mn2Os, ).

b Cong nghệ nano

Céng nghé nano đề cập đến công nghệ được thực hiện ở cấp độ nano và có cácứng dụng trong thé giới thực [8] san xuất vật liệu các loại ở cấp độ nano

Công nghệ nano ra đời đã mở đầu cho sự phát triển của vật liệu nano Khái niệm

cụ thé về công nghệ nano đã được Richard Feynman đưa ra vào năm 1959, Cùng với việc phát triển công nghệ kỹ thuật đã thúc đây nghiên cứu và đôi mới trong lĩnh vực

công nghệ nano — vật liệu nano [9] Cho đến ngày nay, công nghệ nano nỗi lên như một

lĩnh vực đa ngảnh với các tính chất điện, quang, từ tính và cơ học trong cấu trúc nano,

trở thành tiềm năng cho việc mở rộng ứng dụng trong đời sống Cấu trúc nano cũng có

thể cung cấp giải pháp cho những vấn đề về công nghệ và môi trường trong các lĩnh

vực xúc tác, y học, chuyên đổi năng lượng mặt trời và xử lý nước [10].

Đối tượng nghiên cứu của công nghệ nano là các vật liệu có kích thước nanomet

và cách tạo ra vật liệu ấy Phương pháp tông hợp vật liệu nano có hai cách tiếp cận

chính đó là (1) Phương pháp từ trên xuống (top — down) và (2) Phương pháp tiếp cận

từ dưới lên (bottom — up).

© Supercritical Fluid Synthesis tdetinen Nuclei and its growth

?Spieaing Hy: Set

Hình 1.2 Phương pháp tông hợp vật liệu nano

Theo phương pháp tiếp cận từ trên xuống (Top down)

Với nguyên liệu là các hạt kích thước lớn được ding đề tạo các hạt có kích thước nano Phương pháp này bao gồm phương pháp cơ học quá trình cat bỏ bang laser, phan

xạ và phóng điện hồ quang

Đối với phương pháp cơ học được dùng dé sản xuất hỗn hợp các pha khác nhau một cách hiệu quả, và nó rất hữu ich trong việc sản xuất vật liệu nanocomposite.

Phương pháp phún xạ là một phương pháp hiệu quả để sản xuất mảng mỏng vật

liệu nano Đóng góp với vai trò là một quá trình được sử dụng dé sản xuất vật liệu nano

thông qua việc bắn phá bê mặt rắn bằng các hạt năng lượng cao như plasma hoặc khí

[11].

Phương pháp phóng điện hồ quang được biết đến nhiều với việc sản xuất các vật

liệu dựa trên carbon, vi dụ như fullerenes, nanohorns carbon (CNH), ông nano carbon,

12

graphene ít lớp (FLG) và các hạt nano carbon vô định hình Phương pháp này mang lại

lợi ích cho việc tạo ra các vật liệu có câu trúc nano khác nhau [12]

Quá trình cat bỏ bang laser là một quá trình dùng năng lượng cao của bức xạ

laser làm vật liệu gốc hoặc tiền chất bay hơi, dan đến sự hình thành hạt nano Trong

việc sử dụng quá trình cat bỏ laser dé tạo ra các hạt nano kim loại quý được xem là một

kỹ thuật xanh, vì không cần các chất ôn định hoặc các hóa chất khác [13].

Theo phương pháp tiếp cận tir dưới lên (Bottom up) Với nguyên lý ghép các nguyên tử và phân tử thành các cấu trúc vật chất mới với kích thước nanomet hình thành nên vật liệu nano Phương pháp này gồm nhiều phương pháp như phương pháp bình nhiệt và thủy nhiệt, lắng đọng hơi hóa học, sol -

gel,

Trong đó, phương pháp lang đọng hơi hóa học (CVD) là phương pháp trong đó

một màng mong được hình thành trên bề mặt chất nền thông qua phản ứng hóa học của

tiền chất pha hơi Với CVD, tiền chất được xem là phủ hợp phải có độ tinh khiết hóa

học cao, độ bay hơi, trong quá trình bay hơi có sự ôn định tốt, không mang tính chất

nguy hiểm, chỉ phí thấp và thời hạn sử dụng lâu dài [9]

Đối với phương pháp bình nhiệt và thủy nhiệt xảy ra phản ứng không đồng nhấtthực hiện trong môi trường nước ở điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao xung quanh điềm

tới hạn trong bình kín hình thành nên các vật liệu có cấu trúc nano Phương pháp này được dùng để sản xuất vật liệu với các hình đạng nano khác nhau, chăng hạn như dây nano, thanh nano, tam nano và quả cầu nano [14].

Phương pháp sol - gel là phương pháp thường thay, được sử dung dé phát triểncác loại vật liệu nano dựa trên oxide kim loại chất lượng cao Phương pháp nay được

gọi là phương pháp sol-gel vì trong quá trình tông hợp các hạt nano oxide kim loại, tiền chat long được chuyền thành sol va sol cuỗi cùng được chuyên đổi thành cầu trúc mạng

được gọi là gel [15].

Còn với phương pháp micelle đảo với lõi của các micelle ngược hoạt động như

một lỏ phản ứng nano dé tông hợp các hạt nano Kích thước của các lò phản ứng nano

này có thê được kiểm soát bằng cách thay đôi tỷ lệ nước trên chất hoạt động be mặt, cóthể gây ảnh hưởng đến kích thước của các hạt nano được tông hợp thông qua phương

13

pháp này Nếu nòng độ nước giảm, dẫn đến các giọt nước nhỏ hơn, dẫn đến sự hình

1856) [17].

Công thức chính cho tat cả các hợp chat perovskite là ABX: trong đó A và B là

các cation (với bán kính ion của A và B khác nhau) và X thường là oxygen nhưng cũng

có thé là sulfate, nitrate và các halogen có bán kính ion lớn như là F và Cl’ Với hai

loại anion (halogen và oxide) khác nhau kết hợp cùng các cation kim loại khác nhau tạo

thành perovskites halogen và perovskites oxides.

Perovskites oxides chứa được hau hết các ion kim loại trong bang tuần hoan và có

các đặc tính khác nhau như dẫn ion, chất điện môi, cùng nhiều ứng dụng rộng rãi

trong lĩnh vực vật lý va hóa học [18].

1.2.2 Cấu trúc

Các vật liệu perovskite có cau trúc chung là ABX: trong đó A và B là các cation

và một anion X liên kết với cả hai lon A là nguyên tố nhóm Lanthanoids hay kim loại

kiềm thé (như K, Na, Ca, Sr, Ba, Pb, Bi, Y, La, ) B là các kim loại chuyền tiếp họ d

(như Ti, Nb, Ta, Mn, Fe, Co, Ni ) Các nguyên tử A sẽ có bán kính lớn hơn nguyên tử

B và vị trí A, B có thể được thay thế bằng bất kỳ kim loại hay bán kim loại nào trong

bảng tuần hoàn [18] Nguyên tử B có số phối trí là 6, nguyên tử A có số phối trí là 12.

L4

Hình 1.3 Cấu trúc vật liệu perovskite

a Cấu trúc tinh thé perovskite lý tưởng ABOa

Các perovskite oxides ở đạng lý tưởng có cấu trúc tỉnh thê hình lập phương với các

thông số mạng a= b = c vaa = = y = 90° Khi ở nhiệt độ thấp có thẻ xảy ra một vai

sự chuyên pha [18] Cau trúc được đặc trưng của perovskite lý tường không phải CaTiOs

mà là SrTiOs (với tham số mạng: a = 0,3905 nm)

i)

Hình 1.5 Cau trúc tinh thé perovskite lý tưởng SrTiOs

Số phối trí Ti: 6 (bát diện), O: 6 (bát điện)

Nguyên tu Ti nằm ở các góc và nguyên tử Sr ở tâm của khối lập phương Oxygen

được đặt ở trung tâm của mười hai cạnh khối lập phương, tạo thành các chuỗi bát diện

TiOs có góc chia sẻ với nhau và kéo dai vô tận theo ba chiều Các bát điện TiOs hoàn

b Cấu trúc tỉnh thé và sự biến dang mạng tinh thé perovskite

Cầu trúc perovskite được biết là rất linh hoạt va các ion A và B có thé thay đổi dan

đến có một số lượng lớn các hợp chat đã biết đều có cau trúc perovskite hoặc các cấutrúc liên quan Hau hết perovskite đều bị biến dạng và không có cau trúc hình khỗi lý

tưởng [20].

Nguyên nhân gây ra hiện tượng biến dạng ở hau hết các trường hợp lả do một số yếu

tổ tác động lên cấu trúc Ba yếu tố chính đã được xác định là hiệu ứng kích thước độ

lệch của bố cục lý tưởng va hiệu ứng Jahn — Teller

Trong trường hợp lập phương lý tưởng trục mạng a về mặt hình học có liên quan đến bán kính ion (ra, rp và ry) [20].

l6

t< 1: kết quả bát điện sẽ nghiêng dé lap day không gian

L >I (do bán kính ion A lớn hay bán kính ion B nhỏ) thì các biến thé lục giác của cấu

trúc perovskite sẽ ôn định (chăng hạn như BaNiOs) Trường hợp này, các lớp xếp chặt được xếp chông lên nhau theo kiêu lục giác trái ngược với lập phương được tìm thấy ở cấu trúc perovskite lý tưởng [20].

0,76 <t < 0,96: cau trúc trực thoi (orthorhombic)

0.96 < t< 1: cau trúc lập phương (cubic)

Nếu giá trị t thắp sẽ làm giảm tính đối xứng của cấu trúc tinh thé Ngoài ra, các hợp

chat sắt từ cau trúc perovskite điên hình như: BaTiO: NaNbOs, KNbOs, các hợp chat như GdFeOs kết tinh dạng trực thoi và LaCoO: hình thoi Cau trúc tinh thé perovskite

dé biển dang khi có tác động ngoại lực nên chúng được ứng dung trong các loại gồm áp

điện siêu dẫn.

Trong luận văn này, với bán kính các ion Tb**, Fe** và O* lân lượt là 1,24 A,0,67 A, 0.83 A (21] và với hệ số dung sai t được tính theo công thức (1.2) bằng 0.9 nằmtrong khoảng 0,76 < t < 0,96 nên perovskite TbFeO: mang cấu trúc trực thoi

(orthorhombic).

J7

a ©

(a) (b)

Hình 1.6 (a) Cau trúc tinh thé của perovskite GbFeOs (với t = 0,81), (b) Cau trúc tinh

thẻ của perovskite BaNiOs (với t= 1,13)

1.2.3 Tinh chat đặc trưng của nhóm vật liệu perovskite Tổng hợp perovskite đa thành phần băng cách thay thể một phan cation ở vị trí A và

B tạo ra nhiều loại hợp chất có tính chất đặc biệt như tính chất điện môi, tính chất quang học, tinh sắt điện, tính siêu dẫn, tính áp điện, tính đa sắt, tính kháng từ không 16 (CMR)

vả hoạt tính xúc tac, [18].

Tính chất điện môi là vật liệu mà trường tĩnh điện có thé tôn tại trong thời gian dài.

Perovskite được kháo sát có độ linh hoạt hóa học cùng với hăng số điện môi cao và độ

mat điện môi thấp [22].

Với tính chất quang học, perovskites đã cung cấp loại vật liệu rất đặc biệt với đặc

tính quang học và phát quang tuyệt vời Potassium tantalate niobate là perovskite oxides

có hàm lượng lớn hiệu ứng quang điện ở nhiệt độ phòng [18].

Tính chất sắt điện là hiện tượng xảy ra khi một điện trường ngoải tác dụng lên một

số vật liệu dẫn đến sự phân cực điện tự phát Khi kết hợp các yếu tổ RE vào cấu trúcmạng tinh thé của perovskite làm giám kích thước tinh thé và biến dang của mạng tinhthé, giúp tối ưu hóa hiệu suất sắt điện [1] Các nghiên cứu tính sắt điện trong vật liệuperovskite BaTiO; với hang số điện môi tương đối, tinh thé ở nhiệt độ phòng và không

có sự phân cực [23]

18

Loại cau trúc perovskite oxide mang lại sự tuyệt vời cho khung cầu trúc do sự tôn

tại của tính siêu dẫn Perovskite siêu dẫn như La — Ba — Cu — O và nhiều loại khác

Ngoài ra, cau trúc perovskite có sự kết hợp của các ion 4f ở vị tri A và các ion 3d ở

vị trí B tạo ra các pha dan điện [19] Vd: LaCrO: là ứng viên điển hình cho điện cực

thủy từ MHD.

Tính áp điện là một số vật liệu có khả năng tạo ra điện tích trong phản ứng với ứng suất cơ học tác dụng được gọi là áp điện Một số vật liệu áp điện tông hợp là áp điện gồm sứ có cau trúc tinh thé perovskite Vật liệu perovskite tính chất áp điện có giá trị

ứng dụng khoa học như: bật lửa, cam biến, micro, cảm biến lực, thiết bị truyền động

Tính da sắt ở vật liệu có tính đặc biệt ở khả ning dùng đông thời trạng thái từ hóa

vả phân cực, được ứng dụng cho các thiết bị bộ nhớ và cảm biến Ngoài ra, vật liệu đa

sắt thê hiện tinh chất sắt từ, trật tự sắt điện va sắt đàn hồi đồng nhất Nhiều chất đa sat

là oxide kim loại chuyên tiếp với cau trúc tinh thé perovskite Những vật liệu nay còn

có tinh da sắt ở nhiệt độ phòng Vd: perovskite bismuth ferrite (BiFeOs) bị biến dạng

hình thoi có cả tinh sắt từ và sắt điện [18].

Điện trở từ (CMR) là đặc tính đặc biệt của vật liệu chủ yếu là perovskite oxide gốc

Mn, cho phép chúng thay đôi điện trở khi có từ trường.

Bên cạnh đó, perovskite thé hiện tác dụng xúc tác đặc biệt vả sự én định hóa học do

đó nó bao gồm trong việc xúc tác thay đổi phản ứng Tùy thuộc vào mức linh hoạt trong

việc chuyền đổi các trạng thái hóa trị của ion kim loại 3d và diện tích bè mặt chất xúc

tác sẽ quyết định mức độ mạnh yeu cua hoat tinh xuc tac.

1.2.4 Vật liệu nano perovskite

Với các thành phần và câu trúc đa đạng của vật liệu perovskite cùng với những

tính chất đặc trưng, perovskite được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực quang học,quang điện, điện tử, từ tính, xúc tác, cảm bién, Tuy nhiên, vẫn có một số nhược điểm,chăng hạn như hiệu quả thấp (hiệu suất chuyên đổi năng lugng, ) và độ ồn định kém

(chống lại nước, oxygen, tia cực tim, ), hạn chế trong việc ứng dụng thực tế Các

nghiên cứu về việc giảm kích thước vật liệu perovskite thành cau trúc nano vả kết hợpcác ion đất hiếm (RE) vào cấu trúc tạo nên hiệu quả đê cải thiện tính chất vật liệu, giúp

lam phong phú thêm hiệu suất và mở rộng khả năng ứng dụng của vật liệu [1].

19

Ứng dụng của vật liệu với hằng số điện môi cao, và khả năng ôn định, perovskite

được sử dụng rộng rãi trong xe điện, hay thiết bị lưu trữ năng lượng Ngoài ra, vật liệu

nano perovskite có tiềm năng lớn trong lĩnh vực truyền thông di động, đài phát thanh,

truyền hình và công nghệ vi sóng,

Nhờ vào sự phát quang mạnh trong tính chất quang học, vật liệu nay còn được

sử dung chế tạo nhãn chống hang giả, lĩnh vực màn hình và đèn LED Với tính chất xúctác được dùng làm chất xúc tác quang tách nước loại bỏ các chất ô nhiễm trong môi

trường Tính áp điện được ứng dụng trong các lĩnh vực kiêm tra siêu âm công nghiệp,

dau dò, hình ánh y tế,

1.3 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano perovskite

1.3.1 Phương pháp gốm truyền thongPhương pháp này lâu đời nhất và được áp dụng rộng rãi cho đến hiện nay

Phương pháp gốm truyền thông xây dựng dựa trên các phản ứng pha rắn ở nhiệt độ cao

thường được sử dụng đề thu được các vật liệu peroyskite

Quy trình [24]:

(1) Chuẩn bị phối liệu, cần tính toán thành phần của các nguyên liệu ban đầu

(2) Quá trình nghiên, trộn giúp nghiền mịn nguyên liệu cho các chat trong hỗn hợp

khuếch tán đồng đều va tăng điện tích tiếp xúc.

(3) Ép viên đề tăng độ tiếp xúc giữa các chất phản ứng

(4) Nung ở nhiệt độ cao vì là thực hiện phan ứng pha rắn, phản ứng không thé thực

hiện hoản toàn nên thường sẽ nung lại lần hai hoặc hơn

Ưu điềm của phương pháp ở việc quy trình làm khá đơn giản, dé thực hiện, ít tốn

kinh phí, tạo ra được khối lượng lớn vật liệu một cách dé dang.

Nhược điểm là do các phan ứng pha rắn nên phải nghiền, mai và han chế ở tính không đồng nhất của sản phẩm Trong quá trình giảm kích thước lặp đi lặp lại dé có sự kết hợp của các tạp chất, nhiệt độ gia nhiệt cao và thời gian gia công lâu.

1.3.2 Phương pháp thủy nhiệt

Nguyên tắc của phương pháp thủy nhiệt là dùng dung môi nước hay các dung

môi khác ở trạng thái siêu tới han trong bình kín dé tông hợp nên những sản phẩm mới

với kích thước nanomet từ tiền chất thô ban đầu Những thông số hóa lý trong phươngpháp đều phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ và áp suất Kích thước và cau trúc hình thái

của hạt khi tong hợp bang phương pháp này có thể kiểm soát thông qua nhiệt độ phản

ứng, áp suất va pH chất phan tng

Uu điểm được thé hiện bởi nhiệt độ phản ứng thấp hiệu suất và độ chọn lọc cao,

độ phan tan cao, các hạt nano có kích thước đồng đều.

Nhược điểm là thời gian tông hợp lâu từ 12h đến 48h [25].

1.3.3 Phương pháp sol — gel

Từ năm 1950, một số pha perovskite loại nonsilicate ceramics đầu tiên được tông hợp bởi kỹ thuật sol — gel do R Roy tại bang Pennsylvania đã phát triển vào năm 1948 [26] Phương pháp sol — gel thường áp dụng cho nhiều loại aluminate, titanate và phức hợp các pha cation hỗn hợp và quá trình tong hợp không cần nhiệt độ cao [19].

Sol là sự phân tán các hạt rắn trong chất long có đường kính khoảng | — 100 nm valực tương tác giữa các hạt là lực Van der Waals Gel là trạng thái chất lỏng và rắn phântán vào nhau, trong đó sự ngưng tụ các hạt sẽ tạo thành mạng lưới chat rắn chứa cácthành phân chất lòng kết dinh lại tạo thành gel

Kỹ thuật sol — gel gồm: Các nguyên liệu thô, chăng hạn như nitrate RE, nitrate kim loại chuyên tiếp (TM), acid citric, được hòa tan vả trộn trong nước, chúng thủy phân

và ngưng tụ dé tạo thành một hệ thống sol ôn định Từ sol được xử lý thành gel, sau đó

vật liệu nano được hình thành sau khi sấy khô và thiêu kết [27] Các thông số có thé được kiêm soát trong phương pháp sol — gel bao gồm: nồng độ và loại tiền chất, bản chất của dung môi, pH của dung địch, nồng độ phụ gia (chất xúc tác, chất hoạt động bè

mặt) xử lý trước vả sau nhiệt của vật liệu, và thời gian lão hóa [28].

Uu điểm của phương pháp: có thé dùng điều chế perovskite oxide với nhiệt độ hình

thành pha cao, hiệu suất tốt va kích thước hạt sau tông hợp nhỏ, tương đối đồng đều,

Nhược diém: Hình thái của vật liệu nano được điều chế bằng phương pháp này thiếu

tính đồng nhất, kha năng kiểm soát và phân tán Không đồng nhất hóa học do tốc độ

21

thủy phân các chat ban đầu khác nhau, cần khảo sát nhiều yêu tố ảnh hưởng như nông

độ, pH, thời gian xử ly,

1.3.4 Phương pháp đồng kết tủaPhương pháp đồng kết tủa là một trong những phương pháp phô biến va sử dụngrộng rãi đề chế tạo vật liệu nano perovoskite

Với phương pháp này, quy trình chung bao gồm thủy phân các ion kim loại trong

nước nóng, kết tủa sẽ được hình thành khi cho thêm vào tác nhân kết tủa như dung dịch

KOH, NaOH, NH¡, Sản phẩm kết tủa được đem đi loc, rửa bằng nước cất và ethanol, sau đó dé khô tự nhiên trong nhiệt độ phòng khoảng 5 — 7 ngày Sau khi tông hợp các

hạt thu được có kích thước nano, mật độ phân bồ đồng déu và độ phân tán cao

Ưu điềm của phương pháp: Nhiệt độ tông hợp thấp, thiết bị không quá đắt tiên, quy trình dễ thực hiện phù hợp cho việc tông hợp tại phòng thí nghiệm Kích thước hạt khi tong hợp được nhỏ, đồng nhất, có độ tinh khiết cao Bên cạnh đó có thé kiểm soát kích thước hạt qua việc điều chỉnh tỷ lệ tiền chat, độ pH của dung dịch

1.4 Tinh hình nghiên cứu và tong hợp vật liệu nano perovskite ThFeOs

Nam 2013, H Yang va cộng sự nghiên cứu các hạt nano TbFecO: loại perovskite

được tông hợp thông qua phương pháp gel polyacrylamide Quan sát kết quả SEM cho

thay các hạt có hình dang cầu, khá đồng đều và có kích thước trung bình 50 nm Giá trị

vùng cam quang học của vật liệu nhận được từ phép do phô hap thu UV — Vis là 1.98

eV Các hạt nano TbFeO: điều chế được thẻ hiện hoạt tinh quang xúc tác rõ rệt đối với

sự phân hủy các loại thuốc nhuộm hữu cơ khác nhau bao gồm methyl orange (MO).

Rhodamine B (RhB), methylene blue (MB), acid fuchsine (AF) va congo red (CR) dưới

bức xa ảnh sáng kha kiến Hiệu suất quang xúc tác phụ thuộc vao loại thuốc nhuộm va

hiệu suất phân hủy cao nhất được quan sát thay đối với CR [29].

Peisong Tang và cộng sự vào năm 2015, nghiên cứu vé TbFeOs các hạt nano được

tông hợp bằng cách sử dụng TbạO; và Fe(NO3)s-9H20 làm nguyên liệu chính cho quy

trình vi song một bước (one — step microwave) Các hạt nano da tông hợp, được đo đặc

trưng bang các phương pháp: phân tích nhiệt trọng lượng vả nhiệt vi sai (TG — DTA),

nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM) và quang phổ hồng ngoại biến

đôi (FTIR) Kết qua XRD va SEM thu được chứng minh cho sự tông hợp thành công

22

của TbFeOs đơn pha và kích thước hạt trung bình có đường kính 40 — 100 nm Cau trúc đơn pha của TbFeO: vẫn được duy tri sau khi nung ở 800°C, Thi nghiệm quang xúc tác cho thay mau vật liệu có hoạt tính quang xúc tác cao trong vùng ánh sáng khá kiến cho

quá trình phân hủy methyl da cam [30].

Năm 2019, K D Martinson vả cộng sự đã công bố nghiên cứu vẻ quá trình hình

thành tinh thé nano terbium orthoferrite (TbFeOs) thu được bằng kỹ thuật đốt dung dịch

được nghiên cứu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, kính hiện vi điện tử quét, quang phô

Mossbauer Ÿ?Fe, phân tích hap phụ Na và quang phô hồng ngoại biến đôi FTIR Tác giả

đã chứng minh rằng phương pháp đốt glycine - nitrate cho phép họ thu được TbFeOa

với ba dang biến đổi khác nhau: o — TbFeO: trực thoi, h — TbFeO: lục giác và am —TbFeO: vô định hình Tác giả nhận thay rằng kích thước tinh thé trung bình của TbFeO:›trực thoi và lục giác lần lượt là 29 + 3 và 15 + 2 nm Cơ chế hình thành các dang cau

trúc khác nhau của terbium orthoferrite đã được nghiên cứu trên cơ sở hình thai bột

nano, điện tích bé mặt cụ thé và kích thước tỉnh thé [31].

Năm 2020, Pourya Mehdizadeh và cộng sự đã đưa kết quả nghiên cứu về cầu trúc nano TbFeO: được chế tạo bằng phương pháp xanh, đơn giản Theo kết qua thu được khi sử dụng nước cam làm chất hoạt động bẻ mặt sẽ tao ra cấu trúc nano TbFeO: rất tỉnh khiết và có độ kết tỉnh cao với hình đạng và kích thước dong đều Mat khác, Fe:O;

được quan sát là tạp chất khi chất hoạt động bề mặt hóa học như SDS được sử dụngtrong quá trình tong hợp cau trúc nano TbFeO: (SDS khử ion Fe** thành Fe** khi có

sóng siêu âm) Ảnh hưởng của các thông số khác như nhiệt độ nung, loại chất hoạt động

bề mặt, công suất siêu âm và thời gian đến hình thái cau trúc nano TbFeO: đã đượcnghiên cứu trong bài báo Cau trúc nano TbEeO› được điều chế dé cho hoạt tính quang

xúc tác cao nhất trong điều kiện: nhiệt độ nung 700°C, chất hoạt động bẻ mặt là nước

cam, công suất siêu âm 60 W, thời gian siêu âm 40 phút Ngoài ra, cấu trúc nano TbFeOscho thấy hoạt tinh xúc tác quang cao hơn trong môi trường acid va nông độ chất gây 6

nhiễm thấp hơn [3].

Năm 2021, Pourya Mchdizadch củng cộng sự nghiên cứu tông hợp cau trúc Tb —

Fe - O với kích thước nano bằng phương pháp vi sóng nhanh trong các điều kiện thi

nghiệm khác nhau bao gồm chất hoạt động bề mặt, năng lượng vi sóng và dung môi

23

Với sự có mặt của các dung môi khác nhau, các sản pham khac nhau thu duge bao gom

các hạt nano TbFcO: tinh khiết Các đặc tính quang học, từ tính của cau trúc nano Tb —

Fe - O được nghiên cứu có tác động tích cực đến khả năng lưu trữ hydrogen điện hóa.

[32].

Gan đây nhất, vào nam 2023 Nguyen Anh Tien cùng cộng sự đã công bố nghiêncứu tông hợp terbium orthoferrite (TbFeOs) bằng phương pháp đồng kết tủa, thu được

tỉnh thẻ đơn pha TbFeO: trực thoi với nhiệt độ nung 850°C, trong khi 650°C — 750°C

khảo sat thấy còn một lượng nhỏ pha terbium va oxide sắt Khi nhiệt độ nung tăng, kíchthước trung bình của tinh thé tính được có xu hướng tăng trong khoảng 45 - 76 nm Cau

trúc tinh thé bị biến dạng của o — TbFeO: quan sát thay ở tất cả các mẫu Ở nhiệt độ

850°C mẫu vật liệu thé hiện khả năng hap thụ ở vùng ánh sáng kha kiến và vùng cắm

hẹp có tiêm năng ứng dụng rộng rai Ngoài ra, các mẫu tông hợp được đêu có lực kháng

tủa là dung địch KOH chưa được nghiên cứu [33], [34], [35].

1.5 Các đặc trưng từ tính của vật liệu

Vật liệu từ tính bao gom vật liệu sắt từ (ferromagnetic), ferit từ (ferrimagnetic)

và phản sắt từ (antiferromagnetic) Độ cảm từ va một số thông số như: lực kháng từ H,

độ từ hóa bão hòa Mg, từ dư M, sẽ đóng vai trò quan trọng trong xác định tính chat vật

liệu.

Lực kháng từ H, là giá trị của từ trường cần đặt vào dé triệt tiêu từ độ (M) haycam ứng từ (B) cua vật liệu Vật liệu sắt từ được chia thanh 2 loại dựa vào khả năng từhóa và khử từ: vật liệu từ cứng và vật liệu từ mềm

Độ từ hóa bão hỏa (M,): khi áp từ trưởng ngoài H (A/m) vào vật liệu sắt từ, các

miền có khuynh hướng sắp xếp theo hướng từ trường, khi H đủ lớn, tất cả các miền sắp

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

24

Từ dư (M,): là giá trị từ độ còn giữ được khi ngắt từ trường, là thông số dan xuất

phụ thuộc vào các cơ chế từ trễ, các phương từ hóa [36]

Hiện tượng từ trễ là một đặc trưng quan trọng và dé thay nhất ở các chất sắt từ

và hiện tượng trễ biêu hiện khả năng từ tính của các chất sắt từ [36] Đường cong từ hóa

có điều kiện 0 < M, <= Mg.

Trong vật liệu nano perovskite có chứa các ion kim loại chuyển tiếp (TM: Fe,

Co, Ni, Mn, ) và các ion đất hiểm RE (RE: Gd, Sm, Tb, Ho, ) còn các electron chưaghép đôi, điều này dẫn đến các tính chất từ tính của vật liệu [1] N goải ra, sự từ tính của

vật liệu còn là kết quả sự đóng góp của hai mạng từ tính: mạng oxide sắt phản sắt từ với

các spin được ghép nối thông qua cơ chế trao đôi giữa các ion Fe** — O?ˆ - Fe*+ và sự

đóng góp thuận từ của các ion Ln** chưa ghép đôi [37].

25

KOH Potassium hydroxide 56,106

Nước cat Oxidane 18,015 99,9%,

Máy lọc hút chân không Neuberger

Máy EMPYREAN - PANalytical (Hà Lan)

Quang phố hồng ngoại IR: máy NICOLET 6700 — Hang Thermo

| > | Máy đo phổ UV — Vis, máy đo UV — 2600 hãng Shimadzu, Nhật Bản

= Thiét bị do từ kế mẫu rung (VSM)

Thực nghiệm tông hợp vật liệu nano perovskite TbFeOa

Như đã phân tích ở trên, trong đề tài này phương pháp đồng kết tủa được lựa chọn để

tông hợp vật liệu nano perovskite TbFcO: Cac bước thực nghiệm được mô tả dưới đây

[25] 133].

Bước 1: Cân 4.0399g Fc(NO:)::9H:O cho vào cốc 100 mL hòa tan muỗi với nước cất.

Cân chính xác 4.5303g muối Tb(NO:)::6H›O cho vào dung dịch ở trên, hòa tan với nước

và thêm nước cat tới 50 mL Dung dịch thu được có mau cam (Hình 2.1)

27

Hình 2.1 Dung dịch hỗn hợp 2 muối Fe(NO3)s-9H20 và Tb(NO:)s'6HạO đã hòa tan

trong nước cat.

Bước 2: Cho 650 mL nước cat vào cốc thủy tinh 1000 mL, dun sôi (đậy miệng cốc)

Bước 3: Cho con cá từ vào cốc dung dịch muối Tb(NOs)s, Fe(NOs)s và đặt lên máy

khuấy từ cho muối hòa tan hết (Hình 2.2)

Hình 2.2 Khuây dung dịch muôi trên máy khuây từ.

28

Bước 4: Risa sạch, trang nước buret và đô dung dịch hỗn hợp 2 mudi Tb(NOs)s,

Fe(NOs); đã khuấy vào buret.

Bước 5: Cho con cá từ vào cốc 1000 mL có chứa 650 mL nước cất đã đun sôi và đem cốc đặt lên bàn khuấy nhiệt, Nhỏ từ từ từng giọt hỗn hợp dung dich muối trên buret vào cốc 1000 mL (có giấy đậy trên cốc) (Hình 2.3).

Hình 2.3 Nhỏ từng giọt hỗn hợp dung địch muối vào cốc nước đã đun sôi.

Bước 6: Sau khi nhỏ hết dung dịch trên buret, đem cốc di đun sôi và dé nguội (Hình

2.4) Khi nguội, nhỏ từ từ dung dịch KOH 5% vào va thử pH bằng quỳ tim đến pH = 9

Cho vào con cá từ và đặt lên máy khuấy từ khuấy trong 45 phút (Hình 2.5).

Hình 2.4 (a) Dé nguội hỗn hợp (b) Nhỏ từ từ dung dịch KOH 5%.

Hình 2.5 Sau khi cho dung dich KOH vào, xuất hiện kết tủa.

30

Bước 7: Dé lắng, đem hỗn hợp đi lọc, rửa và thu lay kết tủa, phơi khô ở nhiệt độ phòng

(Hình 2.6 và 2.7).

(a) (b)

Hình 2.7 (a) Kết tủa sau khi dé khô ở nhiệt độ phòng (b) Nghién mịn kết tủa thành bột

31

Cho 650 mL nước cắt vào cộc thủy tinh 1000

mL, dun nóng

Dung dich co

mau nau đỏ

Dem coc di dun sôi va đề nguôi

Nhỏ từ từ dung dich KOH 3% vào, pH = 9

Cho vào con cá từ va khuây từ trong 435°

Dé lăng, đem hon hợp lọc, rửa vả phơi khô

| une

Sin phim

Hình 2.8 Sơ đô quy trình thực nghiệm.