Trong đó phương pháp hóa ướt điều chế vật liệu tử oxit ngay nay được coi là chiếm ưu thé do đảm bảo được tính đồng nhất hỏa học và hoạt tinhcao của bột ferrite tạo thánh nhờ sự hinh thàn
Trang 1KHÓA LUẬN TOT NGHIEP
SƯ PHAM HÓA HỌCChuyên ngành: Hóa V6 Cơ
NGHIÊN CỨU TÓNG HỢP VÀ KHẢO SÁT
CÁU TRÚC, TÍNH CHAT CUA
VAT LIEU NANO YFeO; BANG PHƯƠNG
PHAP DONG KET TUA VA PHUONG PHAP
SOL-GEL THU VIEN
GVHD: TS, Nguyén Anh Tién
SVTH: Phgm Quynh Lan Phuong
MSSV: K36201069
Thành phó Hé Chi Minh, thang Š năm 2014
Trang 2kiện thuận lợi nhất cho em hoản thành bài khóa luận nay.
Em xin chân thành cám on các thay cô trong va ngoải khoa, những người da
luôn tận tinh giảng day, truyền cho chúng em niềm đam mê học tập và hỗ trợ rat
nhiều cho chúng em trong quả trinh học tập
Em cũng gửi lời trí ân của minh đến các thay cỏ anh chị cản bộ phòng thi
nghiệm hóa lí phỏng thí nghiệm vô cơ đã tạo mọi diéu kiện thuận lợi cho em trong
qua trình tiến hảnh thực nghiệm.
Em xin gửi lời cám ơn dén gia đình và bạn bè đã động viên tinh thần va giúp
đỡ em hoàn thành bai khóa luận này.
Vi thời gian vả khả năng có hạn nên trong bai khóa luận này không tránh
được những thiếu sót em rất mong nhận được sự đóng góp chan thành của thầy cô
và các bạn dé bài khóa luận trở nên hoản chính hơn.
Một lin nữa em xin chân thành cám ơn
Thành pho Hô Chi Minh, ngày thang 5 năm 2014
SVTH
Pham Quynh Lan Phuong
SVTH: Pham Quỳnh Lan Phương Trang 1
Trang 3Khúa luận tốt GVHD: TS Nguyễn Anh Tiến
MỤC LỤC
TIấN GẮN T ae ee ee a ae ae 1
MỤC UỤC cassia aa hea A000001606(À666i6iQ04000xG3u0iil)c00ỏQ3đGuọi 2
DANH MỤC BANG BIEU csceccccssseosveecssvecconsessnseescaneceeovecesneeceeanseesneeessneecesenesees 6CHƯƠNG 1 TONG QUAN VAN DE NGHIấN CỨU -2557c5z-s5 8
BB CRB AIRES SINT ST -veeeseesensseeeeeeecseeoseosoenee 8
I1: Mộtsố khải niệm eg ĐỒN ssctsscstssscscasesseseessay cect 22CG062 22 0Q6G1Ä esas 8
1.1.2 Ứng dụng của cụng nghệ nano Íđè 22222222 S992222E2112222120231222212 4 101.2 Cau trỳc tinh thộ của vật liệu perovskite ee cc ccccccccssesssenesnneesneesnnnees 12
1.3 Cỏc phương phỏp tống hợp vật liệu perovskite ABO); lầ
1.3.1, Phương phỏp gom truyền thống ÍŸT - 222-222 S212E241212102111 2221011 l4
1.3.2 Phương phỏp dồng kết tủa Í"è, c .SHinsoneHH 0090261415000 15
13:3 Phương phỏo th ind PK Hỏn G6 to eaasennts l6
1.4 Sắt, ytri và cỏc oxiL, hyđroxit của chỳng cà ỏc 1121x222 17 1.4.1 Sắt, oxit và hyđroxit sắt - 2s -sccccczezrerrccrezkeecrzzczsceerceesrcee 17
1.4.2 Yti, oxit và Hy@roxit Của YU ccccccecesceessereerersersresseesessveserrererestsereneneses 21
55; CON CARES UR To (| Ji) nnoneccomveronenoerece speonsenssnpannasnsonmnnns s6 231.5.1 Cấu trỳc li tưởng của perovskite YFEOs cccceccseecesseseneseessseeenneeneenseeeenn 23
1.5.2 Ứng dụng của perovskite YFCOs el cccsessssesessosessssesesveeenseereesneneeenns 24
1.6 Cỏc phương phỏp nghiờn cửu cau trỳc và tinh chat của bột nano 24
1.6.1 Phương phỏp phõn tớch nhiệt Íẽ ỏc ceeeeeniiererrrxeereokee 241.6.2 Phương phỏp nhiều xạ tia X (XRDJÍ” 2-5 St 111111112 26
1.6.3, Kớnh hiển vi điện tử quột (SEM)Íè, 5.6555 v22 2 11 2xecErzLeecrtvee 27
1.6.4 Phương phỏp đo độ từ húaŸ” À 22s 2 tộZCEE322CC L7 2C222E24422244722222221212 29CHƯƠNG 2 THỰC NGHIEM - KET QUÁ - THẢO LUẬN 32
SVTH: Phạm Quynh Lan Phương Trang 2
Trang 4Khóa luận tốt nghiệ GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền
t1 0 V10 TRI EM Ác cones sasnsnnegecunnonyaepesonppnpesomaneasssgenme rgemneeacec TRE
31/1: Dụng cụ và thiết DỆ tác cácccztscaáGSGLGiG00ãG0d02i0002/sã04208060i 32
1 CE GEA IIE aaeeneieeeeoaaeneseeseseonsenotresaeeseaeresoneseeeuoi 322.2 Thực nghiệm tông hợp vật liệu nano YFeO, bang phương pháp hóa wot 322.2.1 Tổng hợp vật liệu nano YFeO; bang phương pháp dong kết tủa 32
2.2.2 Tông hợp vật liệu nano YFeO; bing phương pháp sol-gel sử dụng long
trên TT uc angavvnektt tuong 066056011 0650500010002606//401025106/020082201010536 971 )87003064030 0289959030 33
2.3 Các đặc trưng của vật liệu nano YFeO; tông hợp bảng phương pháp hóa ướt.
s!n S2 mgit8sg2nsxszssnuiinsiässurnayfGasrisrxsmiizzasa5811XGu sôi 34
2.3.1 Các đặc trưng của vật liệu nano YFeO; tông hợp bang phương pháp đồng
Rei ein ei (ý tộc ec Nec aed a 77ÐP UP ìt 34
FF 50 TCE TAA TN PUR IES TMI seca scanceossspacenassoppenniysisnopuentnnsnnscite menses eieeasied 35
2:35:12, Kết quá nhiều xạ tin X (XRD) eiscccrticeceaeniiasangaaans 36
ã:1:1.5 Kết qua SEM của vũ Hồ Geeenieiioo-eoeeenaee<edeessseoaseese 38
2.3.1.4 Kết quả đo từ tính của vật liệu i.cSue An 1x 1.e0 40
2.3.2 Các đặc trưng của vật liệu nano YFeO; tông hợp bằng phương pháp sol-gel
SVTH: Pham Quynh Lan Phuong Trang 3
Trang 5Khóa luận tốt GVHD: TS Nguyễn Anh Tiến
Hình 1: Phan loại vật liệu nano theo cấu trúc ¿525 2222221 vcsccsset 10Hình 2 Cau trúc tinh thé perovskite ABO, thuản 5555555525555 13
Hinh 3 : So đỗ miéu ta quy trình tong hợp vật liệu ABO, theo phương pháp gốm
An apenas ete 0dhsu6n nh, g/ co l4
Hình 4: Tinh thé sắt kiểu lập phương tâm khối - 5222552215552 18Hình 5: Tình thé sắt kiểu lập phương tâm diện 5-55 555503025555 52 I8
Hình 6 Cầu trúc của 6: GiÖNG Li2GG00/2061 266 teas sbi aaa 19
Ra ESR Te TOON VD i cccaccessnrecis pe ctasuanizyerncctiay 0600: 01ố0e420G422564661662564366639921846650ã434 21
Hhú 8: Ành TEM của ViOi ia 1626666 ania
Hinh 9 Cau trúc của vật liệu perovskite YFeO;, cu cseeseee 23
HwWwW ME asetX ae Sa rc 6 Ce NE RENIN Te 26
Hình 11: Kính hiển vi điện tử quét ((SEM) -.- -<.:s soe-+ ccesceecceseoesrecenessessenesoeens 28
Hình 12: Đường cong từ trễ của vật liệu sắt tử 2 s2 suevseszsese 30
Hình 13: Thiết bị đo từ tính MICROSENE I‡VII 5 -556< 555cc 31
Hình 14: Sơ đồ mô tả quy trình tổng hợp vật liệu nano YFeO, bang phương phápcoi: BI NÝÝá" -ỶŸý-annaaadaaaearayianaanaanann 33
Hinh 15: Sơ đồ mô tả quy trình tông hợp vật liệu nano YFeO; bang phương phápsol-gel sử dụng lòng trắng trứng -. -2 52-©2Ssv2vzeEEvxtYxeeetzxegrrseerrvere 34Hinh 16: Gian đề phân tích nhiệt của mẫu bột YEeO; điều chế bằng phương pháp
Hình 17: Gian đồ XRD đã ghép với peak chuẩn của mẫu bột điều chế theo
phương pháp đồng kết tủa, sau khi nung ở 700°C trong lh 36
Hình 18: Gian đỏ XRD đã ghép với peak chuân cua mẫu bột điều ché theo
phương pháp dong ket tủa, sau khi nung ở 800°C trong lh 36
Hình 19: Gian đò XRD đã ghép với peak chuẩn của mẫu bột điều chẻ theo
phương pháp đồng kết tủa, sau khi nung ở 900°C trong lh 37
Hình 20: Gian dé chồng phé XRD của mẫu bột điều chế bang phương pháp đồngkết tủa sau khi nung ở các nhiệt độ 700C 800°C 900°C trong lh 37
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 4
Trang 6Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
Hình 21 Anh SEM của mẫu bột YFeO; tông hợp theo phương pháp đông kết tủa
sau khi nung 700°C (t= th) với độ phóng đại khác nhau à c 39
Hinh 22: Anh SEM của mẫu bột YFeO; tong hợp theo phương pháp dong kết tua
sau khi nung 800°C (a) va 900°C (b) trong lh 25525 ssssseersrseeeee 39
Hình 23: Đường cong từ trẻ của mẫu bột YFeO, điều ché bing phương pháp đồng
kết tủa nung ở nhiệt độ 700°C trong lh 65 22262222220922127211,ccci 40
Hình 24: Đường cong tử trễ của mẫu bột YFeO, điều chế bang phương phúp đông
kết tủa nung ở nhiệt độ 800°C Grom MB scscpsicessnt epee cite enorme) 4)
Hình 25: Gian đỏ phan tích nhiệt của mau bột YFeO, điều chế bằng phương pháp sol-gel sử dụng lòng trắng trimmg :cssssseccoresseecsseeavecssseeysecsnerssvensesstereresesseeessy 4 Hình 26 Giản đỏ XRD đã ghép với peak chuẩn của mẫu bột điều chế bằng 44
phương pháp sol-gel sứ dung lòng trắng trứng sau khi nung ở 700°C trong !h ,44 Hình 27 Gian dé XRD đã ghép với peak chuan của mẫu bột điều chế bắng 4$ phương pháp sol-gel sử đụng lòng tring trứng sau khi nung ở 800°C trong th 45
Hình 28 Giản đỏ XRD đã ghép với peak chuẩn cia mẫu hột điều chế băng 45phương pháp sol-gel sử dụng lòng trắng trửng sau khi nung ở 900°C trong lh 45
Hình 29 Gian đỗ chéng phô XRD của mẫu bột điều chế bằng phương pháp
sol-gel sử dụng lòng trang trứng sau khi nung ở các nhiệt độ 700°C, &00°C 900°C
Hình 30 Anh SEM của mẫu bột YFeO; tổng hợp bảng phương pháp sol-gel sử
dụng lòng trắng trứng sau khi nung 700°C (a) và 800°C (b) trong lh 47
Hình 31 Đường cong từ tré của mẫu bột YFeO; điều ché bằng phương pháp
sol-gel sử dụng lòng trắng trứng nung ở nhiệt độ 700°C trong lh 48
Hình 32 Đường cong tử trễ của mẫu bột YFeO, điều chế bằng phương pháp gel sử dụng lòng trang trứng nung ở nhiệt độ 800°C trong lh 49
sol-SVTH: Pham Quỳnh Lan Phương Trang 5
Trang 7Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyén Anh Tiên
DANH MỤC BANG BIEU
Bang 1: Các đặc trưng từ tính của mẫu bột YFeO; điều chế bằng phương pháp
đồng kết tủa nung ở 700°C vả 800°C trong lh 222¿ 2222252 2sc22SZScsecv2 42
Bang 2: Các đặc trưng tử tính của mẫu bột YFeO, điều chế bằng phương pháp
lòng trăng trứng sau khi nung ở 700°C và 800°C trong lh -5- 49
Ll
SVTH: Pham Quynh Lan Phuong Trang 6
Trang 8Khóa luận wrt nghiệp GVHD: 1S Nguyễn Anh Tien
LOI MO BAU
Công nghệ nano là một bước tiến bộ vượt bậc trong lịch sử khoa học nhân
loại Công nghệ tiên tiền nay đã góp phần mở ra những cơ hội mới thúc đây sự pháttriển của nhiêu lĩnh vực khác nhau trong đời sống từ y học hóa học bảo vệ môitrưởng đến sự phát triển vẻ kinh tế va xa hơn là nâng cao chất lượng cuộc sông conngười!"!
GO Việt Nam, tuy công nghệ nano chi mới phát triển trong khoảng chục nam
trở lại day, nhưng cũng đã kịp thời cỏ được những kết qua dang khich lệ đóng gópcho nên công nghệ nước nha Nim bắt được xu thé đỏ các nha khoa học và các
chuyên gia, kỹ sư tại các phòng nghiên cứu cua các trường đại học.các trung tim va
các viện nghiên cứu trên khắp ca nước, với sự hỗ trợ của chính phủ, đã day mạnh
việc nghiên cứu các ửng dụng của công nghệ nano trong các lĩnh vực mang tính ứng
dụng cao như y học sinh học công nghệ bảo vệ môi trường điện tử viễn thông
dựa trên chính những vật liệu nano phố biển và dé tổng hợp nhất
Trong những năm gần đây ferrite các kim loại đất hiểm với cau trúc lệch
perovskite dạng l.nFeO; (trong trường hợp riêng Ln là Y) da được nghiên cứu va
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điện tử nano làm chất xúc tác cho các quá trình
oxi hóa lam vật liệu nhạy khí trong việc chế tạo các dụng cụ cám biến khí hoạt
động ở nhiệt độ cao, làm điện cyc !""!
Ngày nay, có rất nhiều phương pháp đẻ điều chế vật liệu nano oxit với thànhphân khác nhau như phương pháp gồm truyền thông phương pháp hóa ướt phương
pháp điện hoáf'?Ì Trong đó phương pháp hóa ướt điều chế vật liệu tử oxit ngay
nay được coi là chiếm ưu thé do đảm bảo được tính đồng nhất hỏa học và hoạt tinhcao của bột ferrite tạo thánh nhờ sự hinh thành đơn pha ở nhiệt độ nung thiêu kếtthâp.
Dựa trên những cơ sở đã trình bày tôi chọn dé tai “NGHIÊN CỨU TONGHỢP VA KHAO SÁT CAU TRÚC, TINH CHAT CUA VAT LIEU NANOYFeO, BANG PHƯƠNG PHAP DONG KET TUA VA PHƯƠNG PHAP SOL-GELTM lam dé tai khỏa luận tốt nghiệp cúng với mong muốn đóng góp thêm mot ítthông tin về loại vật liệu nay.
SVTH: Phạm Quynh Lan Phương Trang 7
Trang 9Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyén Anh Tién
CHUONG 1
TONG QUAN VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu về công nghệ nano
1.1.1 Một số khái niệm cơ bản
Trong khoảng vài thập niên gan đây, trong khoa học xuất hiện một day các tử
mới gắn liên với hậu tố "nano" như: cẩu trúc nano công nghệ nano vật liệu nano
hoá học nano, vật lý nano, cơ học nano, công nghệ sinh học nano, hiệu ứng kích
thước nano Người ta đã công bô hang loạt các bai bảo các công trình khoa học các tạp chí và tô chức nhiều hội nghị hội tháo gan liên với chủ dé công nghệ nano.
Xuất hiện nhiều trung tâm, viện nghiên cứu tổ bộ môn khoa, chuyên ngành về
công nghệ nano va vật liệu nano Chữ “nano” gốc Hy Lạp được gan vào trước cácdon vị do dé tạo ra đơn vị ước giảm đi | tý lần (10) Ví dụ: nanogam © I phan tỷgam: nanomet = | phan ty mét hay Inm = 10” m
Khoa học nghiên cứu vẻ hạt nano đã va dang được quan tâm do chủng có tinh
chất vật lý, hoá học vả nhiều ứng dụng khác đặc biệt hơn so với khi nghiên cứu vẻ
hạt micro trước đó.
Khoa học nanol**! là ngành khoa học nghiên cứu vẻ các hiện tượng và sự can
thiệp vao vật liệu ở quy mô nguyên tử, phân tử và đại phan tử Tại các quy mô đó,
tính chất của vật liệu khác han với tính chat của chúng tại các quy mô lớn hơn
Ngành khoa học này liên quan đến nhiều ngành khoa học khác như vật lý học.
hóa học sinh học.
Công nghệ nano!” là tô hợp các quá trình chế tạo ra vật liệu, các thiết bị máy móc vả các hệ kỹ thuật mà chức năng của chủng được xác định bởi câu trúc nano.tức là các đơn vị cau trúc cỏ kích thước từ | đến 100 nm Công nghệ nano xuất hiện
trên cầu nối của một số ngành khoa học (hoá học, vật lý, cơ học, khoa học vật liệu
sinh học và nhiều lĩnh vực khác của khoa học) ngày càng di sâu vào nhiều lĩnh vực hiện đại của khoa học và kỹ thuật va thong qua chúng nó đi vào đời sống của chủng
ta.
Vat liệu nano!” là các tô chức cấu trúc thiết bj hệ thống có kích thước
nano (khoảng tử | đến vai tram nanomet, tức cỡ nguyễn tử, phân tử, hay đại phân
errr rrr errr re ccFE——TETTTÐFÐT—Ƒ————
SVTH: Pham Quynh Lan Phuong Trang 8
Trang 10Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiến
tử) Các vật liệu với kích thước như vậy có những tính chất hóa học, nhiệt, điện, từ,
quang xúc tác rat đặc biệt, khác han các vật liệu có kích thước lớn
Thông thường vật liệu nano được phan ra thành nhiều loại, phụ thuộc vào
trạng thái, cầu trúc của vật liệu và kích thước của chúng v.v
- Vé trạng thái của vật liệu người ta phân chia thành ba trạng thái:
rắn, lỏng va khi Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay chủ yếu là vật
liệu rắn sau đó mới đến chat lỏng vả khi
- Vé cau trúc vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau: (hình 1)
+ Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano khôngcòn chiều tự do nao cho điện tứ)
Vi du: các hạt nano từ tính sắt oxit (magnetite FeyO, maghemite a-Fe;O;) có
thé phá hủy các tế bao ung thư nhờ tác động của từ trường.
+ - Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano,điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cằm tù)
Vi du: Silicat lớp (phyllosilicat được kết hợp với các polime dé tạo
nanocomposite có các tính chất chịu nhiệt chống cháy, chịu mài mòn, biển đổi các
tính chất điện, quang phụ thuộc vào dạng polime được sử dụng.
+ _ Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano,
hai chiều tự do
Vi dy: Ông nano cacbon được triển khai trong các hệ thống cơ điện nano, bao
gồm các thành phan bộ nhớ cơ học motor điện cỡ nano
+ Vật liệu nano ba chiều là vật liệu dạng khối được cấu tạo từ các hạt nanotinh thé Vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đỏ chỉ có một phan củavật liệu cỏ kích thước nanomet, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiêu, mộtchiều, hai chiều đan xen lẫn nhau
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 9
Trang 11Khóa luận tốt nphié GVHD: TS, Nguyễn Anh Tiến
s ev rs
lop
Hinh 1: Phan loai vat liéu nano theo cau Irúc
Phan loại theo tính chat vật liệu thê hiện sự khác biệt ở các lĩnh vực ửng dụng.
+ Vat liệu nano kim loại.
+ Vat liệu nano ban dan,
+ Vat liệu nano tự tinh;
+ Vat liệu nano sinh học,
+.V‹V«
1.1.2 Ứng dụng của công nghệ nano '®
Công nghệ nano được nghiên cứu lần đầu tiên trên thé giới váo năm 1959 bởinha vật li học người Mf Richard Feynman, song chi bắt dau thu được thành quảtrong vài thập ki trở lại đây nhưng đã tạo ra một cuộc cách mạng đổi với khoa học
nhân loại Những hạt nano với kích thước bẻ nhỏ đã và đang được ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực như y học sinh học vật liệu điện tứ công nghệ thong tin truyền
thông Sau day là một số ứng dụng chính.
“` Công nghệ nano với lĩnh vực sinh học và y học
Ung dụng công nghệ nano trong lĩnh vực sinh học dé tạo ra các thiết bị cực
nhỏ có thé đưa vao cơ thé dé tiêu diệt virut va các tế bảo ung thư tạo ra hàng tram
các được liệu mới tử các vi sinh vật mang ADN tái tô hợp, tạo ra các protein cảm
—Ï—=—==>>=———nnnnunẵặẵuờơnn
SV TH: Phạm Quynh Lan Phương [rang 10
Trang 12Khóa luận tốt GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
ma phan đi động chi có kích thước cỡ phân tứ protein tạo ra các chip sinh học vả
tiên tới kha năng tao ra các máy tinh sinh học với tốc độ truyền đạt thông tin như bộ
não.
Công nghệ nano sinh học còn có thé được ứng dung trong y học dé tạo ra một
phương pháp tông hợp thử nghiệm dé bao ché được phim nâng cao các kĩ thuậtchuan đoán, liệu pháp va chiều chụp ở cấp độ tế bao với độ phân giải cao hơn độ
phan giải của chụp hình cộng hưởng từ.
* Công nghệ nano với lĩnh vực điện tử, quang điện tử, công nghệ thông tin
và truyền thông
Không có một lĩnh vực nào ma công nghệ nano có ảnh hướng nhiều như điện
tử công nghệ thông tin vả truyền thông Điều nay được phan ánh rd nhất ở số lượng
các transitor kiên tạo nên vi mạch máy tinh, sé lượng các transitor trên một con chip ting lên làm tăng tốc độ xử lý của nó, giảm kích thước linh kiện dẫn tới giảm giá
thành, nâng cao hiệu qua kinh tế lên nhiều lần
Ứng dụng đâu tiên của công nghệ nano là tạo các lớp bán dẫn siêu mỏng mới.
Ngoài ra công nghệ nano mo ra cho công nghệ thông tin một triển vọng mới - chếtạo linh kiện mới rẻ hơn và cỏ tính năng cao hon hẳn so với transitor, đó là cácchấm lượng tử được chế tạo ở mức độ tinh vi, mỗi chiều chỉ có Inm thi một linh
kiện cỡ 1 cm’ sẽ lưu trữ được 1000 tỷ tỷ bịt, tức là toàn bộ thông tin của tất cả các
thư viện trên the giới này cỏ thé lưu giữ trong đó
Quang điện tử cũng là một lĩnh vực chủ chốt của cuộc cách mạng công nghệthông tin Lĩnh vực này đang có xu thé giảm tối đa kích thước, vi dụ như một sốlinh kiện của thiết bị phát tia laze năng lượng lượng tử, các man hình tinh thé lỏngđỏi hỏi được ché tạo với độ chính xác cỡ vải nanomet
s+ Công nghệ nano với lĩnh vực vật liệu
Vật liệu nano composit gom các vật liệu khác nhau vẻ cau trúc vả thànhphản sử dụng các hạt nano trong vật liệu composit làm tăng tính chất cơ lí, piảm
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 11
Trang 13Khóa luận tốt nghỉ GVHD: TS Nguyễn Anh Tién
các bức xạ khác Các vật liệu gồm composit được sử dụng làm lớp mạ trong diéu
kiện cơ nhiệt khắc nhiệt Các lớp mạ tạo bởi các hạt nano có các tinh chất khác
thường như thay đổi mau khi có dòng điện di qua Các loại sơn tưởng chứa các hạt
nano lam tăng kha năng chống bám bụi Trên thị trường đã xuất hiện loại thuỷ tinh
tự làm sạch do được mạ một lớp các hạt nano chống bám bụi
“+ Công nghệ nano với vấn dé môi trường
Một trong những ứng dụng của công nghệ nano đó là dùng đẻ chế tạo các thiết
bị chẳng hạn như các lưới lọc nước nano với cấu tạo đủ rộng dé cho các phân tửnước đi qua song cũng đủ hẹp đẻ ngăn chặn các phân tứ chat ban gây ô nhiễm
Dé lọc nước bị nhiễm bản quá trình img dụng công nghệ nano sẽ can tới các
hat phân tử nano tử - nanomagnets Ngoai lọc sạch nude, các hạt phần tử nano tử
còn có tác dụng giữ lại các phân tử thạch tín - arsenic trong nước, loại bỏ một lượng
lớn chất clo, thủy ngân va thậm chi lả các phân tử phóng xạ radon trong nước (khả
năng làm sạch thành phan arsenic của phân tử nano từ có thé lên tới 99%), do đó nước được lọc bằng công nghệ nano còn có thé uống được ngay sau khi lọc.
1.2 Cấu trúc tinh thé của vật liệu perovskite ''!"!
Vật liệu ABO, ở dạng cấu trúc oxit kiểu perovskite Với cấu trúc tinh thể
perovskite ABO;, thưởng dé cập tới 2 loại:
e©_ Cấu trúc tinh thé ABO, thuần
e Cấu trúc tinh thé ABO, biến tinh
Trong khóa luận này, chúng tôi chi dé cập tới câu trúc tinh thé ABO, thuan.
Cau trúc perovskite lí tưởng ABO, được mô tả ở hình 2, trong đó A là các
nguyên tố đất hiểm thuộc họ lantanit (Y, La, Pr, Nd Sm, Eu) và B là các kim loại
chuyển tiếp (Mn, Co, Fe ) Trường hợp chung bán kính của cation A lớn hơn ban
kính của cation B.
SVTH: Pham Quynh Lan Phương Trang 12
Trang 14Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyén Anh Tién
Trong cấu trúc perovskite lí tưởng, 6 mạng cơ sở là một hình lập phương tâm
khối với các thông số mạng a = b = c và a = ff = y = 90° Vị trí tam đỉnh của hình
lập phương là vị trí của các cation A, tâm của sáu mặt hình lập phương là vị trí của
ion phối trí, thường là vị trí của ion oxi và tâm của hình lập phương là vị trí
của ion B Nghĩa là xung quanh ion B có sáu ion oxi (hình 2a) và quanh ion A có
mười hai ion oxi phối trí (hình 2b) Như vậy cấu trúc tinh thể của hợp chấtperovskite còn có thể mô tả dưới dang sắp xếp các bát điện BO, (hình 2b) với cation
B năm ở hốc của bát diện BO,, còn các anion O” năm ở đỉnh của bát điện BO, Từ
hinh 2b, các góc B-O-B bảng 180° va độ dài liên kết B-O bảng nhau theo mọi
phương.
Vi trí caúon A?(A”) — @ Vi tri cation B“(BTM) @ Vi trí cation o*
Hình 2 Cấu trúc tinh thé perovskite ABO, thuần
1.3 Các phương pháp tông hợp vật liệu perovskite ABO,
Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau tổng hợp vật liệu perovskite
ABO, như phương pháp cơ học, phương pháp hóa ướt, phương pháp điện
hóa Tuy nhiên, điều ché vật liệu nano bảng phương pháp nào thì cũng đi theomột trong hai hướng là bottom up (Từ dưới lên trên) và top down (Từ trên xuốngđưới) |?! Trong khóa luận này chúng tôi dé cập đến 2 nhóm phương pháp chính là
phương phúp gốm truyền thống và phương pháp hóa ướt Trong đó phương pháp
hóa ướt gồm phương pháp đồng kết tủa và phương pháp sol-gel
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 13
Trang 15Khóa luận tốt n GVHD: TS Nguyễn Anh Tien
cao sản phẩm thu được thường dưới dang hột và có cấp hạt cờ milimet Từ sản
phẩm do mới tiến hành tạo hình va thực hiện quá trình kết khối thành vật liệu cụ
thé Dây là phương pháp da được phát triển lâu đời nhất nhưng hiện nay van còn
được ứng dụng rộng rãi Cac công đoạn theo phương pháp nảy như sau:
Hình ‡ : Sơ dé miéu ta quy trình tong hợp vật liệu ABO, theo phương pháp gồm
Công đoạn 1: Tính toán thành phan của nguyên liệu ban dau (đi tir oxit,
hidroxit, hoặc các muối vô cơ) sao cho dat ty lệ hợp thức cúa san phẩm mong muốn.
Công đoạn 2: Nghién mịn nguyên liệu dé tăng diện tích tiếp xúc giữa các chất
phản ứng và khuếch tán đồng đẻu các chất trong hỗn hợp Nếu lượng phối liệu chỉ
dưới 20 gam có thé nghiền mịn trong cdi mã não Vi ring cối chày bằng mã não có
độ cứng cao đặc biệt là phẳng, nên trong quá trình nghiền không đưa tạp chất vào
và cũng không dé dính phối liệu lại trong khe rãnh của côi làm sai lệch tỷ lệ cácchất trong phan ứng Khi nghiền có thẻ đưa vao một lượng it dung mỏi cho dénghiên Chọn loại dung môi nao dé trong quá trình nghiền dé thoát ra khỏi phối liệu (có thé dùng rượu etylic, axeton ).
Công đoạn 3: Nhằm tăng mức độ tiếp xúc giữa các chất phản ứng Kích thước
va độ day của viên mẫu tuỷ thuộc vào khuôn và mức độ dẫn nhiệt của phối liệu Dé
thu được mẫu phối liệu có độ xốp thấp đôi lúc can phải sử dụng phương pháp nén
nóng (vừa nén vừa gia nhiệU) Việc tác động đông thời cả nhiệt độ áp suất đòi hoi
phải có thời gian dé thu được mẫu phối liệu có độ chắc đặc cao.
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 14
Trang 16Khóa luận tốt nghi GVHD: TS Nguyễn Anh Tiến
chất ban đâu mới xem như kết thúc phản ứng.
Uu điểm: Dùng ít hod chất, hoá chất không đắt tiền, các thao tác dé tự động
hoá nên để dàng đưa vào đây chuyển sản xuất với lượng lớn
Nhược điểm: Doi hỏi nhiều thiết bị phức tap, tính đồng nhất của sản phẩm
không cao, kích thước hạt lớn (cd milimet) nên khi ép tạo thành san phẩm thưởng
có độ rồng lớn, tốc độ phan ứng trong pha rin diễn ra chậm vả xảy ra ở nhiệt độ
Với phương pháp đồng kết tủa: chất gốc là các mudi vô cơ như mudi clorua
sunfat, nitrat được hòa tan trong môi trưởng nước sau đó cho phản ứng với dung
địch bazơ hydroxit như KOH, NaOH, NH,OH để tạo kết tủa Sản phẩm kết tủađược lọc rửa sạch bằng nước cắt và được làm khô tự nhiên trong không khí Các hạt
được tông hợp có kích thước tử vải nanomét đến vài chục nanomét Kích thước hạt
có thé được kiểm soát thông qua các yếu tô như tỉ lệ vật liệu ban đâu trạng thái oxy
hóa độ pH dung dịch
Phương pháp đồng kết tủa đã khắc phục được một số nhược điểm của phươngpháp gồm truyền thống Cụ thé phương pháp đông kết tủa có những ưu điểm sau:
© Dễ dàng chế tạo được vật liệu có kích thước cờ nanomet
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 15
Trang 17Khóa luận tốt nghỉ GVHD: TS Nguyễn Anh Tiền
trình mắt mát do bay hơi it 6 nhiễm môi trường
© Tính đông nhất của sản phâm cao
Bên cạnh đó phương pháp đông kết tủa còn có một vải nhược điểm 1a:
® Phan ứng tạo kết tủa phụ thuộc vảo tích số tan, khả năng tạo phức giữa ion
kim loại va ion tạo kết tủa, lực ion, độ pH của dung dịch
¢ Tinh đồng nhất hóa học của oxit phức hợp tùy thuộc vào tính déng nhất của
kết tủa từ dung dịch
© Việc chọn điều kiện đẻ các ion kim loại cùng kết tủa là một công việc rất khó
khăn và phức tạp.
¢ Qué trình rửa kéo theo một cách chọn lọc cấu tử nao đó làm cho sản phẩm
thu được có thanh phan khác với thành phan dung dich ban dau.
1.3.3 Phương pháp sol — gel "
Tir “sol” là từ dau của danh tir “solution”, còn tử “gel” là tử đầu của “gelation”.
Sử dụng phương pháp sol-gel ta có thể chế tạo ra các hợp chất ở dạng khối, siêu
mịn, màng mỏng và sợi Một cách đơn giản nhất, phương pháp này được mô tả với
hai loại phản ứng cơ bản là phản ứng thủy phân và polime hóa ngưng tụ Hạt được
tạo thành tồn tại ở dạng gel.
Phương pháp sol-gel đã được biết đến từ rất lâu vả được ứng dụng khá rộng rãi
vi phương pháp nay có thé tạo ra những vật liệu có kích thước hạt rất nhỏ cờ nano.
Phương pháp sol-gel được thực hiện theo quy trinh sau:
Qua trình tạo sol bao gdm sự hòa tan các ion kim loại hoặc các oxit kim loại
kiểm, các muối kim loại hữu cơ trong dung mỗi rượu, hoặc các mudi kim loại vô cơtrong dung môi nước tạo thành thé huyền phi, sol sẽ hình thành khi các huyền phù
trở nên chất kco lỏng Sol sau đỏ chuyên đổi thành gel thông qua sự ngưng tụ Gel
SVTH: Phạm Quynh Lan Phuong ‘Trang 16
Trang 18Khóa luận tốt GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
Giai đoạn tiếp theo là nung xerogel dé tạo thành tinh thé bột.
Uu điểm: Có thé sử dụng điều chẻ nhiều loại vật liệu khác nhau, có khả năng
thích ứng với nhiều diéu kiện phan ứng tao ra các hạt có kích thước nhỏ( cỡ
nanomet) chủ yếu do các chất phản img được hòa trộn ở mức độ phan tử nên hạ
thấp nhiệt thiêu kết.
Nhược điểm: Do sự khác biệt vẻ tốc độ thủy phân và ngưng tụ của các chất banđâu có thể dẫn đến tính không động nhất hóa hoc, có thé ton tai các pha tinh thé
khong mong muốn.
Phương pháp sol-gel rat đa dạng có thé sử dụng các polime khác nhau đẻ tạogel và bao bọc muỗi như polivinyl alcol, polivinyl clorua, lòng trăng trứng,
Lòng tring trừng là một hỗn hợp phức tạp của nhiều hợp chất cao phân tử như
protein (9.78%), gluxit (0.6%) và chất béo, chúng có độ nhớt nhất định và có sự kết
dính cao’! Hơn nữa, lòng trắng trứng là một polime có sẵn trong tự nhiên, dé tìm,giá thành rẻ Do đó trong dé tài nay chúng tôi sử dụng lòng trăng trứng ga làm chat
tạo gel trong quá trình tổng hợp vật liệu nano YFeO:
1.4 Sắt, ytri và các oxit, hyđroxit của chúng
Vật liệu nano YFeO; trong dé tài này được điều chế bằng phương pháp đồngkết tủa các cation Y** và Fe** bởi tác nhân kết tủa là dung dịch KOH, Sự tạo thành
pha YFeO; thông qua giai đoạn nhiệt phân kết tủa hydroxit thành oxit Do đó trong
phan này chúng ta tìm hiểu một số tính chất của nguyên tố sắt, yttrí và các oxit,
hyđroxit tương Ung cua chúng.
Những dang a và B có kiến trúc tinh thé kiểu lập phương tâm khối (hình 4)
nhưng có kiến trúc electron khác nhau nên Fe, cỏ tính sat-tir va Fes có tính thuận từ,
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 17
Trang 19Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyén Anh Tién
Fe, khác với Fe, là không hòa tan cacbon (C) Fe, có kiến trúc tinh thé kiểu lập
phương tâm điện (hinh 5) và tính thuận từ Fe ¿ có kiến trúc lập phương tâm khối
như Fe„ nhưng tồn tại đến nhiệt độ nóng chảy
Hình 4: Tinh thé sắt kiểu lập phương tâm khối
Hình 5: Tinh thé sắt kiểu lập phương tâm điện
Sắt là kim loại được tách ra từ các mỏ quặng sắt, và rất khó tìm thấy nó ở dạngtinh khiết Khoáng vật chủ yếu của sắt là quặng manhetite (Fe;O,) quặng hematite
đỏ (FezO;) và quặng hematite nâu [Fe;O:.2Fe(OH);] Dé thu được sắt tinh khiết cáctạp chất phải được loại bỏ bang phương pháp khử hóa học Sắt được sử dụng trongsản xuất gang và thép
b) Sắt (111) oxit ?"!
Fe;Oy có tính thuận từ, màu nâu đó Trong các hợp chit oxit sắt, Fe(II) là chất
có trang thái spin cao (có các electron thuộc phân lớp d) Fe (HH) với 5 electron d
lớp ngoài cùng nên có năng lượng mạng lưới trường tinh thé én định
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 18
Trang 20Khóa luận tốt nghiệ GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
gamma vả epsilon).
a-Fe,O, được nghiên cứu va tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng quặnghematite Hematite có dang hình thoi ở trung tâm giống như hình dạng của những
viên corudum (œ-Al;O), trong đó ion sắt (II) chiếm 2/3 thé tích bát điện.
B-Fe,O, có từ tính không dn định là một điểm riêng dé phân biệt nó với các
dang gamma alpha va epsilon ð-Fe;O; siêu bén với nhiệt và được chuyển đổi
thành hematite ở nhiệt độ khoảng 500°C,
y-Fe,O, ton tại trong tự nhiên đưới dang khoáng maghemite y-FesO không bẻn vớinhiệt và được chuyển thành hematite ở nhiệt độ cao hơn Nhiệt độ và cơ chế của sự
thay đôi câu trúc phụ thuộc vào điều kiện thi nghiệm và đặc biệt là kích thước của
các hạt maghemite Trong trường hợp cấu trúc hạt bé thì e -Fe;O; là chất trung gian
trong sự chuyển đối cấu trúc từ y-Fe,O,——+ a-Fe,O,, cơ chế chuyển đối thành hematite phụ thuộc nhiều vào mức độ các hụt tích tụ y-Fe;O; (maghemite) đã thu
hút được nhiều sự nghiên cửu do nỏ có tính từ va được sử dụng làm chat xúc tác
Hình 6 Cấu trúc của e-Fe›Q¿
€ -Fe,O, có thé được xem là chất mới nhất trong hợp chat sắt (II) oxit, cấu trúc
của nó được biết đến vào năm 1988 bởi Trone et al E-FeO có hình dang trực thoi
với 8 tế bào đơn vị
E-Fe;O; thi được tổng hợp bang phương pháp sol-gel hoặc đun nóng dung dich kali ferricyanide với hypochlorite natri va kali hydroxit, sau đó nung kết tủa ở SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 19
TH
Trang 21Khóa luận tốt GVHD: TS Nguyễn Anh Tiến
xuất sơn, phụ gia và trong sản xuất kính màu
Fe;O; còn được sử đụng làm chat xúc tác phan ứng cho ngành công nghiệp sản
xuất hoá chất như là chất xúc tác cho phản ứng khử ethylbenzen đẻ sản xuất styren
Fe;O; cũng là nguyên liệu ban dau dé sản xuất ferrit Ngoài ra, nó còn được sửdụng trong công nghệ sản xuất gốm sứ, nam châm vĩnh cứu, trong kỳ thuật lưu trừphương tiện truyền thông
Điều chế:
Oxit sắt (II) là một sản phẩm của quả trình oxi hóa
4Fe + O; + 2H,O —+ 4FeO(OH)
Sản phẩm của quá trình oxi hóa là Fe(O)OH, sau đó đem khử nước ở 200°C
2FeO(OH) + Fe;O; + H;O
Ngoài ra, oxit sắt còn được điều chế bằng cách nhiệt phân các mudi
cacbonat hoặc nitrat
4Fe(NO;); + 2Fe;Oy + 12NO; + 3Q;
Phân hủy nhiệt hidroxit sắt (111) theo nhiệt độ trên 200°C tạo thành oxit sắt.
c) Sắt (HE) hyđroxit !"'Ì
Sắt (111) hiđroxit là chất kết tủa màu đỏ nâu được tạo ra khi cho một tác nhân
kết tủa như kiểm, amoniac, dung dịch cacbonat tác dụng với muối sắt(III):
2FeCl; + 3NazCO; + 3H;O — 2Fe(OH); + 6NaCl + 3CO;
SVTH: Pham Quỳnh Lan Phuong Trang 20
Trang 22Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiến
Fe(OH); khô là những cục xốp, khói lượng riêng thay đôi trong khoảng tử
3.4g/cm` đến 3.9 g/cm` Hau như không tan trong nước ( T=4.10”*)
Fe(OH); không tan trong nước va có tính lưỡng tinh yếu: tan dé trong dung
địch axit và tan được trong dung dịch kiểm đặc nóng hoặc Na;CO; hay K;CƠ: nóng
chảy,
Fe(OH); + NaOH đặc ——-> NaFcO; + 2H;O
2Fe(OH)¡+ KạCO; = 2KFeO; + CO; + 3H;O
Hydroxit sắt (III) có công thức Fe(OH);.nH;O Kết quả XRD cho ta thay chúng có cau trúc hình lập phương với cạnh bang 0.7568 nm.
1.4.2 Ytri, oxit và hydroxit cua ytri
a) Ytri kim loại!!!
trong các khoáng vật đất hiếm và một số các hợp chất của nó được sử dụng làm lân quang trong các ống tia âm cực, chăng hạn trong các ống dùng cho truyền hinh.
Nguyên tố nảy thông thường không tim thấy trong cơ thé người và cũng không
đóng một vai trò sinh học nao.
Ytri tương đổi bên trong không khí trông khá giéng scandi ở bẻ ngoài và về
tính chat hóa học thi tương tự như các nguyên tổ nhóm Lantan, khi bị phơi ra ngoài ánh sáng có ánh hơi hồng Các mảnh vụn hay phoi bao của kim loại này có thé bat
—=Tm TT —ễễễtễ—=ễs===sễx=ễễxễsss
SVTH: Pham Quynh Lan Phương Trang 21
Trang 23Khóa luận tốt nghiệ GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
của ytri 1a +3.
b) Oxit ytri!'*?I
YO; là chat ran mau trang và ôn định trong không khi Nó được sử dụng như
là một nguyên liệu đầu vio phỏ biến cho các ngành khoa học vật liệu cũng như
trong tông hợp vỗ cơ,
chất xúc tác cho quá trình polime hóa etylen,
Bên cạnh đó nó được dùng để khử oxi cho vanadi hay các kim loại phi sắtkhác Oxit ytri được dùng như là phụ gia kết đính trong sản xuất nitrua silic xốp
Được sử dụng làm đèn huỳnh quang trong các loại kính hiển vi điện tử truyền, là
chất phụ gia trong sơn, nhựa nam châm vĩnh cửu, vật liệu phát sáng màu đỏ trongcác loại đèn huỳnh quang.
Các hợp chất chứa nguyên tố này hiểm khi được bắt gặp nhưng nên hết sức
cân thận do chúng có độc tính cao Các muỗi của ytri có thể có khả năng gây ung
thư.
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 22
Trang 24Khóa luận tốt nghiệ GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
siH4I
Hydroxit ytri hay con được gọi fa ytri hidrat la một vật liệu quan trọng được
sử dung trong lĩnh vực gém sứ thay tinh va điện tứ
Hydroxit ytri da được tìm thấy trong các bộ cảm biến, vận chuyển chất long
hoặc chất khi, ngoái ra chúng còn được sử dụng làm chất xúc tác trong những
năm gan đây sự tông hợp các hợp chat đất hiểm dang ông nano đã thu hút được
nhiều sự chú ý mạnh mẽ do chúng có thé được sử dụng dé làm nhãn sinh học, phat
quang trong các thiết bị có hiệu suất cao, chất xúc tác và một sở vật liệu chức năng
khác
Khi nhiệt phân hyđroxit ytri 6 khoảng 500°C trong khoảng 2 giờ thi ta sẽ thu
được oxit yiri.
1.5 Giới thiệu về perovskite YFeO ”!
1.5.1 Cấu trúc lí tưởng của perovskite Y FeO,
Tinh thể YFeO, có cấu trúc trực thoi hoặc lục giác (giống với YAlO)) tùy
thuộc vào điều kiện tông hợp nên nó Mỗi tế bao đơn vị YFeO; chứa 4 ion sắt 6 mỗiđỉnh nhưng các trục của
4 ion sit hơi nghiêng so với bát điện (hình 9)
Hình 9 Cau trúc của vật liệu perovskite YFeO,
Các hiện tượng biến dang của perovskite chủ yếu là ở vị trí YỲ” trong khí đó
các ion Fe’’ cơ bản vẫn được giữ nguyên trong thé bát điện.
Một số công trinh nghiên cứu vẻ tổng hợp YEeO; di được công bỏ Ytri
orthoferit cỏ thẻ được tông hợp bang phan ứng pha ran thông thường [a từ oxit
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương [rang 23
Trang 25Khóa luận tốt ngh GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
va Fe;O,, Một số phương pháp khác cũng đã được dé xuất bao g6m phương pháp sol-gel của một hồn hợp kim loại với oxit kiêm Y-Fe phương pháp Pechini (phương pháp tương tự như phương pháp sol-gel, qua trình nay lay tén của nha phát
minh người Mỹ Maggio Pechini) phương pháp tong hợp bước sóng phương pháp
hoa cơ học va phương pháp quy nap plasma phương pháp phan huy nhiệt .
1.5.2 Ứng dụng của perovskite YEeO,!'*tt!
YFeO; đơn tinh thé được sir dung trong bộ cám biển và các thiết bị truyền thông.
nó có nhiệm vụ chuyên đôi quay va từ trường ớ đó những tinh thé hoạt động như
cam ứng điện.
Tinh thé YFeO; có kích thước nano có khả năng ửng dụng trong chiếu xạ dưới
ánh sáng nhìn thấy do cấu trúc của nó thuộc loại perovskite và nó có thuộc tinh quang phố hap thụ YFeO, là chất xúc tác cơ bản đà được nghiên cửu trong quá trình oxi hóa thuộc nhuộm hữu cơ Ngoài ra, YFeO; có cấu trúc lục giác có hoạt
tinh xúc tac cao con được sử dụng trong quá trình oxi hoá CO.
1.6 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất của bột nano
Tùy vào các đặc trưng tính chất của vật liệu người ta sử dụng các phương
pháp nghiên cứu khác nhau.
Trong dé tài này chúng tôi nghiên cứu cau trúc và tính chất của vật liệu nanoYFeO; bằng các phương pháp sau: Phương pháp phân tích khối lượng nhiệt (TGA)
và phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DTA), phương pháp nhiều xạ tia X (XRD),
phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) vả phương pháp do độ tir hóa (VSM).
Do đó trong phan nay chúng tôi tong quan vải nét về chúng
1.6.1 Phương pháp phân tích nhiệt '!
Phân tích nhiệt (TA: Thermal Analysis) là tên gọi cua một nhóm phương pháp
phản tích khảo sát các tỉnh chất của mẫu như một hảm của nhiệt độ hay hàm của
thời gian khi nhiệt độ không đổi Có hai kỹ thuật phan tích nhiệt thường gap lá phân
tích khỏi lượng nhiệt (TGA) va phân tích nhiệt vi sai (DTA).
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 24
Trang 26Khóa luận tốt nghiệp GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
Phương pháp phân tích khói lượng nhiệt (TGA) là phương pháp khảo sát sự
thay đổi khối lượng của chat theo nhiệt độ khi chất được đặt trong lò nung có
chương trình thay đổi nhiệt độ được kiểm soát một cách chặt chẽ Nhiệt độ nung có
thể lên đến 1600°C
Mẫu được nỗi với một căn nhiệt dé cân mẫu liên tục trong quả trình nung Déliên tục phát hiện sự thay đổi của mẫu trong quả trình nung, chén đựng mẫu phảiđược nối kết với một cân nhiệt
Đường cong ghi được là đường cong khối lượng nhiệt hay đường cong TGA,
trong đỏ khối lượng (hay % khối lượng mắt, hoặc % khối lượng còn lại) được vẻ
trên trục tung vả giảm dan xuống nhiệt độ T hay thời gian t được vẽ trên trục hoành
va tăng dan từ trái qua phải
Đường cong TGA giúp ta có thể xác định được độ bên nhiệt của chất, các quá
trình hóa lí xảy ra trong quá trình phân hủy nhiệt của chất và đồng thời xác định
được độ tỉnh khiết của chất,
Nhiều chất cỏ các phán ứng mắt khối lượng xảy ra liên tục trong một khoáng
nhiệt độ nao đó, nên nếu chi dùng đường cong TGA sẽ không thé phát hiện được có
bao nhiêu phản ứng đã xáy ra trong khoảng nhiệt độ đó Vì vậy cần dùng thêmđường cong DrTGA, là đường cong đạo hàm bậc nhất của khối lượng mắt, biểuđiển tốc độ thay đối khối lượng của chất Các phản ứng có tốc độ thay đôi khối
lượng khác nhau nên sẽ cho các pic khác nhau trén đường DrTGA.
Phân tích nhiệt vi sai (DTA) là phương pháp phân tích nhiệt trong đó mẫu và
chất tham khảo trơ được nung đồng thời trong lò Chất tham khảo trơ không bị biếnđổi trong khoảng nhiệt độ đang khảo sát nên nhiệt độ của nó biến thiên tuyến tính với
nhiệt độ của lò Các phản ứng xảy ra trong mẫu luôn kèm theo sự thu nhiệt hay toà
nhiệt nên sẽ làm nhiệt độ của mẫu thay đổi không tuyến tính với nhiệt độ của lò
Kết quả đo DTA phụ thuộc vào nhiều yếu tổ :
- Cac yếu tố phụ thuộc thiết bị như hình đáng và kich thước lò khí quyển của
lò, vị trí cặp nhiệt, vật liệu làm chén nung, tốc độ nung
- Cae yêu tô phụ thuộc mẫu va chất tham khảo như lượng kích thước hạt độ
dẫn nhiệt nhiệt dung riêng, hệ số giãn nở nhiệt của mẫu và chất tham khảo
SVTH: Phạm Quỳnh Lan Phương Trang 25
Trang 27Khóa luận tốt GVHD: TS Nguyễn Anh Tiên
hóa học hay vật lý bắt đầu xảy ra và biết quá trình đó là thu nhiệt hay tỏa nhiệt.
Ngoài ra còn được dùng dé nhận biết các chất.
[rong đẻ tai này phân tích nhiệt IGA-DrTGA-DFA được đo trên may
DTG-60H (Shimadzu Nhật Ban) tại Phong TN Hóa lý, Khoa Hóa, trường DHSP I
Hà Nội
1.6.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRĐ)!“
Nguyên tắcKhi chiếu một chim electron có năng
lượng lớn vào bẻ mặt của đổi am cực(anot) các electron ở bẻ mat cla đổi âmcực bị bức ra vả lắm xuất hiện lỗ trồng.
Các electron ở mức nang lượng cao hon
nhảy vẻ mức năng lượng thấp hơn dé lắp
day chế trống đồng thời làm phát ra năng lượng thừa và năng lượng đó được gọi là
tia X.
Định luật Bragg
Gia sử có một chim tia X đơn sắc đến gặp tinh thé va phán xạ trên các mặt
phăng mạng.
Dé có sự giao thoa của sóng phan xạ các sóng nay phải cùng pha, nghĩa là hiệu
quang trinh cua chúng phải bằng một số nguyên lin bước sóng.
Hiệu quang trinh: A=2dsin0 (1)
Đổi với nhiều góc tới Ø giá trị A không phải bằng một số nguyên lần bước sóng
A nên các tia X phan xa có giao thoa giảm.
.—————
SVTH: Pham Quynh Lan Phương Trang 26