NGUYÊN ANH TIEN1.1 Giới thiệu về vật liệu nano và công nghệ nano” 1.1.1 Một số khái niệm và phân loại vật liệu nano Công nghệ nano lả 16 hợp các quá trình chế tạo ra vật liệu, các thiết
Trang 1——— =e KK eo
BO GIAO DUC VA DAO TAO
TRUONG ĐẠI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH
KHOA HOA HOC
- C52 KHOA LUẬN TOT NGHIEP
ÌŒsk) -CU NHAN HOA HOC
CHUYEN NGANH: HOA VO CO
y NGHIÊN CUU TONG HỢP VAT LIEU š
NANOLUONG NGUYEN TO DAT HIEM ˆ
Trang 2KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIÊN
LOI CAM ON
Loi đầu tiên em xin chân thành cam ơn sự giúp đờ va chi day tận tình của thay
Nguyễn Anh Tién trong suốt qua trình quá học tập và thực hiện đẻ tải.
Em cũng xin gửi lời cám ơn chân thành đến các thay cô Khoa Hóa trường đại
hoc Sư Phạm Tp.HCM cam ơn thay cô đã truyền đạt kiến thức cho em suốt 4 năm
vừa qua Những kiến thức nảy sẽ là hanh trang giúp em vững bước vao đời
Cuối cùng em xin gửi lời cám ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn dong hành va
giúp đỡ em trong quả trình thực hiện dé tài Nhờ những lời động viên của gia đình
cũng như việc học hỏi thêm ở bạn bẻ đã giúp em hoản thánh khỏa luận tốt hơn.
Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh có những thiếu sót,
mong thay cô niệm tinh bỏ qua va góp ý chan thành dé bai khóa luận hoàn chỉnh
Trang 3KHểA LUAN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYấN ANH TIỀN
CHUONG 1 TONG QUAN VE VAN Đẩ NGHIấN CỨU ô- 8
1.1 Giới thiệu về vật liệu nano và cụng nghệ nano! !!, s2 5s 8
1.1.1 Một số khải niệm va phõn loại vật liệu nano 8
1.1.2 Ứng dung củe vật liệu namo ssisssssscssesssssissssessscossecosesssasssseessevessensnennacs „9
12 Vẽ Nrorde AB Cu eniỷyeeienssenees=se=see 10
1.2.1 Cấu trỳc tinh thể perovskite ABO; 255-555< 2622220 101.2.2 Cau trỳc tỉnh thể YFEO .c.cscsesssesssessnessvessnessnnenvesnvneenneeenenenvennes 1
1.3 Tổng quan về oxit của yttri, lantan và sắt!” è, szceezxeszxszcr 13
bội OANH ssc¿szaxdstoasesddtadd6sszgsxuentta lầ
135 Oxieelt (I ce ene eR 14 CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHAP TONG HỢP VA NGHIấN CỨU CÁC
ĐẶC TRƯNG VAT LIỆU AB S2 << 17
2.1 Cỏc phương phỏp tong hợp -seceeereeeersseessseeee 17
2.1.1 Phương phỏp trayộn thống! !đlU'”è, s9 CS327223147174147721124747317710977 17
2.1.2 Phuong phỏp đồng kết tủa!”! 3 ener aceite cance sot 18
2:12 Phan Phila waka ga aii iscicsissssccsicsiasanaceasenssansccnaaeausassesses 20 2.2 Cỏc phương phỏp nghiờn cứu cấu trỳc vật liệu perovskite 21
2.2.1 Phuong phỏp phõn tớch nhiệt (DTA/TGA eet 22 se d2S2222222722227222 21 2.2.2 Phương phỏp nhiễu xạ tia XỈỬ, cua 22
2.2.3 Phương phỏp kớnh hiển vi điện tử truyền (TEM)ẽ” - 232.2.4 Phương phỏp đo độ từ húa (VSM) 2222 22Scsccccsecrzircee 242.2.5 Phương phỏp phờ tan sắc năng lượng tia XỈ!đè 55s 26
CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM - KET QUA - THẢO LUAN 28
31 Hides chile wii Gages te iss 28
SVTH: NGUYEN TH] THUY AN Trang2
Trang 4KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIEN
3.1.2 Dụng cụ nhu 0e 28
32 Phú mg (ĐBẾ ng Ho e=e=en=esnsennnnnnssnnseeeesnsensessonoeoseeoo 29
3.3 Kết qua thực nghiệm IESE, STOR OYEĐENES2ZC-€ NOOR 31
3.3.1 Két quả phân tích nhiệt 2 2222522zzztZ2Zzccvcce Bere 31S3 Ki Quê SEMRID ;21/571100042626Gi0)120023G30ã000140202u/6 02488
3.3.2.1 Kết qua XRD của vật liệu nano Yp olay yFeO¡ 333.3.2.2 Kết qua XRD của vật liệu nano Yp slap ;FeO: To 383.3.2.3 Kết qua XRD cua vật liệu nano Yg 7Lay yFeO: sản in 42
XE TT uvaesnteeoadeevttivoaeaarseondeyeeeesnnoooi 47
3.3.3.1 Kết quá EDX của mẫu vật liệu Yo olay ¡FeO: - 47
3.3.3.2 Kết quả EDX của mẫu Yo play yFeO 5-5 s22 49
3.3.3.3 Kết qua EDX của mẫu vật liệu Yo Lao yFeO: - $1
So BO, |, | ae, 54
3.3.5.1 Kết quả từ tinh của vật liệu nano Yo oLag ¡FeOy, - 56
3.3.5.2 Kết qua từ tinh của hai mẫu vật liệu Yạ „Lao ;FeO; va Yo 7Lag sFeOy
——— — ———— 61KET LUẬN VA DE XUÁT EIS STEER ETE OE TRF 64 TAT ĐIỆU THÂM KH siscsssisiisssississsssacsbcahssbaisasass sient anacleg 65
SVTH: NGUYEN TH] THUY AN Trang3
Trang 5KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIÊN
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hinh I.Phân loại vật liệu nano theo số chiều 2 22-5SS+222eZzxrrveecze §
Hinh 2 (a) Cau trúc lý tưởng perovskite ABO: 2022252222212 e6 10
(b) Sự sắp xếp các bát điện trong cấu trúc ly tưởng perovskit 10
Hình 3.Sự biển dang của cau trúcperovskit khi góc liên kết B-O-B#1§0° H
Hình 4.Tế bao đơn vị YFeO, =lt&= == SG Sữa ¿ 12 Hình 5.Cau trúc lập phương tâm mặt của Y+O;, - 52225222222 13
Hình 6.Sơ đô khéi của phương pháp gém truyền thống sản xuất vật liệu gôm 17Hình 7.Sự phụ thuộc giữa pH của hỗn hợp vả lượng T¡!”,Nđ`” còn lại trong dung
địch vào giá trị pH - SH HH HH HH1 156 19
HialtNHiEnse HH Gái cGGGic0(2Ẽ2G2G000120G23002)16608866L0866100i6 22
Hình 9.Đường cong từ trễ của chat sắt từ cứng va chat sắt từ MEM 25Hình 10 Nguyên ly của phô tan sắc năng lượng tia X 555 26
Hình 1 1.Sơ đô mô tả quy trình tông hợp vật liệu nano Y,.„La,FeO;băng phương
OG eisai lì TU T ng TC To san asada peli i 35
Hình 16.Giản đổ XRD chồng phổ của Yo ol-ao ;FeO; sau khi nung ở 700°C, 800°C,
tk Oe) | | 8 °°.'.'ỒÖẦỔ3 36
Hinh 17.Gian 46 XRD đã chong phô chuẩn của mẫu Yo sLae ;FeO sau khi nung ở
TU Cừ BI xoá 26cc)0206565403501i26G40106 eect Ate stent Ga 38
Hình 18 Giản đồ XRD đã chồng phô chuẩn của mẫu Yạ slay FeO, sau khi nung ở
TT UY ————————=ssise===eesse 39 Hình 19, Giản đồ XRD đã chồng phô chuẩn của mẫu Yo ¢Lap FeO, sau khi nung ớ OMIA hong Ằh2ái:16 G400 664060240000022GG2tiaiadbisxsaytiatelakessteissad 40
Hình 20.Giàn 46 XRD đã chồng phé chuẩn của mẫu Yo Lao ;FeO; sau khi nung ở UUA 92E 0N ố.ẽ.ẽẽẽ ẽ 4I
SVTH: NGUYÊN THỊ THÚY AN Trang4
Trang 6KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIỀN
——ễễ————ễễễ——————————ễễ—
Hinh 21 Giản 46 XRD đã chông phô chuân của mẫu Yạ -Lao ;FeO; sau khi nung ở
c0 S4 cu | aoe 42
Hình 22,Gian đô XRD đã chồng phô chuẩn của mẫu Yạ;La¿ sFeO, sau khi nung ở
GID trong 18 cua aie RE 43
Hinh 23, Giản đỏ XRD đã chong phô chuân của mẫu Yo ->Lao jFeO; sau khi nung ở
DI 1100008110 oe ee eee a Te 44
Hình 24.Gián 46 XRD đã chồng phô chuẩn của mẫu Yp-Lap ;FeO, sau khi nung
COG trong 3Ä hugt tát) 0202200120 NON 45
Hình 25.Phê EDX của mẫu vật liệu Y¿sLao JFeO; tại vị trí 1 47
Hình 26.Phé EDX của mẫu vật liệu Yo oLap ¡FeO; tại vị trí 2 47
Hình 27.Phỏ EDX của mẫu vật liệu YssLao ¡FeO; tại vị trí 3 48
Hinh 28.Ph6 EDX của mẫu vật liệu Yo „Lao ;FeO; tại vị trí Ì 49
Hinh 29,Phé6 EDX của mẫu vật liệu Yo gla ›FeO; tại vị tri 2 49
Hinh 30.Phô EDX của mẫu vật liệu Y¿sLao ;FeO; tại vị tri 3 50
Hinh 31.Phỏ EDX của mau vật liệu Yo ;Lao yFeO; tại vị trí l 51
Hinh 32.Ph6 EDX của mẫu vật liệu Yo 7Lag yFeO; tại vị trí 2 51
Hình 33.Phô EDX của mẫu vật liệu Yo 7Lag yFeO; tại vị trí 3 s2
Hinh 34.Ảnh TEM của mẫu vật liệu Y„Laạ FeO; được nung ở 900°C trong Ih
s0 30410409/6011630666.006i6:a05540880801fA0AG0326E150::001/66003402313040AE404G1248ã40GG02//0648 54
Hình 35.Anh TEM của mẫu vật liệu Yo slap FeO, sau khi nung ở 800°C trong
| TL NT 54
Hinh 36.Anh TEM của mẫu vật liệu Yo ;Laạ yFeO: sau khi nung ở 800°C trong
TM TY once a eee eee ee ROR ee eet ey eee he eee ae er 55
Hình 37.D6 thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yo olay )FeO, sau khi nung ở
Hình 38.Đò thị đường cong từ trễ của mẫu vat liệu Yo Lap ¡FeO; sau khi nung ở
GS Brena G2066 661 2cccG002)/04c3GGG2 i0400062G00000600103GGGG22)001200 57 Hình 39.Đỏ thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yo ola ¡FeO; sau khi nung ở
_- ó ¡ y 5 ` D | ï8NNRRMINaWEiiiiisslaiiapasiniiniaiosiloglsoobki 58
Hình 40.D6 thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yo.oLao)FeO, sau khi nung ở
các miệt độ khảo nhau treme: ẨN:6204<0cc(c46 c6 6220666002016 ¿ 59
Hình 41.D6 thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yo ¢Lap ;FeO; sau khi nung ở
Da tin S2 7 1, NNNNRANENRENNINNINENEIIRINWNnNAENIRIINSNNHNIRINNNNS 61 Hình 42.Đè thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yo7Lao3FeO, sau khi nung ở
00C tong 23D :o:cGG12ic6GG06001000)0050GG00AL00G2230)0ISkG220acii66 62 Hình 43.Đô thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yạ gLaạ ;FeO; va Yạ;Lay jFeO;
ở 800C trong 2h301 22 220 2112111 11212211171110211121117102111172151115172131011 X7 63
SVTH: NGUYEN THỊ THUY AN Trangs
Trang 7KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIEN
DANH MUC BANG BIEU
Bang |.Bang một số oxit-hydroxit và hydroxit của sắt 52- 525555522 l4
Bang 3 Thiết bị- đG CỤ Giá 42034444 iydj4iasyu 28
Bang 4 Thanh phan nguyén tổ của mẫu Yo oLag ¡FeO; ở các vị trí 48
Bang S.Thanh phan nguyên tổ của mẫu Yo «Lap yFeO; ở các vị trí 50
Bang 6 Thanh phan nguyên tô của mau Y; ;Lao ›FeO; ở các vị trí 52
Bang 7.Công thức hoa học của các mẫu vật liệu đã được chẻ tạo $3
Bảng 8.So sánh các đặc trưng từ tinh của mẫu vật liệu Yo 9Lay ¡FeO; ở ba nhiệt độ
Khác nhau HO Ni óc c0 66626260 vip cá c2 scevsr6i7t0xG2CGGSGPS2SSA014107550E 60
Bang 9 So sánh các đặc trưng tir tính của mẫu vật liệu Yo «Lap ;FeO: va
RÀNG INNO «eSSeennenerensresessesnesnrsrsneootecose= 62
SVTH: NGUYEN THỊ THUY AN Trang6
Trang 8KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIEN
Vật liệu perovskite ABO; được bắt dau biết đến từ đâu thé ky 19 Thời gian
đâu các nhà khoa học cũng chưa thực sự quan tâm đến những vật liệu này, Trong thời gian gần đây, bước dau đã có rat nhiều nghiên cứu vẻ vật liệu perovskite Bởi
các vật liệu perovskite ABO; có độ bên nhiệt rất cao nên có thê hoạt động trong
môi trường nhiệt độ cao Ngoài ra, khi pha tạp thay the một số nguyên tổ (ví dụ:
Ba, Sr, Fe, Ni, Y, Nd, Ti ) vào vị tri A hoặc B sẽ dẫn đến một số hiệu ứng vật lý
ly thú: hiệu ứng nhiệt điện (Thermoelectric effect), hiệu ứng từ nhiệt
(Magnetocaloric effect), từ trở khổng 16 (Collosal- magenetoresistance effect)
Điều đó đã mở ra những ứng dụng mới của vật liệu perovskite trong một số lĩnh
vực công nghiệp hiện đại như: điện tử, thông tin, làm lạnh ma không gay 6 nhiễm
môi trường, hóa dau, pin nhiệt điện, máy phát điện
Trong những năm gan đây, vật liệu orthoferrit LnFeO; (Ln là vị trí các
nguyên tổ đất hiểm như La, Nd, Eu.Y ) được chú ý đi sâu vào nghiên cứu các
tính chất của chúng, đặc biệt với chất nên là YFeO:.
Chính vì vậy chúng tôi chọn và thực hiện dé tài "NGHIÊN CỨU VA TONG HỢP VAT LIEU NANO LUONG NGUYEN TO DAT HIEM Y ,La,FeO,`.
SVTH: NGUYEN TH] THUY AN Trang?
Trang 9KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIEN
1.1 Giới thiệu về vật liệu nano và công nghệ nano”
1.1.1 Một số khái niệm và phân loại vật liệu nano
Công nghệ nano lả 16 hợp các quá trình chế tạo ra vật liệu, các thiết bị máy móc va các hệ kỹ thuật ma chức năng của chúng được xác định bởi cấu trúc nano,
tức lả các đơn vị cấu trúc có kích thước từ 1 đến 100nm 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 vả nhiều lĩnh vực khác của khoa học), ngảy cảng đi sâu vào nhiêu
lĩnh vực hiện đại của khoa học và kỹ thuật va thông qua chúng, nó đi vao đời sông
của chúng ta.
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều cỏ kích thước nano mét Vẻ
trạng thái của vật liệu, người ta chia thành ba trạng thai: rắn, long và khi Vật liệu
nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rin, sau đó mới đến
chat long và khi
Vẻ mặt cấu trúc thi vật liệu nano được phan ra thành 4 loại sau:
- Vật liệu nano không chiều (ca
ba chiều đều có kích thước
nano, không còn chiéu tự do
nao cho điện tử) Vi dụ: dam nano, hạt nano,
- Vật liệu nano một chiéu lả vật
liệu trong đó hai chiều có kích
thước nano, điện tử được tự do
trên một chiều Vi dụ: day
nano, ong nano
- _ Vật liệu nano hai chiéu là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano,
hai chiều tự do Ví dy: mang nano bản đẫn
——======= G LG -.-.-.-.-.-.MAagaaaaaaaaaaaaạaạags—> m———-TSSSSTS=l
SVTH: NGUYÊN THỊ THÚY AN Trang8
Trang 10KHÓA LUAN TOT NGHIỆP GVHD: TS, NGUYÊN ANH TIEN
ứng dụng khác nhau của chúng như: vật liệu nano kim loại, vật liệu nano bán dẫn,
vật liệu nano từ tính, vật liệu nano sinh học
1.1.2 Ung dung của vật liệu nano
Công nghệ nano hứa hẹn sẽ “thay đổi cuộc sống của con người” bởi có những
tỉnh chất nỏi trội và mới lạ Chúng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau
của đời sống kinh tế và xã hội Sau đây là một số lĩnh vực chính:
- Điện tử, quang điện tử, công nghệ thông tin va truyền thông
Ung dụng đầu tiên của công nghệ nano là tạo các lớp bán dẫn siêu mỏng mới.Ngoài ra, công nghệ nano mở ra cho công nghệ thông tin một trién vọng mới - ché
tạo linh kiện mới, rẻ hơn va có tính năng cao hơn hin so với transitor, đó là các
cham lượng tử được chế tạo ở mức độ tinh vi, một chiều chỉ có Inm thì một linh
kiện cỡ 1 cm’ sé lưu trữ được 1000 tỷ tỷ bit, tức là toàn bộ thông tin của tất cả cácthư viện trên thể giới này có thể lưu trữ trong đó
Quang điện tử cũng là một lĩnh vực chủ chốt của cuộc cách mạng công nghệ
thông tin Lĩnh vực này đang có xu thế giảm tối đa kích thước, vi đụ như một số
linh kiện của thiết bị phat tia laze, các man hình tinh thé long đòi hỏi được chế tạo
với độ chính xác cỡ vài nanomet.
- _ Công nghệ nano với lĩnh vực sinh học vả y học
Ứng dụng cua công nghệ nano trong linh vực sinh học dé tạo ra các thiết bị
cực nhỏ có thé đưa vào cơ thé dé tiêu điệt virut và các tế bảo ung thư, tạo ra hằng
tram các dược liệu mới từ các vi sinh vật mang ADN tái tô hợp tạo ra các protein
cảm ứng có thể tiếp nhận các tín hiệu của môi trường sống tạo ra các động cơ sinhhọc va tiến tới kha năng tạo ra các máy tinh sinh học với tốc độ truyền đạt thông
tin như bộ não.
Trong lĩnh vực y học: công nghệ sinh học được ứng dụng dé tạo ra một
phương pháp, tang hợp, thử nghiệm dé bảo chế được phẩm, nâng cao các kỹ thuật
chuẩn đoán, liệu pháp và chiếu chụp với độ phân giải cao hơn
- _ Công nghệ nano với môi trường
SVTH: NGUYEN TH] THUY AN Trang?
Trang 11KHÓA LUAN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIỀN
Hóa học xanh và công nghệ môi trường được quan tâm đặc biệt trong thời
gian gân đây Các kim loại dang bột mịn như Fe, Zn thé hiện hoạt tinh cao với các
hợp chất hừu cơ chứa clo trong môi trường nước Điều nay dẫn đến việc sử dụngthánh công loại mảng chứa cat và bột kim loại xốp dé làm sạch nước ngâm Các
oxit kim loại nano với sự phân hủy của chat hap phy, do đỏ các vật liệu mới nayđược gọi là các chat hap phụ hay phân huy Chung được su dụng trong việc xu lý
khí, phá hủy các chất độc hại
I2 Vậtliệu Perovskite ABO,"
1.2.1 Cấu trúc tinh thể perovskite ABO;
4 Cấu trúc tinh thé ABO, thuận:
Các loại oxit perovskite cỏ công thức chung ABO; với A là nguyên tô đất
hiểm thuộc họ lantanoit (A = Y, La, Pr, Nd, Eu, Gd ) vả B 1a các nguyên tổ
chuyền tiếp thuộc họ d (B = Mn, Fe, Co, Ni) Thanh phan của chúng có thé thay
đôi bang cách thay thế một phan các cation ở vị trí A va B tạo thành hợp chat
(A;AÁ? )(B,B',.,)O:.
Cấu trúc perovskite ABO; ly thưởng có dang lập phương (hình 2a) với các
thông số của 6 mạng cơ sở thỏa mẫn: a=b=c và a = = y = 90°, Cation Ln”” nằmtại các đỉnh, anion O”' năm tại vị trí tâm của các mặt cua hình lập phương, còn tâm
của hinh lập phương là vị trí của cation B.
®
@ Vi wri cation A Ovi wi nice o* @ Vj wi cation B
Hình 2 (a) Cấu trúc lý tưởng perovskite ABO;
(b) Sự sắp xếp các bát điện trong cấu trúc lý tưởng perovskite
SVTH: NGUYEN TH] THUY AN Trang10
Trang 12KHÓA LUAN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIEN
điện (hình 2b), Trong trường hợp, này cation B năm tại vị trí các hốc bát điện, tâm
của hình lập phương tạo bởi 8 cation B lân cận là vị tri của các cation A Từ hình
2b có thé thấy góc liên kết giữa B-O-B là 180° và độ dai liên kết B-O bang nhau
theo mọi phương Dưới tac dụng của các diéu kiện bên ngoài như nhiệt độ, tạp
chat, từ trường áp suất thì cau trúc perovskite ly tướng sẽ bị biến dang Cau trúc
perovskite không còn dang lập phương ly tướng dẫn tới góc liên kết B-O-B lả
khác 180°(hinh 2), đồng thời độ dài liên kết B-O theo các phương pháp khác nhau thì khác nhau Sự lệch khỏi cấu trúc lý tưởng dẫn đến các hệ tinh thé đôi ximg
thấp hơn như trực thoi (orthohombic)
mặt thoi (rhoboheral), tứ giác
(tetragonal), đơn ta hay một nghiêng
(monoclinic), tam tà hay ba nghiêng
(triclinic), Cau trúc méo mang có thé
tôn tại ở nhiệt độ cao Sự chuyển pha
cấu trúc này có thể xuất hiện theo
nhiều bước qua các pha méo trung
gian Hình 3 Sự biến dạng của cầu trúc
x perovskite khi góc liên kết B-O-B#180°
Chỉnh sự thay đôi câu trúc mạng
tinh thé perovskite mà các tính chất đối xứng, tinh chất điện và từ của vật liệu bị thay đổi Đặc biệt khi có lan các loại hợp chất có tinh chất riêng biệt va có những ứng dụng khác nhau trong sản xuất và đời sống, đây cũng là hướng nghiên cứu mới đang thu hút nhiều sự quan tâm.
1.2.2 Cấu trúc tỉnh thé YFeO:
Tinh thể YFeO; có cau trúc trực thoi hoặc lục giác (giống với YAIO,) tùy
thuộc vao điều kiện tổng hợp nên nó Mỗi tế bào đơn vị YFeO; chứa bồn ion sắt ở
mỗi đỉnh nhưng các trục của 4 ion của sắt hơi nghiêng so với bát điện Các hiện
tượng biển dang của perovskite chủ yếu ở vị trí Y”" trong khi đó các ion Fe`” cơ
bản vẫn được giữ nguyễn trong thé bát diện Một số công trình nghiên cứu về tong hợp YFeO; da được công bỏ Yttri orthoferrit có thể được tổng hợp bang phan img
SVTH: NGUYEN THỊ THUY AN Trangll
Trang 13KHÓA LUAN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIEN
a
pha ran thong thường từ các oxit, hidroxit hay các mudi nhưng qua trinh nay cũng
gap nhiều khỏ khăn do sự hình thành pha Y)Fe<O)) (yttri-iron garnet) và Fe:O,
Trang 14KHOA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIẾN
YO; có cau trúc lập phương tam mật với YÌ" nằm ở 8 đỉnh va tâm 4 mat của
tế bao, O”' nằm ở tâm tế bảo và trung điểm các cạnh Vậy trong mỗi tế bảo sẽ có
Hình § Cau trúc lập phương tâm mật của YO,
YO, la chất rắn mau trăng và ôn định trong không khí Nó được sử dung nhưmột nguyên liệu đầu vào phỏ biến cho các ngành khoa học vật liệu cũng như trong
tông hợp vô cơ
Oxit yttri (111) là hợp chat quan trọng nhất và được sử dung rộng rãi dé tạo ra
các chất lân quang YVO¿ Ngoài ra, chúng được dùng làm chat xúc tác cho quá
trình polyme hóa etylen.
Bên cạnh đó nó được dùng dé khử oxi cho vanadi hay các kim loại phi sắt khác Oxit yttri được dùng như là phụ gia kết đính trong sản xuất nitrua silic xốp Được sử dụng lam đèn huỳnh quang trong các kính hiển vi điện tử truyền, là chất
phụ gia trong sơn, nhựa, nam châm vĩnh cừu, vật liệu phát sáng mảu đỏ trong các
loại đèn huỳnh quang.
Các hợp chat chứa nguyên 16 này hiểm khi được bắt gặp nhưng hết sức can
thận do chúng có độc tính cao Các muỗi của yttri có khả năng gây ung thư Khi
nhiệt phân yttri hydroxit ở khoáng S00°C trong khoảng 2 giờ thì ta sẽ thu được
OXIt yttri.
SVTH: NGUYÊN THỊ THỦY AN Trangl3
Trang 15KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIẾN
—————————ễễễễễ—
1.3.2 Oxit lanthan'
Lanthan oxit (La,Os) lả chất bột tring, vỏ định hinh, khối lượng riêng
6.41 g/cm’, khó nóng chảy và không tan trong nước nhưng tan trong dung dịch axit
và amoni clorua Điểu chế bảng cách nhiệt phân La(OH),, La(NO,), hay
La;(CO,); Dùng dé sản xuất mạng dén mang sông
Cai thiện độ kháng kiểm của thủy tinh vả được ding ché tạo các loại kinhquang học đặc biệt như:
- Kinh hap thụ tia hong ngoại
Các thấu kinh cho camera vả kinh thiên văn, do cỏ chiết suất cao va độ tan
sắc thấp Oxit lantan và hexaborua lantan được sử dụng trong các ông
chân khong như Ia các vật liệu cho catot nóng với độ bức xạ điện tử mạnh.
Các tinh thé hexaborua lantan (LaB,) được sử dụng trong các nguồn bức
xạ nhiệt điện tử cỏ độ sáng cao, tuôi thọ dai cho các kính hién vi điện tử
quét (SEM),
1.3.3 Oxit sắt (11)?!
Bảng 1 Bảng một số oxit-hydroxit và hydroxit của sắt
Oxide-hydrordes and hydroxides Oxides
Goethite 2-FeOOH Hematite +-FeyO,
Lepidocrocite ;-FeOOH Magnetite Fe,O, (Fe"Fe}"0,)Akagantite B-FeOOH Maghemite y-FeyO,
Schwertmannite Fe„O„f(OH),(SO ¿, - n H,O ƒ-e;O;
&FeOOH t-Fe0,
Feroxyhyte õ FeOOH Wistite FeO
High pressure FeOOH
Ferrihydrite Fe,HO, : 4 H;O
Bernalite Fe{OH);
Fe(OH), Green Rusts Fel!" Fel!(OH) napa (Aas A= CÍ; !/,SOÿ
Fe;O; có tính thuận từ, mau nâu đỏ Trong hợp chat oxit sắt thi Fe (IL) là
chất có trạng thái spin cao (có các electron thuộc phân lớp d) Fe (III) với lớp d lớpngoài cùng nên có cùng năng lượng mạng lưới trường tinh thé dn định
SVTH: NGUYÊN THỊ THỦY AN Trangi4
Trang 16KHÓA LUAN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIEN
như hình dang của những viên corodum (a-Al,O;) trong mạng lưới oxi, trong đó
ion sắt (III) chiếm 2/3 thé tích bát diện.
@&Ee;O: cô từ tỉnh không ôn định lá một điểm riêng dé phân biệt nó với các
dang alpha, gamma va epsilon, /@®Ƒe;O; siêu bên với nhiệt và được chuyền đổi
thành hematit ở nhiệt độ khoáng 500°C
#Fe;O,tôn tại trong tự nhiên đưới dạng khoáng maghemite ~#e;ÓØ; không
bên với nhiệt va được chuyến thành hematite ở nhiệt độ cao hơn.
£ -Fe;O;có thê được xem lả chat mdi nhất trong hợp chất sat (III) oxit, cấutrúc của nó được biết đến vào năm 1988 bởi Tronc et al £-£e;O;có hình dang trực
thoi với tám tế bảo đơn vị Nhiệt độ chuyên dang thi hình từ £ -Fe;Ø;>da-Fe;O;
năm trong khoảng từ 500°C + 750°C
Mau sắc của Fe;O; như màu đỏ, nâu và mau đen được sử dụng trong ngành
sản xuất sơn, phụ gia vả trong sản xuất kính mảu
Sắt (III) oxit còn được sử đụng làm chất xúc tác phản ứng cho ngành công
nghiệp sản xuất hóa chất như là chất xúc tác cho phan ứng khử ethylbenzen dé sanxuất styren
Fe;O; cùng là nguyên liệu ban dau dé sản xuất ferrit Ngoài ra, nó còn được
sử dung trong công nghệ san xuất gốm sứ, nam châm vĩnh cửu, trong kỹ thuật lưutrừ phương tiện truyền thông Do các oxit sắt cứng nên chúng được sử dụng để
làm tác nhân mai mòn và đánh bong Hematite khi được nung nóng nhẹ được dùng
lam dé đánh bóng vàng và bạc, trong khi đó hematite nung ở nhiệt độ cao hơn thi
lại được dùng đề đánh bóng những vật bằng đông và thép
SVTH: NGUYÊN THỊ THUY AN Trang1S
Trang 17KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIỀN
Oxit sắt (111) là một san phẩm của quá trình oxi hóa
Sản pham của quá trình oxi hóa là Fe(O)OH, sau đó đem khứ nước & 200°C
2FeO(OH) + Fe;O;+ HạO
Ngoài ra oxit sắt còn được điêu chế bằng cách nhiệt phân các mudi hidroxit,các mudi cacbonat hoặc nitrat
4FeCO, + oO, 0 2Fe;O;+ 4CO;›
Phân hủy nhiệt hidroxit sắt (IH) theo nhiệt độ trên 200°C tạo thanh oxit sắt
he
SVTH: NGUYEN TH] THUY AN Trang16
Trang 18KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIEN
CHƯƠNG 2
CÁC PHƯƠNG PHÁP TÓNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU
CÁC DAC TRUNG VAT LIEU ABO,
2.1 Các phương pháp tổng hợp
2.1.1 Phương pháp truyền thống ''`°!
Bản chất của phương pháp là thực hiện phản ứng giữa các pha rắn ớ nhiệt độcao, sản phâm thu được thường đưới dang bột và có cấp hạt cỡ milimet Từ sanphâm đó tiền hành tạo hình và thực hiện quá trình kết khôi thành vật liệu cụ thẻ
Đây la phương pháp đã được phát triển lâu đời nhất nhưng hiện nay vẫn còn được
ứng dụng rộng rãi Các công đoạn theo phương pháp này như sau:
Hình 6 Sơ 46 khỏi của phương pháp gốm truyền thông san xuất vật liệu gồm
Công đoạn 1: Tính toán thành phan của nguyên liệu ban dau (đi từ oxit,
hidroxit, hoặc các muỗi vô cơ) sao cho đạt ty lệ hợp thức của sản phẩm mong
muon.
Công đoạn 2: Nghién mìn nguyên liệu dé tăng điện tích tiếp xúc giữa các
chất phản ứng và khuyếch tán đồng đều các chất trong hỗn hợp Nếu lượng phối
liệu chi đưới 20 gam có thể nghiền mịn trong cối mã não Vì côi chày bang mã não
cỏ độ cứng cao, đặc biệt là phăng, nên trong quá trình nghiên không đưa tạp chat
vào và cũng không dé dính phối liệu lại trong khe rãnh của cối làm sai lệch ty lệ
các chất trong phản ứng Khi nghiền có thé đưa vào một ít dung mỗi cho dénghiên Chọn loại dung môi nào để trong quá trình nghiền dé thoát ra khỏi phối
liệu (có thé là rượu etylie, axeton, )
SVTH: NGUYÊN THỊ THUY AN Trang17
Trang 19KHOA LUAN ToT NGHIEP GVHD: TS NGUYEN ANH TIEN
Công đoạn 3: Nhằm tăng mức độ tiếp xúc giữa các chat phan ứng Kích
thước và độ day của viên mẫu tùy thuộc vao khuôn và mức độ dẫn điện cua phối
liệu Dé thu được mau phôi liệu có độ xốp thấp đôi lúc cân phải sử dung phương
pháp nén nóng (vừa nén vừa gia công nhiệt) Việc tác đụng đông thời cả nhiệt độ
áp suất đòi hỏi phải có thời gian dé thu được mẫu phối liệu có độ chắc đặc cao
Công đoạn 4: Thực hiện phản ứng giữa các pha rắn đây là công đoạn quan
trọng nhất Vi rằng phan ứng giữa các pha rắn không thẻ thực hiện hoan toản,
nghĩa là trong sản phẩm van còn có mặt chat ban đầu chưa phản ứng hết nên phải
tiễn hành nghiên trộn lại rồi ép viên, nung lại lần hai Đôi lúc phải tiến hành nung
vải Jan như vậy Khi nao ghi phố XRD cho biết trong san phẩm đã hết chat ban
đầu mới xem như kết thúc phản ứng.
Uw diém của phương pháp truyền thong: dang it hóa chất, hóa chất không đất
tiên, các thao tác dé tự động hóa nên dé dang đưa vảo quy trình sản xuất với lượng
lớn.
Nhược điểm: Đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp, tính đông nhất của sản phẩm
không cao, kích thước hạt lớn (cỡ milimet) nên khi ép tạo thành sản phẩm thường
có độ rỗng lớn vả phản img trong pha rin diễn ra chậm
2.1.2 Phương pháp đồng kết tủa `Ì
Trong phương pháp truyền thống,mức độ khuyéch tán các chất phan ứng là
cỡ micromet Mặc dù hiện nay đã có các thiết bị nghiền hiện đại, kích thước hạt
vẫn ở khoảng | micromet, nghĩa là trong mỗi hat vẫn chứa một số rất lớn các phân
tử chất tham gia phan img Trong phương pháp đồng kết tủa thi các chất tham giaphan ứng sẽ được khuyếch tán ở mức độ phân tử Chat ran ban đầu thu được bằng
phương pháp nảy được gọi là precusor, có tý lệ các ion kim loại đúng theo tỷ lệ
hợp thức mà ta can tổng hợp
Vi dụ: tông hợp neodim dititanat Nd,Ti,O,
SVTH: NGUYÊN THỊ THÚY AN Trang18
Trang 20KHOA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIEN
Nđ;O, va TiO, theo ty lệ mol 1:2 rồi nung ở nhiệt độ cao dé thực hiện phản ứng
pha răn:
Nd,O, + 2TiO; —>
Nd;Tị;O-Theo phương pháp đồng kết tủa, chủng ta chuân bị dung dịch chứa hồn hợphai mudi neodim và titan rồi thực hiện phán ứng kết tủa đông thời các ion kim loại
neodim va titan đưới dang kết tủa hydroxit, cacbonat hay oxalat sao cho san
pham thu được có tỷ lệ mol Nd/Ti đúng như sản phẩm Nd;T1;O-.
- — Trong quá trình kết tua từ dung dịch, chúng ta phải han chế tối đa quá trình
kết tua phân đoạn của các ion kim loại Chúng ta muốn kết tủa đông thời các ion
kim loại neodim va titan đưới dạng hydroxit Nd(OH), và Ti(OH)s Vì muối titan
(IV) thủy phân rất mạnh nên phái được giữ trong dung dịch rất axit để tránh qua
trình thủy phân, như vậy dung dịch chứa hỗn hợp hai muỗi có pH rất bé Mặt
khác pH kết tủa của Ti(OH), cỏ giá trị khoảng 3, còn pH kết tủa của Nd(OH); có
gia trị khoảng 6 Do đó nếu chủng ta cho dung dich NH, vao dung địch chứa hỗn
hợp hai muỗi thi Ti(OH), sẽ kết tủa trước, chi khi nào lượng ion kim loại titan còn
lại rất ít thì Nd(OH); mới bắt đầu kết tủa Quá trình kết tủa như vậy được gọi là
kết tua phân đoạn Quá trình này làm các pha rin Nd(OH); và Ti(OH); tách khỏi
nhau Ở đây, muôn quá trình kết tủa xay ra đồng thời, phái tiến hành ngược lại,
nghĩa là rót dung dịch chứa hỗn hợp hai muối vào dung địch NH¡.
Trang 21KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIEN
Từ “sol” là từ đầu của danh tir “solution”, còn từ “gel” là từ đầu của
“gelation” Sử đụng phương pháp sol-gel ta có thé tông hợp ra các hợp chất ở dang
khôi, siêu mịn, màng mỏng hay sợi và nhiệt độ tông hợp không cao Một cách đơn
giản nhất, phương pháp này được mô tả với hai loại phản ứng cơ bản là phản ứng
thủy phân va polymer hóa ngưng tụ Hạt được tạo thành tôn tại ở dang gel
Phương pháp sol-gel đã được biết đến từ rat lau và được ứng dung rộng rải vi
phương pháp nảy có thê tạo ra những vật liệu có kích thước hạt rất nhỏ cỡ
nanomelt.
Quá trình tạo sol bao gom sự hòa tan các ion kim loại hoặc các oxit kim loại
kiểm, các muôi kim loại hữu cơ trong dung môi rượu, hoặc các muối kim loại vô
cơ trong dung môi nước tạo thành thé huyền phù, sol sẽ hình thành khi các huyền
phủ trở thành chất keo lỏng Sol sau đó chuyển đổi thanh gel thông qua sự ngưng
tụ Gel sấy khô sẽ trở thành xerogel, nhằm tách nước và nhiệt phân các chất hữu
cơ Giai đoạn tiếp theo lả nung xerogel dé tạo thanh tinh thé bột
Ưu điêm của phương pháp này là có thé sử dụng nhiều loại vật liệu khác
nhau, có kha năng thích ứng với nhiều điều kiện phản ứng, tạo ra các hạt có kíchthước tương đối đều, hình dạng đồng nhất, nhỏ, mịn, Tuy nhiên, phương phápnày còn ton tại nhiều hạn chế do sự khác biệt về tốc độ thủy phân của các chất ban
đầu có thé dẫn đến tinh khỏng đồng nhất hỏa học, có thé tổn tại các pha tinh thé
không mong muốn
Trang 22KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIÊN
thành hydroxy alcoxyt:
Nhạ(OEU,, + 2H:O — 2Nb(OEU,(OH) - 2EtOH
LiOEt + HO — LiOH + EtOH
Các hydroxy alcoxyt ngưng tụ tạo thành gel dang cao phân tử chứa liên kết
kim loai-kim loại Dun nóng gel dan dan dé phan hủy hợp chất hữu cơ và nước.
Cuỗi cùng xử ly nhiệt dé thu được LiNbO:.
2.2 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu perovskite
2.2.1 Phương pháp phân tích nhiệt (DTA/TG.4)19)!')
Phân tích nhiệt vi sai (DTA) là phương pháp phân tích nhiệt trong đó mẫu và
chất tham khảo tro được nung đông thời trong lò Chat tham kháo tro không bi
biển đôi trong khoảng nhiệt độ đang khảo sát nên nhiệt độ của nó biến thiền tuyến
tính với nhiệt độ của lò.Các phan img xáy ra trong mẫu luôn kèm theo sự thu nhiệt
hay tỏa nhiệt nên sẽ làm nhiệt độ của mẫu thay đôi không tuyến tính với nhiệt độ
của lò.
Phân tích nhiệt thường được tiền hành trong môi trường khí tro thường là He,
Ar, N hay không khí.Lượng nhiệt được hap thụ (thu nhiệt) hay giải phóng (tỏa
nhiệt) khi trong có những thay đối lý hỏa nhất định
Kết quả đo DTA phụ thuộc vào nhiều yếu tế:
- Các yếu tố phụ thuộc thiết bị, như hình đáng khí quyến của lò, vị trí cặp
nhiệt, vật liệu làm chén nung tốc độ nung
- Cac yếu tô phụ thuộc mẫu và chất tham khảo như lượng, kích thước hạt, độ
dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, hệ số giần nở nhiệt của mẫu và chất tham
khảo.
Đường cong DTA còn ding dé xác định hiệu ứng nhiệt của phan ứng Hiệu
ứng nhiệt của phản ứng được tính toán thông qua diện tích pick, ngoài ra phương
pháp phân tích nhiệt vi sai còn dùng đê xác định độ tinh khiết của mẫu
SVTH: NGUYÊN THỊ THỦY AN Trang?!
Trang 23KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIỀN
Phương pháp phân tích khối lượng nhiệt (TGA)là phương pháp khảo sát sự
thay đôi khỏi lương của chat theo nhiệt độ khi chất được đặt trong lò nung cóchương trình thay đổi nhiệt độ được kiểm soát một cách chặt chẽ Nhiệt độ nung
có thé lên đến 1600°C
Mẫu được nối với một cân nhiệt để cân mẫu liên tục trong quá trình nung Đểliên tục phát hiện sự thay đổi của mẫu trong quá trình nung chén đựng mau phảiđược nói kết với một cân nhiệt
Đường cong TG giúp ta có thê xác định được độ bén nhiệt của chat, các phản
img xảy ra trong quả trình phân hủy nhiệt của chất và đồng thời xác định độ tinh
khiết của chất
Trong đẻ tải này chúng tôi đo phan hủy nhiệt của mẫu trên máy DTG-60H
do hãng Shimadzu Nhật Bản sản xuất tại khoa Hóa Trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội Mẫu được nung trong môi trường không khí khô đến nhiệt độ tôi đa lả
1000°C, tốc độ gia nhiệt 10”C/phút
2.2.2 Phương pháp nhiễu xq tia XỈ”
Khi chiếu một chùm electron cỏnang lượng lớn vào bể mặt của đối ảm
cực (anot), các electron ở bẻ mặt của đôi
âm cực bị bức ra và làm xuất hiện lỗ
trông Các electron ở mức năng lượng
cao hơn nhảy về mức năng lượng thắp
hon dé lắp day chô trống đồng thời phát
ra năng lượng thừa và năng lượng đó Hình 8.Nhiễu xạ tia X
được gọi là tia X.
Giả sử có một chùm tia X đơn sắc đến tinh thé va phản xạ trên các mặt mạng
Đề có sự giao thoa giữa các sóng phan xa, chúng phải cùng pha, nghĩa lả hiệu
quang trình của chúng phải bằng số nguyên lần bước sóng: A = nd
SVTH: NGUYEN THỊ THUY AN Trang22
Trang 24KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIỀN
—————EẾỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄỄHiệu quang trình cua hai tia đến hai mặt phăng mạng có khoảng cách d:
A=2dsin8
Đối với những góc tới Ø cho giá trị A không phái bang một số nguyên lần
bước sóng 2 thì các tia X phan xạ có giao thoa giảm.
Khi A = nd thì các sóng phan xa sẽ cùng pha va ta có sự giao thoa tăng như
vậy sẻ thu được cường độ sóng phan xạ tăng mạnh khi góc tới 0 thỏa man điều
kiện:
2dsinO = nA Đây chính là nội dung của định luật Bragg.
Ung dụng của định luật Bragg là dé xác định khoảng cách mạng d khi đã biết
À vả góc tới 8 tương ứng với vạch thu được.
Ta có thé tỉnh kích thước trung bình của mẫu theo công thức Scherrer như
Sâu:
kÀ
Bcos8
®
Trong đó: ®: kích thước tinh thé
A: bước sóng của bức xạ tia X (Cu—X,, =0.154nm)
k: hệ số (0.89)
B: độ rộng ở 1⁄2 chiều cao của peak sau khi trừ đi độ rộng do thiết bị.
2.2.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền (TEM)
Mặc dù phát triển trước nhưng đến bây giờ TEM mới tỏ ra ưu the hon SEM
trong lĩnh vực vật liệu mới Nó có thé dé dang đạt được độ phóng đại 400.000 lần
với nhiều vật liệu, va với các nguyên tử nó có thể đạt được độ phóng đại tới 15
triệu lan, Các bước của ghi anh TEM: chiều một chùm electron qua một mẫu vật,tín hiệu thu được sẽ được phóng to vả chuyển lên màn huỳnh quang cho người sứ
dụng quan sát Mẫu vật liệu chuân bị cho TEM phải mỏng (<0,5um) để cho phép
electron có thé xuyên qua giống như tia sáng có thé xuyên qua vật thé trong hiển
SVTH: NGUYÊN THỊ THÚY AN Trang23
Trang 25KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIEN
truyền cho biết được nhiêu chỉ tiết nano của mẫu nghiên cứu như hình dạng, kích
thước hạt biên giới hạt
Tuy có độ phóng đại va độ phan giải hình ảnh của TEM không thẻ hiện được
tinh lập thê của vật liệu Nhưng nhiễu trường hợp người ta sử dụng kết hợp
phương pháp SEM và TEM dé khai thác những ưu điểm của hai phương pháp nảy
Trong các phương pháp kính hiên vi điện tử, khí các electron va chạm với hạt
nhân nguyên tử của mẫu sẽ xảy ra hảng loạt các hiệu ửng khác nhau và dựa trên
hiệu img này người ta có thé kết hợp hiến vi điện tử với các phương pháp định
tính cũng như định lượng.
2.2.4 Phương pháp do độ từ hóa (VSM)
Các chat sắt từ là một vật liệu từ mạnh, độ tir thấm của chúng có thẻ lớn hơn
độ từ hóa cla các chất nghịch tir vả thuận từ đến 10'” lin,
Độ từ hóa M là một trong những tính chất điển hình cua các chất sắt tir, phụ
thuộc vao từ trường H theo một quy luật khá phức tạp Đường cong biểu thị sự
phụ thuộc giữa M va H được gọi la đường cong từ tré.D6 từ hỏa của chất sắt từ
biến mat khi có từ trường H, tác dụng, từ trường nảy ngược dau với từ trường tạo
cảm ứng.H, được gọi là lực kháng từ Sự tồn tại của độ từ hóa dư cho phép ta tạo
nên các nam châm vĩnh cửu trong thực té.M6t nam châm vĩnh cữu có tinh chất tốt
khi lực kháng từ cao Các đại lượng B, (hay M,), H,,vả max là các giá trị đặc
trưng cho các chất sắt từ.
Mẫu bột sau khi điều chế được don vao cốc thủy tinh nhỏ, cân mẫu Sau do,
cốc thủy tinh chứa mẫu trên được đặt vào khe từ của máy Tiếp theo, nhập các dit liệu nhằm giúp máy đưa ra kết quả chính xác nhất (mẫu ở dạng nào: rắn hay lỏng.
khối lượng mẫu, thông số cần lấy sau khi đo: He và Ms), theo déi từ trường của
máy sao cho bão hòa với độ kháng từ của bột Cudi cùng, cho máy hoạt động vàđưa ra biểu đô đường cong tir trễ vả kết quả theo yêu cầu Vật liệu sắt từ đượcphân thành hai nhóm chính la vật liệu từ mềm vả vật liệu từ cứng
SVTH: NGUYÊN THỊ THCY AN Trang24
Trang 26KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIEN
Hình 9 Đường cong từ tré của chất sắt từ cứng (trên) va
chat sắt từ mềm (dưới).
Vật liệu từ mềm là các vật liệu được tir hóa vả khử từ dé dang Vật liệu từ mém
thường được ding làm vật liệu hoạt động trong trường ngoai, ví dụ như lỗi biến
thé, lõi nam châm điện, các lõi dẫn tir Thông số quan trọng đầu tiên dé nói lên
tính chất từ mém của vật liệu từ mềm lả lực kháng từ H, Lực kháng từ của các vật liệu từ mềm phải nhỏ hơn cỡ 100Oe Những vật liệu có tinh từ mềm tốt, thậm chi
có lực kháng tir rat nhỏ (tới cỡ 0,01Oe) Độ từ thẩm ban đầu (u = B/H) là thông số
rất quan trọng để nói lên tính từ mềm của vật liệu từ mềm Vật liệu từ mềm có độ
từ thâm ban đâu từ vai trăm, đến vải ngan, các vật liệu có tính từ mêm tốt có thé
đạt tới vai chục ngàn, thậm chi hàng trăm ngàn Các vật liệu từ mềm như hợp kim
Fe — Si, hợp kim Ni - Fe, hợp kim vô định hình và nano tinh thé Đối với vật
liệu từ cứng có những tính chất trái ngược với vật liệu từ mem Vật liệu từ cứng có lực kháng từ cao, điều kiện tối thiểu là trên 100 Oc, nhưng vật liệu từ cứng phổ biển thường có lực kháng từ cỡ hàng ngàn Oe trở lên Nguôn gốc của lực kháng tử lớn trong các vật liệu từ cứng chủ yếu liên quan đến đến dj hướng từ tinh thé lớn trong vật liệu Các vật liệu từ cứng thường có cấu trúc tinh thể có tính đổi xứng kém hơn so với cácvật liệu từ mémva chúng có dj hướng từ tinh the rat lớn.
SVTH: NGUYEN THỊ THUY AN Trang2S
Trang 27KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIEN
2.2.5 Phương pháp phô tản sắc nang lượng tia X' '°Ì
kicked-out
external
stimulation
Hình 10 Nguyên lý của phổ tan sắc năng lượng tia X
Phô tia X phat ra sẽ có tân số trai trong một vùng rộng và được phân tích nhờ
phỏ kế tán sắc năng lượng do đó ghi nhận thông tin về các nguyên tổ cũng như
thành phân
Phỏ tán sắc năng lượng tia X là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật
ran dựa vảo việc ghi lại phô tia X phát ra từ vật ran do tương tác với các bức xạ.Trong các tài liệu khoa học, kĩ thuật này thường được viết tắt là EDX hay EDS
xuất phát tir tên gọi tiếng anh Energy-dispersive X-ray Spectroscopy.
> Nguyên ly của phô EDX
Khi chùm điện tử có mức năng lượng cao được chiéu vảo vật rin, nó sẽ đâm
xuyên sâu vào nguyên tử vat ran va tương tác với các lớp điện tử bén trong của
nguyễn tử.
Tương tác này dan đến việc tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng tỉ lệ với số
(Z) của nguyên tử và tuân theo định luật Mosley:
SVTH: NGUYÊN THỊ THỦY AN Trang26
Trang 28KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIÊN
Trang 29KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIỀN
THUC NGHIEM - KET QUÁ - THẢO LUẬN
Máy khuấy tir MCS-400, cá từ
SVTH: NGUYEN THỊ THUY AN Trang28
Trang 30KHÓA LUAN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIẾN
Ngoài những thiết bị trên trong đẻ tài này chúng tôi còn sử đụng máy phân tíchpho hap thy nang lượng (EDX) tại khu công nghệ cao TP.HCM
3.2 Phương pháp thực nghiệm
Các chất ban đầu được sử dụng là mudi Y(NO,);, La(NO,), và Fe(NO;):.
Các muỗi được trộn lần theo tý lệ mol Y**: La`”: FeÌ” = 1-x : x :l (với x = 0.1, 0.2
(.3-theo tính toán ly thuyết) trước khi tiền hảnh kết tủa
Trong dé tai nảy chúng tôi đã tông hợp vật liệu nano Y,.,La,FeO, theophương pháp dong kết tua:
Nhỏ từ từ vào một cốc nước đang sôi trên máy khuây từ dung địch hỗn hợp
ba mudi Y(NO;);, La(NO;);và Fe(NO;); với tí lệ mol thích hợp tính toan như trên
Sau khi cho hết dung địch muéi vào cốc thi tiếp tục đun sôi thêm 7-10 phút, trong trường hợp này dung địch có mau nâu đỏ vả không đổi màu cho đến khi dé nguội
dung dịch thu được đến nhiệt độ phỏng rồi cho từ từ đung địch NH; vào hệ trên
Kết tua tạo thành được khuấy đều trong khoảng 15-20 phút Sau đó lọc rửa kết tủa
mau nâu đỏ bang máy hút chân không va rửa kết tủa bằng nước cất vai lần rồi đề
khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng(khoảng3 ngay).
SVTH: NGUYÊN THỊ THUY AN Trang?9
Trang 31KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYEN ANH TIEN
Y(NO,) 6H;O Fe(NO,),9H;:O
Dung dich NH,
Đề nguội dung dich o
-Lọc rửa kết tủa
Hình 11 Sơ đỗ mồ tá quy trình tổng hợp vật liệu nano
Y;.„La,FeO;bảng phương pháp đồng kết tủa
Trang 32KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD; TS NGUYÊN ANH TIEN
3.3 Kết quả thực nghiệm
3.3.1 Kết quả phân tích nhiệt
Kết tủa sau khi phơi khô vả nghiền mịn thanh bột, chúng tôi tiền hành đo phan
tích nhiệt để tìm khoáng nhiệt độ nung thích hợp cho sự hình thánh pha
perovskite Trên hình 12 lả kết quả phân tích nhiệt của mẫu:
Giản đồ phân tích nhiệt TGA ta thấy có ba bước nhảy mất khôi lượng chỉnh.
Sự mắt khối lượng khi tăng nhiệt độ từ nhiệt độ phòng đến 225°C khối lượng mẫu
giảm nhanh (độ hụt khối lượng lả 1.832mg tương ứng với 16.824%) nên độ đốc
của đường TGA khá lớn, chúng tôi cho rằng sự mat khối lượng nảy có thẻ là sự
giải hấp phụ và mat nước bẻ mặt đông thời rất có thé các hidroxit của Fe(IHI), Y(II), La(HI) mat nước một phan Tai đây xuất hiện một peak thu nhiệt ở 72,6°C.
Từ 225°C đến khoảng 520°C, đường TGA tiếp tục giảm nhưng độ đốc của
đường TGA ở khoảng nhiệt độ nảy ít hơn (độ hụt khôi lượng 1.371mg tương img
SVTH: NGUYÊN THỊ THUY AN Trang3!
Trang 33KHOA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS NGUYÊN ANH TIEN
311.98°C, các hidroxit của Fe(III), YI), La(IH1) tiếp tục mat nước
Sự mat khỏi lượng còn diễn ra ở khoảng nhiệt độ từ 520°C đến 700°C (độ hụt
khỏi lượng 14 0 547mg tương img với 5.023%) có một peak tỏa nhiệt có thê giải
thích là đo quá trình nhiệt phân hoàn toàn các hidroxit kim loại đẻ tạo thành các
oxit tương Ung.
Chúng tôi thay rằng từ khoảng 700°C đường TGA gần như nằm ngang đây có
thé là khoảng nhiệt độ bat dau cho sự hình thành pha perovskite Do đó chúng tôi
chon 700°C dé nung sơ bộ các mẫu trong Ih, sau đó nâng lên 800°C va 900°C dé khảo sát sự hình thành đơn pha perovskite Y\.,La,FeO, bing phương pháp XRD.
Kết qua được thé hiện đưới đây
SVTH: NGUYÊN THỊ THUY AN Trang32