Khóa luận tốt nghiệp Hóa học: Thành phần PHASE, cấu trúc và tính chất của hệ vật liệu NANO trên cơ sở Ce-Fe-O tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng tác nhân AMMONIA

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan rằng dé tài: “Thanh phan phase, cau trúc và tính chất của hệ vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O tông hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng tác nhân ammonia

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHOA HÓA HỌC

PHAN HÀ THU HIEN

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

THÀNH PHAN PHASE, CÁU TRÚC VÀ TÍNH CHAT CUA HE VAT LIEU NANO TREN CƠ SỞ Ce-Fe-O

Chuyên ngành: Hóa hoc Vô cơ

Thanh phố Hỗ Chí Minh, tháng 04 năm 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHOA HÓA HỌC

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Sinh viên thực hiện: Phan Hà Thu Hiền

Mã số sinh viên: 46.01.201.034

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Anh Tiến

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2024

XÁC NHAN CHINH SỬA SAU BAO VỆ

XÁC NHAN CUA GVHD XAC NHAN CUA CHU TICH HOI DONG

(Kí và ghi rõ ho tên] (Kí và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Anh Tiến Nguyễn Kim Diễm Mai

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng dé tài: “Thanh phan phase, cau trúc và tính chất của hệ vật

liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O tông hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng tác

nhân ammonia” là công trình nghiên cứu được tiến hành công khai, minh bạch Day là

công trình do bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dan của PGS.TS Nguyễn Anh Tiền

Các kết quả trong khóa luận tốt nghiệp là trung thực và không có sự sao chép trong bất

LỜI CẢM ƠNTrước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sự kính trọng sâu sắc và gửi lờicảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Anh Tiền, người Thay đã luôn tam tâm hướng dẫn, giúp

đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành khóa luận này

Dong thời, em xin gửi lời cảm ơn đến các Thay, Cô làm việc tại phòng thí nghiệm Hóa vô cơ và các Thầy, Cô công tác tại khoa Hóa học đã tận tình giúp đỡ em về điều kiện thí nghiệm và truyền đạt cho em những kiến thức chuyên ngành giúp em vận dụng

trong thực hiện khóa luận của mình.

Cuối cùng, em xin chúc Thay, Cô luôn đồi dao sức khỏe, đạt nhiều thành tựu trong

nghiên cứu vả sự nghiệp trồng người

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hỗ Chi Minh, ngày 20 tháng 04 năm 2024

Tác giả đề tài

Phan Hà Thu Hiền

MỤC LỤC

Trang

LỢI CAM DOAN si ccccnsresisnonEiIEEEEE01S1100001510000015G10010019110118103100100113109186013.cae) i

LỜI CÂ MIƠN issssssssscsscsssssssscssscasssssssesscossssssasssscassassssssnscasaasscsssansasassssssssuassasssssssusassassits ii

1096 005.1 ` iii

DANE MUG CÂC CHỮ VIẾT TẤT sssssscscessscsscasssasssasssassscssscsssassssasscsssossscssssscscscsonsad YDANH MU CAC BAN G6 sisscctscccncnccccnnmnmmnnnnnnnmnnmummnnnanad viDANHMUEGCAGHINH sssscscsccsescscsssccsscssscssccssccssccssccssscasecssccsscsssesssesasecsieccsosssessies vii

MG DAU toa ngngttai000110010G10136110331334301560033G083804601888580383460390861038841830186H8483381003844ÿ 1CHƯƠNGI.TÔNG QUAN cossscssscscsscssesssecsssscenesecesccscsscsseesesasssecsesscsassscsssvecenesseeseessessl 6

1.1 Tổng quan về vật liệu nano trín cơ sở A-Fe-O (A lă nguyín tổ đất hiếm) 6

1,1.I.Giới hiệu vă cầu trúc tính th c4 2040046004644000400666 <6 61.1.2 Tính chất vă ứng dụng của vật liệu nano trín cơ sở Â-Fe-O 7

1.2 Câc đặc trưng từ tính va quang học của vật liệu nano trín cơ sở A-Fc-O 7

1.3 Một số phương phâp tông hợp vật liệu nano 222 zz©2sze2xecszcsscrzsrrscee §

1.3.1 Phương phâp phản ứng phase rắn c2 22221 S1 2012111211211 1 xe §

I_3:2.IEhơngiphâpitHỦy.HHIỂb:.::-::s:::::-:::s:::::::2i::2211221222112211222212512253222332238226852536334 52664 §

13:3; Phư08EIPhÂP!60Ìl=/fÉl¿sisossasanoaioaniiiiogiiiiiitiisii4114431501516513858588588383883158585351 913/4 Phương phâp đồng kết ass siessicsssssssscsssscissoivecisacavssisvannsonssvssassinssasscsissisessiveses 91.4 Tổng quan về tình hình tong hợp vă nghiín cứu vật liệu nano trín cơ sở Ce-Fe-O

öꚧöê¡iBö§š8꧚ꡧê4êêšê23ềöêêsêêš84§§êêïÊ&633ê4êê25465êê58618865i98ê18ê8ê16êi1968888ê13666êê9::23ả23::2384ê188ê1888ê1888384489ê29464588ê8/ 9

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VĂ PHƯƠNG PHÂP NGHIÍN CỨU 11

ZW, TAC GCIs sisscsscasccsisccstsacrseasszessessaasiseatis Sii8930186318535830186E55ê3888115931186E58ê358515545558355e8 ll

2.1.1 Hóa chất, dụng cụ vă thiết Di ccc cc cecssecssceeeseesceeesseesseesseessseesseeesneesneeeees 11

2.1.2 Thực nghiệm tông hợp vat liệu nano trín cơ sở Ce-Fe-O - 12

2.2 Câc phương phâp nghiín cứu cấu trúc vă tinh chất của vật liệu 15

2.2.1 Phương phâp nhiễu xạ tia X bột (PXRD) c ccccccceccesccsssessesseeseeesceseensesseeseens 15

2.2.2 Phương phâp phô hồng ngoại biến đôi (FTIR) ccccccescseeesssesssecsssessseeeens l5 2.2.3 Phương phâp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) - -.2 5-=2 l6 2.2.4 Phương phâp pho tử ngoại khâ kiến (UV — Vis) (000 012001110105 0122 ".-

2.2.5 Phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) -©-2-©2sec22zcc2xeccrxecrreecrree 17CHƯƠNG 3 KET QUÁ VÀ THẢO LUẬN 5-oscssssscssssssssssessssse 18

3.1 Ret giá nhiễu xạ ta X BEE (PXRD))csccsssccsscssccasscecseccsecssscsssasssecsssosssssssasssesseassesssses 18

3.2 Kết quả pho hong ngoại biến đôi (FTIR) c.cccccccseesssessseeseeessevsseessetssessseesneesees 20

3.3 Kết qua kính hiển điện tử truyền qua (TEM]) 5 562 2522112112112 2112 2122 223.4 Kết quả quang pho hap thụ tử ngoại khả kiến (UV = Vis) - -5cccScccs, 243.5 Kết quả đo từ kế mẫu tung (VSN):iiiccoiisiisii6i154514411851114818653ãã3838518856383436938164 8862 29CHƯƠNG 4 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ ssssssssssssscsssssssssssesasssasosssssssssssssssssssasssosss 314.1 KẾ luận - 22-22 22222211221152311211121111117211121111222117110711.721 0 11 1 cty tr cười 31

GO Te en AN ccc cc escxsscanccsaceaascespessceusascesssconcssnenssussssesstasscasancussensavinsoessnenuuanssasnecs 31TÀI LIÊU THAM KHẢO siasssssssssssssinasssnssssssasssivacsanssaranassssasssasasassanassnassanasasnanssviases 33

PHỤ LỤC

iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIET TAT

STT Tir viet Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt

tắt

———

2 Công thức cheng của perovskite thức chung của perovskite

4 | d-spacing L 1 Khoảng cách giữa hai mặt phăng tỉnh thể

Kích thước tỉnh thê xác định từ nhiễu xạ

Full Width at Haft ¬ a im

-13 FWHM - Độ rộng bán phô của peak nhiều xạ tia X

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bang 2.1 Hóa chat được sử dying trong Khốa luậñ ‹ «-.-:c e-cscees II Bảng 3.1 Thông số cau trúc của phase CeO? trong hệ vật liệu nung ở nhiệt độ 750 °C

Và S50 CRON IG csisinonistioiiisitisiiisiii6i10511025036514836053136838555352138g383551355306119581ã38868 19

Bang 3.2 Thông số cau trúc của phase a-Fe2Os trong hệ vật liệu nung ở nhiệt độ 750

[© VAIBSO! CE HONE Yl BUG Ganngnointiiiiatiiitiiasitii1141111311143111411881882810ã3855513835383345513853368581681858 19

Bang 3.3 Nhiệt độ nung và kích thước tinh thé của vật liệu nano trên cở sở Ce-Fc-Otrong đề tai này và một số đề tài khác 2 ©222S2222 12 31222222222222172317210 0e 20

Bang 3.4 Kích thước hat (theo TEM) của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O trong đề tài

này và một số vật liệu trong các đẻ tài khác - ¿52222222 3 xc 32x22 sec 24 Bang 3.5 Giá trị năng lượng vùng cẩm của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở

các nhiệt độ khác nhau so với một số vật liệu khác đã công bổ S0 222221121 2 sec 28

Bang 3.6 Các đặc trưng từ tính của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt độ

850 °C trong 1 giờ so với một số vật liệu khác đã công bó -2 -2222zc5222s- 30

vì

Hình 2.2 Quy trình tông hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O - 14

Hình 3.1 Kết qua phân tích nhiều xạ tia X bột của mau vật liệu Ce-Fe-O nung ở nhiệt

độ 750 *€ va¡8501°GIFöDB ÍETDI :: ::::::::::::2:2202222122212231122125321221129326811363328351283368348353555 18

Hình 3.2 Pho hong ngoại biến đôi của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt

MED Peo) CONN ABNEY 2 i6si21206122:12200620032026202322030221220)134)33363300830092390233112033203122E22:0333034 21

Hình 3.3 Phổ hồng ngoại biến đổi của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt

đÐ:8S50 CE HONE H.BiỜ:::¿i::2i:2iiiiicciciitciiiiii4i11411160106411031164154231448388811893852383481543354851681884 21

Hình 3.4 Pho hong ngoại biến đôi của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt

độ 750 °C và 850 PC trong Ì giờ án HH TH HH HH nh HH iu 22

Hình 3.5 Anh TEM của mau vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt độ 23

Hình 3.6 Biểu đồ sự phân bó kích thước hạt của mẫu vật liệu hỗn hợp oxide 23

Hình 3.7 Pho UV — Vis của vật liệu hỗn hop oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt độ 750 °C

POR lÍBHỒ:::iciccniopititiiiSg01551031114311231001512311851388515835823582838835595858818856558158550855553519858885855885 24

Hình 3.8 Pho UV — Vis của vật liệu hỗn hop oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt độ 850 °C

(GB ÍÍ(BTỒ::::::::¿::¿:i:c2i:2201025212116216123109212211552115251853683336959563185335933852355335233583336368255583338258835 25

Hình 3.9 Phé chồng UV — Vis của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt độ

NN SES BO E0RE lÌBlÔeenseneiiiriiieiiieitiigii3100211003502338551853535353591886380859729053583595358888 25

Hình 3.10 Giá trị năng lượng vùng cam của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở

nhiệt độ 750 °C trong | giờ 5 SsSt 2x St T22 111kg rk tr rrrxrkrereree 26

Hình 3.11 Giá trị năng lượng vùng cam của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở

nhiệt 000550 5C trnnE IN) RN Ga sááii40016001210026020020251200021063191300140632158334)243182183210062306018382 27

Hình 3.12 Đồ thị đường cong từ tré của vật liệu hỗn hợp oxide Ce-Fe-O nung ở nhiệt

độ 850 °C trong l giờ 2222222221121 211221112110 111 10 112101110 1n 100 29

Vil

MO DAU

1 Ly do chon dé tai

Hiện nay, công nghệ nano là một trong những lĩnh vực nghiên cứu được quan tam

ở nhiều quốc gia bởi những tiềm nang ứng dụng to lớn của nó Công nghệ nano liên

quan đến việc phát triển và ứng dụng những vật liệu có kích thước nhỏ hơn 100

nanomet [1] Vật liệu nano có những ứng dụng quan trọng như cảm biến đầu đỏ nano,cảm biến điện hóa, chất xúc tac, vật liệu điện cực trong pin lithium, [1] Ngoài ra, vat

liệu nano đang được nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực y học như chuẩn đoán hình

ảnh, điều trị bệnh vả ứng dụng trong sản xuất thuốc Nghiên cứu năm 2020 của Nikaeen

va cộng sự cho thay vật liệu nano có hiệu quả trong việc điều trị và phát hiện virus

SARS Co V-2 [2] Cùng năm 2020, Yonghun va cộng sự đã nghiên cứu thành công

ứng dụng của vật liệu nano trong điều trị bệnh ung thư và phân phối thuốc [3]

Trong những vật liệu nano được nghiên cứu va ứng dung, vật liệu có thành phan

là các nguyên tổ đất hiểm dang ABO; (trong đó A là các kim loại đất hiểm như Pr, Nd,

Sm, Eu, Tb, Ho, và B là các kim loại chuyên tiếp họ d như Cr, Mn, Fe, Co, Ni, )

được các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm do những ứng dụng tiềm nang của nó [4] Trong đó, vật liệu ferrite dang AFeOs (trong đó A là các kim loại đất hiểm như Pr, Nd,

Sm, Eu, Tb, Ho ) thê hiện tính chất từ có những ứng dung quan trọng trong nhiều

lĩnh vực Vật liệu ferrite dạng AFeO: có độ nhạy cao vé tính chất thuận lợi dé giảm

kích thước xuống giá trị nanomet và được ứng dụng trong các lĩnh vực như thiết bị

quang từ, thiết bị điện từ, chất xúc tác quang, thuốc nhuộm và sắc tố vô cơ [5].

Qua các nghiên cứu trong và ngoải nước cho thấy có rất nhiều công trình nghiêncứu vé các vật liệu nano ferrite PrFeOs, NdFeO:, YFeO:, HoFeO: và LaFeO:, [6-

12] Trong khi đó, cerium thuộc họ nguyên tố đất hiếm nhưng chưa có nhiều nghiên

cứu về cau trúc và tính chất của vật liệu nano chứa nguyên tố cerium Một số ít công

trình đã thực hiện bao gồm: các tác giả nghiên cứu tong hợp CeMOs (trong đó M là

các nguyên té Co, Ni, Cu) ứng dụng trong siêu tụ điện [13] nghiên cứu tính chất của

vật liệu màng CeFeO: pha tap vanadium và strontium [14, 15], nghiên cứu ứng dụng vật liệu graphitic carbon nitride xen kẽ cerium ferrite [16], nghiên cứu ứng dụng của

hệ vật liệu CeFeO: và SBE (Spent Bleaching Earth) dùng làm chất xúc tác trong công

nghệ lọc nước [17].

Trong một nghiên cứu năm 2023, vật liệu nanocomposite trên cơ sở Ce-Fe-O

được tông hợp bằng phương pháp đốt dung dich, qua phân tích cấu trúc các tác giả

nhận định vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O được tong hợp có hai phase (c-CeO› Fe:O;) hoặc ba phase (c-CeO;, o-CeFeO:, a-Fe:O:) hoặc bốn phase (c-CeO›, o-

am-CeFeO¡, a-Fe2O3, am-Fe2Qs) tùy thuộc vao tỉ lệ glycine/nitrate [18] Qua các công trình

nghiên cứu đã được công bố cho thấy chưa có nhiều nghiên cứu về thành phần phase,

câu trúc, từ tính (lực kháng từ, độ từ dư, độ từ bão hòa, đường cong từ trễ) và tính chatquang học của hệ vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O Do đó, đề tài khóa luận sẽ địnhhướng nghiên cứu về thành phan phase, cau trúc, từ tính va tính chất quang học của hệ

vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O.

Vật liệu nano đã được tông hợp thành công bằng nhiều phương pháp khác nhau:phương pháp sol - gel [19, 20], phương pháp thủy nhiệt, phương pháp đồng kết tủa vaphương pháp phan ứng pha rắn [21] Trong nghiên cứu tông hợp vật liệu nano NdFeOs

bằng phương pháp đồng kết tủa, nghiên cứu nhận định đây là phương pháp dễ dàng

thực hiện dé tông hợp các hạt tinh thể NđFeO› phân tán tốt với sự có mặt của chất hoạtđộng bẻ mặt [22] Trong nghiên cứu nay các hạt nano được tạo ra bằng phương phápđồng kết tủa có độ mịn và độ tinh khiết cao [22] Phương pháp đồng kết tủa là phươngpháp phô biến tông hợp vật liệu nano, vật liệu có độ kết tinh tốt và chỉ phí thực hiện

không quá cao nên vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O có thẻ tông hợp hiệu quả bằng

phương pháp đồng kết tủa [23] Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu được thực hiện vả tông

hợp thành công vật liệu nano PrFeO:, NdFeO:, bằng phương pháp đồng kết tủa

[6-9] Do đó, trong đẻ tải khóa luận, chúng tôi chọn phương pháp đồng kết tha để tông

hop vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fc-O.

Trong phương pháp đồng kết tủa, chúng tôi lựa chọn thủy phân các cation trong

môi trường nước nóng (t*> 90 °C) dựa trên quy trình tông hợp thành công vật liệu nano YFeO; và vật liệu HoFeOs của nhóm tác giả Nguyễn Anh Tiến và cộng sự [24, 25].

Các hạt nano có thé tông hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong dung môi cthanol[26] Tuy nhiên, dung môi ethanol dé bay hơi, gây 6 nhiễm, dé cháy và có giá thànhcao hơn so với dung môi nước, nên nước là dung môi tối ưu cho quy trình của của đề

tài khóa luận.

Phương pháp đồng kết tủa cần sử dụng các tác nhân kết tủa như ammonium

carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, dung dịch ammonia, Nghiên cứu

trong năm 2023 về sự anh hưởng của điều kiện tổng hợp đến cau trúc tinh thé, tính chatquang học và từ tính của các hạt nano EuFeOa cho thấy vật liệu nano EuFeO; tông hợp

bằng phương pháp đồng kết tủa sử đụng tác nhân ammonia có giá trị năng lượng vùng

cắm (E;) thấp hơn so với vật liệu nano EuFeO: tông hợp bằng phương pháp đồng kết

tủa sử dụng tác nhân ammonium carbonate [27] Bên cạnh đó, dung môi ammonia là

hóa chất dé bay hơi, hạn chế đưa các ion lạ vào trong dung địch và hạn chế được sựảnh hướng đến quá trình tạo thành tinh thê (thay đổi vị trí nút mang, ảnh hưởng đến

quá trình kết tủa, ) Một trong những sản phẩm sau khi thực hiện kết tủa bằng tác

nhân ammonia là muối ammonium, các mudi ammonium kém bên nhiệt nên khi nung

sẽ không còn ton tại trong mẫu vật liệu Do đó, chúng tôi chọn dung dich ammonia

2

đùng làm tác nhân kết tủa trong quy trình tông hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O với mong muốn đạt hiệu quả cao trong quá trình tông hợp va tạo được vật liệu có giá

trị năng lượng vùng cắm tối ưu nhằm ứng dụng làm vật liệu bán dẫn và vật liệu xúc

tác quang.

Từ những lý do trên, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu thành phần phase, cấu trúc và

tinh chất của vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O được tông hợp bằng phương pháp đồngkết tủa trong dung môi nước nóng (t° > 90 °C) và sử dụng tác nhân kết tủa là dung dichammonia làm dé khóa luận với tên dé tài: “Thanh phan phase, cầu trúc và tính chat của

hệ vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O tông hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng

Nghiên cứu tông hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O bằng phương pháp đồng

kết tủa trong dung môi nước nóng và sử dụng tác nhân kết tủa là dung dịch ammonia.

Xác định cau trúc của vật liệu nano trên cơ sở Ce—Fe-O như thành phần phase,

kích thước tinh thé, kích thước hat, các thông số mạng.

Xác định các đặc trưng từ tính, tính chất quang học của vật liệu như lực kháng từ,

độ từ dư, độ từ bão hòa, đường cong từ trễ và năng lượng vùng cam của hệ vật liệu tông hợp được.

3 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là hệ vật nano trên cơ sở Ce-Fe-O dạng bột

4 Pham vi nghiên cứu

Các đặc trưng cấu trúc tỉnh thê của hệ vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O tông hợp

được bằng phương pháp đồng kết tủa trong dung môi nước nóng

Các đặc trưng về từ tính và tính chất quang học của hệ vật liệu nano trên cơ sở

Ce-Fe-O tông hợp được.

Š Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lí luận:

Phân tích, tong hợp tài liệu về các nghiên cứu trong và ngoài nước về vật liệu nano

trên cở sở A-Fe-O (A là nguyên tố đất hiếm), vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O;phương pháp tông hợp phương pháp nghiên cứu cau trúc va tinh chất của hệ vật liệu

nano.

Phương pháp thực nghiệm:

Tong hợp vật liệu: dùng phương pháp đông kết tủa dé tông hợp vật liệu nano trên

cơ sở Ce-Fe-O.

Nghiên cứu cấu trúc cia vật liệu:

Phương pháp nhiễu xạ tia X bột (Powder X-ray diffraction - PXRD): xác định

thành phần phase của tỉnh thẻ tổng hợp được, kích thước tỉnh thẻ của vật liệu nano vả

các hãng số đặc trưng của tinh the.

Phương pháp phô hồng ngoại biến đôi (Fourier transform infrared — FTIR): xác định các liên kết cau tạo nên vật liệu, từ đó xác định cấu trúc của vật liệu.

Phương pháp kính hiền vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscopy, TEM) xác định hình thai, sự phân bố và kích thước của các hạt của vật liệu nano tông

hợp được.

Nghiên cứu tính chất của hệ vật liệu:

Phương pháp quang phô hap thụ tử ngoại khả kiến (Ultra Violet — Visible

spectroscopy, UV — Vis): xác định độ hap thụ quang của vật liệu và giá trị năng lượng

vùng cam (E;) của vật liệu.

Phương pháp đo từ kế mau rung (Vibrating sample magnetometer, VSM): dùng

dé xác định đặc trưng từ tính của vật liệu (đường cong từ trể, độ từ hoa, độ từ dư, lực

kháng từ, ).

Phương pháp xử lý thông tin:

Từ các dữ liệu PXRD, FTIR, TEM, phô UV — Vis, VSM tiến hành phân tích xác

định cầu trúc vả tính chất của vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fc-O

Phương pháp phân tích và so sánh:

Từ kết quả của đề tai kết hợp với các kết qua của các nghiên cứu trong va ngoai nước tiễn hành phân tích va so sánh kết qua; từ đó, rút ra nhận xét và kết luận.

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Cung cấp các thông tin khoa học về cấu trúc, tính chất từ và tính chất quang họccủa hệ vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O được tông hợp bằng phương pháp đồng kết

tủa trong dung môi nước nóng với tác nhân ammonia.

Đề xuất quy trình tong hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O.

7 Bố cục của khóa luận tốt nghiệp

Khóa luận được trình bay trong 4 chương, cụ thé như sau:

Phần mở đầu: Nêu về lý đo chọn đề tài, mục đích của đẻ tài, đối tượng nghiêncứu, phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu va ý nghĩa khoa học — thực tiền của

dé tài.

Chương 1: Tông quan — Tổng quan các nghiên cứu trong vả nước, các lý thuyết

và cơ sở khoa học liên quan đến đề tải

Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu — Trinh bay các bước tiễn

hành tông hợp vật liệu và các phương pháp nghiên cứu được dùng dé xác định thành

phan phase, cau trúc và tính chất quang từ của hệ vật liệu

Chương 3: Kết quả va thảo luận — Trình bày các kết quả nghiên cứu về thành phầnphase, cấu trúc và tính chất quang, tính chất từ của vật liệu

Chương 4: Kết luận và dé xuất — Tóm tất các kết quả đạt được của đề tải và đề

xuất các hướng nghiên cứu dé mở rộng và phát triển hướng nghiên cứu của dé tài trong

tương lai.

CHUONG 1 TONG QUAN

1.1 Tổng quan về vật liệu nano trên cơ sở Á-Fe-O (A là nguyên tố đất hiếm)

1.1.1 Giới thiệu và cấu trúc tỉnh thể

Một trong những vật liệu nano trên cở sở A-Fc-O (A là nguyên tố đất hiếm) được

quan tâm nghiên cứu hiện nay là vật liệu oxide perovskite Perovskite là tên gọi chung

của các vật liệu có cầu trúc tương tự cấu trúc của khoảng chat calcium titanate (CaTiO:)với công thức tong quát ABX; [28] Khoáng chat nay được phát hiện tại vùng núi Uran

của Nga vào năm 1839 bởi nhà khoáng vật học người Nga Lev Perovski (1792 — 1856)

[28] Các oxide perovskite ABO: có nhiều tính chất mang tinh ứng dụng như vật liệubán dẫn, chất xúc tác quang, vật liệu từ Do đó, loại vật liệu oxide perovskite được

nhiều nhà nghiên cứu quan tâm.

Cau tric perovskite dang ABOs, vị tri A các nguyên tổ có bán kính lớn hơn thường

là các ion kim loại kiềm thé (Ca, Ba, Sr, ) hoặc kim loại đất hiểm họ lanthanide (Y,

La, Pr, Nd, Eu, ), vị trí B là các ion kim loại chuyên tiếp họ d (Mn, Fe, Co, Ni, Ti, )

có bán kính nhỏ hơn.

Trong cấu trúc perovskite lý tưởng, ô mạng cơ sở là một hình lập phương tâm khối với các thông số mang a = b = c và a = = y = 90° Tại vị trí các đinh của hình lập phương là các cation A, tâm của sáu mặt hình lập phương là vị trí của ion phối tri,

thường là ion O* và tại tâm của hình lập phương là vị trí của ion B Cation vị trí B

được bao quanh bởi § cation vị tri A va 6 ion Oˆ*,

© VitricationA*® @ Vitrication B* @ Vitrianiono®

Hình 1.1 (a) Cau trúc lý tưởng perovskite ABOs, (b) Sự sắp xếp các bát điện

trong cấu trúc perovskite lý tưởng

1.1.2 Tính chất và ứng dụng của vật liệu nano trên cơ sở Á-Ee-O

Tính chất của vật liệu

Nhiều vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O thẻ hiện tính chất đẫn điện, khi pha tạpcác loại vật liệu nano trên cơ sở Á-Fc-O thi tính chất dẫn điện của vật liệu có thé bi

thay đôi Một số perovskite là chất siêu dan ở nhiệt độ cao Ngoài ra, vật liệu nano trên

cơ sở A-Fe-O thé hiện tinh chất sắt điện dưới tác dụng của điện trường ngoài Cácferrite perovskite dạng AFeO; có thành phan là iron, do đó các ferrite perovskite cótính chất từ [29] Bên cạnh đó, một sé vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O có đặc tính

quang học có thé xúc tác cho các phan ứng quang hóa; các vật liệu nano trên cơ sở Fe-O có thé có tinh chat hóa lý với bề mặt hap phụ tốt [30].

Á-Ung dung của vật liệuTrong số các chat bán dan oxide kim loại có kích thước nano, orthoferrite đất hiểmAFeO: (A = La, Y, Pr, Sm, Ho) đã được nghiên cứu đề ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

như thuốc nhuộm vô cơ, chất xúc tác quang học, cảm biến khí, vật liệu từ tính hoặc

điện cực cho pin Li-ion [31] Ngoài ra, vật liệu loại perovskite thu hút sự quan tâm lớn

ứng dụng trong các công nghệ tiên tiễn như pin nhiên liệu oxide ran, cảm biến hóa học,

màng thấm oxygen Vi đụ, perovskite LaFeOs pha tạp Ni đã được sử dụng dé chế tạo

vật liệu cathode cho pin nhiên liệu oxide rắn, hoạt động xúc tác tốt dé giảm oxygen ở

nhiệt độ hoạt động từ 700 °C và là chất giãn nở nhiệt phù hợp với chất điện phân [32].

Một số vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O như vật liệu nano với thành phần FeaO:-Y2O;

được nghiên cứu ứng dụng trong các phương pháp chân đoán y tế, chăng hạn như xét nghiệm hap thụ miễn dịch liên kết enzyme, tăng thân nhiệt và vận chuyền thuốc bằng

vat nano từ tính [33] Bên cạnh đó, vật liệu oxide perovskite có ứng dụng làm pin mặt trời [34].

1.2 Các đặc trưng từ tính và quang học của vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O

Vẻ đặc trưng từ tính, nhiều nghiên cứu về từ tính của vật liệu trên cơ sở A-Fe-O,đặc biệt là loại vật liệu nano ferrite perovskite đã được công bó Kết quả của một nghiêncứu năm 2019, cho thay màng nano của yttrium ferrite là vật liệu từ mềm, độ từ hóatang lên khi tăng độ day của mang, sự hiện diện pha tạp chất của oxide iron trong các

mẫu làm tăng giá trị từ hóa và tăng phạm vi ứng dụng của hệ vật liệu [33] Trong

nghiên cứu năm 2020 của Nguyễn Anh Tiên và cộng sự vật liệu nano PrFeO: được

khảo sát là thuận từ với lực kháng từ thấp nên vật liệu nano PrFeO: có tiềm năng ứng

dụng trong các thiết bị hoạt động ở từ trường cao [35] Năm 2022, Nguyễn Thị Kim

Chung và cộng sự nghiên cứu từ tính của vật liệu neodymium orthoferrite pha tạp

cadmium, kết quả nghiên cứu thu được vật liệu nano NdFeO; pha tap cadmium có lực

kháng từ cao có thẻ được áp dụng làm nam châm vĩnh cửu hoặc vật liệu ghi từ tính trong 6 cứng [36].

Vẻ đặc tính quang học, một số nghiên cứu về đặc tính quang học của vật liệu

perovskite được thực hiện, một công trình nghiên cứu về vật liệu nano PrEeOa được

khảo sát có các dai hap phụ mạnh trong phạm vi UV — Vis [35] Trong nghiên cứu về

tinh chất quang của vật liệu NdFeOs pha tap cobalt, kết quả đặc tính quang học của vậtliệu cho thay các giá trị khoảng cách dai hấp thụ quang giảm [37]

1.3 Một số phương pháp tông hợp vật liệu nano

1.3.1 Phương pháp phản ứng phase rắn

Phương pháp phản ứng phase rắn (phương pháp gốm) là phương pháp truyền

thong dé chế tạo các oxide phức hợp các nguyên liệu thô và các sản phẩm đều ở trạng

thái rắn Vật liệu nano có thành phan phase với cấu trúc perovskite có thé được tônghợp bằng phương pháp phản ứng phase ran bang cách trộn các muối carbonate hoặc

oxide của các kim loại A, B trong công thức chung của perovkite ABO; theo tỉ lệ thích

hợp và nghiền trộn trong thời gian dai tạo thành hỗn hợp đông nhất, ép thanh viên và

được thiêu kết ở nhiệt độ cao [38].

Tông hợp vật liệu nano bang phương pháp phan ứng phase rắn được thực hiện

khá đơn giản chỉ phí không quá cao Tuy nhiên, trong trường hợp can tổng hợp vật

liệu nano có chất lượng đồng nhất, giảm kích thước hạt theo mong muốn, bước nghiền

~ trộn — ép viên và nung thường được lập lại nhiều lần và kéo dai thời gian nung mẫu

Ngoài ra, trong quá trình nghiên trộn dé tăng độ đồng nhất của hỗn hợp rắn và giảm

kích thước hạt thường được thêm các tạp chất làm cản trở quả trình điều khién hình

dang hạt Trong quá trình xử lý ở nhiệt độ cao có thé xuất hiện các thành phan phase

không mong muốn [38].

1.3.2 Phương pháp thủy nhiệt

Phương pháp thủy nhiệt đựa trên nguyên tắc hòa tan các chất tham gia trong nước

với điều kiện nhiệt độ và áp suất cao Khi tăng nhiệt độ các tiền chất bị hòa tan liên

tục, tăng sự va chạm có hiệu quả và tăng mức độ phản ứng giữa chúng Khi thực hiện

phương pháp nay sẽ diễn ra quá trình thủy phân nhanh của các dung dich mudi kim

loại hình thành các hydroxide tương ứng, sau đó các hydroxide bị khử nước tạo thành

các oxide kim loại [39, 40].

Trong phương pháp này, bằng cách thay doi tỉ lệ tiền chất, nhiệt độ, áp suất va

thời gian phan ứng có thé điều kiên được kích thước va hình thái hạt với độ tinh khiết

cao vật liệu có mức độ đồng nhất và độ mịn cao, cấu trúc tinh thé thu được khá hoàn

chỉnh Tuy nhiên, phương pháp này cần nhiều thời gian đẻ thực hiện, thiết bị phức tap

và cần sử dụng các thêm các chất hoạt động be mặt [39, 40].

§

1.3.3 Phương pháp sol - gel

Phương pháp sol — gel là phương pháp hóa học dựa trên cơ sở của phản ứng thủy

phân và ngưng tụ các tiền chat, Nguyên liệu của phương pháp sol — gel thường là các

muối được hòa tan theo tỉ lệ nhất định, sol được hình thành do sự phân tán hệ keo của các hạt rắn trong môi trường chất lỏng Trong quá trình sol — gel, các nguyên tổ kim

loại bị bao quan bởi các ligand khác nhau khi phản ứng tạo thảnh có hơn hai liên kếtthì phân tử có kích thước không giới hạn và chiếm toàn bộ thê tích dung dich tạo thành

gel [38].

Phương pháp sol - gel có nhiều ưu điểm như: tông hợp vật liệu có độ đồng nhất

cao do khả năng trộn lẫn các chất ở quy mô nguyên tử, vật liệu sau khi tổng hợp có độ tỉnh khiết cao va trong quá trình tông hợp có thê điều khién kích thước hình dang hạt

vật liệu Ngoài ra, phương pháp sol — gel có thé dùng tống vật liệu ở nhiều hình dang

khác nhau như dạng sợi dang mang mỏng, dạng khối [38].

1.3.4 Phương pháp đồng kết tủa

Phương pháp đồng kết tủa là phương pháp hóa học tông hợp vật liệu nano được

sử dụng phô biến hiện nay Phương pháp này thường được dùng tông hợp các đơn vị

oxide và các oxide phức hợp Các oxide phức hợp được điều chế từ các dung địch muốitương ứng va được kết tủa bằng các tác nhân như ammonia, sodium hydroxide,

ammonium carbonate, Các kết tủa sau khi lọc và rửa sẽ được làm khô tự nhiên, sau

đó được nghiên mịn và nung ở nhiệt độ thích hợp đề thu được vật liệu Kích thước hạt

vật liệu có thé được kiêm soát thông qua các yếu tô như pH của dung địch, nhiệt độ,

dung môi thủy phân cation và tỉ lệ nguyên liệu ban dau, [10, 12, 40].

Phương pháp đồng kết tủa có nhiều ưu điểm như: tổng hợp được vật liệu có độ

tỉnh khiết va tính đồng nhất cao, trang thiết bị không quá đắt tiền, quy trình thực hiện

không quá phức tạp và quá trình nung mẫu có thê thực hiện ở nhiệt độ không quá cao.

1.4 Tong quan về tình hình tổng hợp và nghiên cứu vật liệu nano trên cơ sở

Ce-Fe-O

Năm 2016, công trình nghiên cấu trúc từ tinh và tính chat bán kim loại của vật

liệu cerium orthoferrite CeFeOa và cerium orthochromite CeCrO: được công bồ bởi A

Abbad và cộng sự [42] Nghiên cứu cùng năm 2016 cho thấy, các perovskite CeMO;

(M =Co, Ni, Cu) dựa trên cerium đã được tông hợp phù hợp tốt với cau trúc perovskiteCeCoOs, CeNiOs và CeCuOs điền hình ứng dụng hiệu quả và tiềm năng của perovskite

dựa trên cerium vào các siêu tụ điện va vật liệu điện cực [43] Năm 2017, vật liệu màng

mỏng CeFeO: pha tap vanadium được tong hợp và các tính chất quang hoe, từ tính của

vật liệu được nghiên cứu bởi Nanxi Lin và cộng sự [44] Đến 2019, Nanxi Lin và cộng

sự tiếp tục phát triển nghiên cứu về khối vật liệu CeFeO: pha tạp strontium va

9

vanadium, thu được kết quả khả quan cho thấy loại vật liệu này có hiệu ứng quang từ

mạnh.

Năm 2020, Ashwini Anantharaman và cộng sự nghiên cứu về cấu trúc, tính chất

từ, đặc tính quang học va tinh chất điện môi của vật liệu CeFeO: pha tap Mn [45].Trong nghiên cứu nay, vật liệu tông hop được có cau trúc lập phương giả pha perovkite,

sự kết tụ các hạt với hình thái không đồng đều va tinh chat của vật liệu phủ hợp trongứng dụng làm cảm biến từ trường, công nghiệp vi điện tử Ngoài ra, các nghiên cứu về

ứng dụng của các loại vật liệu có thành phan là CeFeO: cũng được thực hiện: nghiên

cứu ứng dụng xúc tác quang của vật liệu xen kẽ perovskite CeFeO: trên vật liệu

graphitic carbon nitride [46], ứng dụng của CeFeO3/SBE (Spent Bleaching Earth) làm

chat xúc tác quang trong công nghệ xử lý nước [17].

Các nghiên cứu tính chất quang học của vật liệu cũng được công bó, trong công

trình năm 2017, Manwar va cộng sự đã tông hợp perovskite CeFeO: tinh khiết bằng cách sử dụng phương pháp hỗ trợ vi sóng và nghiên cứu tính chất quang điện hóa của

vật liệu [47] Năm 2023, Shamil Omarov và cộng sự nghiên cứu vật liệu nanocomposite dựa trên cơ sở Ce-Fe-O làm xúc tac trong quá trình oxy hóa hydrogen,

kết quả nghiên cứu vật liệu nanocomposite CeOz/CeFeO+/Fe:O› có hoạt tính xúc tác

cao Déng thời, trong quá trình nghiên cứu cấu trúc của vật liệu tong hợp được bằng

phương pháp đốt dung dich trong glycine — nitrate, kết quả cho thấy vật liệu trên cơ sở Ce-Fe-O có các thành phần pha bao gồm: có hai phase (c-CeO›, am-Fe203) hoặc ba phase (c-CeO›, o-CeFeO¿, a-Fe:O;) hoặc bốn phase (c-CeO›, o-CeFeO¿, a-Fe:O›, am-

Fe203) [18].

Như vậy, có thê thay vật liệu trên cơ sở Ce-Fe-O đã và dang nhận được sự quan

tâm nghiên cứu cua nhiều nhóm tác giả trên thé giới Tuy nhiên, việc nghiên cứu thànhphan pha cấu trúc, tính chất quang vả tính chất từ của hệ vật liệu trên cơ sở Ce-Fe-O

tông hợp bằng phương pháp đông kết tủa thông qua sự thuỷ phân các cation trong nước

nóng vẫn chưa được công bó Dây là phương pháp thực nghiệm đơn giản, rẻ tiền thu

hút sự quan tâm nghiên cứu của chúng tôi.

10

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Thực nghiệm

2.1.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

Hóa chất

Các hóa chất được sử dụng dé tông hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O được

the hiện trong bang 2.1.

4 | Nước cat (d=1 g/mL) Việt Nam

5 Giay can Việt Nam

6 Giay loc Việt Nam

[7 Gidy do pH Viet Nam

Dung cụ

Các dụng cụ sử dụng trong khóa luận gồm có: cốc thủy tinh chịu nhiệt dung tích

1000 mL và 100 mL, thìa xúc hóa chat, đũa thủy tinh, con cá từ, bình tia, burette, giásắt, ông dong, cdi sứ, chén sứ, hũ bi đựng mẫu, chén nung sứ

Thiết bị

Tủ sấy, lò nung Naberthem Gmbh P310, cân phân tích Kern AES 120 bốn số lẻ,

bếp điện Alma, máy khuây từ gia nhiệt, máy lọc nước cât, máy hút chân không Neuberger.

Thiét bị nhiều xạ bột tia X (PXRD, EMPYREAN-PANalytical, Holland).

Thiết bị phố hồng ngoại (IR, NICOLET 6700, hãng Thermo)

Kính hiền vi điện tử truyền qua (TEM, Joel IEM-1400, Joel Ltd., Tokyo, Japan) Máy quang phô tử ngoại - khả kiến (UV — Vis, UV-2600 hãng Shimadzu, Japan).

Máy đo từ kế mẫu rung (VSM, Microsene EV 11, Japan)

1]

2.1.2 Thực nghiệm tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O

Quy trình tông hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O được tiên hành dựa trên quy

trình tong hợp vật liệu nano trong các công trình nghiên cứu đã được công bố của

Nguyễn Anh Tiến va cộng sự [12, 41].

Cân hai mudi Ce(NOs);6H20 và Fe(NO:)z9H2O tương ứng với ti mol 1:1, cho

vao cốc thủy tinh 100 mL và định mức đếm 50 mL Đặt cốc lên máy khuấy tir dé hòatan hai muối, tạo thành dung dich hỗn hợp hai muối đồng nhất

Tiếp theo, đun sôi 500 mL nước cat và đặt cốc lên máy khuấy từ gia nhiệt Cho dung dich hỗn hợp hai mudi vào burette 25 mL, nhỏ từng giọt dung địch vào cốc nước nóng và khuấy trên máy khuấy từ gia nhiệt, thu được hệ màu đỏ nâu như hình 2.1 (A) Sau khi cho hết dung dịch hỗn hợp hợp hai muối, hệ tiếp tục được khuấy từ gia nhiệt

thêm 10 phút, sau đó dé nguội hệ đến nhiệt độ phòng

Bước tiếp theo, pha dung dịch ammonia 5%, cho dung dich ammonia lên burette

và nhỏ từ từ vào hệ, dùng giấy chi thi van năng dé kiểm tra pH của hệ sau khi cho tác

nhân ammonia Khi pH đạt khoảng 9.0 thì ngừng cho dung dịch ammonia Tiếp tục khuấy hệ thêm 60 phút dé các kết tủa phân bố đồng déu, sau đó dé lắng khoảng 15 phút

thu được hệ như hình 2.1 (B).

Lọc kết tủa bằng máy hút chân không Hình 2.1 (C) Dé kết tủa khô tự nhiên ở

nhiệt độ phòng khoảng 5 đến 7 ngày Cho kết tủa đã khô vào cối sứ và nghiền mịn thu được sản phẩm dang bột Hình 2.1 (D).

Qua tìm hiéu các nghiên cứu đã được công bố, vật liệu nano tông hợp bằng

phương pháp đồng kết tủa có độ kết tinh tốt và thành phan phase ôn định ở nhiệt độnung 750 °C và 850 °C với thời gian nung khoảng từ 1 giờ [6, 41, 42] Nên bước tiếptheo, chúng tôi tiền hành nung mẫu ở nhiệt độ 750 °C và 850 °C trong 1 giờ và sau đó

tiễn hành phân tích mau vật liệu.

12

(A) Hệ sau khi thủy phân (B) Hệ kết tủa dé lắng

(C) P es,

(C) Kết tủa sau khi lọc (D) Kết tủa sau khi dé khô và nghiền min

Hình 2.1 Một số hình ảnh thực nghiệm

13

Cốc thủy tinh 1000 mL

Thêm 500 mL nước vào cốc và dun sôi.

Đặt cốc lên máy khuấy từ gia nhiệt

Hòa tan hỗn hai muối Ce(NOs)y6H20 và Fe(NOs)x9H20 bằngnước cat, Nhỏ từ từ dung địch hỗn hợp hai mudi vào cốc nước sôi

đang khuấy.

Đề nguội.

Hệ màu đỏ nâu

Pha dung dịch NH: 5% va nhỏ từ từ vào hệ đang khuấy.

Dùng giấy chỉ thị vạn năng kiêm tra hệ đạt pH khoảng 9 thìdừng nhỏ NH: và tiếp tục khuấy thêm 60 phút

Đề lắng hệ khoảng 15 phút.

Hệ kết tủa màu nâu đỏ

Lọc và rửa kết tủa bằng máy hút chân không

Khoi phô tự nhiên tử 5 — 7 ngày, sau đó nghiền mịn

Tiên chất tông hợp hệ vật liệu

nano trên cơ sở Ce-Fe-O

Nung ở nhiệt độ cao.

Hệ vật liệu nano

trên cơ sở Ce-lFe-O

Hình 2.2 Quy trình tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O

14

2.2 Các phương pháp nghiên cứu cau trúc và tính chat của vật liệu

2.2.1 Phương pháp nhiễu xa tia X bột (PXRD)

Phương pháp nhiễu xạ tia X bột dùng dé xác định cau trúc, thành phan phase của

hệ vật liệu dựa trên so lượng vị trí và cường độ tín hiệu trên phô PXRD nham nghiên

cứu thành phan phase, cau trúc của hệ vật liệu tng hợp được.

Phương pháp nhiễu xa tia X dựa trên nguyên tắc: mạng tinh thé được cau tao từ

các nguyên tử hay ion được phân bố trong không gian theo một trật tự nhất định Khichiếu chùm tia X (tia Rơnghen) vao tinh thé vat ligu sé xảy ra hiện tượng nhiều xạ trên

các mặt phẳng tinh thé tạo thành các cực đại và cực tiéu nhiễu xạ.

Điều kiện nhiều xạ tia X theo định luật Vulf — Bragg:

nÀ=2dsin8 (2.1)

Trong đó: n là bậc nhiễu xạ.

3 là bước sóng của bức xạ tia X.

d là khoảng cách giữa hai mặt phăng tinh thé lân cận.

6 là góc tia tới va mặt phang phản xa.

Ngoài ra, kích thước của tinh thê được xác định theo công phương trình Scherrer:

— k (2.2)

~ B cos@

Trong đó: D là kích thước tinh thé, đơn vị A.

D

k la hang số Scherrer (thường lấy k = 0,9).

B là độ rộng bán phô tai peak can xác định (FWHM) sau khí trừ di độ

rộng đo thiết bị, đơn vị rad

0 là góc nhiễu xạ tại peak cần xác định.

Thanh phan phase và cau trúc tinh thẻ được nghiên cứu trên máy nhiễu xạ bột tia

X (PXRD, EMPYREAN - PANalytical, Holland) tại Phong thí nghiệm Hai Quan, 778

Nguyễn Kiệm, Phường 4, Quận Phú Nhuận, Thành phố Hồ Chí Minh Các thông số đo

như sau: bức xa cathode bang copper có bước sóng A = 1,54060 A, góc quét 20 từ 10°đến 80°, tốc độ quét 0,02°/gidy, điện thế: 40 kV, cường độ dòng điện 25 mA, nhiệt độ

từ 25 °C Kết quả được xuất dưới dang file daw, ding phần mềm X’Pert HighScore dé

xử ly số liệu và vẽ giản đồ PXRD bằng phan mềm Origin 2024

2.2.2 Phương pháp phố hồng ngoại biến đổi (FTIR)

Phổ hồng ngoại cung cấp các thông tin về các liên kết hóa học, nhóm chức, hình

học phân tử, các tương tác giữa phan tử hoặc nội phan tu [45] Phương pháp nay dựa

trên nguyên tắc chiều chum ánh sáng hồng ngoại (ứng với bước sóng 10° nm đến 10°

15

nm) qua mẫu, khi phân tử bị kích thích các có thẻ xảy ra quá trình dao động, các liên kết trong phân tử dao động ở những tần số sóng đặc trưng Dựa vào hình dang, tan số

của peak trên pho hong ngoại có thé dự đoán được các liên kết hóa học có trong hệ vật

liệu.

Trong dé tài này, cấu trúc của hệ vật liệu nano được nghiên cứu bằng máy NICOLET 6700 - Hãng Thermo tai Phòng thí nghiệm Hải Quan, 778 Nguyễn Kiém,

Phường 4, Quận Phú Nhuận, Thành phố Hồ Chi Minh

2.2.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua được dùng đẻ nghiên cứu bề mặt,

phân tích vi cấu trúc, hình thái va kích thước của vật liệu Ảnh TEM được tạo dựa trên nguyên tắc: chùm electron nang lượng cao được chiêu qua mẫu ran mỏng Phan

electron truyền qua mẫu được ghi nhận, thấu kính từ trong thiết bị TEM có vai trò tạo

ảnh có độ phóng đại lớn và ảnh này được ghi nhận trên màn huỳnh quang film quang

học hoặc bằng máy chụp kỹ thuật số.

Kích thước của hệ vật liệu nano trên cơ sở Ce—Fe—O được quan sat trên kính hiển

vi điện tử truyền qua (TEM, Joel JEM-1400, Joel Ltd., Tokyo, Japan) tại Phòng thi

nghiệm Siêu cau trúc, Trung tâm nghiên cứu Y Sinh học, Viện vệ sinh địch tế Trungương — số 01, Yersin Quận Hai Ba Trưng, Thanh phố Hà Nội

2.2.4 Phương pháp pho tử ngoại khả kiến (UV — Vis)

Phương pháp phô tử ngoại khả kiến dùng dé xác định độ hap thu quang của mẫu

trong vùng tử ngoại gan (ứng với bước sóng từ 200 — 380 nm) và và khả kiến (ứng với

bước sóng từ 380 — 750 nm) Đồng thời, phương pháp nay cho phép xác định năng

lượng vùng cắm (Eg - band-gap energy) của vật liệu

Trong phương pháp nay, năng lượng vùng cắm được xác định băng phương pháp

Tauc Plot Phương trình được xác định bằng phương pháp Tauc Plot biểu diễn mỗi liên

hệ giữa độ hấp thụ quang, năng lượng photon ánh sáng và năng lượng vùng cắm.

2.4

Ahv = lưœ ¬ Ey) 4)

Trong do:

A: độ hap thụ quang học (Absorbance)

hư: năng lượng photon ánh sáng

a: hang SỐ hap thu của vật liệu Ey: năng lượng vùng cắm

Trong đề tải này, chúng tôi nghiên đặc tính quang học của vật liệu ở bước sóng

220 — 1400 nm bằng máy quang phô tử ngoại — khả kiến (UV — Vis, UV-2600 hãng

16