CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HẠT Fe3O4 VÀ Fe3O4 PHA TẠP

Header Page of 166 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Tô Thành Tâm CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HẠT Fe3O4 VÀ Fe3O4 PHA TẠP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2013 Footer Page of 166 Header Page of 166 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Tô Thành Tâm CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HẠT Fe3O4 VÀ Fe3O4 PHA TẠP Chuyên ngành: vật lý chất rắn Mã số: 60 44 01 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGÔ THU HƯƠNG Hà Nội - 2013 Footer Page of 166 Header Page of 166 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ kính trọng lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngô Thu Hương, người tận tình bảo, hướng dẫn em suốt thời gian làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Văn Vũ – Giám đốc Trung tâm khoa học Vật liệu, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội anh chị cán nghiên cứu trung tâm tạo điều kiện giúp đỡ em trình làm thực nghiệm Em xin gửi lời cảm ơn tới ThS Nguyễn Minh Hiếu, em Lưu Hoàng Anh Thư – học viên cao học khóa 2012 – 2014, sinh viên K54 Nguyễn Thị Khánh Vân Nguyễn Thị Ánh Dương hợp tác nhiệt tình suốt trình làm việc phòng thí nghiệm Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo môn Vật lý Chất rắn, khoa Vật lý trường Đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập môn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn tới gia đình tất bạn bè, người dõi theo, tạo điều kiện thuận lợi động viên, khích lệ để em hoàn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2013 Học viên Tô Thành Tâm Footer Page of 166 Header Page of 166 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ OXIT SẮT TỪ VÀ NANO OXIT SẮT TỪ 1.1 Phân loại vật liệu từ: 1.1.1 Các khái niệm bản: 1.1.2 Vật liệu thuận từ: 1.1.3 Vật liệu nghịch từ: 1.1.4 Vật liệu sắt từ: 1.1.5 Vật liệu phản sắt từ: 1.1.6 Vật liệu feri từ: 1.1.7 Vật liệu từ giả bền: 10 1.1.8 Vật liệu sắt từ kí sinh: 11 1.2 Một số tính chất oxit sắt: 11 1.2.1 Các oxit sắt từ: 11 1.2.2 Cấu trúc tinh thể: 12 1.2.3 Tính chất siêu thuận từ: 14 1.3 Các ứng dụng hạt nano Fe3O4: 16 1.3.1 Chất lỏng từ: 16 1.3.2 Phân tách chọn lọc tế bào: 16 1.3.3 Tăng thân nhiệt cục bộ: 17 1.3.4 Tăng độ tương phản cho ảnh cộng hưởng từ: 18 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 19 2.1 Phương pháp chế tạo mẫu: 19 2.1.1 Phương pháp nghiền: 19 2.1.2 Phương pháp thủy nhiệt: 19 2.1.3 Phương pháp vi nhũ tương: 20 2.1.4 Phương pháp đồng kết tủa : 24 2.2 Quy trình chế tạo mẫu : 28 2.2.1 Chế tạo mẫu Fe3-xNixO4: 29 Footer Page of 166 Header Page of 166 2.2.2 Chế tạo mẫu Fe3-xCoxO4: 33 2.3 Các phương pháp đo: 34 2.3.1 Phân tích cấu trúc phương pháp nhiễu xạ tia X: 34 2.3.2 Chụp ảnh bề mặt mẫu kính hiển vi điện tử quét (SEM): 35 2.3.3 Từ kế mẫu rung: 36 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Kết đo tính chất cấu trúc: 37 3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X: 37 3.1.2 Ảnh SEM: 41 3.2 Kết đo tính chất từ: 45 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 Footer Page of 166 Header Page of 166 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Khối lượng chất dùng để chế tạo 1g mẫu Fe3-xNixO4 30 Bảng 2.2: Tổng hợp khối lượng chất dùng để chế tạo mẫu Fe3-xCoxO4 33 Bảng 3.1: Hằng số mạng (a) hệ mẫuFe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 39 Bảng 3.2: Kích thước tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe 3- x Co x O Fe 3- x Ni x O 40 Bảng 3.3: Từ độ bão hòa, lực kháng từ mẫu hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 46 Footer Page of 166 Header Page of 166 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Đường cong từ trễ loại vật liệu từ Hình 1.2: Hình ảnh đơn giản chất thuận từ Hình 1.3: a) Sơ đồ nguyên tử nghịch từ từ trường ngoài; b) Đường cong từ hóa vật liệu nghịch từ Hình 1.4: Định hướng mômen từ chất phản sắt từ Hình 1.5: Cấu trúc Ferrite Spinel 10 Hình 1.6: Oxit sắt tự nhiên 11 Hình 1.7: Cấu trúc spinel Fe3O4 (Fe2,5+ Fe2+ Fe3+ vị trí B) 13 Hình 1.8: Cấu hình spin Fe3O4 ( phần spin tổng cộng) 13 Hình 1.9: Đường cong từ hóa sắt từ ( -) siêu thuận từ ( -) 15 Hình 1.10: Hc phụ thuộc vào đường kính hạt 15 Hình 2.1: Mô tả phụ thuộc phức kim loại vào pH hoá trị chúng 26 Hình 2.2: Những phản ứng Olation tạo thành phức đa nhân 27 Hình 2.3: Phản ứng oxolation từ cầu hydroxy không bền 27 Hình 2.4: Phản ứng oxolation 28 Hình 2.5: Dung dịch 31 Hình 2.6: Dung dịch 31 Hình 2.7: Dung dịch 31 Hình 2.8: Dung dịch A 31 Hình 2.9: Dung dịch B 32 Hình 2.10: Dung dịch C sau lắng 32 Hình 2.11: Các hạt sắt tổng hợp 33 Hình 2.12: Nhiễu xạ kế tia X D5005 TT KHVL 34 Hình 2.13: Kính hiển vi điện tử quét JMS 5410 TT KHVL 35 Hình 2.14: Từ kế mẫu rung DMS 880 TT KHVL 36 Hình 3.1: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu Fe3O4 không pha tạp 37 Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ tia X hệ mẫu Fe3-xCoxO4 38 Footer Page of 166 Header Page of 166 Hình 3.3: Phổ nhiễu xạ tia X hệ mẫu Fe3-xNixO4 38 Hình 3.4: Ảnh SEM hệ mẫu Fe3O4 41 Hình 3.5: Ảnh SEM hệ mẫu Fe3-xCoxO4 42 Hình 3.6: Ảnh SEM hệ mẫuFe3-xNixO4 43 Hình 3.7: Ảnh SEM ảnh TEM hạt nano Fe3O4 : a) Phương pháp đồng kết tủa b) Phương pháp thủy nhiệt 44 Hình 3.8: Đường cong từ trễ hệ mẫu Fe3-xCoxO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) 45 Hình 3.9: Đường cong từ trễ hệ mẫu Fe3-xNixO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) 45 Footer Page of 166 Header Page of 166 MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, để đáp ứng nhu cầu sống bùng nổ công nghệ thông tin, nhà khoa học nghiên cứu nhiều loại vật liệu mới, vật liệu có kích thước nano Đối tượng nghiên cứu vật liệu tập trung vào dải kích thước từ 1nm tới 100nm Những vật liệu nano dùng thiết bị có đặc tính siêu việt nhỏ hơn, nhanh hơn, bền thêm nhiều đặc tính hoàn toàn so với vật liệu dùng thiết bị chế tạo tảng công nghệ Công nghệ nano kết tinh nhiều thành tựu khoa học nhiều lĩnh vực khác công nghệ có tính khả thi Trong xu hướng phát triển công nghệ nano,hạt nano từ tính Fe3O4là loại vật liệu nghiên cứu nhiều nước quốc tế có nhiều ứng dụng đời sống Một ứng dụng quan trọng hạt nano sắt liên quan đến môi trường khả xử lý nước thải nhiễm Asen Ngoài ra,các hạt nano từ tính biết đến với nhiều ứng dụng y sinh học tính chất từ kích thước nhỏ so với thực thể sinh học tế bào (10-100 μm), virus (20-450 nm) protein (5-50nm) Với khả điều khiển từ trường ngoài, hạt nano từ tính dùng cho mục đích phân tách, chọn lọc tế bào phân tách - loại tế bào đặc biệt khỏi tế bào khác [7] Dẫn truyền thuốcđến vị trí thể người động vật ví dụ ứng dụng hạt nano Trong ứng dụng này, thuốc liên kết với hạt nano có tính chất từ, cách điều khiển từ trường để hạt nano cố định vị trí thời gian đủ dài để thuốc khuyếch tán vào vị trí mong muốn hay ứng dụng khác phương pháp tăng thân nhiệt cục tế bào ung thư, tăng độ tương phản kĩ thuật hình ảnh cộng hưởng từ sensor [11] Trong hầu hết trường hợp, hạt nano phải phân tán cho hạt có Footer Page of 166 Header Page 10 of 166 tính chất lý, hóa giống để điều khiển phân phối sinh học loại bỏ sinh học Để đáp ứng yêu cầu ứng dụng hạt nano từ tính Fe3O4 phải có từ tính lớn nhờ pha tạp kim loại chuyển tiếp Trong luận văn này, xin trình bày việc chế tạo nghiên cứu hạt nano từ tính Fe3O4 pha tạp Coban Niken thực theo phương pháp đồng kết tủa Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, luận văn chia làm chương sau: Chương 1: Tổng quan oxit sắt từ nano oxit sắt từ Chương 2: Phương pháp thực nghiệm Chương 3: Kết thảo luận Footer Page 10 of 166 Header Page 43 of 166 Giản đồ tia X ghi máy D5005 hãng Siemens Trung tâm Khoa học Vật liệu, khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học tự nhiên.Chế độ làm việc ống tia X là: điện 35mV; sử dụng xạ Cu-Kα1 có bước sóng 1,54056Å, đo nhiệt độ phòng 25○C - Chế độ đo : θ/2θ - Mô tơ đo với bước đo: 0.03○ - Thời gian dừng bước là: 1s 2.3.2 Chụp ảnh bề mặt mẫu kính hiển vi điện tử quét (SEM): Phương pháp chụp ảnh bề mặt mẫu sử dụng luận văn cách để đánh giá kích thước hạt nano Fe3O4 tạo thành Trong phép đo người ta sử dụng chùm điện tử hẹp gia tốc hiệu điện cao, cỡ vài chục kV để quét bề mặt mẫu Kết trình làm phát xạ xạ thứ cấp như: điện tử thứ cấp, điện tử tán xạ ngược, điện tử Auger, tia X, Thu thập phục hồi hình ảnh xạ ngược ta có hình ảnh bề mặt mẫu cần nghiên cứu Các mẫu luận văn tiến hành chụp ảnh bề mặt kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope SEM) JMS 5410 hãng Jeol (Nhật Bản) phòng thí nghiệm TT KHVL (Hình 2.13) Hình 2.13: Kính hiển vi điện tử quét JMS 5410 TT KHVL Footer Page 43 of 166 35 Header Page 44 of 166 2.3.3 Từ kế mẫu rung: Thiết bị từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer - VSM) thiết bị dùng để xác định mômen từ mẫu Nguyên lý hoạt động thiết bị dựa sở tượng cảm ứng điện từ Bằng cách thay đổi vị trí tương đối mẫu có mômen từ M với cuộn dây thu, từ thông qua tiết diện ngang cuộn dây thay đổi theo thời gian làm xuất suất điện động cảm ứng Các tín hiệu đo (tỷ lệ với M) chuyển sang giá trị đại lượng từ cần đo hệ số chuẩn hệ đo Để thực phép đo này, mẫu rung với tần số xác định vùng từ trường đồng nam châm điện Từ trường từ hoá mẫu mẫu rung tạo hiệu điện cảm ứng cuộn dây thu tín hiệu Tín hiệu thu nhận, khuếch đại xử lý máy tính cho ta biết giá trị từ độ mẫu Từ độ mẫu hệ Fe3-xNixO4 đo thiết bị từ kế mẫu rung DMS 880 Trung tâm Khoa học vật liệu (hình 2.14) Hình 2.14: Từ kế mẫu rung DMS 880 TT KHVL Footer Page 44 of 166 36 Header Page 45 of 166 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Trong chương này, kết thảo luận tính chất cấu trúc tính chất từ hệ mẫu Fe3-xCoxO4và hệ mẫu Fe3-xNixO4(x = 0,00; 0,02; 0,04; 0,06 0,08) chế tạo phương pháp đồng kết tủa trình bày 3.1 Kết đo tính chất cấu trúc: 3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X: Hình3.1 đến 3.3 phổ nhiễu xạ tia X mẫu không pha tạp mẫu pha tạp Co Ni tương ứng Hình 3.1: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu Fe3O4 không pha tạp Footer Page 45 of 166 37 Header Page 46 of 166 Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ tia X Hình 3.3: Phổ nhiễu xạ tia X hệ mẫu Fe3-xCoxO4 hệ mẫu Fe3-xNixO4 Nhìn vào hình 3.2 ta thấy phổ tia X tất mẫu bao gồm đỉnh, vị trí đỉnh hoàn toàn trùng khớp với vị trí đỉnh với phổ chuẩn Fe3O4 [12] Cấu trúc tinh thể hạt nano từ tính Fe3-xCoxO4 có cấu trúc spinel đảo Mẫu hoàn toàn đơn pha tinh thể chứng tỏ chất lượng mẫu tốt Việc pha tạp Co vào không làm thay đổi cấu trúc tinh thể, vị trí đỉnh nhiễu xạ hạt nano Fe3O4 Điều chứng tỏ ion Co2+ vào vị trí ion Fe2+ Nhìn vào hình 3.3, nồng độ Ni pha tạp thấp (x  0,06), chúng hoàn toàn đơn pha Khi nồng độ pha tạp tăng lên (x = 0,08) phổ xuất số đỉnh lạ không thuộc cấu trúc Fe3O4 mà thuộc đỉnh NaCl (hình 3.3) Nguyên nhân việc xuất đỉnh phổ trình rửa mẫu chưa loại bỏ hết phần NaCl Hằng số mạng (a) tính theo công thức: a = dhkl√ℎ2 + 𝑘 + 𝑙2 Footer Page 46 of 166 38 (25) Header Page 47 of 166 Trong đó, khoảng cách hai mặt phẳng mạng liên tiếp xác định từ liệu phổ XRD Áp dụng công thức đỉnh có cường độ nhiễu xạ mạnh cho số (311) ta thu số mạng (a) hệ mẫu Fe3-xCoxO4 bảng 3.1: Bảng 3.1: Hằng số mạng (a) hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 Hằng số mạng hệ Fe3-xCoxO4 Hằng số mạng hệ Fe3-xNixO4 (Å) (Å) x=0 8,396 8,396 x = 0,02 8,361 8,351 x = 0,04 8,379 8,342 x = 0,06 8,368 8,365 x = 0,08 8,377 8,377 Mẫu Ta nhận thấy số mạng mẫu pha tạp Co Ni nhỏ so với số mạng chuẩn Điều giải thích bán kính nguyên tử Co2+ Ni2+nhỏ so với bán kính nguyên tử Fe2+, làm cho ô sở bị co lại đôi chút Từ phổ nhiễu xạ tia X, dựa vào công thức Debye – Scherrer [4] ta tính kích thước hạt tinh thể trung bình hạt Chúng sử dụng đỉnh có phổ nhiễu xạ mạnh (311) 𝐷= Footer Page 47 of 166 39 0.9𝜆 𝛽𝑐𝑜𝑠𝜃 (26) Header Page 48 of 166 Trong đó:  λ bước sóng tia X, với λ = 1,54056 Å  𝛽 độ rộng bán cực đại vạch nhiễu xạ  𝜃 góc nhiễu xạ xác định phổ nhiễu xạ tia X  D kích thước trung bình tinh thể Thống kê kích thước tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xO4 (x = 0,00; 0,02; 0,04; 0,06 0,08) thể bảng 3.2 Bảng 3.2: Kích thước tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 Mẫu Kích thước tinh thể Kích thước tinh thể hệ Fe3-xCoxO4 (𝐧𝐦) hệ Fe3-xNixO4 (nm) x=0 9,812 9,812 x = 0,02 9,502 10,122 x = 0,04 9,114 8,456 x = 0,06 8,921 8,373 x = 0,08 8,735 9,039 Như vậy, kích thước tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 cỡ khoảng nm So với phương pháp thủy nhiệt, kích thước có lớn đôi chút [13] Footer Page 48 of 166 40 Header Page 49 of 166 3.1.2 Ảnh SEM: Hình 3.4 ảnh SEM mẫu Fe3O4 chưa pha tạp Ta nhận thấy hạt nano từ tính Fe3O4 có dạng hình cầu, đồng hạt tạo không phân tán Nguyên nhân mẫu sấy khô nên hạt bị kết tụ Hình 3.4: Ảnh SEM hệ mẫuFe3O4 Ảnh SEM hệ mẫu Fe3-xCoxO4 biểu diễn hình 3.5 Khi nồng độ Co pha tạp tăng, mật độ hạt đồng hơn, độ xốp cao hơn, kích thước hạt có xu hướng giảm so với mẫu không pha tạp Footer Page 49 of 166 41 Header Page 50 of 166 a) x = 0,02 b) x = 0,04 c) x = 0,06 d) x = 0,08 Hình 3.5: Ảnh SEM hệ mẫuFe3-xCoxO4 Footer Page 50 of 166 42 Header Page 51 of 166 Ảnh SEM hệ mẫu Fe3-xNixO4 với mẫu thành phần đưa hình từ hình 3.6a đến 3.6d a) x = 0,02 b) x = 0,04 c) x = 0,06 d) x = 0,08 Hình 3.6: Ảnh SEM hệ mẫuFe3-xNixO4 Footer Page 51 of 166 43 Header Page 52 of 166 Hình 3.6a – 3.6d ảnh SEM tương ứng với mẫu pha tạp Ni tăng dần từ 2% đến 8% Ta nhận thấy hạt có dạng hình cầu đồng thường tụ lại thành đám.Có thể thấy nồng độ Ni pha tạp cao, kích thước hạt lớn, độ xốp bề mặt mẫu rõ rệt Như thấy kích thước đám hạt tăng tỉ lệ với tăng nồng độ Ni pha tạp Với nồng độ pha tạp lớn (6% 8%) (hình 3.6c 3.6d) hạt có kích thước lớn, độ lớn hạt không đồng Có thể thấy với nồng độ pha tạp thấp 2% (hình 3.6a)cho hạt có kích thước bé đồng Khi hạt nano từ tính Fe3O4 chế tạo phương pháp đồng kết tủa phương pháp thủy nhiệt, chúng có hình dạng hình cầu Tuy nhiên, kích thước chúng có khác biệt (hình 3.7) a) b) Hình 3.7: Ảnh SEM ảnh TEM hạt nano Fe3O4 : a) Phương pháp đồng kết tủa, b) Phương pháp thủy nhiệt [10] Footer Page 52 of 166 44 Header Page 53 of 166 3.2 Kết đo tính chất từ: Hình 3.8 3.9 biểu diễn phụ thuộc độ từ hóa M vào từ trường H hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4tương ứng khảo sát nhiệt độ phòng 80 80 x=0 x = 0,02 x = 0,04 x = 0,06 x = 0,08 M (emu/g) 40 20 60 40 M (emu/g) 60 -20 20 -20 -40 -40 -60 -60 -80 -15000 -10000 -5000 5000 10000 -80 15000 H (Oe) x=0 x = 0,02 x = 0,04 x = 0,06 x = 0,08 -15000 -10000 -5000 5000 10000 15000 H (Oe) Hình 3.8: Đường cong từ trễ hệ mẫu Hình 3.9: Đường cong từ trễ hệ mẫu Fe3-xCoxO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) Fe3-xNixO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) Dựa vào đồ thị, ta tính từ độ bão hòa MH lực kháng từ Hc hệ mẫu Fe3-xCoxO4 hệ mẫu Fe3-xNixO4 với x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08 (Bảng 3.3) Footer Page 53 of 166 45 Header Page 54 of 166 Bảng 3.3: Từ độ bão hòa, lực kháng từ mẫu hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 Hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Mẫu Hệ mẫu Fe3-xNixO4 Mmax (emu/g) Hc (Oe) Mmax (emu/g) Hc (Oe) x=0 43,42 3,21 43,42 3,21 x = 0,02 48,57 10,04 54,62 4,95 x = 0,04 45,55 48,28 65,32 48,78 x = 0,06 43,24 78,45 42,90 33,54 x = 0,08 63,29 89,58 50,23 5,91 Quan sát hình 3.8 3.9 ta thấy từ độ mẫu tăng theo độ tăng từ trường chúng có tính chất mẫu sắt từ siêu thuận từ Ở từ trường cực đại H = 1,5 T từ độ cực đại mẫu tăng so với từ độ mẫu không pha tạp Đối với hệ pha tạp Co (hình 3.8), nồng độ Co pha tạp tăng lên (x = 0,02; 0,04; 0,06) từ độ mẫu có xu hướng tăng dần Khi nồng độ pha tạp lớn (x = 0,08), giá trị từ độ cực đại tăng mạnh, đạt giá trị 63,29 emu/g Ngoài ra, nồng độ Co tăng lên lực kháng từ Hc tăng mạnh từ 3,21 (Oe) mẫu không pha tạp lên 89,58 (Oe) mẫu pha tạp Co 8% Điều cho thấy ảnh hưởng lớn Co đến từ độ mẫu Co chất có từ tính mạnh Đối với hệ pha tạp Ni (hình 3.9), x tăng từ 0% đến 4%, từ độ cực đại tăng từ 43,42 đến 65,32 emu/g Tiếp tục tăng nồng độ pha tạp đến 6% từ độ cực đại giảm từ 65,32 đến xuống 42,90 (emu/g) Tăng nồng độ Ni lên 8% từ độ cực đại tăng từ 42,90 lên 50,23 (emu/g) Như nồng độ pha tạp 4% nồng độ pha tạp tối ưu để thu mẫu có từ độ cực đại Footer Page 54 of 166 46 Header Page 55 of 166 KẾT LUẬN Trong trình làm thực nghiệm, thu số kết sau: ♦ Chế tạo thành công hệ mẫu Fe3-xCoxO4và Fe3-xNixO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) phương pháp đồng kết tủa Các tính chất cấu trúc tính chất từ hệ mẫu khảo sát chi tiết khoa học ♦ Từ giản đồ nhiễu xạ tia X, ta thấy hạt nano từ tính chế tạo có cấu trúc spinel đảo đơn pha Hằng số mạng (a) trung bình cỡ 8,4 Å, kích thước tinh thể trung bình hạt nm ♦ Ảnh SEM mẫu bột Fe3O4 cho hạt đồng đều, chủ yếu có dạng hình cầu, kích thước hạt cỡ 1µm Nồng độ Ni pha tạp cao, kích thước hạt lớn, độ xốp bề mặt mẫu rõ rệt Kích thước hạt tăng tỉ lệ với tăng nồng độ Ni pha tạp Đối với hệ pha tạp Co, nồng độ Co pha tạp tăng lên (x = 0,02; 0,04; 0,06) từ độ mẫu có xu hướng tăng dần Khi nồng độ pha tạp lớn (x = 0,08), giá trị từ độ cực đại tăng mạnh, đạt giá trị 63,29 emu/g Ngoài ra, nồng độ Co tăng lên lực kháng từ Hc tăng mạnh từ 3,21 (Oe) mẫu không pha tạp lên 89,58 (Oe) mẫu pha tạp Co 8% Điều cho thấy ảnh hưởng lớn Co đến từ độ mẫu Co chất có từ tính mạnh ♦ Từ độ mẫu hệ Fe3-xNixO4 Fe3-xCoxO4 tăng theo độ tăng từ trường chúng có tính sắt từ siêu thuận từ Từ độ cực đại (Mmax) mẫu pha tạp tăng so với mẫu không pha tạp Footer Page 55 of 166 47 Header Page 56 of 166 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt PGS.TS Nguyễn Ngọc Long (2007), Vật lý chất rắn, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Cấn Văn Thạch (2006), “Chế tạo nghiên cứu tính chất hạt nano từ tính dùng ứng dụng sinh học môi trường”, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHKHTN – ĐHQGHN Nguyễn Phú Thùy (2003), Vật lý tượng từ, NXB ĐHQG HN Ngô Đức Thế (2005), Sơ lược từ học vật liệu từ, University of Glasgow, GlasgowG12 8QQ, United Kingdom Tiếng Anh De Faria D L., Venancio Silva S and de Oliverira M T (1997), “Raman Microspectroscopy of some iron and hidroxides, Journal of Raman spectroscopy”, Vol 28, pp 873 – 878 Field SB., Hand JW (1990), An introduction to the practical aspects of clinical hyperthermia, (London: Taylor and Francis) Krishnan K M (2010), “IEEE Trans Magn”, 46, pp 2523 Llandro J., Palfreyman J J., Ionescu A and Barnes C H W (2010), “Medical and Biological Engineering and Computing”, 48, pp 977 Massart R and Cabuil V (1987), J Chem Phys,84, pp 967 10 Ngo Thu Huong, Kristen Stojak, Hariharan Srikanth, To Thanh Tam and Phan Manh Huong (2012), “Synthesis and Magnetic Characterization of Monodisperse Fe3O4 Nanoparticles”, báo cáo hội nghị quốc tế khoa học vật liệu công nghệ nano, Hạ Long 11 Poddar P., Morales M B., Frey N A., Morrison S A., Carpenter E E and Srikanth H (2008), J Appl Phys, 104, pp 63901 12 Pankhurst Q A., N.T.K Thanh, Jones S K and Dobson J (2009), Journal of Physics D: Applied Physics, 42, pp 224001 Footer Page 56 of 166 48 Header Page 57 of 166 13 Roca A G., Costo R., Rebolledo A F., Veintemillas-Verdaguer S., Tartaj P., Gonz´alez-Carreno T., Morales M P and Serna C J (2009), Journal of Physics D: Applied Physics 2009, 42, pp 224002 14 Reynolds F., Zach J (2010), Nanomedicine, 5, pp 1401 15.Silvia Liong (2005), “A multifunctional approach to development, fabrication, and characterization of Fe3O4 composites”, PhD thesis, Georgia Institute of technology 16 Sun C., Lee J S H and Zhang M (2008), “Advanced Drug Delivery Reviews”, 60, pp 1252 17 Sugimoto T., Matijevic E (1980),“J Colloid Interface Sci”, 74, pp 227 Tài liệu tham khảo mạng 18 http://vi.wikipedia.org/wiki/Feri_từ Footer Page 57 of 166 49 ... ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Tô Thành Tâm CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HẠT Fe3O4 VÀ Fe3O4 PHA TẠP Chuyên ngành: vật lý chất rắn Mã số: 60 44 01 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA... ứng dụng hạt nano từ tính Fe3O4 phải có từ tính lớn nhờ pha tạp kim loại chuyển tiếp Trong luận văn này, xin trình bày việc chế tạo nghiên cứu hạt nano từ tính Fe3O4 pha tạp Coban Niken thực theo... đổi chất hoạt hóa bề mặt dung môi không ảnh hưởng nhiều đến trình chế tạo Nhược điểm phương pháp tính đồng hạt nano không cao khó khống chế trình hình thành hạt nano .Hạt nano từ tính chế tạo