Tính chất vật lý của hệ hạt nano ferit spinen nife2 xcrxo4 chế tạo bằng phương pháp sol gel

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI VIN O TO QUC T V KHOA HOC VT LIU NGUYN Lấ THI TNH CHT VT Lí CA H HT NANO FERIT SPINEN NiFe2-xCrxO4 CH TO BNG PHNG PHP SOL-GEL LUN VN THC S KHOA HC VT LIU NGI HNG DN KHOA HC PGS.TS NGUYN PHC DNG H NI-10/2010 Lời cảm ơn Đầu tiên cho phép đợc gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Phúc Dơng, thầy trực tiếp hớng dẫn khoa học, bảo tận tình tạo điều kiện tốt giúp suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận văn Để đạt đợc thành công học tập hoàn thành luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô, anh chị làm việc ITIMS, cảm ơn bạn tập thể lớp ITIMS khoá 2008-2010 chia sẻ, động viên giúp đỡ thời gian học tập Tôi xin đợc cảm ơn tới Thạc sĩ Đào Thị Thuỷ Nguyệt, anh chị nhóm Từ Siêu dẫn viện ITIMS khuyến khích động viên tạo điều kiện giúp đỡ trình thực nghiệm hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, tình yêu thơng tới gia đình ngời thân nguồn động viên quan trọng vật chất tinh thần giúp vợt qua khó khăn để hoàn thành khoá học Hà Nội, ngày tháng Học viên Nguyễn Lê Thi năm 2010 DANH MC CC BNG Bng 1.1 Tớnh cht ca mt s ferit spinen Bng 1.2: Bỏn kớnh mt s ion Bng 1.3: Khong cỏch gia cỏc ion, a l hng s mng, u l tham s ụxy 10 Bng 1.4: Hng s tng tỏc trao i ca mt s vt liu spinen 11 Bng 1.5: Bng phõn b cỏc ion v mụmen t ca mt phõn t 12 Bng 1.6: Giỏ tr thc nghim v lý thuyt mụmen t bóo ho ca mt s ferit 13 Bng 1.7: Nhit Curie ca mt s loi ferit 13 Bng 4.1: Giỏ tr kho sỏt v tớnh toỏn khong cỏch mt phn x dhkl 53 Bng 4.2 Giỏ tr dhkl ca h mu 61 Bng 4.3: Giỏ tr hng s mng ca h mu NiFe2-xCrxO4 61 Bng 4.4: Giỏ tr kớch thc tinh th ca h mu NiFe2-xCrxO4 62 Bng 4.5: Kớch thc tinh th ti nhit khỏc xỏc nh mt phn x(311) 62 Bng 4.6: S liu t ca h NiFe2-xCrxO4 67 Bng 4.7: Giỏ tr Curie ca h mu NiFe2-xCrxO4 70 DANH MC CC HèNH V, TH Hỡnh 1.1 T bo mng ca ferit spinen Hỡnh 1.2 Minh ho cỏc hc bỏt din v t din Hỡnh 1.3 Cỏc v trớ bỏt din a) v t din b) Hỡnh 1.4 Cu trỳc t ca spinen st t v spinen phn st t v trớ 8a(t din), v trớ 16d (bỏt din) Hỡnh 1.5: Mt vi dng cu hỡnh xp xp ion mng spinen Ion A v B l cỏc ion kim loi tng ng vi v trớ t din v bỏt din Vũng trũn ln l ion ụxy 10 Hỡnh 1.6: Mụmen t ph thuc vo nhit ca ferit spinen, a) dng Q, b) dng P, c) dng N cú nhit bự tr (TK) 15 Hỡnh 1.7: S thay i ca mụmen t bóo ho vo din tớch b mt ca NiFe2O4 16 Hỡnh 1.8: S thay i ca lc khỏng t vo kớch thc ht ca NiFe2O4 tng hp bng phng phỏp sol gel 17 Hỡnh 2.1: Cu trỳc mụmen ca ferit cú kớch thc nano 23 Hỡnh 2.2: S ph thuc ca lc khỏng t vo ng kớnh ht nano t 25 Hỡnh 2.3: Tớnh siờu thun t ca ht nano t Mụmen t hng theo trc d ca ht T < TB Mụmen t hng theo t trng ngoi T > TB 26 Hỡnh 2.4: Hng ro nng lng gim bt cú t trng ngoi 29 Hỡnh 2.5: S biu din phng phỏp phun-nung 33 Hỡnh 2.6: S thit b tng hp ht nano bng ngun laze 34 Hỡnh 2.7 S ch to vt liu nano bng cụng ngh sol-gel 35 Hỡnh 2.8: C ch ghi t vuụng gúc a) v ghi t song song b) 38 Hỡnh 2.9: Ferit spinen ng dng lm raa v v mỏy bay tng hỡnh 39 Hỡnh 3.1 S tng hp h vt liu NiFe2-xCrxO4 bng phng phỏp sol-gel 42 Hỡnh 3.2: Thit b phõn tớch nhit TA SDT 2960-USA 44 Hỡnh 3.3: S mụ t nguyờn lý hot ng phng phỏp nhiu x tia X 44 Hỡnh 3.4: Mỏy o nhiu x tia X 45 Hỡnh 3.5: Mỏy o TEM 47 Hỡnh 3.6: Mỏy o VSM 47 Hỡnh 4.1 Gin phõn tớch nhit DTA-TGA ca mu NiFe1,3Cr0,7O4 49 Hỡnh 4.2 Gin nhiu x tia X ca mu NiFe2O4 50 Hỡnh 4.3: Quỏ trỡnh kt tinh theo t l nitrat v acid citric 51 Hỡnh 4.4: Gin nhiu x tia X ca mu NiFe2O4 ti nhit 7000C khong thi gian 2gi 52 Hỡnh 4.5: nh TEM ca mu NiFe2O4 ti 700 C gi 53 Hỡnh 4.6: Phõn tớch thng kờ ng kớnh mu NiFe2O4 theo nh TEM 54 Hỡnh 4.7: Phõn b lognormal 54 Hỡnh 4.8: ng cong t tr ca ht nano NiFe2O4, hai hỡnh ghộp nh l ng t hoỏ ban u v vựng phúng to nhỡn rừ lc khỏng t 55 Hỡnh 4.9: ng cong t nhit ca mu NiFe2O4 56 Hỡnh 4.10: Gin nhiu x tia X ca mu NiFe1,7Cr0,3O4 ti nhit 3000C, 5000C v 7000C khong thi gian gi 57 Hỡnh 4.11: Gin nhiu x tia X ca mu NiFe1,5Cr0,5O4 ti nhit 3000C, 5000C v 7000C khong thi gian gi 58 Hỡnh 4.12: Gin nhiu x tia X ca mu NiFe1,3Cr0,7O4 ti nhit 3000C, 7000C khong thi gian gi 58 Hỡnh 4.13: Gin nhiu x tia X ca mu NiFe1,1Cr0,9O4 ti nhit 3000C, 7000C khong thi gian gi 59 Hỡnh 4.14: Gin nhiu x tia X ca mu NiFe0,9Cr1,1O4 ti nhit 3000C,5000C v 7000C khong thi gian 2gi 59 Hỡnh 4.15: Gin nhiu x tia X ca mu NiFe0,5Cr1,5O4 ti nhit 5000C v 7000C khong thi gian gi Hỡnh 4.16: Tng hp gin nhiu x tia X ca h mu NiFe2-xCrxO4 ti 60 60 7000C thi gian gi Hỡnh 4.17: Hng s mng ph thuc vo nng thay th 61 Hỡnh 18: nh TEM ca mu NiFe0,5Cr1,5 O4 63 Hỡnh 4.19:a) Phõn tớch thng kờ phộp o ng kớnh mu NiFe0,5Cr1,5 O4 theo 63 nh TEM v b) phõn b lognormal Hỡnh 4.20: ng t hoỏ ban u ca mu NiFe1,7Cr0,3 O4 64 Hỡnh 4.21: ng t hoỏ ban u ca mu NiFe1,5Cr0,5 O4 64 Hỡnh 4.22: ng t hoỏ ban u ca mu NiFe1,3Cr0,7 O4 64 Hỡnh 4.23: ng t hoỏ ban u ca mu NiFe1,1Cr0,9 O4 64 Hỡnh 4.24: ng t hoỏ ban u ca mu NiFe0,9Cr1,1 O4 65 Hỡnh 4.25: ng t hoỏ ban u ca mu NiFe0,7Cr1,3 O4 65 Hỡnh 4.26: ng t hoỏ ban u ca mu NiFe0,5Cr1,5 O4 65 Hỡnh 4.27: ng t hoỏ ban u ca h mu NiFe2-xCrxO4 65 Hỡnh 4.28: ng cong t hoỏ ca mu NiFe1,7 Cr0,3O4 66 Hỡnh 4.29: ng cong t hoỏ ca mu NiFe1,5 Cr0,5O4 66 Hỡnh 4.30: ng cong t hoỏ ca mu NiFe1,3 Cr0,7O4 66 Hỡnh 4.31: ng cong t hoỏ ca mu NiFe1,1 Cr0,9O4 66 Hỡnh 4.32: ng cong t hoỏ ca mu NiF,0,9 Cr1,1O4 66 Hỡnh 4.33: ng cong t hoỏ ca mu NiFe0,7 Cr1,3O4 67 Hỡnh 4.34: ng cong t hoỏ ca mu NiFe0,5 Cr1,5O4 67 Hỡnh 4.35: S thay i mụmen t bóo ho vo nng Cr 68 Hỡnh 4.36: S thay i lc khỏng t vo nng Cr Hỡnh 4.37: ng M(T) ca mu NiFe1,7 Cr0,3O4 69 Hỡnh 4.38: ng M(T) ca mu NiFe1,5 Cr0,5O4 69 Hỡnh 4.39: ng M(T) ca mu NiFe1,3 Cr0,7O4 69 Hỡnh 4.40: ng M(T) ca mu NiFe1,1 Cr0,9O4 69 Hỡnh 4.41: ng M(T) ca mu NiFe0,9 Cr1,1O4 70 Hỡnh 4.42: ng M(T) ca mu NiFe0,7 Cr1,3O4 70 3+ Hỡnh 4.43: Nhit Curie ph thuc vo nng thay th ion Cr ca h NiFe2-xCrxO4 71 MC LC M U CHNG TNG QUAN V VT LIU FERIT SPINEN 1.1 Cu trỳc tinh th ca ferit spinen .3 1.2 Tớnh cht t 1.2.1 Tng tỏc trao i ferit spinen 10 1.2.2 Mụmen t .11 1.2.3 Nhit Curie 13 1.3 S ph thuc vo nhit ca mụmen t t phỏt ferit spinen 14 1.4 Ferit spinen Ni-Cr 15 Ti liu tham kho 20 Chng 22 FERIT SPINEN Cể KCH THC NANO 22 2.1 Tớnh cht t cỏc ht nano t 22 2.2 Mụmen t .23 2.2.1 Hỡnh qut (Fanning) .24 2.2.2 Xon (Curling) 24 2.3 Lc khỏng t 24 2.4 Hin tng hi phc siờu thun t .25 2.5 Lý thuyt Neộl .26 2.6 Ht nano Niken ferit 30 2.6.1 Phng phỏp tng hp ht nano 31 2.6.1.1 Phng phỏp nghin bi 31 2.6.1.2 Phng phỏp ng kt ta .32 2.6.1.3.Phng phỏp phun- nung 33 2.6.1.4 Phng phỏp Laze-xung 34 2.6.1.5 Phng phỏp sol-gel 35 2.7 ng dng ca ht nano t 38 Ti liu tham kho 40 CHNG 41 CH TO MU V KHO ST THC NGHIM 41 3.1 Ch to mu 41 3.1.1 Chun b hoỏ cht 41 3.1.2 Quy trỡnh tng hp 42 3.2 Cỏc phng phỏp kho sỏt thc nghim 43 3.2.1 Phng phỏp phõn tớch nhit DTA-TGA .43 3.2.3 Phng phỏp kớnh hin vi in t truyn qua 46 3.2.4 Phng phỏp t k mu rung 47 Ti liu tham kho 48 CHNG 49 KT QU V THO LUN 49 4.1 Kt qa phõn tớch nhit 49 4.2 Ferit spinen NiFe2O4 50 4.2.1 Kt qu nhiu x tia X 50 4.2.2 Kt qu o TEM .53 4.2.3 Nghiờn cu tớnh cht t 54 4.3 H ht NiFe2-xCrxO4 (x = 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5) .56 4.3.1 Kt qu nhiu x tia X 56 4.3.2 Kt qu o TEM 63 4.4 Nghiờn cu tớnh cht t 64 4.4.1 ng cong t hoỏ 64 4.4.1.1 Mụmen t 64 4.4.1.2 Lc khỏng t 68 4.4.2 Mụmen t ph thuc vo nhit 69 KT LUN .72 Ti liu tham kho 73 M U Chỳng ta ang sng mt thi i m ba cuc cỏch mng cụng ngh ang õm thm din Trc nht, cuc cỏch mng cụng ngh thụng tin v tin hc ó v ang mang li nhng thay i ln sinh hot xó hi Tip n, cuc cỏch mng vt liu nano v cỏch mng cụng ngh sinh hc Vt liu cú cu trỳc nano l mt lnh vc mi ó v ang c nghiờn cu rt nhiu hin Song song vi s hiu bit ca ngi v lnh vc nano, khoa hc v cụng ngh nano ũi hi mt kin thc a ngnh liờn quan n vt liu cú cu trỳc kớch thc nanomet (mt nanomet l mt phn t một), nn tng ca nú qui t nhiu ngnh bao gm hoỏ hc, vt lý, sinh hc, y sinh hc, vt liu hc, in hc, c hc, toỏn hc, tin hc Vt liu nano khụng nhng lm giu tri thc khoa hc ca ngi m cũn em li cho ngi nhiu ng dng to ln gúp phn gii quyt bi toỏn ca nhõn loi cú tớnh ton cu nh: y t, nng lng, mụi trng Nhiu nm gn õy, vi nhng kh nng to ln thỡ vt liu nano t ó thu hỳt c s quan tõm ca nhiu nh khoa hc Ferit niken l ferit t mm cú lc khỏng t thp v in tr sut cao nờn c ng dng lm lừi mỏy bin th, s dng thit b vin thụng [1], ngoi vic to vt liu nano ferit spinen cũn cho phộp ghi t vi mt cao, s dng mỏy cng hng t, thay th vt liu phúng x truyn dn thuc vo c th m nhng hng ng dng mi rt quan trng Lun trung vo cỏc nghiờn cu ban u v h ferit niken-crụm NiFe2xCrxO4 cú kớch thc nanomet bao gm vic kho sỏt cỏc iu kin cụng ngh ch to, nghiờn cu cỏc c trng cu trỳc, hỡnh thỏi hc v cỏc tớnh cht t H ht nano ferit spinen NiFe2-xCrxO4 c ch to bng phng phỏp solgel, s dng cỏc dung dch ngm nc ca cỏc mui st nitrat, niken nitrat, crom nitrat, acid citric v dung dch amoniac Phng phỏp ny cho phộp iu chnh cu trỳc v tớnh cht t ca vt liu gm, quỏ trỡnh thc hin nhit thp, ch to n gin v cho kt qu mu bt cú ht mn v ng u [2,3] Ht to thnh c kho sỏt thnh phn, cu trỳc bng phộp o nhiu x X-ray v chp nh TEM Tớnh Nguyn Lờ Thi -1- ITIMS 2008-2010 cht t ca h ht ny c kho sỏt thụng qua cỏc phộp o t trờn mỏy VSM Cỏc tớnh cht nh: lc khỏng t, momen t, nhit Curieó c nghiờn cu Lun vi tiờu : Tớnh cht vt lý ca h ht nano ferit spinen NiFe2-xCrxO4 ch to bng phng phỏp sol-gel gm chng: Chng Tng quan v vt liu ferit spinen Chng Ferit spinen cú kớch thc nano Chng Ch to mu v kho sỏt thc nghim Chng Kt qu v tho lun Kt lun Nguyn Lờ Thi -2- ITIMS 2008-2010 (222) 200 (400) (220) (111) Cng (n v tu ý) 250 (440) 300 (422) (511) (311) Chng 4: Kt qu v tho lun T=700 C 150 100 50 T=300 C 20 30 40 50 60 Gúc nhiu x () 70 80 90 Hỡnh 4.13: Gin nhiu x tia X ca mu NiFe1,1Cr0,9O4 ti nhit 3000C, 350 (511) (400) (220) (422) 200 (222) Cng (n v tu ý) 250 (111) 300 (440) (311) 7000C khong thi gian gi T=700 C 150 T=500 C 100 50 T=300 C 20 30 40 50 60 Gúc nhiu x () 70 80 90 Hỡnh 4.14: Gin nhiu x tia X ca mu NiFe0,9Cr1,1O4 ti nhit 3000C,5000C v 7000C khong thi gian 2gi Nguyn Lờ Thi - 59 - ITIMS 2008-2010 (311) Chng 4: Kt qu v tho lun 250 100 (440) (422) (511) (400) (222) (220) 150 (111) Cng (n v tu ý) 200 T=700 C 50 T=500 C 20 30 40 50 60 Gúc nhiu x () 70 80 90 Hỡnh 4.15: Gin nhiu x tia X ca mu NiFe0,5Cr1,5O4 ti nhit 5000C v (440) (511) (422) (400) (311) (222) (220) (111) 7000C khong thi gian gi x=1,5 Cng (n v tu ý) x=1,1 x=0,9 x=0,7 x=0,5 x=0,3 x=0 20 30 40 50 60 Gúc nhiu x () 70 80 90 Hỡnh 4.16: Tng hp gin nhiu x tia X ca h mu NiFe2-xCrxO4 ti 7000C thi gian gi Nguyn Lờ Thi - 60 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun Khi xột ti tỏm nh nhiu x, giỏ tr trung bỡnh dhkl thay i nh bng 4.2 Bng 4.2 Giỏ tr dhkl ca h mu x 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,5 dhkl() 2,441 2,440 2,440 2,437 2,436 2,434 Thụng tin quan trng nht kho sỏt mng li khụng gian l giỏ tr khong cỏch mt mng dhkl T kt qu ghi ph nhiu x tia X cho ta bit cỏc giỏ tr o ca mu nghiờn cu, ú bit c s cú mt ca cỏc pha rn mu Mi h tinh th cú mt mi liờn h gia cỏc giỏ tr dhkl vi cỏc thụng s ca t bo mng Vi h lp phng ta cú: h2 + k + l = d2 a2 (4.3) Hng s mng a c tớnh theo cụng thc: a = d hkl h + k + l (4.4) Vi (hkl) l cỏc ch s Miller, dhkl l khong cỏch gia hai mt tinh th Bng 4.3 cỏc giỏ tr hng s mng a ca h mu Bng 4.3: Giỏ tr hng s mng ca h mu NiFe2-xCrxO4 x 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,5 a() 8,332 8,328 8,327 8,317 8,315 8,307 Hng s mng c tớnh toỏn da gúc nhiu khỏc nhau, sau ú hng s mng a nhn c t ngoi suy ti = 90 ca th, a s tng phn vi hm sai s cos cos2 ( ) [10] kt qu c th hin + sin 8.330 Hng s mng () trờn cỏc mt phn x trờn ph XRD ti cỏc 8.325 8.320 8.315 8.310 8.305 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 Nng crụm Hỡnh 4.17: Hng s mng ph thuc trờn bng 4.3 v hỡnh 4.17 vo nng thay th Nguyn Lờ Thi - 61 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun T bng 4.3 v hỡnh 4.17 ta thy cú s thay i hng s mng theo nng pha crụm, nng pha crụm tng hng s mng cú xu hng gim S thay i kớch thc t bo mng cú th c tớnh bỏn kớnh ion Cr3+ (0,064 nm) nh hn so vi bỏn kớnh ion Fe3+ (0,067 nm) [7] Kho sỏt h NiFe2xCrxO4 thy rng cu trỳc cha hon ton l ferit spinen thng m cng cha hon ton l ferit spinen o, ging nh cỏc trng thỏi ca hng s mng cựng vi s thay i nng Cr3+ ó cụng b cỏc ti liu [8] Kớch thc tinh th nm phm vi 12ữ18nm (bng 4.4) Kớch thc tinh th ca h mu c tớnh gn ỳng theo cụng thc Sherrer D = k/.cos (4.5) Vi D l kớch thc tinh th, k=0,9 l h s t l, rng na vch Bng 4.4: Giỏ tr kớch thc tinh th ca h mu NiFe2-xCrxO4 x 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,5 D(nm) 17,91 17,15 15,84 13,21 12,81 13,49 Da trờn ph nhiu x X-ray ca cỏc mu ti nhit khỏc nhau, ta cú th tớnh toỏn thờm kớch thc tinh th ca h ti nh phn x cú cng ln nht mt (311) mu c ti nhit 3000C, 5000C v 7000C Bng 4.5: Kớch thc tinh th ti nhit khỏc xỏc nh mt phn x(311) Nng crụm (x) D(nm), 3000C D(nm), 5000C D(nm), 7000C 0.3 18.71 17.04 23.22 0.5 15.50 14.67 18.08 0.7 10.08 16.31 0.9 10.48 13.23 1.1 7.25 1.5 8.58 12.19 3.74 11.24 Trờn bng 4.5 ta cú th thy rng kớch thc tinh th tng cựng vi vic tng nhit mu Nguyn Lờ Thi - 62 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun 4.3.2 Kt qu o TEM Hỡnh 4.18 l nh TEM ca mu NiFe0,5Cr1,5O4, s phõn b kớch thc hp, kớch thc nm khong 13ữ15nm, giỏ tr ny phự hp vi kớch thc tinh th (tớnh c t nhiu x tia X), chng t rng vi nng pha crụm (x=1,5) ht ch to n tinh th Hỡnh 18: nh TEM ca mu NiFe0,5Cr1,5 O4 0.30 0.25 Mt xỏc sut Mt xỏc sut 0.30 0.20 0.15 0.10 0.05 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 ng kớnh (nm) a) 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 ng kớnh (nm) b) Hỡnh 4.19: a)Phõn tớch thng kờ phộp o ng kớnh mu NiFe0,5Cr1,5 O4 theo nh TEM v b) phõn b lognormal Nguyn Lờ Thi - 63 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun 4.4 Nghiờn cu tớnh cht t Tớnh cht t ca h mu c o trờn h t k VSM vi trng ngoi cú giỏ tr ln nht l 13 kOe v nhit kho sỏt t 300Kữ900K 4.4.1 ng cong t húa 4.4.1.1 Mụmen t Trờn cỏc hỡnh 4.20 n hỡnh 4.27 mụ t ng t hoỏ ban u ca h mu nhit phũng Trong tt c cỏc mu t trng t n giỏ tr 13 kOe thỡ mụmen t ca mu cha bóo ho hon ton 20 25 18 16 14 12 M(emu/g) M(emu/g) 20 15 10 10 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 H(Oe) H(Oe) Hỡnh 4.20: ng t hoỏ ban u ca Hỡnh 4.21: ng t hoỏ ban u ca mu NiFe1,7Cr0,3 O4 mu NiFe1,5Cr0,5 O4 12 10 10 8 M(emu/g) M(emu/g) 6 4 2 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 H(Oe) 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 H(Oe) Hỡnh 4.22: ng t hoỏ ban u ca Hỡnh 4.23: ng t hoỏ ban u ca mu NiFe1,3Cr0,7 O4 mu NiFe1,1Cr0,9 O4 Nguyn Lờ Thi - 64 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun 1.0 0.8 M(emu/g) M(emu/g) 0.6 0.4 0.2 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0.0 14000 2000 4000 6000 H(Oe) 8000 10000 12000 14000 H(Oe) Hỡnh 4.24: ng t hoỏ ban u ca Hỡnh 4.25: ng t hoỏ ban u ca mu NiFe0,9Cr1,1 O4 mu NiFe0,7Cr1,3 O4 0.7 30 0.6 x=0,3 0.5 x=0,5 M(emu/g) M(emu/g) 20 0.4 0.3 x=0,7 10 0.2 x=0,9 x=1,1 0.1 0.0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 x=1,3 x=1,5 14000 H(Oe) 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 H(Oe) Hỡnh 4.26: ng t hoỏ ban u ca 4.27: ng t hoỏ ban u ca h mu mu NiFe0,5Cr1,5 O4 NiFe2-xCrxO4 Giỏ tr MS ca h mu c xỏc nh t ng t hoỏ o nhit phũng ng vi t trng cc i, hỡnh 4.28 n hỡnh 4.34 l ng cong t hoỏ ca cỏc mu ó c quan sỏt, tớnh cht t chớnh ca h NiFe2-xCrxO4 c lit kờ bng 4.6 v hỡnh 4.35 i vi cỏc mu x = 1.3 v 1.5, cỏc ng M-H cú dng thun t Nguyn Lờ Thi - 65 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun 30 20 15 20 10 M (emu/g) M(emu/g) 10 0 -5 -10 -10 -15 -20 -20 -15000 -30 -15000 -10000 -5000 5000 10000 -10000 -5000 15000 5000 10000 15000 H (Oe) H(Oe) Hỡnh 4.28: ng cong t hoỏ ca mu NiFe1,7 Cr0,3O4 Hỡnh 4.29: ng cong t hoỏ ca mu NiFe1,5 Cr0,5O4 15 10 10 M (emu/g) M (emu/g) 0 -5 -5 -10 -10 -15 -15000 -10000 -5000 5000 10000 -15000 15000 -10000 -5000 5000 10000 15000 H (Oe) H (Oe) Hỡnh 4.30: ng cong t hoỏ ca mu Hỡnh 4.31: ng cong t hoỏ ca mu NiFe1,3 Cr0,7O4 NiFe1,1 Cr0,9O4 M (emu/g) -2 -4 Hỡnh 4.32: ng cong t hoỏ ca mu NiF,0,9 Cr1,1O4 Nguyn Lờ Thi -6 -8 -15000 -10000 -5000 5000 10000 15000 H (Oe) - 66 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun 1.5 0.8 0.6 1.0 0.4 M (emu/g) M (emu/g) 0.5 0.0 0.2 0.0 -0.2 -0.5 -0.4 -1.0 -0.6 -1.5 -15000 -10000 -5000 5000 10000 -0.8 15000 -15000 -10000 -5000 H (Oe) 5000 10000 15000 H (Oe) Hỡnh 4.33: ng cong t hoỏ ca mu Hỡnh 4.34: ng cong t hoỏ ca mu NiFe0,7 Cr1,3O4 NiFe0,5 Cr1,5O4 Bng 4.6: S liu t ca h NiFe2-xCrxO4 Nng Cr(x) MS (emu/g) Mr(emu/g) HC(Oe) 0,3 25,5 6,14 196.68 0,5 18 4,14 196.24 0,7 11,6 2,06 164.09 0,9 9,31 0,9 66.01 1,1 6,83 0,81 116.64 1,3 1,15 0,05 63.69 1,5 0,67 0,007 36.60 T hỡnh 4.35 a cho thy mụmen t bóo ho gim cựng vi s gia tng ca nng Cr, iu ny c gii thớch l mụmen spin ca Cr3+ (3 àB/ion) nh hn ca Fe3+ (5 àB/ion) thay th vo phõn mng bỏt din [9] S phõn b cỏc ion theo v trớ A v B nh hng rt mnh ti vic xỏc nh M (theo biu thc M = [(5+m)àB -5àB] = màB, õy màB l mụmen t ca ion Me2+ ) Mụmen t bóo ho ca ferit spinen rt nhy vi s phõn b cỏc ion ferit Nguyn Lờ Thi - 67 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun 50 40 Ms(emu/g) 30 20 10 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 Nong Cr a) Hỡnh 4.35: S thay i mụmen t bóo ho vo nng Cr ca h mu NiFe2-xCrxO4 4.4.1.2 Lc khỏng t Hỡnh 4.36 cho thy lc khỏng t HC gim dn theo nng Cr iu ny cú th c gii thớch l kớch thc tinh th ca cỏc mu gim i ỏng k nng Cr tng dn n s gim nng lng d hng ca cỏc ht Bờn cnh ú s gim tng tỏc trao i gia hai phõn mng thay th Fe3+ bng Cr3+ dn n s gim nhanh ca lc khỏng t theo nhit gn v khụng õy chớnh l hin tng chuyn tip t trng thỏi feri t sang trng thỏi siờu thun t ca cỏc ht 200 180 160 HC(Oe) 140 120 100 80 60 40 20 10 12 14 16 Nong Cr b) Hỡnh 4.36: S thay i lc khỏng t vo nng Cr h mu NiFe2-xCrxO4 Nguyn Lờ Thi - 68 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun 4.4.2 Mụmen t ph thuc vo nhit Nghiờn cu s ph thuc ca mụmen t vo nhit t trng thp cho phộp xỏc nh nhit Curie ca cỏc mu Hỡnh 4.37 n 4.42 l ng cong biu th s ph thuc ca mụmen t vo nhit t trng ngoi H=100 Oe ca h mu NiFe2-xCrxO4 (x=0,3;0,5;0,7;0,9;1,1;1,3;1,5) 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 M(emu/g) M(emu/g) 1.0 0.8 0.6 0.4 T C1 500 600 700 800 900 0.0 400 1000 TC2 TC1 0.2 T C2 500 600 700 800 900 1000 T(K) T(K) Hỡnh 4.37: ng M(T) ca mu NiFe1,7 Hỡnh 4.38: ng M(T) ca mu NiFe1,5 Cr0,5O4 Cr0,3O4 1.8 1.2 1.6 1.0 1.4 1.2 M(emu/g) M(emu/g) 0.8 0.6 1.0 0.8 0.6 0.4 TC1 0.4 TC2 0.2 TC2 0.2 0.0 400 TC1 500 600 700 800 0.0 900 300 400 500 T(K) Hỡnh 4.39: ng M(T) ca mu NiFe1,3 Cr0,7O4 Nguyn Lờ Thi 600 700 800 900 1000 T(K) Hỡnh 4.40: ng M(T) ca mu NiFe1,1 Cr0,9O4 - 69 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun 1.2 0.10 1.0 0.08 M(emu/g) M(emu/g) 0.8 0.6 0.4 0.06 0.04 0.02 0.2 TC2 TC1 300 400 500 600 700 800 TC3 TC1 0.0 TC2 0.00 900 300 T(K) 400 500 600 700 800 900 T(K) Hỡnh 4.41: ng M(T) ca mu NiFe0,9 Hỡnh 4.42: ng M(T) ca mu Cr1,1O4 NiFe0,7 Cr1,3O4 Bng 4.7: Giỏ tr Curie ca h mu NiFe2-xCrxO4 x 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 TC1(K) 765 688 680 664 400 373 TC2(K) 872 868 862 841 840 835 T cỏc ng M-T ta cú th xỏc nh c chuyn pha t trng thỏi feri t sang trng thỏi thun t Nhit chuyn pha t TC c xỏc nh da trờn s gim mnh ca mụmen t v giỏ tr gn Trờn cỏc ng M-T ta quan sỏt thy cú xut hin nhiu im chuyn pha iu ny cho thy cỏc mu kt tinh pha spinen lp phng nhng cú th cú thnh phn hp thc bin i so vi thnh phn danh nh õy Cr3+ v Ni2+ cú xu th chim cỏc v trớ bỏt din vy, quỏ trỡnh kt tinh s cú s cnh tranh gia cỏc loi cation Cr3+, Ni2+ v Fe3+ vo cỏc v trớ ny dn n kh nng hỡnh thnh cỏc phn th tớch mu cú cỏc nng ion kim loi khỏc v vy nhit chuyn pha ca cỏc vựng cú hp phn khỏc s khỏc Trờn bng 4.7 a cỏc s liu v nhit chuyn pha TC1, TC2, TC3 c xỏc nh tng i da trờn cỏc giao im ca cỏc ng tip tuyn vi ng M-T Nguyn Lờ Thi - 70 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun v trc honh Cỏc pha cú nhit Curie cao ng vi nng Fe cao v cỏc pha cú nhit Curie thp hn l nng Cr thay th ln hn 900 TC2 800 TC(K) 700 600 500 TC1 400 300 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 Nng pha Hỡnh 4.43: Nhit Curie ph thuc vo nng thay th ion Cr3+ ca h NiFe2-xCrxO4 Hỡnh 4.42 cho thy TC2 ca cỏc mu gim nh ú TC1 gim mnh nng Cr tng Da trờn cỏc kt qu M-T ta thy cỏc pha ng vi TC1 chim t phn th tớch cao hn cỏc mu (riờng vi mu x = 1,3, pha cú t phn th tớch ln ng vi nhit chuyn pha TC3) Nguyn Lờ Thi - 71 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun KT LUN Trong phm vi nghiờn cu ca lun ó ch to c cỏc mu ferit spinen NiFe2-xCrxO4 (x= 0; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5) bng phng phỏp sol-gel ti cỏc nhit di 800oC Cỏc mu kho sỏt u kt tinh dng cu trỳc spinen, hng s mng gim dn theo nng pha crụm Vi nhit di 800oC, cỏc mu cũn cha mt lng cht c cỏc nh l pha -Fe2O3 Kớch thc tinh th ca mu t 13 ữ 20 nm, kớch thc ht theo phộp o TEM t 13ữ 50 nm Kt qu nghiờn cu cho thy vi cụng ngh ch to nh ó trỡnh by ta cú th ch to c mu NiFe2O4 n pha v cú kớch thc nanomet, vi hng s mng v nhit Curie gn vi cỏc giỏ tr ca mu Mụmen t v nhit Curie gim thay th Fe bng Cr ferit niken, iu ny th hin s gim t ca phõn mng chim u th cu trỳc feri t, õy l phõn mng B mụmen t ca ion Cr3+ nh hn ca ion Fe3+ Kt qu o t cho thy cú hin tng thng giỏng nng Cr cỏc mu NiFe2-xCrxO4 dn n tớnh khụng ng nht v t tớnh, th hin qua s xut hin nhiu im chuyn pha trờn ng cong t nhit Cỏc kt qu ny l c s cho cỏc nghiờn cu tip theo v iu khin s phõn b cation v cỏc tớnh cht t cỏc ht nano NiFe2xCrxO4 Nguyn Lờ Thi - 72 - ITIMS 2008-2010 Chng 4: Kt qu v tho lun Ti liu tham kho [1] J.Azadmanjiri, S.A.Seyyed Ebrahimi, H.K.Salehani, Ceramic International [2] Y.P Fu, K.Y Pan, C.H Lin, Mater Lett 57 (2002) 291 [3] S.Maensiri, C.Masingboon, B Boonchom, S Seraphin, ScriptaMater 56 (2007) 797 [4] W.H Qi, M.P.Wang, Y.C Su, J Mater Sci Lett 21 (2002) 877 [5] W.H Qi1, M.P.Wang, J Nanoparticle Res (2005) 51 [6] C.W Mays, J.S Vermaak, D.K.Wilsdorf, Surf Sci 12 (1968) 134 [7] J L Dormann, A Thomas, and M Nogues, phys stat sol (a) 77, 611 (1983) [8] Pandit AA, More SS, Dorik RG, Jadhav KM Bull Mater Sci 2003;26:51721 [9] S Singhal, K Chandra, J Solid State Chem 180 (2007) 296, 33(2007) 16231625 [10] A.Rais, A.M Gismelseed, and I.A.Al-Omari, phys.stat.sol.(b) 242, No.714971503 (2005) Nguyn Lờ Thi - 73 - ITIMS 2008-2010 ... Lun vi tiờu : Tớnh cht vt lý ca h ht nano ferit spinen NiFe2- xCrxO4 ch to bng phng phỏp sol- gel gm chng: Chng Tng quan v vt liu ferit spinen Chng Ferit spinen cú kớch thc nano Chng Ch to mu v kho... ferit niken-crụm NiFe 2xCrxO4 cú kớch thc nanomet bao gm vic kho sỏt cỏc iu kin cụng ngh ch to, nghiờn cu cỏc c trng cu trỳc, hỡnh thỏi hc v cỏc tớnh cht t H ht nano ferit spinen NiFe2- xCrxO4 c ch... ferit cú nhit bự tr (TK) (hỡnh 1.6 c) Nguyn Lờ Thi - 14 - ITIMS 2008-2010 Chng 1: Tng quan v vt liu ferit spinen Hu ht cỏc ferit spinen M(T) cú dng Q nh ferit Mn-Zn, Ni-Zn, ferit coban Cỏc ferit