Nghiên cứu tổng hợp và ổn định phân tán chất lỏng từ fe3o4 tt

1 MỞ ĐẦU Chất lỏng từ (Ferrofluid - FF) có nhiều ứng dụng quan trọng lĩnh vực công nghiệp y sinh Chất lỏng từ biết đến chất ngăn cách động cho ổ đĩa máy tính, chất tản nhiệt, chất lọc nhiễu loa, chất tăng độ tương phản ảnh cộng hưởng từ,….Đặc biệt chất lỏng từ xem giải pháp có tính đột phá y học để điều trị bệnh hiểm nghèo Chất lỏng từ hệ phân tán keo hạt hạt siêu thuận từ có lượng bề mặt cao (kích thước khoảng nm – 20 nm) môi trường chất lỏng phù hợp Do hạt từ có xu hướng tập hợp lại với để giảm lượng bề mặt Kết hệ phân tán keo bị phá vỡ, tính chất từ không đồng giảm hiệu sử dụng Để ngăn cản hạt từ tập hợp với nhau, nhiều nghiên cứu triển khai Kết thu khả bền keo đảm bảo cách dùng chất hoạt động bề mặt dạng phi từ để hình thành lớp vỏ bọc quanh hạt từ tính Lớp vỏ tạo hiệu ứng không gian chống lại tập hợp hạt lực tương tác Van der Waals tương tác điện từ gây Tuy nhiên lớp vỏ có ảnh hưởng tiêu cực đến tính chất từ vật liệu Để tạo hệ chất lỏng từ ổn định phù hợp với yêu cầu thực tiễn, cần giải pháp với nghiên cứu toàn diện Đó nhiệm vụ luận án “Nghiên cứu tổng hợp ổn định phân tán chất lỏng từ Fe3O4” Chương - TỔNG QUAN VỀ CHẤT LỎNG TỪ Fe3O4 1.1 Khái niệm chất lỏng từ (Ferrofluid) Chất lỏng từ hệ phân tán keo hạt từ tính có kích thước từ – 20 nm môi trường chất lỏng phù hợp Chất lỏng từ thông thường có thành phần chính: hạt nano từ tính, chất mang chất ổn định phân tán Chất lỏng từ thường điều chế theo cách: - Các hạt từ nano tổng hợp trước sau phân tán vào môi trường chất mang - Hệ chất lỏng từ chế tạo với trình tạo hạt nano Dung dịch từ tạo thành theo cách có độ phân tán cao Tuy nhiên, dư chất hoạt động bề mặt khiến vật liệu có độ từ tính giảm Do đó, cách điều chế thứ nghiên cứu áp dụng rông rãi toàn giới 2 1.2 Ứng dụng chất lỏng từ Chất lỏng từ có nhiều ứng dụng đa dạng lĩnh vực công nghiệp, y sinh học, xử lý môi trường phân tích 1.3 Một số phương pháp điều chế chất lỏng từ Fe3O4 Các phương pháp điều chế oxit sắt từ Fe3O4 Oxit sắt từ điều chế phương pháp khác như: nghiền, đồng kết tủa, vi nhũ tương, polyol, phân ly tiền chất hữu nhiệt độ cao, sinh học, hóa siêu âm, điện hóa, nhiệt phân Trong phương pháp đồng kết tủa hóa học sử dụng phổ biến tương đối dễ thực Các phương pháp tạo hệ phân tán Fe3O4 Các hạt Fe3O4 phân tán nước nhờ trình thông dụng: khuấy học, đảo pha hay siêu âm 1.4 Quá trình ổn định hệ phân tán Chất lỏng từ hệ phân tán hạt siêu thuận từ có xu hướng tập hợp để giảm lượng bề mặt Sự ổn định phân tán hệ xảy tượng chính: Sa lắng: phụ thuộc kích thước hạt tỷ trọng so với chất mang Keo tụ: hạt tập hợp lực hút Van der Waals lực hút điện từ 1.5 Phương pháp ổn định phân tán Ổn định phân tán làgiải pháp ngăn tượng sa lắng keo tụ Để giảm tốc độ sa lắng, có cách giảm kích thước hạt, thay đổi chất mang để giảm mức chênh lệch tỷ trọng hạt rắn môi trường Để ngăn tượng keo tụ, phương pháp phổ biến sử dụng chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động bề mặt dạng ion không ion Khi tham gia vào hệ, chúng hấp phụ lên bề mặt hạt rắn tạo lớp điện tích kép lớp vỏ có hiệu ứng không gian ngăn cản hạt tập hợp thành hạt có kích thước lớn sa lắng Phương án quan tâm nghiên cứu sử dụng polyme tạo thành nhờ phản ứng trùng hợp xảy hệ có mặt hạt từ rắn 1.6 Lý thuyết trình trùng hợp Phản ứng trùng hợp gốc tự diễn theo giai đoạn: khơi mào, phát triển mạch ngắt mạch Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào yếu tố nồng độ monome, chất khơi mào, nhiệt độ,… Mức độ ảnh hưởng yếu tố phụ thuộc vào kiểu phản ứng trùng hợp nhũ tương, huyền phù, dung dịch, đảo pha,… Phương pháp phổ biến để tạo lớp vỏ polyme bao quanh hạt rắn trùng hợp nhũ tương Trong phương pháp này, hạt rắn bao quanh monome trình trùng hợp tạo polyme diễn Trong số trường hợp, polyme tạo thành pha liên tục, sau gắn lên bề mặt hạt rắn nhờ nhóm chức 1.7 Tình hình nghiên cứu chất lỏng từ nước giới Điều chế oxit sắt từ Phương pháp điều chế Fe3O4 đồng kết tủa hóa học tương đối đơn giản trình thực phụ thuộc vào nhiều yếu tố Việc kiểm soát kích thước thách thức chế phản ứng chưa đạt đồng thuận cao Kích thước sắt từ dường phụ thuộc vào phân bố kích thước ban đầu pha trung gian (ferrihydrite) tốc độ phát triển mầm Các kết khảo sát công bố mâu thuẫn Chẳng hạn tăng nhiệt độ dẫn đến tăng kích thước không tăng tùy thuộc vào dung dịch kiềm Một số công trình tượng tăng kích thước kết tủa tăng tốc độ đưa kiềm vào hệ phản ứng số khác tìm thấy kết ngược lại Bên cạnh độ tinh khiết kích thước trung bình hạt kết tủa, độ rộng hàm phân bố kích thước thông số vô quan trọng Hệ sắt từ tạo phương pháp kết tủa hóa học thường có hàm phân bố kích thước rộng Độ rộng hàm phân bố dạng lognormal thường 0,6 – 0,7 nm Có thể nói, nay, vấn đề đồng kích thước thách thức lớn mà phương pháp đồng kết tủa phải đối mặt Các thông số phản ứng có ảnh hưởng lớn đến phân bố kích thước Khuấy báo cáo công cụ hữu hiệu để tăng đồng hạt kết tủa Trong chừng mực nhiệt độ có ảnh hưởng tương tự Giải pháp lựa chọn nhiều sử dụng chất hoạt động bề mặt Tuy nhiên ảnh hưởng tiêu cực chất hoạt động bề mặt đến tính chất từ vật liệu điều cần cân nhắc Ổn định phân tán chất lỏng từ Để ngăn cản hạt từ tập hợp với nhau, chất hoạt động bề mặt mà tiêu biểu anhydrit axit béo với gốc axit từ C11 đến C25 sử dụng chủ yếu.Với chất hoạt động bề mặt kiểu chất lỏng từ ổn định phân tán nhờ lực tĩnh điện chúng dễ dàng bị khử bền phân tán thay đổi điều kiện môi trường.Để giải vấn đề này, nghiên cứu khả bền keo đảm bảo cách dùng chất dạng phi từ bao xung quanh hạt từ tính Lớp vỏ tạo hiệu ứng không gian chống lại tập hợp hạt từ tính lực tương tác Van der Waals tương tác điện từ gây Rất nhiều phương án đề xuất, nghiên cứu: Chất ổn định dạng monome: chứa nhóm chức cacboxyl, photphat hay sunphat Độ ổn định phụ thuộc vào pH Trong số trường hợp (axit citric) làm thay đổi hình thái cấu trúc bề mặt hạt từ Chất ổn định vô cơ: Các hạt nano oxit sắt phủ silica, vàng, gadolinium (III) Các lớp phủ cung cấp ổn định cho hạt nano dung dịch Tuy nhiên kích thước hạt lớn so với hệ Ferrofluids lý tưởng Ổn định phân tán polyme:các chất phủ phổ biến dextran, dextran biến tính, tinh bột, styrene-divinylbenzen, polyethylene glycol (PEG) hay polyvinyl (PVA) Các polyme cho phép nâng cao đáng kể độ bền phân tán hạt từ Mặc dù vậy, việc điều chỉnh chiều dày lớp phủ tương đối khó khăn, phụ thuộc vào khối lượng phân tử polyme Ngoài gắn kết polyme lên bề mặt hạt rắn không bền, đặc biệt thay đổi nhiệt độ Chất ổn định dạng polyme kết vỏ: lớp polyme hình thành bề mặt hạt rắn nhờ trình trùng hợp monome Các trình trùng hợp dị thể khác khảo sát trùng hợp nhũ tương, trùng hợp huyền phù, trùng hợp mini nhũ tương, trùng hợp nhũ tương đảo pha Các kết công bố cho thấy hiệu suất trình kết vỏ thấp Các hạt polyme từ tạo thành có hàm lượng sắt không cao.Vấn đề lớn việc sử dụng lớp polyme để ổn định phân tán lớp khiến cho hạt từ bị giảm từ tính cách đáng kể 1.8 Những vấn đề tồn hướng nghiên cứu luận án Tình hình nghiên cứu cho thấy nhiều yếu tố phản ứng điều chế Fe3O4 chưa kiểm soát, chế hình thành phát triển mầm chưa có hiểu biết sâu sắc đồng thuận Do vậy, việc chế tạo hạt nano từ có kích thước đồng độ từ tính cao thách thức không nhỏ khoa học Do vậy, luận án này, phản ứng kết tủa tạo Fe3O4 tiếp tục nghiên cứu phát triển Những yếu tố đóng vai trò định đến cấu trúc, kích thước độ từ tính kết tủa tạo thành khảo sát toàn diện nhằm hướng tới hiểu biết sâu sắc chế phản ứng cách thức điều khiển kích thước theo yêu cầu Quá trình khảo sát hướng tới việc tạo hệ siêu thuận từ có kích thước trung bình từ – 20 nm, hàm phân bố hẹp gần với dạng đơn phân tán Để ổn định phân tán Fe3O4 môi trường nước, giải pháp hiệu tạo lớp vỏ polyme bao quanh hạt rắn Tập hợp công trình công bố (mục 1.7) cho thấy nhiều polyme kỹ thuật khác xem xét Mỗi kỹ thuật có ưu nhược điểm riêng vấn đề lớn từ tính vật liệu sau bọc polyme bị giảm đáng kể, hàm lượng sắt từ có hạt compozit sắt từ - polyme thấp, hiệu suất tạo vỏ không cao Hơn nữa, lớp vỏ polyme dường chưa mang lại hiệu bền phân tán hệ có nồng độ hạt rắn cao Ngoài ra, khảo sát nhằm nâng cao hiểu biết chế trình hình thành polyme bề mặt hạt rắn chưa nhận quan tâm Nhằm khắc phục vấn đề độ tinh khiết, nâng cao đặc tính từ vật liệu, phương pháp trùng hợp nhũ tương không chất nhũ hóa lựa chọn Những nhược điểm hiệu suất tạo vỏ, hàm lượng hạt từ vật liệu compozit khắc phục sở khảo sát thông số trình nồng độ monome, nồng độ chất rắn, nhiệt độ hay thời gian phản ứng Độ ổn định phân tán nhờ hiệu ứngkhông gian lớp vỏ polyme tạo thành nghiên cứu CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu điều chế ổn định phân tán hệ chất lỏng oxit sắt từ nước Kiểm soát thông số trình điều chế để hệ chất lỏng từ đạt yêu cầu sau: Kích thước hạt trung bình nằm khoảng – 20 nm Các hạt có kích thước đồng đều, hàm phân bố hẹp, gần với dạng đơn phân tán Chất lỏng từ có độ bền phân tán cao có tính chất từ đáp ứng yêu cầu ứng dụng y sinh học 6 2.2 Nội dung nghiên cứu Điều chế oxit sắt từ phương pháp đồng kết tủa Kiểm soát yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng kết tủa để điều khiển cấu trúc kích thước hạt tùy theo mục đích sử dụng Chế tạo hạt nano có trúc lõi oxit sắt từ – vỏ polyme (hạt polyme từ) Lớp vỏ polyme bao quanh hạt từ tạo nhờ phương pháp trùng hợp nhũ tương không sử dụng chất nhũ hóa.Lớp vỏ polyme có tính ưa nước bao xung quanh hạt từ nâng cao khả phân tán chúng môi trường nước Các lớp vỏ polyme khác nghiên cứu nhằm tăng tính ưa nước bề mặt hạt từ Các yếu tố ảnh hưởng đến chiều dày lớp vỏ polyme tạo thành hiệu suất trình kết vỏ khảo sát Tạo hệ phân tán hạt polyme từ nước khảo sát độ bền phân tán hệ chất lỏng từ với hàm lượng rắn khác Đánh giá khả nâng cao tính ổn định phân tán lớp vỏ bọc polyme bao quanh hạt rắn 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Nguyên vật liệu thiết bị Hóa chất thí nghiệm: - Tinh thể FeCl2 4H2O FeCl3.6H2O, độ tinh khiết 99% cung cấp BDH Chemicals Ltd., Anh Dung dịch amoniac [AR, 25% ] sản phẩm Guangdong Xilong Chemical Co Ltd Trung Quốc Chất khơi mào Potassium pesunphat (K2S2O8) monome với độ tinh khiết 99% có xuất xứ từ Merck, Thiết bị sử dụng: Khuấy từ gia nhiệt, Thiết bị khuấy siêu âm Elmasonic S100, Thiết bị phản ứng trùng hợp tự chế tạo, Thiết bị đo tán xạ laze Otsuka DLS 700 số thiết bị khác 2.3.2 Qui trình thực nghiệm 2.3.2.1 Chế tạo hạt từ tính với kích thước kiểm soát Các hạt Fe3O4 chế tạo phản ứng ion Fe2+ ion Fe3+ dung dịch NH4OH theo phản ứng sau: 2FeCl3 + FeCl2 + 8NH3 + 4H2O  Fe3O4+ 8NH4Cl Để kiểm soát trình điều chế, yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc, kích thước tính chất từ vật liệu khảo sát: Tốc độ bổ sung kiềm, pH kết thúc phản ứng, Nhiệt độ, Tốc độ khuấy, Sự có mặt chất hoạt động bề mặt Cấu trúc, kích thước tính chất từ vật liệu sau điều chế phân tích đánh giá 2.3.2.2 Chế tạo hạt polyme từ Quá trình chế tạo hạt polyme từ chia làm giai đoạn Giai đoạn 1: Phân tán hạt sắt từ nước Các hạt nano Fe3O4 phân tán nước thiết bị khuấy siêu âm, không sử dụng chất phân tán hay chất hoạt động bề mặt Nồng độ Fe3O4 thay đổi từ – 2% khối lượng Giai đoạn 2: Chế tạo hạt polyme từ Hệ phân tán sắt từ đưa vào bình phản ứng trùng hợp polyme sơ đồ phản ứng trình bày hình2.2 Van điều chỉnh Để kiểm soát trình Máy khuấy Cung cấp khí N trùng hợp, yếu tố quan Bình nhỏ giọt trọng khảo sát: Tỷ lệ Monome khối lượng monome/sắt từ, Nhiệt độ, Thời gian phản Hệ oxit sắt phân tán nước ứng, Nồng độ hạt rắn Bình khí Nito Các hạt polyme từ sau Bình cầu cổ Hệ thống ổn nhiệt chế tạo đánh giá Hình 2.1 Sơ đồ hệ phản ứng điều chế theo thông số: hình thành lớp vỏ polyme bọc hạt polyme từ ngoài, kích thước hạt, chiều dày lớp vỏ polyme 2.3.2.3 Chế tạo khảo sát độ bền phân tán chất lỏng từ Độ bền phân tán chất lỏng từ đánh giá thông qua việc quan sát tượng sa lắng keo tụ diễn hệ thông qua số liệu đo biến đổi kích thước hạt máy đo tán xạ ánh sáng động DLS Hệ phân tán sắt từ lưu trữ bình kín, nhiệt độ phòng Mức độ ổn định cúa hệ phân tán theo dõi nhiều ngày Một số hệ chất lỏng với nồng độ hạt từ lớp vỏ polyme khác khảo sát Các hạt polyme từ phân tán vào nước phương pháp khuấy trục thông thường với tốc độ khoảng 200 v/p thời gian khuấy 30 phút Mechanical stirrer Adjust clip Inert gas delivery tube Funnel Metha acrylate derivative (HMA) monomers Aqueous dispersion of magnetite and monomers Nitrogen passing throughout the raction neck flask Heat 2.4 Phương pháp phân tích đánh giá kết - Phân tích kích thước: Kỹ thuật TEM - JEOL EM 1010, Kỹ thuật đo tán xạ ánh sáng DLS - Horiba laser scattering analyzer LA 950 Otsuka DLS 700 - Phân tích cấu trúc: Nhiễu xạ tia X - Siemens diffractometer D5000 - Xác định hình thành polyme: Phổ hồng ngoại FTIR - Impact 400, Nicolet, USA - Phân tích đặc tính từ: Từ kế mẫu rung - DMS 880 - Phân tích tỷ lệ khối lượng polyme/sắt từ: nhiệt trọng lượng TGA 2950, DuPont Instruments thermo-gravimetric analyzer CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Điều chế oxit sắt từ phương pháp đồng kết tủa Quá trình điều chế oxit sắt từ thực điều kiện trung tâm sau: Các dung dịch 2M FeCl2 1M HCl, 1M FeCl3 2M HCl 0,7M NH4OH chuẩn bị dạng mẫu gốc Kết hợp 1,0 mL dung dịch gốc FeCl2 4,0 mL dung dịch gốc FeCl3 (tỷ lệ phần khối lượng ion(III)/ion(II) 2:1) Khuấy hỗn hợp máy khuấy từ Bổ sung 50 mL dung dịch NH4OH 0,7 M tốc độ ổn định 4,6 mL/phút Tốc độ khuấy 960 vòng/phút nhiệt độ 250C ± 20C trì suốt trình phản ứng Sau Hình 3.1 Phổ XRD mẫu tổng hợp tốc độ bổ sung NH4OH khác a) mẫu A1 - A3; b) c mẫu A4 –A7 kết thúc trình bổ sung NH4OH, phản ứng tiếp tục kéo dài thêm 30 phút để xảy hoàn toàn Kết tủa tạo thành lọc rửa nhiều lần nước khử ion đến đạt pH = Sản phẩm cuối làm khô vòng nhiệt độ 400C 3.1.1 Ảnh hưởng tốc độ bổ sung NH4OH Với tốc độ thấp 1,6 mL/phút sản phẩm kết tủa có màu nâu đậm mẫu XRD (Hình 3.1a) đặc trưng cho hợp chất Goethite (αFeOOH) Tại thí nghiệm với tốc độ bổ sung NH4OH nhanh kết tủa thu màu đen với cấu trúc spinel magnetite Fe3O4 (Hình 3.1b) Kết đo đường kính trung bình DLS độ rộng PSD báo cáo Bảng 3.1 Bảng 3.1 Ảnh hưởng tỷ lệ bổ sung NH4OH tới đường kính hạt TB Kích thước trung bình Tốc độ bổ Đường Độ rộng Mẫu sung kính hạt hàm phân hạt magnetite giảm từ 20,3 nm xuống NH4OH TB (nm) bố kích (mL/min) thước (nm) 15 nm với tốc độ tăng từ 1,6mL/phút đến A1 0,3 mL/phút Do phản A2 0,5 ứng kết thúc sau A3 0,8 kết tủa chuyển màu A4 1,6 20,6 0,61 đen (hình thành A5 2,5 18,8 0,59 magnetite) nên ảnh A6 4,6 17,4 0,57 hưởng tốc độ bổ A7 8,0 15,0 0,45 sung kiềm liên quan Bảng 3.2 Ảnh hưởng pH kết thúc phản đến trình tạo mầm ứng tới đường kính hạt TB phát triển tiền chất trung gian ferrihydrite Đường Đ Tỷ lệ Một mối quan hệ tuyến kính Độ rộng Mẫu NH4OH/sắt pH tính tốc độ bổ hạt TB PSD (mL/mL) sung kiềm kích (nm) (nm) thước kết tủa (Hình P1 6:1 3.2) chứng tỏ kích P2 8:1 thước magnetite P3 9:1 11,0 23,7 0,57 định hàm P4 10:1 11,8 17,4 0,57 phân bố kích thước P5 11:1 12,2 21,1 0,53 giai đoạn tiền chất P6 13:1 13,0 22,8 0,50 3.1.2 Ảnh hưởng pH kết thúc phản ứng 10 Kết thí nghiệm (bảng 3.2) cho thấy giá trị pH cao kích thước hạt lớn Đường kính hạt TB tăng từ 17,4 nm lên 22,8 nm pH tăng từ 11,8 lên 13 Kết pH tăng làm chậm hình thành hạt nhân magnetite cho phép chúng phát triển lớn lên gắn kết ion dung dịch Ngoài ra, phản ứng xảy pH cao, chế phát triển kích thước hạt tập hợp hạt nhỏ (Ostwald ripening) nhận thấy 3.1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ Trong phần thí nghiệm này, tất kết tủa thu có phổ XRD đặc trưng Fe3O4 Hàm phân bố kích thước có dạng log-normal, độ rộng hàm phân bố kích thước hạt TB đưa Bảng 3.3 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến đường kính hạt TB Kết khảo sát Đường nhiệt độ có ảnh Nhiệt độ Độ rộng Mẫu kính ( C) PSD (nm) hưởng không đáng kể TB (nm) đến kích thước hạt T1 25 17,4 0,57 Đường kính hạt TB dao T2 40 18,5 0,57 động giá trị 18 nm T3 60 18,5 0,49 nhiệt độ tăng từ 250C đến 1000C Nhiệt T4 80 18,0 0,48 độ cao thúc đẩy T5 100 17,5 0,45 trình phản ứng thủy phân tạo ferrite dẫn đến giảm kích thước hạt Tuy nhiên, gia tăng nhiệt độ khiến độ hòa tan tiền chất tăng lên, giảm nồng độ bão hoà, làm giảm tốc độ tạo mầm tăng tốc độ phát triển hạt kết tủa Ngoài ra, tăng kích thước hạt thúc đẩy nhiệt độ tăng lên tăng hệ số khuếch tán Sự cạnh tranh hai tác động lời giải thích hợp lý cho kết thu Một lần nữa, vai trò quan trọng kích thước ban đầu tiền chất ferrite khẳng định 3.1.4 Ảnh hưởng tốc độ khuấy Những số liệu thí nghiệm Bảng 3.4 cho thấy tốc độ khuấy có ảnh hưởng đáng kể đến kích thước hạt Đường kính hạt giảm từ 20 nm xuống 14,3 nm tốc độ khuấy tăng từ 240 vòng/phút lên 1200 vòng/phút Tốc độ khuấy cao, phản ứng thủy phân nhanh tốc độ tạo mầm tiền chất 11 q, % tăng lên Thực nghiệm cho thấy tốc độ khuấy công cụ vô hiệu để thu hẹp kích thước hàm phân bố đạt tới hệ đơn phân tán Bảng 3.4 Ảnh hưởng tốc độ khuấy d đến kích thước hạt Tốc độ Đường Độ rộng FWHM Mẫu khuấy kính TB PSD (nm) (v/p) (nm) (nm) S1 240 20,0 29,1 0,70 Đường kính (nm) S2 480 19,3 24,0 0,63 S3 720 18,1 22,0 0,58 20 e S4 960 17,4 15,2 0,57 15 S5 1200 14,3 3,5 0,27 10 Khi tăng tốc độ khuấy, độ rộng PSD dao động từ 0,70nm đến 0,27 nm chiều rộng nửa cực đại (FWHM) 10 20 30 40 50 60 hàm phân bố kích thước hạt giảm từ Đường kínhnm (nm) Diameter, 29,1xuống 3,5 nm (Hình 3.5) Với hệ số đa phân tán (tỷ lệ % FWHM so với đường Hình 3.2 PSD hạt kính TB) khoảng 20%, mẫu S5 magnetite điều chế với tốc độ khuấy khác nhau: d) coi hệ đơn phân tán 960 vòng/phút, e) 1200 3.1.5 Ảnh hưởng có mặt chất vòng/phút hoạt động bề mặt Bảng 3.5 Ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt đến kích thước hạt Đường Đường Độ rộng FWHM* Mẫu Chất hđbm kính DLS kính TEM PSD* (nm) (nm) (nm) (nm) E0 17,4 12,5 15,2 0,57 E1 PEG 400 1% 12,4 10,8 12,0 0,51 E2 SDBS 1% 7,5 5,2 5,6 0,43 Kích thước hạt giảm từ 17,4 nm xuống 12,4 nm tác động PEG 400 đến 7,5 nm trường hợp SDBS Độ rộng PSD giảm từ 0,57 nm xuống 0,51 nm 0,43 nm với PEG SDBS tương ứng (Bảng 3.5 Hình.3.6) Rõ ràng chất hoạt động bề mặt làm chậm lại trình tăng kích thước hạt Tốc độ phát triển hạt 12 chậm so với trình tạo mầm khiến cho hàm phân bố kích thước thu hẹp lại đáng kể 3.1.6 Kết luận Các hạt nano magnetite tổng hợp phương pháp đồng kết tủa hóa học Ở tốc độ bổ sung dung dịch kiềm cao 1,6 mL/s độ pH lên đến 11 kết tủa tạo thành chủ yếu oxit sắt từ gần tạp chất Kích thước độ đồng kích thước kết tủa phụ thuộc vào kích thước hàm phân bố tiền chất ferrihydrite Quá trình lớn lên hạt chủ yếu nhờ khuếch tán phân tử dung dịch Do đó, tác động thúc đẩy tốc độ tạo mầm ferrihydrite tăng tốc độ khuấy, tăng nhiệt độ hay tăng tốc độ bổ sung kiềm làm giảm kích thước hạt tăng độ đồng kích thước Bằng cách kiểm soát yếu tố phản ứng hóa học, hạt magnetite với đường kính TB từ nm đến 20 nm tổng hợp Hệ kết tủa tạo thành có hàm phân bố kích thước hẹp Ở điều kiện cụ thể hệ đơn phân tán điều chế 3.2 Chế tạo hệ polyme từ tính Trong phần này, hệ phân tán nước hạt oxit sắt từ có bán kính TB 6,6 nm (nồng độ 2% khối lượng) sử dụng làm hệ gốc để điều chế polyme từ Để điều khiển chiều dày lớp vỏ polyme tạo thành, yếu tố ảnh hưởng đến trình trùng hợp monome tỷ lệ khối lượng monome/sắt từ, nhiệt độ, thời gian phản ứng nồng độ hạt rắn khảo sát 3.2.1 Ảnh hưởng tỷ lệ khối lượng monome/oxit sắt từ đến hình thành lớp vỏ polyme bao quanh hạt từ Kết thực nghiệm với hệ MMA/ Fe3O4 Hình 3.10 Phổ FTIR hạt magnetite không bọc (trên) bọc PMMA (dưới) Kết chụp phổ FTIR hạt oxit sắt trước sau bọc polyme trình bày Hình 3.10 khẳng định tạo thành hạt 13 composite với cấu trúc lõi sắt từ vỏ PMMA Hình 3.11 ảnh TEM hạt nano Fe3O4 bọc PMMA tổng hợp tỷ lệ khối lượng khác MMA/ Fe3O4 Độ dày lớp polyme đo trực tiếp ảnh TEM so sánh với giá trị tính toán theo phép đo TGA (Bảng 3.7) Độ dày lớp polyme tăng lên tăng tỷ lệ khối lượng MMA/Fe3O4 Độ dày tăng khoảng 1,6 lần nồng độ MMA tăng từ 6% đến 22% SA1 SA3 SA4 SA2 Hình 3.3 Ảnh TEM mô tả kích thước lớp vỏ PMMA theo tỷ lệ PMMA/magnetite: 3:1(SA1), 5:1 (SA2), 8:1 (SA3), 11:1 (SA4) Theo lý thuyết trùng hợp nhũ tương không chất nhũ hóa, mức độ trùng hợp (DP) phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ khối lượng monome/chất khơi mào Lưu ý tất thí nghiệm đây, tỷ lệ giữ nguyên không đổi Bởi vậy, lời giải thích hợp lý cho phụ thuộc vào nồng độ monome khối lượng phân tử polyme tạo thành phản ứng trùng hợp nghiên cứu luận án gần với trình đồng thể Trong thực tế, với tốc độ bổ sung 14 MMA mức cao 0,09 % khối lượng phút (mẫu SA4) với tốc độ trùng hợp 15 phút chuyển hoá hoàn toàn 0,1M MMA nồng độ động học MMA pha liên tục luôn thấp khả hoà tan nước 1,6 % khối lượng Do phản ứng trùng hợp nhũ tương trường hợp coi trùng hợp dung dịch Theo chế trùng hợp dung dịch, độ trùng hợp DP tỷ lệ với nồng độ monome [M] nồng độ chất khơi mào [I] theo hàm mũ tương ứng – 0,5 Và mối liên hệ quan sát Kết hàm ý độ dày lớp polyme xác định độ trùng hợp trùng hợp trình khơi mào dung dịch phát triển mạch bề mặt hạt magnetite Cơ chế kiểm chứng bới kết xác định hiệu suất kết vỏ từ kết đo TGA Ở mẫu SA1 SA2, hiệu suất bọc polyme khoảng 93% 80%, tương đương hiệu suất trình trùng hợp nhũ tương PMMA tinh khiết điều kiện phản ứng tương tự Như vậy, thấy hầu hết lượng polyme tạo thành bao quanh hạt từ rắn trình trùng hợp ưu tiên xảy bề mặt Bảng 3.6 Độ dày lớp vỏ PMMA xác định TEM TGA Kích thước Phân Hiệu suất Phân tích hạt TB ban tích kết vỏ Tỷ lệ TGA đầu (nm) TEM (%) Mẫu MMA/ Fe3O4 t PMMA t (nm) /Fe3O4 (nm) SA1 3:1 4,3 2,8 9,2 93 SA2 5:1 5,8 3,9 11,2 78 6,6 SA3 8:1 6,4 5,4 13,3 68 SA4 11:1 6,8 6,7 14,6 61 Kết thực nghiệm với hệ MAA/ Fe3O4 Kết trình tạo lớp vỏ P MAA bao quanh hạt oxit sắt từ báo cáo bảng 3.8 Sự tăng độ dày màng polyme theo tỷ lệ MAA/Fe3O4 quan sát thấy loạt thí nghiệm Độ dày tăng khoảng 1,6 lần nồng độ MAA tăng gấp lần Tương tự phân tích trên, phản ứng trùng hợp MAA coi phản ứng trùng hợp dung dịch chiều dày lớp vỏ polyme phụ thuộc vào nồng độ monome tham gia phản ứng 15 Bảng 3.7 Độ dày lớp polyme thay đổi Tuy nhiên, theo tỷ lệ MAA/Fe3O4 monome có khả hòa tan cao nước Hiệu MAA/ PMAA/ Độ dày suất kết MAA, phát triển Mẫu Fe3O4 Fe3O4 (nm) vỏ (%) lớp polyme bọc hạt magnetite (gọi polyme bề mặt) SM 3:1 1,4 6,5 47 bị cạnh tranh mạnh mẽ SM 8:1 1,8 7,5 23 polyme hình thành phát SM 11:1 2,9 9,7 26 triển mạch chuỗi SM 16:1 3,5 10,6 22 hoạt động tự môi trường (gọi polyme khối) Kết hiệu suất kết vỏ bị giảm đáng kể 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng trùng hợp đến hình thành lớp vỏ polyme bao quanh hạt từ Trong loạt thí nghiệm này, phản ứng trùng hợp MAA tiến hành nhiệt độ khác từ 50 0C đến 85 0C điều kiện phản ứng khác không thay đổi Sự hình thành PMAA bao quanh hạt magnetite quan sát ảnh TEM Độ dày lớp vỏ polyme hiệu suất kết vỏ ước tính từ phép đo TGA (Hình 3.19) Các kết trình bày Bảng 3.9 Nhiệt độ tăng lên thúc đẩy khuếch tán monome tới bề mặt hạt rắn khiến cho tốc độ trình phát triển mạch polyme nâng lên Theo chế trùng hợp dung dịch, tượng tăng nồng độ monome gần trung tâm phản ứng làm tăng độ dày vỏ polyme tạo thành Kết tính toán hiệu suất trùng hợp xác nhận chế Đối với mẫu ST1 ST2, hiệu suất trùng hợp thấp (khoảng 10 %) chủ yếu tốc độ phân hủy chậm chất khơi mào Ngoài ra, đề cập khảo sát trước, giảm hiệu suất trùng hợp qui cho hình thành polyme khối Ở nhiệt độ > 60 0C, mức ảnh hưởng nhiệt độ tới hình thành vỏ polyme trở nên đáng kể Hiệu suất trùng hợp tăng lên tới lần (từ 23% mẫu 60 0C đến 100% mẫu 85 0C) nhiệt độ tăng 25 0C Thậm chí với mẫu ST5 85 0C, hiệu suất đạt xấp xỉ 100% 16 c d e Hình 3.4 Đường TGA hạt bọc PMAA điều chế nhiệt độ khác nhau: 40 0C (a), 50 0C (b), 600C (c), 75 0C (d), 85 0C (e) Bảng 3.8 Độ dày lớp polyme thay đổi hàm nhiệt độ Kết chứng tỏ hầu hết monome Mẫu tham gia phản ứng tạo màng polyme bao phủ xung quanh ST1 40 0,94 5,1 12 hạt từ rắn hình ST2 50 1,08 5,6 14 thành polyme khối ST3 60 1,8 7,5 23 dung dịch ST4 75 4,64 12,4 58 không đáng kể 3.2.3 Ảnh hưởng ST5 85 7,96 15,9 100 thời gian phản ứng đến hình thành lớp vỏ polyme mẫu có tỷ lệ khối lượng MAA/Fe3O4 3:1 trùng hợp 60 ± 0C Quá trình trùng hợp tiến hành với thời lượng Nhiệt độ (0C) PMAA /Fe3O4 Chiều Hiệu dày suất kết (nm) vỏ (%) 17 khác cách thay đổi tốc độ bổ sung MAA (Bảng 3.10) Đối với mẫu SP1, Bảng 3.9 Độ dày lớp polyme hàm thời gian phản ứng thời gian trùng hợp giờ, hình thành Thời Chiều Hiệu suất PMAA bề mặt PMAA hạt từ không quan gian dày kết vỏ Mẫu /Fe3O4 sát TEM (Hình (giờ) (nm) (%) 3.20a) Các kết đo TGA xác nhận kết SP1 Kết SP2 1,55 6,9 52 giải thích mức SP3 1,42 6,5 47 chuyển hóa MAA SP4 1,39 6,4 46 sau thấp Hình 3.20 a Hình 3.20 b Hình 3.5 Ảnh TEM hạt bọc PMAA thời gian phản ứng khác nhau: (hình a) - SP2 (hình b) Đối với mẫu lại, hầu hết hạt bọc polyme (Hình 3.20b) Điều có nghĩa thời gian đủ để hoàn thành phản ứng Kéo dài thời gian phản ứng làm giảm nhẹ độ dày màng polyme hiệu suất trùng hợp (Bảng 3.10) Kết suy giảm khối lượng phân tử polyme, gây giảm tốc độ bổ sung monome 3.2.4 Ảnh hưởng nồng độ hạt rắn ban đầu đến hình thành lớp vỏ polyme Trong nghiên cứu này, hệ phân tán ban đầu oxit sắt từ nước khảo sát với nồng độ 1% 2% Các hệ sử dụng để tiến hành phản ứng trùng hợp tạo lớp vỏ polyme PMAA điều kiện công nghệ hoàn toàn giống Kết trình bày Hình 3.24 Hình 3.25 18 Hình 3.6 Ảnh chụp TEM hạt sắt từ bọc PMAA với nồng độ hạt 1% Hình 3.7 Ảnh chụp TEM hạt sắt từ bọc PMAA với nồng độ hạt 2% Với hệ phân tán 1% hầu hết hạt bọc lớp vỏ polyme với chiều dày đồng 1,5 nm Với hệ 2%, hạt bọc thành đám với mức độ tập hợp gần tương tự hệ phân tán ban đầu Kết nghiên cứu độ phân tán hệ phản ứng ban đầu định hình thành cấu trúc lõi đa hạt đơn hạt Quá trình trùng hợp gần không phá vỡ trạng thái phân tán hệ phản ứng xảy bề mặt phân chia hạt rắn nước 3.2.5 Kết luận Các hạt polyme từ với cấu trúc lõi sắt từ vỏ polyme điều chế thành công Chiều dày lớp vỏ polyme điều khiển cách dễ dàng cách thay đổi thông số phản ứng tỷ lệ monome/sắt, nhiệt độ hay thời gian phản ứng Phương pháp thực luận án cho phép đạt hiệu suất kết vỏ cao Ở điều kiện xác định, hiệu suất đạt tới gần 100% Hàm lượng sắt từ có hạt polyme từ cao, đạt tới 60 – 70% nghiên cứu khác không 40% 3.3 Đặc trưng từ tính vật liệu chế tạo 3.3.1 Ảnh hưởng của kích thước hạt đến tính chất từ Tất mẫu khảo sát có tính chất siêu thuận từ, lực kháng từ độ từ dư gần (Hình 3.26) So với Fe3O4 khối (~ 90 emu/g) hạt nano kết tủa công trình có giá trị bão hòa từ thấp Sự suy giảm tương tác trật tự/rối loạn bề mặt momen spin từ xáo trộn cấu trúc spinel nghịch kết lực Laplace Tuy vậy, so với oxit sắt từ có kích thước tương tự công trình khác sản phẩm có độ bão hòa từ cao nhiều 19 Độ bão hòa từ tính giảm từ 80 emu/g xuống khoảng 67 emu/g kích thước magnetite giảm từ 23,7 nm xuống 15 nm Các hạt nhỏ độ cong bề mặt lớn làm tăng mức độ phương hướng tinh thể kết giảm từ độ bão hòa 3.3.2 Ảnh hưởng chiều dày lớp vỏ polyme đến tính chất từ vật liệu Lớp vỏ polyme PMMA Bảng 3.10 Độ bão hòa từ thay đổi theo chiều dày lớp vỏ PMMA Mẫu Chiều dày Độ từ bão polyme hòa PMMA(nm) (emu/g) SA0 78 SA1 9,2 73 SA2 11,2 69 SA3 13,3 68 a b c d e Hình 3.8 Đường cong từ hóa hạt magnetite với kích thước trung bình khác nhau: 15nm (a), 17,4 nm (b), 18,5 nm (c), 21,1 nm (d), 23,7 nm (e) Số liệu tính toán chiều dày lớp vỏ theo giản đồ trọng lượng nhiệt TGA độ bão hòa từ mẫu nêu Bảng 3.13 Lớp polyme dày, từ tính bão hòa thấp Kết tương đối dễ hiểu lớp polyme tính chất từ Mặc dù vậy, so sánh với công trình công bố giảm độ từ hóa nghiên cứu thấp nhiều Lớp vỏ polyme PMAA Các hạt bọc PMAA thể tính chất siêu thuận từ rõ rệt có độ bão hòa từ cao nhiều so với nghiên cứu tương tự khác [44, 136, 146] Độ bão hòa từ 12 kOe hạt nano Fe3O4 giảm từ 78 emu g-1 xuống 62 emu g-1 58 emu g-1 tương ứng với độ dày lớp PMAA 7,5 nm 10,6 nm 3.3.3 Ảnh hưởng lớp vỏ polyme khác đến tính chất từ vật liệu Kết khảo sát (Bảng 3.15) cho thấy ảnh hưởng cấu trúc polyme đến tính chất từ vật liệu Mức độ ảnh hưởng tiêu cực lớp polyme tăng dần từ PMMA, PMAA đến PHMA 20 Bảng 3.11 Độ từ bão hòa thay đổitheo chiều dày lớp vỏ PMAA Nhóm hydroxyl bề mặt Mẫu Lớp vỏ polyme Độ từ bão (Fe-OH) phản ứng với hòa nhóm cacboxyl (emu/g) PMAA để tạo thành FeSA2 PMMA (5,8 nm) 69 O-C nguyên SM3 PMAA (5,5 nm) 62 nhân làm giảm từ tính SH1 PHMA (5,2 nm) 57 Đặc tính giữ nước, tăng tỷ lệ trương nở từ 1,5 đến lần lý khiến cho PHMA làm giảm từ độ bão hòa mạnh so với PMMA 3.3.4 Kết luận Trong luận án hạt nano oxit sắt từ điều chế phương pháp kết tủa có từ độ bão hòa cao, gần với sắt từ khối Các hạt sắt từ thu thể tính chất siêu thuận từ rõ rệt Độ từ bão hòa nhiệt độ phòng giảm dần theo giảm kích thước Ở kích thước 15 nm, độ bão hòa từ đạt 67 emu/g Giá trị tương đối cao so với công trình nghiên cứu tương tự Kết thu chứng tỏ tinh khiết vật liệu chế tạo Điểm bật hạt sắt từ sau bọc lớp vỏ polyme trì độ từ hóa cao Đó ưu việt phương pháp điều chế 3.4 Ổn định phân tán chất lỏng từ Fe3O4 3.4.1 Ảnh hưởng chiều dày lớp vỏ polyme Hệ phân tán 2% hạt polyme từ có bán kính lõi 6,6 nm vỏ PMAA khác khảo sát điều kiện Kết đo thay đổi kích thước theo thời gian báo cáo Bảng 3.17 hình 3.32 Ở tất mẫu, trình lớn lên hạt diễn theo giai đoạn Giai đoạn đầu kích thước hạt (d0) tăng không đáng kể khác biệt mẫu không lớn Trong giai đoạn thể rõ ảnh hưởng chiều dày lớp vỏ polyme Ở giai đoạn kích thước hạt tăng gần tỷ lệ với thời gian nên khẳng định việc tăng kích thước trình keo tụ tốc độ tăng kích thước (Rd) xác định độ dốc đường thẳng khớp vào đồ thị Ở tất mẫu (trừ DT3), trình đo kết thúc quan sát thấy tượng sa lắng tốc độ sa lắng (Rs) tính tỷ lệ nghịch thời gian sa lắng Ảnh hưởng chiều dày lớp vỏ polyme phức tạp Với mẫu DT4, tốc độ tăng kích thước hạt sa lắng cao đáng kể so với mẫu gốc DT0 (các hạt sắt từ chưa bọc PMAA) dù lớp bọc 21 polyme dày (15,9 nm) Bảng 3.12 Độ bền phân tán phụ thuộc chiều dày lớp vỏ polyme Kết qui cho việc vỏ polyme dày dễ xảy chồng t d0 * Rs Rd Mẫu -3 -1 (nm) (nm) (10 h ) (nm/h) lấp lớp polyme hạt khoảng DT0 39,5 5,7 2,66 cách gần Lúc DT1 7,5 40,4 5,6 2,71 có tượng thẩm thấu DT2 10,6 41,5 4,6 1,80 DT3 12,4 41,9 0,0002 polyme dẫn đến việc tăng kích thước tốc độ DT4 15,9 46,2 11,9 2,82 sa lắng cách đáng kể Bên cạnh đó, việc lớp vỏ polyme làm tăng DT0 trọng lượng hạt DT DT nguyên nhân gây sa lắng DT Với mẫu lại, độ DT bền hệ phân tán tăng lên với chiều dày lớp vỏ Lớp vỏ polyme tao hiệu ứng không gian ngăn cản hạt lại gần Hình 3.9 Sự biến đổi kích thước theo thời Lớp polyme gian hạt polyme từ có chiều dày dày, áp suất hạt lớp vỏ polyme khác lớn so với bên lý đẩy hạt xa Tuy nhiên dường có ngưỡng mà vượt qua đó, mức độ tập hợp hạt giảm đáng kể Chiều dày lớp vỏ thích hợp nằm khoảng 10 – 13 nm 3.4.2 Ảnh hưởng lớp vỏ polyme khác đến độ bền phân tán Các hạt nano sắt từ có bán kính TB khoảng 6,6 nm bọc polyme PMAA PHMA với chiều dày 5,5 5,2 nm Hệ phân tán hạt lưu trữ điều kiện với hệ phân tán hạt sắt từ không bọc hệ sử dụng chất phân tán EFKA Kết đo kích thước theo thời gian (Bảng 3.18 Hình 3.35) chứng tỏ hiệu lớp vỏ polyme việc nâng cao độ bền phân tán hạt nano sắt từ môi trường nước Các lớp vỏ polyme tạo phương pháp trùng hợp giúp cho hạt từ phân tán tốt nhiều so với polyme hấp 22 phụ bề mặt hạt rắn khuấy trộn thông thường Vai trò phân tán lớp Bảng 3.13 Độ bền phân tán phụ thuộc lớp polyme phụ thuộc vào vỏ polyme khác cấu trúc thành phần Rd 0* polyme Lớp vỏ PMAA Lớp d Rs Mẫu (nm/h có khả nâng cao -3 -1 polyme (nm) (10 h ) ) đáng kể độ bền phân DP1 39,5 5,7 2,66 tán nhờ nhóm DP2 EFKA 40,4 4,7 1,28 cacboxylic tự DP3 PHMA 41,5 1,8 0,58 nhóm điện ly DP4 PMAA 41,9 0,0002 ** pH ≥ tạo thành ion khiến PMAA trở thành chất phân tán dạng hỗn DP1 DP2 hợp (electrosteric DP3 DP4 stabilization), tạo hiệu ứng không gian hiệu ứng tĩnh điện 3.4.3 Ảnh hưởng nồng độ hạt đến độ bền phân tán Các mẫu phân tán có nồng độ hạt polyme từ thay đổi từ 2% đến 10% khối lượng khảo sát Các hạt polyme từ có cấu trúc lõi đơn hạt bọc polyme PHMA với chiều dày lớp polyme khoảng nm Đường kính hạt ban đầu 22 nm (theo kích thước ảnh TEM) khoảng 28 nm (theo kết đo DLS) Các mẫu lưu trữ điều kiện phòng thời gian tháng Kết đo kích thước hạt theo thời gian báo cáo Hình 3.37 Bảng 3.19 Kích thước hạt tăng dần theo thời gian Nồng độ hạt cao tốc độ tăng kích thước hạt mạnh Với nồng độ 2%, kích thước hạt gần không thay đổi thời gian khảo sát Mức tăng kích thước khoảng 1% xem sai số phép đo Khi nồng độ hạt tăng, tốc độ tập hợp hạt mạnh trình tập hợp hạt thành đám định độ bền phân tán hệ Hình 3.10 Sự biến đổi kích thước theo thời gian hạt từ bọc lớp polyme khác 23 Hình 3.117 Sự biến đổi kích thước hạt theo thời gian hệ phân tán có nồng độ hạt rắn khác Hình 3.128 Ảnh TEM hệ phân tán 3% sắt từ bọc PHMA sau thời gian lưu trữ tháng Tuy nhiên, nồng độ tăng từ 3% lên 10%, tốc độ tập hợp tăng lên không nhiều, độ bền hệ gần không đổi nồng độ thay đổi từ 6% lên 10% Kết khảo sát hạt polyme từ có cấu trúc lõi đa hạt bền đơn hạt Hệ phân tán hạt bọc PHMA với cấu trúc lõi đơn hạt có tốc độ tập hợp thấp hàng nghìn lần so với hạt đa hạt (0,001 nm/h so với 1,8 nm/h) nồng độ hạt rắn (2%) Điểm cần nhấn mạnh mức tăng kích thước hạt khảo sát luận án thấp so với nghiên cứu tương tự Sau tháng tất mẫu thí nghiệm tượng sa lắng Ở nồng độ hạt 3%, kết chụp ảnh TEM sau tháng lưu trữ (Hình 3.38) gần không quan sát thấy tượng tập hợp hạt Bảng 3.14 Độ bền phân tán phụ thuộc nồng độ hạt từ Mẫu Nồng độ hạt Lớp d0* Rd Mức tăng kích (% khối polyme (nm) (nm/h) thước sau lượng) (nm) tháng (%) DC1 6,0 28,0 0,001 DC2 6,0 28,8 0,006 15 DC3 6,0 28,3 0,009 23 DC4 10 6,0 28,3 0,010 25 3.4.4 Kết luận Lớp vỏ polyme bao quanh hạt oxit sắt từ cho phép nâng cao đáng kể khả phân tán hạt từ nước.Độ bền phân tán hệ phụ thuộc vào chiều dày lớp vỏ polyme, nồng độ hạt rắn cấu trúc lõi.Với lớp vỏ từ 10 – 13 nm, hệ phân tán đạt độ ổn định cao Sau tháng lưu trữ điều kiện thường, không xuất đông 24 tụ hay phân lớp Với cấu trúc lõi đơn hạt, hệ phân tán đạt tới 10% nồng độ hạt rắn Tính ổn định phân tán tỏ vượt trội so với hệ thương mại kích thước ban đầu tính chất từ KẾT LUẬN Đã chế tạo thành công oxit sắt từ phương pháp đồng kết tủa Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc kích thước kết tủa tạo thành tốc độ bổ sung NH4OH, pH kết thúc phản ứng, nhiệt độ, tốc độ khuấy, chất hoạt động bề mặt khảo sát Kết nghiên cứu cho phép kiểm soát trình phản ứng để từ chế tạo hạt sắt từ với kích thước thay đổi từ – 20 nm Hệ oxit sắt từ tạo thành có kích thước đồng hàm phân bố kích thước hẹp Ở điều kiện xác định, số mẫu đạt độ đa phân tán nhỏ 20%, chứng tỏ hệ đơn phân tán điều chế Các hạt nano oxit sắt từ tạo thành có tính chất siêu thuận từ có độ bão hòa từ cao đáng kể so với công trình tương tự công bố Kết thu khẳng định phương pháp kết tủa hóa học sử dụng luận án kiểm soát tốt hơn, cho phép tạo hạt oxit sắt từ với độ tinh khiết độ đồng cao Các hạt polyme từ có cấu trúc lõi sắt từ vỏ polyme chế tạo phương pháp trùng hợp nhũ tương không sử dụng chất nhũ hóa Phương pháp phát triển theo kỹ thuật thực hoàn toàn cho phép tạo lớp bọc polyme gần đồng toàn bề mặt hạt oxit sắt từ với hiệu suất đạt tới 100% Lớp vỏ polyme mỏng, hàm lượng sắt từ cao dư chất hoạt động bề mặt khiến cho độ bão hòa từ vật liệu trì mức cao nhiều so với hạt bọc polyme phương pháp khác Cơ chế trình trùng hợp tạo vỏ polyme gắn kết polyme lên bề mặt hạt rắn làm sáng tỏ nhờ kết khảo sát thực nghiệm với nhiều loại monome khác Nhờ đó, trình chế tạo hạt polyme từ điều chỉnh dễ dàng thông số phản ứng Với phương pháp tạo vỏ polyme, độ bền phân tán hạt nano từ tính nâng cao rõ rệt so với cách ổn định chất hoạt động bề mặt hấp phụ polyme thông thường Tốc độ tăng kích thước hạt theo thời gian giảm hàng nghìn lần Hoàn toàn tượng sa lắng hệ có nồng độ hạt tới 10% Tính ổn định phân tán hệ điều chế luận án tỏ vượt trội so với hệ thương mại kích thước ban đầu tính chất từ  ... hệ phân tán Fe3O4 Các hạt Fe3O4 phân tán nước nhờ trình thông dụng: khuấy học, đảo pha hay siêu âm 1.4 Quá trình ổn định hệ phân tán Chất lỏng từ hệ phân tán hạt siêu thuận từ có xu hướng tập hợp. .. Tuy nhiên ảnh hưởng tiêu cực chất hoạt động bề mặt đến tính chất từ vật liệu điều cần cân nhắc Ổn định phân tán chất lỏng từ Để ngăn cản hạt từ tập hợp với nhau, chất hoạt động bề mặt mà tiêu... nồng độ chất rắn, nhiệt độ hay thời gian phản ứng Độ ổn định phân tán nhờ hiệu ứngkhông gian lớp vỏ polyme tạo thành nghiên cứu CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu điều