ẢNH HƯỞNG CỦA TIỀN CHẤT CHẾ TẠO LÊN HẠT CoNiP CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA SIÊU ÂM

Công nghệ nano đang là hướng nghiên cứu thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học cũng như các nhà đầu tư công nghiệp trên thế giới bởi những ứng dụng của nó trong sản xuất các thiết bị công nghiệp, chế tạo các thiết bị điện tử. Một nhánh nhỏ của công nghệ nano nói chung là các vật liệu nano đã dành được sự quan tâm đặc biệt do những đặc điểm và tính chất mới lạ so với các vật liệu thông thường. Ngoài ra, khái niệm và các ứng dụng của công nghệ nano hiện nay không chỉ giới hạn trong các ngành khoa học kỹ thuật mà còn được áp dụng cho các ngành khoa học sự sống và y học. Đặc biệt, công nghệ chế tạo và các đặc trưng vật lý của cấu trúc nano một chiều, hai chiều đã thu hút nhiều sự chú ý do các các ứng dụng quan trọng như: ghi từ, xét nghiệm sinh học, cảm biến... 5, 6, 7, 8. Hạt nano từ tính là một nhánh của vật liệu nano nói chung và đang dành được sự chú ý của rất nhiều các nhà khoa học bởi khả năng ứng dụng cao của chúng trong nghiên cứu, công nghiệp, y sinh,… Ngoài ra, phương pháp chế tạo hạt nano từ tính rất đa dạng, việc nghiên cứu tìm ra phương pháp mới hay điều chỉnh thông số, quy trình dựa trên những phương pháp cũ nhằm tạo ra các hạt nano mới với đặc tính tốt và khả năng ứng dụng cao hơn vẫn đang là bài toán mở cho các nhà khoa học. Trên cơ sở những điều nói trên, khóa luận này chọn đối tượng nghiên cứu là khảo sát sự ảnh hưởng của tiền chất trong việc chế tạo hạt nano từ cứng CoNiP bằng phương pháp điện hóa siêu âm.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA VẬT LÝ

Phạm Kim Ngọc

ẢNH HƯỞNG CỦA TIỀN CHẤT CHẾ TẠO LÊN HẠT CoNiP CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP

ĐIỆN HÓA SIÊU ÂM

Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy

Ngành Vật lý học(Chương trình đào tạo chuẩn)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA VẬT LÝ

Phạm Kim Ngọc

ẢNH HƯỞNG CỦA TIỀN CHẤT CHẾ TẠO LÊN HẠT CoNiP CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP

ĐIỆN HÓA SIÊU ÂM

Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy

Ngành Vật lý học(Chương trình đào tạo chuẩn)

Cán bộ hướng dẫn: PGS TS Lê Tuấn Tú

Hà Nội - 2019

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy hướng dẫn khóaluận của tôi là PGS TS Lê Tuấn Tú Thầy luôn hướng dẫn, chỉ bảo tận tình

và tạo mọi điều kiện để giúp tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấpcũng như các thầy cô trong khoa Vật lý đã giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốtquá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, những người

đã luôn ở bên tôi, cổ vũ và động viên tôi những lúc khó khăn để tôi có thểvượt qua và hoàn thành tốt khóa luận này

Hà Nội, ngày 28 tháng 05 năm 2019 Sinh viên

Phạm Kim Ngọc

 

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

Công nghệ nano đang là hướng nghiên cứu thu hút được sự quan tâmcủa các nhà khoa học cũng như các nhà đầu tư công nghiệp trên thế giới bởinhững ứng dụng của nó trong sản xuất các thiết bị công nghiệp, chế tạo cácthiết bị điện tử Một nhánh nhỏ của công nghệ nano nói chung là các vật liệunano đã dành được sự quan tâm đặc biệt do những đặc điểm và tính chất mới

lạ so với các vật liệu thông thường Ngoài ra, khái niệm và các ứng dụng củacông nghệ nano hiện nay không chỉ giới hạn trong các ngành khoa học kỹthuật mà còn được áp dụng cho các ngành khoa học sự sống và y học Đặcbiệt, công nghệ chế tạo và các đặc trưng vật lý của cấu trúc nano một chiều,hai chiều đã thu hút nhiều sự chú ý do các các ứng dụng quan trọng như: ghi

từ, xét nghiệm sinh học, cảm biến [5, 6, 7, 8]

Hạt nano từ tính là một nhánh của vật liệu nano nói chung và đangdành được sự chú ý của rất nhiều các nhà khoa học bởi khả năng ứng dụngcao của chúng trong nghiên cứu, công nghiệp, y sinh,… Ngoài ra, phươngpháp chế tạo hạt nano từ tính rất đa dạng, việc nghiên cứu tìm ra phương phápmới hay điều chỉnh thông số, quy trình dựa trên những phương pháp cũ nhằmtạo ra các hạt nano mới với đặc tính tốt và khả năng ứng dụng cao hơn vẫnđang là bài toán mở cho các nhà khoa học

Trên cơ sở những điều nói trên, khóa luận này chọn đối tượng nghiêncứu là khảo sát sự ảnh hưởng của tiền chất trong việc chế tạo hạt nano từ cứngCoNiP bằng phương pháp điện hóa siêu âm

Khóa luận gồm 3 phần chính:

Chương I – Tổng quan

Chương II – Phương pháp thực nghiệm

Chương III – Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1 Vật liệu từ có cấu trúc nano

Vật liệu từ tính có cấu trúc nano thường là vật liệu đa pha, trong đó đặctính của vùng giáp ranh giữa các pha được quy định bởi tương tác trao đổi.Các tương tác trao đổi giữa các hạt hoặc các lớp từ tính khác nhau, tiếp xúcnhau hoặc phân tách nhau một khoảng vài nanomet là nhân tố quan trọng tạonên một số hiện tượng vật lý [1]

Nhờ các phương pháp khác nhau mà người ta chế tạo ra một số cấu trúcvật liệu nano như: chuỗi hạt nano, băng nano, dây nano, ống nano, màngmỏng nano… Các vật liệu nano từ tính được quan tâm bởi mối liên hệ giữacác đặc trưng vi cấu trúc và các tính chất từ Các đặc trưng đó bao gồm kíchthước hạt, sự phân bố, tính không đồng nhất hóa học, các sai lệch mạng tinhthể, kết cấu tinh thể học [1]

2 Vật liệu từ cứng

Vật liệu từ cứng là loại vật liệu từ có lực kháng từ cao (trên 150 Oe),chu trình từ trễ rộng, cảm ứng từ dư tương đối cao và bền vững

Lực kháng từ (Hc) là đại lượng quan trọng đặc trưng cho tính từ cứng

của vật liệu từ cứng Vì vật liệu từ cứng là khó từ hóa và khó khử từ, nên

Hình 1 Đường cong từ trễ và các đặc trưng của vật liệu từ cứng

ngược lại với vật liệu từ mềm, nó có lực kháng từ cao Nguồn gốc của lựckháng từ lớn trong các vật liệu từ cứng chủ yếu liên quan đến đến dị hướng từtinh thể lớn trong vật liệu Các vật liệu từ cứng thường có cấu trúc tinh thể cótính đối xứng kém hơn so với các vật liệu từ mềm và chúng có dị hướng từtinh thể rất lớn [4, 6].

Tích năng lượng từ cực đại (BH)max cho biết năng lượng từ cực đại chứatrong vật liệu Vì khi vật liệu từ cứng được đặt trong từ trường ngoài đã tựnạp năng lượng và tàng trữ phần lớn năng lượng đó khi trường ngoài triệttiêu Năng lượng này được giải phóng nếu vật liệu đó chịu tác dụng củatrường khử từ [4, 6]

Cảm ứng từ dư (Br) là thông số đặc trưng của vật liệu từ, nó là cảm ứng

từ còn lại sau khi từ hóa mẫu đến giá trị bão hòa và đưa mẫu ra khỏi từtrường Đối với nam châm từ cứng, giá trị Br càng lớn càng tốt [4, 6]

Nhiệt độ Curie là nhiệt độ mà tại đó vật liệu mất tính sắt từ, trở thành

vật liệu thuận từ Một số vật liệu từ cứng được ứng dụng trong các nam châmhoạt động ở nhiệt độ cao nên nó đòi hỏi nhiệt độ Curie rất cao [4, 6]

3 Hạt nano từ tính

3.1 Giới thiệu hạt nano từ tính

Hạt nano từ tính là các hạt nhỏ bị biến đổi tính chất dưới tác dụng của

từ trường Các hạt nano từ tính thường bao gồm hai thành phần: một vật liệu

từ tính thường là kim loại như Fe, Ni, Co,… và một thành phần hóa học khác.Các hạt nano từ tính thường có kích thước từ 1 đến 100 nm, các lớn hơn cóđường kính từ 0,5 đến 500 μm Các cụm hạt nano từ tính bao gồm các hạtriêng lẻ, chúng liên kết với nhau tạo thành các hạt nano từ tính mới

Các hạt nano từ tính đang là mối quan tâm của rất nhiều nhà khoa học

vì những đặc tính liên quan đến cấu trúc nano và tính chất từ của chúng Nếukích thước các hạt nano từ giảm (từ vài chục đến vài trăm nm) thì tính chất từcủa chúng sẽ thay đổi

3.2 Phân loại hạt nano từ tính

Theo các nhà khoa học, vật liệu từ có thể chia thành các loại sau:

- Hệ gồm các hạt bị cô lập với cấu trúc nano, khi bỏ qua tương tác giữacác hạt, từ tính của chúng được phân bố đều cho các hạt cô lập theo chiềugiảm của kích thước hạt [7]

- Vật liệu khối có cấu trúc nano, loại này chiếm phần lớn thể tích củamẫu tập trung ở giữa hạt và bề mặt các hạt [7]

- Hệ gồm các hạt cổ điển, lớp vở trên các hạt nano từ tính có thể đượclàm từ một vật liệu khác nhằm giảm tương tác giữa bề mặt các hạt [7]

- Hệ gồm các hạt cơ bản, tính chất từ của vật liệu nanocomposite đượcxác định bởi nhóm các hạt nano từ tính cũng như đặc tính cơ bản của vật liệu[7]

Hạt nano từ tính có các dạng điển hình như sau:

- Hạt nano oxide ferrites:

Các hạt nano Ferrite hay các hạt nano oxit sắt là các hạt nano từ tínhđược khám phá nhiều nhất cho đến nay Khi các hạt này nhỏ hơn 128 nanometchúng trở thành hạt siêu thuận từ, điều này ngăn cản sự tự kết tụ do chúng chỉchịu tác động của từ trường ngoài [8] Momen từ của chúng có thể tăng lên rấtnhiều bằng cách phân chia các hạt nano siêu thuận từ riêng lẻ thành các cụmhạt nano siêu thuận từ Khi không có tác dụng của từ trường ngoài, từ độ củachúng sẽ giảm về không giống như các hạt oxit chưa từ hóa Bề mặt của cáchạt nano ferrite thường bị biến đổi bởi các chất hoạt hóa bề mặt, silica,silicones hoặc các dẫn xuất axit phosphoric để tăng tính ổn định của chúngtrong dung dịch [9]

- Hạt nano ferrite lõi vỏ:

Bề mặt của các hạt nano từ tính thường không có liên kết cộng hóa trịmạnh với các phân từ chức năng hóa Tuy nhiên có thể cải thiện điều nàybằng cách phủ một lớp silica lên bề mặt của chúng Lớp vỏ silica dễ dàng thayđổi với các nhóm chức năng bề mặt khác nhau thông qua liên kết cộng hóa trị

Hình 2 Ảnh TEM của cụm hạt nano từ tính lõi vỏ silica [10]

Các cụm hạt nano Ferrite có phân bố kích thước hẹp bao gồm các hạtnano oxit siêu thuận từ được phủ một lớp silica lên bề mặt có lợi thế như: độ

ổn định hóa học cao hơn (rất quan trọng cho các ứng dụng y sinh), phân bốkích thước hẹp (rất quan trọng cho ứng dụng y sinh), độ ổn định cao hơn vìchúng không tự kết tụ, dễ điều chỉnh kích thước hơn, các đặc tính siêu thuận

từ được giữ lại

- Hạt nano kim loại:

Các hạt nano kim loại có lợi cho một số ứng dụng kỹ thuật do momen

từ cao hơn trong khi các oxit có lợi cho các ứng dụng y sinh Điều này có ýnghĩa rằng trong cùng một thời điểm, các hạt nano kim loại có thể được chếtạo nhỏ hơn so với các hạt oxit của chúng Mặt khác, các hạt nano kim loại cónhược điểm lớn là phản ứng với các tác nhân oxy hóa ở nhiều mức độ khácnhau Điều này làm cho việc xử lý chúng trở nên khó khăn và cho phép cácphản ứng phụ không mong muốn khiến chúng không phù hợp với các ứngdụng y sinh Sự hình kết tụ cho các hạt kim loại cũng khó hơn

- Hạt nano kim loại lõi vỏ:

Lõi kim loại của hạt nano từ tính có thể bị thụ động bởi quá trình oxyhóa nhẹ, chất hoạt hóa bề mặt, polyme và kim loại quý Trong môi trườngoxy, các hạt nano Co tạo thành một lớp CoO chống sắt từ trên bề mặt của hạt

nano Co Những ưu điểm so với các hạt nano ferrite là: từ hóa cao hơn, độ ổnđịnh cao hơn trong dung dịch axit và bazơ cũng như dung môi hữu cơ

Hình 3 Hạt nano Co có vỏ graphene [11]

3.3 Các hạt đơn đômen và siêu thuận từ

Đômen từ là những vùng trong chất sắt từ mà trong đó các mômen từhoàn toàn song song với nhau tạo nên từ độ tự phát của vật liệu sắt từ Tuynhiên, không phải sự sắp xếp song song này tồn tại trên toàn bộ vật sắt từ mà

có thể bị chia thành nhiều đômen khác nhau tạo nên cấu trúc đômen của vậtliệu từ nói chung hay các hạt nano từ nói riêng Cấu trúc này được quy địnhbởi: hình dạng, cấu trúc hạt, kích thước, sự định hướng và chi phối tính chất

từ vi mô của các hạt nano từ tính [14, 15]

Hình 4 Sơ đồ mối quan hệ giữa lực kháng từ và kích thước hạt

Khi kích thước hạt giảm xuống dưới kích thước tới hạn DC (Hình 4),xuất hiện một cấu trúc đômen mới mà mỗi hạt sẽ là một đômen, được gọi làcấu trúc đơn đômen Kích thước tới hạn này phụ thuộc bởi các yếu tố: từ độ

tự phát, hằng số dị hướng từ tinh thể, mật độ năng lượng tương tác hoặc hằng

số trao đổi Lực kháng từ liên quan đến sự hình thành đơn đômen và phụthuộc vào kích thước của hạt [15] Sự phụ thuộc của lực kháng từ vào kíchthước của các hạt đơn đômen được biểu diễn theo công thức:

Vật liệu DC (nm) Vật liệu DC (nm)

Fe 14 γ – Fe2O3 166

Khi kích thước các hạt tiếp tục giảm xuống dưới kích thước siêu thuận

từ (DS) thì năng lượng dao động nhiệt (kBT) lớn hơn năng lượng dị hướng (∆E

= KV, K: hằng số dị hướng từ tinh thể, V: thể tích hạt) Lúc này, năng lượngnhiệt sẽ phá vỡ định hướng song song của các mômen từ làm các mômen từcủa hạt trở nên hỗn loạn như trong chất thuận từ Đường cong từ hóa của cáchạt siêu thuận từ có đặc điểm là từ độ bão hòa cao và không có hiện tượng từtrễ (HC = Mr = 0)

3.4 Ứng dụng của hạt nano từ tính

(1)

- Chẩn đoán và điều trị trong y tế:

Các hạt nano từ tính đã được sử dụng trong điều trị ung thư bằng cáchgia nhiệt từ tính [12] trong đó một từ trường xen kẽ (AMF) được sử dụng đểlàm nóng các hạt nano Để hạt nano từ tính đạt được đủ nhiệt, AMF thường cótần số trong khoảng 100-500 kHz, nghiên cứu đã được thực hiện ở tần số thấphơn cũng như tần số cao tới 10 MHz, với biên độ của trường thường trongkhoảng 8-16 kAm−1 [12]

Các phối từ là yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGF), axit folic, aptamer,…

có thể được gắn vào bề mặt hạt nano từ tính với việc sử dụng các hóa chấtkhác nhau Điều này cho phép nhắm mục tiêu của các hạt nano từ tính đến các

mô hoặc tế bào cụ thể [13] Điều này được sử dụng trong nghiên cứu ung thư

để nhắm mục tiêu và điều trị các khối u kết hợp với tăng nhiệt từ tính hoặcthuốc điều trị ung thư bằng hạt nano Mặc dù đã có những nỗ lực nghiên cứu,tuy nhiên, sự kết tụ các hạt nano bên trong các khối u ung thư không tối ưu,ngay cả với các phối tử Willmus đã tiến hành phân tích về việc đưa hạt nanocho các khối u và kết luận rằng lượng thuốc tiêm trung bình đạt đến khối urắn chỉ là 0,7% Việc kết tụ một lượng lớn các hạt nano bên trong các khối uđược cho là trở ngại lớn nhất đối với vật liệu nano nói chung Tiêm trực tiếpđược sử dụng trong một số trường hợp, tiêm tĩnh mạch thường được dùngnhiều nhất để có được sự phân phối tốt các hạt trong toàn bộ khối u Các hạtnano từ tính có một lợi thế khác biệt ở chỗ chúng có thể tích lũy ở các vùngmong muốn thông qua phân phối từ tính, mặc dù kỹ thuật này vẫn cần pháttriển hơn nữa để đạt được sự phân phối tối ưu cho các khối u rắn

- Xét nghiệm miễn dịch từ:

Xét nghiệm miễn dịch từ tính (MIA) là một loại xét nghiệm miễn dịchchẩn đoán mới sử dụng các sợi nano từ tính làm nhãn thay cho các loại thôngthường, enzyme, đồng vị phóng xạ hoặc huỳnh quang Xét nghiệm này liênquan đến sự gắn kết cụ thể của một kháng thể với kháng nguyên của nó, trong

đó một nhãn từ tính được liên kết với một yếu tố của cặp Sự hiện diện củacác nanobead từ tính đó được phát hiện bởi một đầu đọc từ tính (từ kế) đo sựthay đổi từ trường gây ra bởi các hạt Tín hiệu được đo bằng từ kế tỷ lệ thuận

với lượng chất phân tích (virus, độc tố, vi khuẩn, chất đánh dấu tim, v.v.)trong mẫu ban đầu.

4 Chất hoạt hóa trong chế tạo hạt nano bằng phương pháp điện hóa siêu âm

Việc chế tạo hay nghiên cứu điều chỉnh đặc tính của hạt nano cũng phụthuộc rất lớn vào tiền chất được sử dụng và các chất xúc tác đi kèm Việc lựachọn gốc ion trong các hợp chất phù hợp ảnh hưởng lớn tới quá trình chế tạovật liệu Nó quyết định trực tiếp thời gian và thứ tự kết hợp của các ion saukhi tách ra khỏi tinh thể để tạo thành phản ứng hóa học, từ đó cho ra các kếtquả khác nhau sau chế tạo như thời gian tạo hạt, số lượng hạt thu được,…Chất hoạt hóa cũng góp phần đẩy nhanh phản ứng mà không làm chuyển dịchcân bằng, có khả năng định hình, tạo sức căng bề mặt,… ảnh hưởng lớn tớihình thái và các tính chất của hạt nano từ tính Rất nhiều chất hoạt hóa đãđược nghiên cứu và sử dụng trong chế tạo hạt nano từ tính, trong đó khá phổbiển là SDS, TSC và PVP

Natri Dodecyl Sulfate (SDS) là một hợp chất hữu cơ tổng hợp với côngthức hóa học CH3(CH2)11SO4Na SDS được rất nhiều nhóm nghiên cứu sửdụng như một chất ổn định và điều chỉnh kích thước hạt nano Nhóm nghiêncứu của M Vadivel chỉ ra rằng, SDS là tác nhân ngăn cản và ức chế quá trìnhhình thành của các hạt nano CoFe2O4, nồng độ SDS trong tiền chất tăng sẽlàm giảm đường kính của các hạt tạo thành (Bảng 2) [16]

Bảng 2 Sự phụ thuộc của kích thước hạt nano CoFe2O4 vào nồng độ SDS [16]

Mẫu Kích thước hạt (nm)CoFe2O4 16.4

độ kết dính Trong chế tạo hạt nano, PVP đóng vai trò như một chất hoạt động

bề mặt, chất khử, chất điều khiển hình dạng và chất phân tán trong quá trìnhtổng hợp hạt nano

Trisodium citrate (TSC) có công thức hóa học là Na3C6H5O7 Nó có tínhkiềm nhẹ và có thể được dùng chung với axit citric để tạo các dung dịch đệmtương thích sinh học Là một base liên hợp của một axit yếu, trisodium citrate

có thể đóng vai trò làm chất chống lại sự thay đổi pH Giúp ổn định quá trìnhphản ứng trong chế tạo mẫu

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

1 Phương pháp điện hóa siêu âm

Là sự kết hợp giữa hóa học và vật lý, phương pháp điện hóa siêu âmđược sử dụng rộng rãi dựa trên cơ sở điện hóa kết hợp cùng xung siêu âm đểtạo thành các hạt nano

Siêu âm bắt đầu được sử dụng trong điện hóa từ những năm 1930.Moriguchi là người đầu tiên chỉ ra rằng sóng siêu âm làm giảm thế phân hủycủa nước đối với Platin, sau đó Young và Kersten đã sử dụng siêu âm trongquá trình điện hóa [17]

Phương pháp điện hóa siêu âm dùng để chế tạo các hạt nano kim loạikhác nhau với một còi siêu âm vừa làm điện cực âm vừa làm nguồn cung cấpsóng siêu âm, nguồn cung cấp các ion kim loại là dung dịch muối của các kimloại đó Ưu điểm của phương pháp điện hóa siêu âm là có thể điều chỉnh kíchthước và hình dạng của sản phẩm bằng cách điều chỉnh các thông số của hệđiện hóa siêu âm như: công suất siêu âm, cường độ dòng điện, hiệu điện thếgiữa hai cực, thời gian phát xung siêu âm, độ pH của dung dịch, nhiệt độ dungdịch và thành phần hóa học của dung dịch điện phân [17]

1.1 Hệ điện hóa siêu âm

Điện hóa là quá trình một phản ứng hóa học xảy ra khi có dòng điệnchạy qua Trong quá trình điện hóa có hai hiện tượng tồn tại đồng thời là oxihóa và oxi hóa khử (phản ứng oxi hóa khử)

Hệ thống điện hóa siêu âm bao gồm một hệ điện hóa kết hợp với mộtthiết bị cung cấp sóng siêu âm Thiết bị cung cấp sóng siêu âm có thể là các

bệ rung thông thường hoặc các còi siêu âm chuyên dụng [17]

Trong một số hệ thống, còi siêu âm vừa là nguồn cung cấp sóng siêu

âm, vừa được sử dụng như điện cực làm việc [17]

16

Hệ điện hóa siêu âm có hệ thống điều khiển được mô tả như hình 4gồm một máy tính, một nguồn cung cấp dòng, một bộ điều khiển rung siêu

âm và một còi rung siêu âm [17]

Quá trình điện hóa gồm nhiều giai đoạn nối tiếp nhau, bao gồm các giaiđoạn chính sau:

- Các ion tách ra từ các muối hòa tan

Hình 6 Nguồn cấp sóng siêu âm

- Các ion di chuyển từ trong lòng dung dịch đến bề mặt điện cực Giai đoạntrên xảy ra do sự khuếch tán ion từ nơi có nồng độ cao (trong lòng dung dịch)đến nơi có nồng độ thấp (trên bề mặt điện cực) Trên bề mặt điện cực các ion

có nồng độ thấp vì chúng bị mất đi trong quá trình điện hóa

- Điện cực dương (Anode) ion sẽ nhận electron của ion âm, điện cực âm(Cathode) sẽ nhường ion cho các ion dương

1.2 Chế tạo hạt CoNiP bằng phương pháp điện hóa siêu âm

1.2.1 Chế tạo hạt CoNiP bằng dung dịch các muối gốc clorua không có chất hoạt hóa

Chi tiết thí nghiệm:

- Thành phần hóa chất: CoCl2 0,2 M; NaH2PO2 0,25 M; NiCl2 0,2 M;

H3BO3 0,7 M

- Điện hóa siêu âm: điều khiển thông qua hệ điện hóa siêu âm và phầnmềm SonoChemico với thế đặt vào 8000 mV, thời gian phát xung 300 ms.Quá trình được diễn ra trong 30 phút tại nhiệt độ phòng

- Hạt tạo thành trong dung dịch được rửa với nước cất và Etanol theo tỷ

lệ 1:1 bằng máy quay ly tâm và sấy ở 750C trong 180 phút

1.2.2 Chế tạo hạt CoNiP bằng dung dịch các muối gốc clorua có chất hoạt hóa

Chi tiết thí nghiệm:

- Thành phần hóa chất: CoCl2 0,2 M; NaH2PO2 0,25 M; NiCl2 0,2 M;

H3BO3 0,7 M; Trisodium citrate (TSC) 0,5 M; Natri Dodecyl Sulfate (SDS)0,5 M; Polyvinylpyrrolidone (PVP) 0,1 g/ml

- Điện hóa siêu âm: điều khiển thông qua hệ điện hóa siêu âm và phầnmềm SonoChemico với thế đặt vào 8000 mV, thời gian phát xung 300 ms.Quá trình được diễn ra trong 30 phút tại nhiệt độ phòng

- Hạt tạo thành trong dung dịch được rửa với nước cất và Etanol theo tỷ

lệ 1:1 bằng máy quay ly tâm và sấy ở 750C trong 180 phút

1.2.3 Chế tạo hạt CoNiP bằng dung dịch các muối gốc axetat có chất hoạt hóa

Chi tiết thí nghiệm:

- Thành phần hóa chất: Ni(CH3COO)2 0,5 M; Co(CH3COO)2 0,5 M;NaH2PO2 0,5 M; TSC 0,5 M; SDS 0,5 M; PVP 0,1 g/ml

- Điện hóa siêu âm: điều khiển thông qua hệ điện hóa siêu âm và phầnmềm SonoChemico với thế đặt vào 8000 mV, thời gian phát xung 300 ms.Quá trình được diễn ra trong 30 phút tại nhiệt độ phòng

- Hạt tạo thành trong dung dịch được rửa với nước cất và Etanol theo tỷ

lệ 1:1 bằng máy quay ly tâm và sấy ở 750C trong 180 phút

2 Phương pháp Vol – Ampe vòng (CV)

Phương pháp Vol - Ampe vòng là thí nghiệm xác định thế lắng đọngcủa dung dịch Đường cong đặc trưng Vol - Ampe vòng biểu thị các thông tin

về động học và nhiệt động học quá trình chuyển điện tử cũng như hệ quả củaquá trình chuyển giao điện tử [3]

Thí nghiệm CV là đặt lên một điện cực (điện cực làm việc) một chu kỳthế quét tuyến tính và kết quả lối ra là một đường cong V-A Quá trình quét

Hình 7 Mô hình tổng quát thí nghiệm Vol – Ampe

thúc (Uf), và tốc độ quét (v, đơn vị V/s) Điện thế được biến thiên tuyến tínhtheo thời gian:

U = Ui + vt (quá trình thuận)

U = Us + vt (quá trình nghịch)

Thường người ta ghi dòng như hàm số của điện thế Vì điện thế biếnthiên tuyến tính nên cách ghi trên cũng tương đương với ghi dòng theo thờigian Các phản ứng điện hóa chúng ta cần quan tâm đều diễn ra tại điện cựclàm việc Dòng điện tại điện cực làm việc được sinh ra bởi sự dịch chuyển củacác điện tử gọi là dòng Faraday (dòng cảm ứng) Một điện cực phụ, hay điệncực đếm được điều khiển bởi mạch ổn áp để cân bằng với quá trình Faradaytại điện cực làm việc với sự dịch chuyển của các điện tử theo hướng ngược lại(ví dụ, nếu tại điện cực làm việc là quá trình khử thì ở điện cực đếm sẽ là quátrình oxi hóa) Chúng ta không cần quan tâm tới quá trình xảy ra ở điện cựcđếm, trong hầu hết các thí nghiệm quan sát thấy dòng rất nhỏ, tức là sự điệnphân ở điện cực đếm không ảnh hưởng đến quá trình tại điện cực làm việc [5]

Hình 8 Đồ thị biểu diễn quan hệ dòng – thế trong quá trình khử