Đang tải... (xem toàn văn)
Vật liệu nano từ tính đang rất được các nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm bởi những ứng dụng vô cùng to lớn của nó, như ghi từ, cảm biến, lõi cuộn cảm, thiết bị vi sóng, đặc biệt là một số ứng dụng trong lĩnh vực y sinh. Trong đó, vật liệu từ cứng CoNiP thể hiện nhiều đặc tính ưu việt: có lực kháng từ lớn, không sử dụng đất hiếm, giá thành rẻ và khó bị oxi hóa trong không khí. Vì vậy, khóa luận này, em tiến hành chế tạo vật liệu CoNiP bằng phương pháp thủy nhiệt thay đổi nồng độ tiền chất khác nhau để khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ chất lên đặc điểm hình thái, kích thước của vât liệu. Bên cạnh đó, tính chất từ của vật liệu CoNiP cũng được nghiên cứu thông qua giá trị lực kháng từ HC. Mục tiêu của khóa luận là chế tạo vật liệu hạt nano CoNiP bằng phương pháp thủy nhiệt. Thêm vào đó, các điều kiện công nghệ tối ưu để chế tạo hạt nano cũng đã được làm rõ. Tính chất từ, cấu trúc và thành phần của các hạt nano CoNiP được thể hiện thông qua các phép đo với các nồng độ khác nhau của chất ban đầu.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ Lê Thị Hải Yến TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT CHẾ TẠO HẠT NANO CoNiP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành Vật lý học (Chương trình đào tạo chuẩn) Hà Nội - 2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ Lê Thị Hải Yến TÌM HIỂU PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT CHẾ TẠO HẠT NANO CoNiP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành Vật lý học (Chương trình đào tạo chuẩn) Cán hướng dẫn: PGS.TS Lê Tuấn Tú Hà Nội - 2019 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Lê Tuấn Tú thầy Lưu Mạnh Quỳnh, người hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho em suốt quãng thời gian học đại học đặc biệt thời gian em làm khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể thầy mơn Vật lý Nhiệt độ thấp, Trung tâm Khoa học Vật liệu, khoa Vật lý, trường đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện tốt suốt trình em học tập làm khóa luận Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè động viên tinh thần làm hậu phương vững giúp em n tâm hồn thành khóa luận Hà Nội, tháng năm 2019 Sinh viên Lê Thị Hải Yến MỤC LỤ MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu từ có cấu trúc nano 1.2 Các ứng dụng hạt nano .3 1.3 Vật liệu từ cứng 1.4 Vật liệu CoNiP 1.5 Phương pháp thủy nhiệt, chất hoạt động bề mặt chất đệm (SDS, PVP) CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHÉP ĐO 12 2.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu CoNiP 12 2.2 Hóa chất dụng cụ .14 2.3 Quy trình chế tạo vật liệu CoNiP 15 2.4 Chế tạo vật liệu CoNiP thay đổi nồng độ tiền chất 18 2.5 Các phép đo khảo sát 18 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 20 3.1: Sự ảnh hưởng nồng độ lên hình dạng kích thước 20 3.2: Kết đo Phổ tán sắc lượng 22 3.3: Sự ảnh hưởng kích thước hạt lên tính chất từ vật liệu 23 3.4: Kết đo nhiễu xạ tia X mẫu CoNiP 0,01 M 24 KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Phân loại hạt nano từ tính dựa vào kích thước hạt tính chất từ Hình Sự phụ thuộc lực kháng từ vào kích thước hạt .3 Hình Quy trình tách chiết tế bào sử dụng vật liệu nano từ Hình Quá trình hút tế bào tác dụng từ trường .4 Hình Ứng dụng hạt nano từ tính việc dẫn truyền thuốc Hình Đường cong từ trễ thơng số vật liệu từ cứng .6 Hình Cấu trúc lục giác xếp chặt tinh thể CoNiP Hình Sự phụ thuộc lực kháng từ vào độ dày màng CoNiP Hình (a) Ảnh TEM thành phần màng CoNiP; (b) Thông tin thành phần đo phép đo phổ tia X (XPS); (c) Tỉ lệ [Co]/[Ni] thể hàm độ dày Hình 10 (a) ảnh TEM độ phân giải cao; (b) nhiễu xạ điện tử Hình 11 Kết ảnh TEM mẫu vật liệu NiFe 2O4 chế tạo phương pháp thủy nhiệt với chất hoạt động bề mặt PVP nhóm nghiên cứu Nejati 10 Hình 12 Các phương pháp chế tạo vật liệu CoNiP .12 Hình 13 Máy quay ly tâm 15 Hình 14 Còi rung siêu âm 15 Hình 15 Máy đo chuẩn pH 15 Hình 16 Lò thủy nhiệt 15 Hình 17 Sơ đồ chế tạo vật liệu CoNiP phương pháp thủy nhiệt 16 Hình 18 Kết SEM mẫu CoNiP 0,01 M 20 Hình 19 Kết SEM mẫu CoNiP 0,008 M 21 Hình 20 Kết SEM mẫu CoNiP 0,005 M 21 Hình 21 Kết đo Phổ tán sắc lượng mẫu CoNiP 0,008 M 22 Hình 22 Kết đo tính chất từ mẫu CoNiP 0,008 M 23 Hình 23 Kết đo tính chất từ mẫu CoNiP 0,005 M 23 Hình 24 Kết đo nhiễu xạ tia X mẫu CoNiP 0,01M .24 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Bảng thống kê nồng độ hóa chất sử dụng q trình chế tạo vật liệu CoNiP phương pháp thủy nhiệt 14 Bảng Quy trình chế tạo vật liệu CoNiP phương pháp thủy nhiệt .16 Bảng Bảng thống kê nồng độ tiền chất thay đổi 18 LỜI MỞ ĐẦU Vật liệu nano từ tính nhà khoa học nước quan tâm ứng dụng vô to lớn nó, ghi từ, cảm biến, lõi cuộn cảm, thiết bị vi sóng, đặc biệt số ứng dụng lĩnh vực y sinh Trong đó, vật liệu từ cứng CoNiP thể nhiều đặc tính ưu việt: có lực kháng từ lớn, không sử dụng đất hiếm, giá thành rẻ khó bị oxi hóa khơng khí Vì vậy, khóa luận này, em tiến hành chế tạo vật liệu CoNiP phương pháp thủy nhiệt thay đổi nồng độ tiền chất khác để khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất lên đặc điểm hình thái, kích thước vât liệu Bên cạnh đó, tính chất từ vật liệu CoNiP nghiên cứu thông qua giá trị lực kháng từ HC Mục tiêu khóa luận chế tạo vật liệu hạt nano CoNiP phương pháp thủy nhiệt Thêm vào đó, điều kiện công nghệ tối ưu để chế tạo hạt nano làm rõ Tính chất từ, cấu trúc thành phần hạt nano CoNiP thể thông qua phép đo với nồng độ khác chất ban đầu Cấu trúc khóa luận: Chương I: Tổng quan Chương II: Các phương pháp thực nghiệm Chương III: Kết thảo luận 13 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu từ có cấu trúc nano Vật liệu từ tính nói chung vật liệu từ tính có cấu trúc nano nói riêng thường vật liệu đa pha, đó, đặc tính vùng giáp ranh pha qui định tương tác trao đổi Chính tương tác trao đổi hạt lớp từ tính khác nhau, tiếp xúc phân cách khoảng vài nano mét nhân tố quan trọng tạo nên tính chất vật lý Nhờ phương pháp khác mà người chế tạo số cấu trúc vật liệu nano điển hình như: chuỗi hạt nano, băng nano, dây nano, ống nano, màng mỏng nano Hạt nano từ tính chia thành bốn loại dựa vào kích thước hạt tính chất từ: Hình Phân loại hạt nano từ tính dựa vào kích thước hạt tính chất từ A Các ngun tử bị lập, khơng có tương tác với B Các hạt nano từ bao quanh lớp vỏ khơng có từ tính C Vật liệu composites D Vật liệu khối cấu trúc nano Trong hệ hạt siêu nhỏ, phụ thuộc lực kháng từ vào kích thước hạt mơ tả hình 14 Hình Sự phụ thuộc lực kháng từ vào kích thước hạt D >Dc : Hạt đa đô men Dc > D > D0: Hạt đơn đô men D