(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu cấu trúc và tính chất từ của hệ sr1 xlaxfe12 ycoyo19 chế tạo bằng phương pháp solgel

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - Nguyễn Thùy Trang NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỆ Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SOL - GEL LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 Nguyễn Thùy Trang ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - Nguyễn Thùy Trang NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỆ Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SOL - GEL Chuyên ngành: Vật lý Nhiệt Mã số: Đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trần Thị Việt Nga GS.TS Lƣu Tuấn Tài Hà Nội - 2015 Nguyễn Thùy Trang LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến GS.TS Lƣu Tuấn Tài TS Trần Thị Việt Nga tận tình hƣớng dẫn cho tơi lời khuyên quý báu nhƣ tạo điều kiện tốt cho tơi q trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn cán viện ITIMS, trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội môn Vật lý nhiệt độ thấp, Khoa Vật lý, trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ suốt thời gian học tập, nghiên cứu Các anh chị bạn không giúp đỡ hồn thành luận văn mà cịn cho tơi nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báu Luận văn đƣợc hoàn thành với ủng hộ giúp đỡ thầy cô giáo môn Vật lý nhiệt độ thấp, Khoa Vật Lý, trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học quốc gia Hà Nội viện ITIMS, Đại học Bách Khoa Hà Nội Em xin chúc thầy cô mạnh khỏe, vui vẻ, hạnh phúc, gặp nhiều may mắn thành công sống Học viên Nguyễn Thùy Trang Nguyễn Thùy Trang MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU FERIT LỤC GIÁC LOẠI M 1.1 Cấu trúc tính chất từ ferit lục giác loại M .2 1.1.1 Cấu trúc tinh thể 1.1.2 Tính chất từ 1.1.2.1 Từ độ bão hòa 1.1.2.2 Dị hƣớng từ 1.1.2.3 Lực kháng từ .11 1.2 Một số phƣơng pháp chế tạo hạt SrM có kích thƣớc dƣới micromét .13 1.2.1 Phƣơng pháp nghiền học 14 1.2.2 Phƣơng pháp thủy phân nhiệt 14 1.2.3 Phƣơng pháp đồng kết tủa .15 1.2.4 Phƣơng pháp sol- gel .16 1.3 Một số kết nghiên cứu ứng dụng năm gần hạt ferit lục giác có kích thƣớc dƣới micromét 23 1.3.1 Tình hình nghiên cứu .23 1.3.1.1 Tình hình nghiên cứu giới 23 1.3.1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 26 1.3.2 Ứng dụng 27 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 29 2.1 Phƣơng pháp chế tạo 29 2.1.1 Chuẩn bị hóa chất 29 Nguyễn Thùy Trang 2.1.2 Tổng hợp mẫu 30 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 31 2.2.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X 31 2.2.2 Phƣơng pháp từ kế mẫu rung 33 2.2.3 Kính hiển vi điện tử quét SEM 35 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Ảnh hƣởng La Co lên cấu trúc hệ Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 .37 3.2 Ảnh hƣởng La Co lên tính chất từ mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 42 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 Nguyễn Thùy Trang DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1: Cấu trúc tinh thể ferit SrM Hình 2: Các vị trí ion Fe3+ cấu trúc lục giác Hình 3: Sự xếp tƣơng tác trao đổi ô đơn vị Hình 4: Từ độ bão hòa phụ thuộc nhiệt độ ferit loại M .8 Hình 5: Sự phụ thuộc lực kháng từ iHC vào kích thƣớc hạt .13 Hình 6: Sơ đồ chế tạo hạt ferit SrFe12O19 phƣơng pháp đồng kết tủa .16 Hình 7: Sơ đồ tổng hợp loại vật liệu phƣơng pháp sol gel 18 Hình 8: Phân tử citric .20 Hình 9: Phức citrate phản ứng tạo .21 Hình 10: Phản ứng polymer hóa phƣơng pháp pechini 21 Hình 11: Ảnh hƣởng chất xúc tác axit, bazơ đến gel hóa .23 Hình 12: Một số ứng dụng pherti lục giác loại M .29 Hình 1: Quy trình chế tạo bột ferit theo phƣơng pháp sol- gel …… 31 Hình 2: Thiết bị đo X- ray D8 Advance Brucker .33 Hình 3: Sơ đồ hệ đo từ kế mẫu rung VSM 34 Hình 4: Thiết bị từ kế mẫu rung .35 Hình 5: Kính hiển vi điện tử quét SEM 36 Hình 1: Giản đồ Xray mẫu Sr0,95La0,05Fe11,95Co0,05O19 ủ 9000C …….37 Hình 2: Giản đồ Xray mẫu Sr0,9La0,1Fe11,9Co0,1O19 ủ 9000C 38 Hình 3: Giản đồ Xray mẫu Sr0.85La0,15Fe11,85Co0,15O19 ủ 9000C 38 Hình 4: Giản đồ Xray mẫu Sr0,8La0,2Fe11,8Co0,2O19 ủ 9000C 39 Hình 5: Đỉnh nhiễu xạ tia X cách xác định độ rộng bán vạch 40 Hình 6: Hình ảnh SEM hệ mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 .42 Hình 7: Đƣờng cong từ trễ hệ mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 đo nhiệt độ phòng với x = y = 0,05  0,2 43 Hnh 8: Sự phụ thuộc từ độ bão hòa kỹ thuật MS mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 vào nồng độ pha tạp đo nhiệt độ phòng 45 Nguyễn Thùy Trang Hình 9: Sự phụ thuộc lực kháng từ HC mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 vào nồng độ pha tạp đo nhiệt độ phòng 45 Hình 10: Sự phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ hệ mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 (x = y =  0,2) 47 Hình 11: Sự phụ thuộc nhiệt độ Curie TC mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 vào nồng độ pha tạp 48 Nguyễn Thùy Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Bán kính số ion .2 Bảng 2: Số ion kim loại chiếm chỗ vị trí khối R, S, R*, S* Các hƣớng mômen từ chúng đƣợc biểu thị theo hƣớng mũi tên Bảng 3: Khoảng cách, góc liên kết Fe-O-Fe thơng số trao đổi BaFe12O19 .6 Bảng 4: Từ độ bão hòa nhiệt độ Curie ferit loại M Bảng 5: Hằng số mạng, trọng lƣợng phân tử mật độ tính theo giản đồ nhiễu xạ tia X ferit loại M Bảng 6: Hằng số dị hƣớng từ trƣờng dị hƣớng ferit lục giác 11 Bảng 8: So sánh đặc điểm từ tính kích thƣớc hạt ferit stronti số tài liệu 24 Bảng 1: Hằng số mạng a c, thể tích đơn vị V, kích thƣớc tinh thể D mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 (x = y = 0,05  0,2) ………………………………………40 Bảng 2: Lực kháng từ HC, từ độ bão hòa kỹ thuật MS, từ hóa dƣ Mr mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 (x = y =  0,2) ủ nhiệt độ 9000C 43 Bảng 3: Từ độ bão hòa kỹ thuật ferit stronti số nghiên cứu 44 Bảng 4: Lực kháng từ ferit stronti số nghiên cứu .46 Bảng 5: Nhiệt độ Curie TC mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 (x = y =  0,2) 47 Nguyễn Thùy Trang MỞ ĐẦU Vật liệu từ đƣợc nghiên cứu sử dụng rộng rãi thiết bị phục vụ đời sống ngƣời Cùng với phát triển khoa học công nghệ việc chế tạo vật liệu từ nano với tính ƣu việt ngày đƣợc trọng năm gần Trong số vật liệu từ, đƣợc ý nhiều ferit có cấu trúc lục giác Ferit lục giác vật liệu quan trọng chúng có độ từ thẩm, từ độ bão hịa tƣơng đối cao, điện trở lại lớn… đáp ứng đƣợc yêu cầu ứng dụng công nghệ đại nhƣ ghi từ mật độ cao, y - sinh học (nhiệt trị, dẫn thuốc), lƣợng (làm lạnh từ), sản xuất chất lỏng từ, điện tử viễn thông (linh kiện cao tần, linh kiện truyền dẫn tín hiệu) [25] [32]… Các nghiên cứu vật liệu thƣờng hƣớng tới mục đích giảm kích thƣớc hạt với độ đồng cao, tính chất từ độ bền hóa học ổn định Đồng thời, nghiên cứu nhằm tập trung cải thiện tính chất từ cách thay yếu tố khác vào vị trí Sr2+ Fe3+ hai Mặc dù có nhiều nghiên cứu hạt ferit loại M nhƣng để đƣa vào sản xuất ứng dụng nhiều vấn đề cần nghiên cứu kỹ nhiệt độ hình thành pha cịn cao, chƣa điều khiển đƣợc kích thƣớc độ đồng hạt, so với vật liệu khối hiệu ứng kích thƣớc bề mặt hạt làm giảm đáng kể tính chất từ… Việc thay đất nhƣ La, Sm, Nd dẫn đến từ độ bão hòa dị hƣớng từ tinh thể tăng [16], thay kim loại chuyển tiếp nhƣ Al, Co [5] [21]…có ảnh hƣởng đáng kể đến kích thƣớc hạt tính chất từ mẫu Những thay đổi cấu trúc, hình dáng hạt, kích thƣớc… đặc biệt ảnh hƣởng nguyên tố pha tạp đến tính chất từ ferit loại M cần đƣợc quan tâm nghiên cứu chi tiết Với kết đạt đƣợc luận văn, tác giả mong muốn đóng góp thêm phần hiểu biết sâu sắc ảnh hƣởng nguyên tố pha tạp lên tính chất từ cấu trúc ferit lục giác loại M Đề tài nghiên cứu luận văn đƣợc chọn là: “Nghiên cứu cấu trúc tính chất từ hệ Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 chế tạo phƣơng pháp sol - gel” Nguyễn Thùy Trang CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU FERIT LỤC GIÁC LOẠI M 1.1 Cấu trúc tính chất từ ferit lục giác loại M 1.1.1 Cấu trúc tinh thể Ferit lục giác loại M có cơng thức hóa học chung MO 6Fe2O3 hay MFe12O19 ( với M kim loại Ba, Sr Pb) Các ferit lục giác đƣợc gọi chung ferit loại M để phân biệt với nhóm oxit có cấu trúc lục giác khác nhƣ BaO 2MO 8Fe2O3 (loại W), 2BaO 2MO.6Fe2O3 (loại Y), 3BaO 2MO 12Fe2O3 (loại Z) với M Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Zn2+, Mg2+ Ferit lục giác có cấu trúc dạng sáu phƣơng Chúng có cấu trúc tinh thể nhƣ loại quặng magnetoplumbit tự nhiên có từ tính Một mạng sở lục giác tinh thể chứa số lƣợng ion tƣơng đƣơng hai lần cơng thức hóa học MFe12O19 Mỗi sở chứa 10 lớp ion oxi, với độ dài trục dị hƣớng c khoảng 23,2 Å, độ dài trục nằm ngang a 5,88 Å Trong ô sở lớp chứa ion lớn, với bốn lớp liên tiếp ion lớn ion oxi, nhƣng đến lớp thứ ion lớn lại ion oxi lại ion Pb2+, Ba2+, Sr2+ Nhƣ vậy, ion O2- đƣợc thay ion Sr2+, Ba2+, Pb2+ Vì ion có kích thƣớc tƣơng tự nên thay cho Bảng 1: Bán kính số ion Ion Bán kính (Å) Ba2+ 1,35 Sr2+ 1,12 Pb2+ 1,20 O2- 1,32 Fe3+ 0,64 Fe2+ 0,74 Nguyễn Thùy Trang Hình 5: Đỉnh nhiễu xạ tia X cách xác định độ rộng bán vạch Bảng 1: Hằng số mạng a c, thể tích đơn vị V, kích thước tinh thể D mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 (x = y = 0,05  0,2) x = y (mol) [10] 0,05 0,1 0,15 0,2 a( Å) 5,8779 5,8775 5,8766 5,8774 5,8775 c(Å) 23,0262 23,0182 23,0178 23,0193 23,0193 V (Å)3 688,97 688,64 688,41 688,64 688,65 D ( nm) 42,53 27,97 34,61 31,25 31,79 Kết cho thấy, giá trị số mạng (a, c) nhƣ thể tích đơn vị (V) có giá trị nhỏ nồng độ pha tạp La/Co x = y = 0,1, sau tăng lên tăng nồng độ pha tạp Hằng số mạng giảm chủ yếu đóng góp ion có bán kính nhỏ hơn: ion La3+ (rLa3+ = 1,172 Å) thay cho ion Sr2+ (rSr2+ = 1,32 Å) ion Co3+ (rCo3+ = 0,75 Å) thay cho ion Fe3+ (rFe3+ = 0,785 Å) Sự thay ion Sr2+ ion La3+ làm cho ion Fe3+ chuyển thành Fe2+ (rFe2+ = 0,92 Å) có bán kính lớn để đảm bảo cân hóa trị, dẫn đến tăng giá trị a c 40 Nguyễn Thùy Trang nồng độ pha tạp La /Co lớn 0,1 Sự thay đổi số mạng a c theo nồng độ La/Co pha tạp thu đƣợc luận văn tƣơng tự nhƣ nghiên cứu đƣợc công bố Dong Hyeok Choi đồng nghiệp [9] Kích thƣớc tinh thể đạt giá trị nhỏ 27,97 nm x = y = 0,05 tăng dần tăng nồng độ pha tạp La/Co Kích thƣớc hình thái hạt Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 (x = y = 0,05  0,2) ủ 900oC đƣợc quan sát qua kính hiển vi điện tử qt (SEM) Hình ảnh SEM hệ mẫu đƣợc thể hình 3.6 Quan sát ảnh SEM, ta thấy hạt kết tinh tốt, có cấu trúc lục giác rõ rệt Ngồi ra, với nồng độ pha tạp La/Co từ 0,05  0,2 quan sát thấy khơng có thay đổi rõ rệt kích thƣớc hạt Nhƣ vậy, thay nguyên tố La Co vào ferit SrM với nồng độ hầu nhƣ không làm ảnh hƣởng đến kích thƣớc hạt hệ mẫu chế tạo Kích thƣớc hạt trung bình đƣợc phân bố khoảng 50 nm đến 80 nm Nhƣ vậy, hạt thu đƣợc nằm vùng đơn đơmen Kích thƣớc hạt trung bình (80 nm) thu đƣợc nhỏ nghiên cứu Yat Choy Wong (năm 2014) phƣơng pháp chế tạo không pha tạp (200 nm) [30] a Sr0,95La0,05Fe11,95Co0,05O19 41 b Sr0,9La0,1Fe11,9Co0,1O19 Nguyễn Thùy Trang c Sr0,85La0,15Fe11,85Co0,15O19 d Sr0,8La0,2Fe11,8Co0,2O19 Hình 6: Hình ảnh SEM hệ mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 3.2 Ảnh hƣởng La Co lên tính chất từ mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 Tính chất từ hệ mẫu đƣợc xác định đƣờng cong từ trễ đo nhiệt độ phịng (hình 3.7) Các đƣờng cong từ trễ cho thấy, với từ trƣờng đặt vào có độ lớn tối đa 17 kOe chƣa đủ để bão hịa mơmen từ mẫu, giá trị từ độ bão hòa kỹ thuật MS đƣợc xác định cách lấy giao điểm tiếp tuyến đƣờng cong từ trễ vùng từ trƣờng cao với trục M a Sr0,95La0,05Fe11,95Co0,05O19 42 b Sr0,9La0,1Fe11,9Co0,1O19 Nguyễn Thùy Trang c Sr0,85La0,15Fe11,85Co0,15O19 d Sr0,8La0,2Fe11,8Co0,2O19 Hình 7: Đường cong từ trễ hệ mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 đo nhiệt độ phòng với x = y = 0,05  0,2 Các giá trị lực kháng từ iHC, từ độ bão hịa kỹ thuật MS từ hóa dƣ Mr đƣợc trình bày bảng 3.2 Hình 3.8 hình 3.9 biểu diễn phụ thuộc từ độ bão hòa kỹ thuật MS lực kháng từ iHC theo nồng độ pha tạp La/Co ( x = y =  0,2) Bảng 2: Lực kháng từ HC, từ độ bão hịa kỹ thuật MS, từ hóa dư Mr mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 (x = y =  0,2) ủ nhiệt độ 9000C x = y (mol) [10] 0,05 0,1 0,15 0,2 MS (emu/g) 60 61 73 70 67 Mr (emu/g) 34 33 36 38 36 Mr / MS 0,567 0,54 0,493 0,542 0,537 HC (kOe) 6,7 7,3 7,7 7,7 Nhìn chung, từ độ bão hòa kỹ thuật MS tăng mẫu có nồng độ pha tạp La/Co từ đến 0,1 sau giảm nồng độ pha tạp cao Giá trị lớn MS thu đƣợc luận văn 73 emu/g x = y = 0,1 Từ độ bão hòa kỹ thuật mẫu không pha tạp SrFe12O19 60 emu/g, giá trị nhỏ khoảng 43 Nguyễn Thùy Trang 21% so với mẫu pha tạp 10% La/Co với điều kiện chế tạo Trong tinh thể lục giác loại M, định hƣớng mômen từ ion Fe3+ kết tƣơng tác siêu trao đổi Theo đó, ion Fe3+ chiếm vị trí 12k, 2a 2b spin song song với dọc trục c ion Fe3+ nằm vị trí 4f2 4f1 spin nằm theo hƣớng ngƣợc lại Nghiên cứu Lotgering [11] rằng, thay Co La vào stronti ferit làm thay đổi hóa trị Fe3+ chuyển thành Fe2+ để đảm bảo điều kiện cân hóa trị Mặt khác, công bố Kools [12] Dong Hyuk Choi [9] thay Co La vào stronti ferit, vị trí ion Co3+ Fe2+ đƣợc xác định phổ Mossbauer: ion thay Fe3+ vị trí 2a, 4f2, 4f1, 12k 2b; nhƣng ƣu tiên thay vào vị trí 2a 4f2 Vì vậy, mẫu x = y ≤ 0,1, giá trị MS tăng giải thích thay ion Co3+ (có mơmen từ 3µB) Fe2+ (có mơmen từ 4µB) có mơmen từ nhỏ so với Fe3+ (có mơmen từ µB) vào vị trí 4f2 Tại mẫu có nồng độ pha tạp x = y > 0,1, từ độ bão hịa giảm giải thích thay ion Co3+ Fe2+ vị trí 2a Từ độ bão hịa kỹ thuật tất mẫu chế tạo luận văn lớn khoảng 5% so với mẫu pha tạp Gd [13] La [5] chế tạo phƣơng pháp sol – gel Bảng 3: Từ độ bão hòa kỹ thuật ferit stronti số nghiên cứu Phƣơng pháp chế tạo sol – gel MS (emu/g) Pha tạp La/Co Pha tạp Pha tạp Gd Pha tạp Co Pha tạp La (trong luận La/Co [15] [13] [5] [5] 70,76 69 58,5 72 văn) 73 44 Nguyễn Thùy Trang Hnh 8: Sự phụ thuộc từ độ bão hòa kỹ thuật MS mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 vào nồng độ pha tạp đo nhiệt độ phịng Hình 9: Sự phụ thuộc lực kháng từ HC mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 vào nồng độ pha tạp đo nhiệt độ phòng 45 Nguyễn Thùy Trang Lực kháng từ mẫu tăng dần từ 6,7 kOe đến kOe tăng nồng độ La/Co pha tạp (x = y =  0,2) Lực kháng từ đạt giá trị lớn kOe x = y = 0,2 giá trị cao đƣợc báo cáo cao giá trị lý thuyết SrM (7,5 kOe) Nhƣ biết, lực kháng từ HC phụ thuộc vào dị hƣớng từ tinh thể từ độ bão hịa theo cơng thức: HC  K1 MS Theo nghiên cứu Xu cộng [31], độ lớn dị hƣớng từ ferit lục giác có mặt ion Fe3+ vị trí đƣợc xếp nhƣ sau: 2b> 4f2 > 2a> 4f1 > 12k Trong đó: 2b vị trí chóp kép (vị trí đối xứng nhất), 4f2 2a vị trí tứ diện, 4f1 12k vị trí bát diện (vị trí đối xứng cao nhất) Nhƣ nói trên, thay ion La3+ Co3+ vào SrM làm xuất có mặt ion Fe2+ (0,92 Å) Co3+ (0,75 Å) vị trí 4f2 2a ion Fe3+(0,785 Å) Sự khác bán kính ion thay gây méo mạng địa phƣơng làm tăng dị hƣớng từ mẫu pha tạp Vì vậy, lực kháng từ tăng tăng nồng độ pha tạp giải thích tăng dị hƣớng từ vị trí 4f2 2a Đây nguyên nhân lực kháng từ mẫu pha tạp La/Co lớn lực kháng từ mẫu không pha tạp đƣợc chế tạo điều kiện công nghệ Giá trị iHC đạt đƣợc luận văn cao 9% so với mẫu pha tạp La (cùng điều kiện chế tạo) [5] lớn mẫu pha tạp Nd/Co (5,48 kOe) [7] La/Co tác giả khác [12] [15] Bảng 4: Lực kháng từ ferit stronti số nghiên cứu Phƣơng pháp chế tạo sol – gel HC (kOe) Pha tạp Pha tạp Pha tạp La/Co La/Co [15] 6,26 La/Co [12] 4,4 46 Pha tạp Giá trị lý La [5] thuyết 7,5 Nguyễn Thùy Trang Đƣờng cong từ độ M(T) mẫu đo từ trƣờng 50 Oe đƣợc biểu diễn hình 3.10 Đỉnh Hopkinson xuất gần nhiệt độ Curie tất mẫu Từ đƣờng cong từ độ, ta xác định đƣợc giá trị gần nhiệt độ Curie cách lấy giao điểm tiếp tuyến có độ dốc lớn đƣờng cong M(T) vùng nhiệt độ cao với trục hoành Các giá trị nhiệt độ Curie TC mẫu đƣợc trình bày bảng 3.5 Hìn h 10: Sự phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ hệ mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 (x = y =  0,2) Bảng 5: Nhiệt độ Curie TC mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 (x = y =  0,2) ủ nhiệt độ 9000C x = y (mol) [10] 0,05 0,1 0,15 0,2 TC (K) 742 700 681 696 691 47 Nguyễn Thùy Trang Hình 11: Sự phụ thuộc nhiệt độ Curie TC mẫu Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 vào nồng độ pha tạp Nhìn chung, nhiệt độ TC mẫu giảm tăng nồng độ pha tạp La/Co Nhiệt độ Curie TC phụ thuộc vào kích thƣớc hạt tƣơng tác siêu trao đổi ion Fe3+ thông qua quỹ đạo p oxi Khi pha tạp La/Co, có mặt ion Fe2+ ion Co3+ vị trí Fe3+ nguyên nhân làm giảm tƣơng tác siêu trao đổi, làm giảm nhiệt độ Curie TC mẫu Tuy nhiên, thay đổi giá trị TC không tuân theo quy luật Điều giải thích phân bố không ion Fe2+ ion Co3+ mẫu pha tạp LA/Co Giá trị TC mẫu pha tạp La /Co thấp so với mẫu SrFe12O19 khoảng % - 7% 48 Nguyễn Thùy Trang KẾT LUẬN Chế tạo thành công hạt Sr1-xLaxFe12-yCoyO19 (x = y = 0,05  0,2) có kích thƣớc nano mét phƣơng pháp sol - gel Sự hình thành pha, cấu trúc tinh thể, kích thƣớc hình thái hạt mẫu đƣợc nghiên cứu cho thấy :  Các mẫu ủ nhiệt độ 9000C hoàn toàn đơn pha  Hằng số mạng thay đổi không đáng kể nồng độ pha tạp La/Co tăng từ 0,05 đến 0,2  Kích thƣớc hạt thu đƣợc hầu nhƣ không thay đổi tăng nồng độ pha tạp đạt giá trị trung bình từ 50 nm đến 80 nm Nghiên cứu tính chất từ cho thấy: Ion Co3+ La3+ pha tạp có ảnh hƣởng đáng kể đến tính chất từ:  Lực kháng từ tăng tăng nồng độ pha tạp đạt giá trị kOe với x = y = 0,2  Từ độ bão hòa kỹ thuật đạt giá trị lớn 73 emu/g x = y = 0,1  Nhiệt độ Curie mẫu giảm nồng độ pha tạp La/Co tăng, thấp so với mẫu không pha tạp  7% Những kết sở cho nghiên cứu để làm sáng tỏ ảnh hƣởng công nghệ chế tạo đến phân bố ion, tính chất từ nội nhƣ vai trò tƣơng tác hạt lên tính chất từ hệ 49 Nguyễn Thùy Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Huỳnh Đăng Chính (2003), Tổng hợp, cấu trúc tính chất điện từ số Perovskite phương pháp Solo- gel, Luận án tiến sĩ hóa học, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Lê Thành Công (2008), Nghiên cứu, chế tạo vật liệu ferit cấu trúc lục giác LaxSr1-xFe12O19 có kích thước nano, Luận án tiến sỹ, Trƣờng Đại Học Công nghệ Nguyễn Khánh Dũng (1999), Nghiên cứu ảnh hưởng La2O3 lên cấu trúc tính chất từ ferit lục giác Stronti, Luận án tiến sỹ vật lý, Trƣờng Đại học Khoa Học Tự Nhiện, Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Ngọc Long (2007), Vật lý chất rắn, NXB ĐHQGHN, Hà Nội Trần Thị Việt Nga (2012), Chế tạo nghiên cứu tính chất ferit lục giác có kích thước micromét, Ln án tiến sỹ vật lý, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Tiếng Anh A Ataie, S Heshmati-Manesh (2001), “Synthesis of ultra-fine particles of strontium hexaferrite by a modified co-precipitation method”, Journal of the European Ceramic Society, 21(10,11), pp 1951–1955 C A Herme, P G Bercoff and S E Jacobo (2012), “Nd-Co substituted strontium hexaferrite powders with enhanced coercivity”, Materials Research Bulletin, 47(11), pp 3881-3887 Deepti V Ruikar, P.B Kashid, S Supugade, N Pisal, Vijaya Puri (2013), “Structural, Electrical and Magnetic Properties of SrCoxFe12-xO19 (0 ≤ x ≤ 1) Prepared by Co-precipitation Method”, Advances in Ceramic Science and Engineering, 2(2) Dong Heyeok, Sang Won Lee, In-Bo Shim, Chul Sung Kim (2006), Moă ssbauer studies for LaCo substituted strontium ferrite”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 304, pp 234-245 50 Nguyễn Thùy Trang 10 E.P Wohlfarth (1982), “Handbook of Magnetic Materials”, North-Holland Publishing Company, 3, pp 308- 602 11 F.K.Lotgerin (1974), “Magnetic anisotropy and saturation of LaFe12O19 and some related compounds”, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 35(12), pp 1633-1639 12 F.Kools, A Morel, R.Grossinger, J.M.Le Breton, P.Tenau (2002), “LaCosubstituted ferrite magnets, a new class of high-grade ceramic magnets; intrinsic and microstructural aspects”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 242(2), pp 1270-1276 13 G Litsardakis, I Manolakis, C Serletis, K.G Efthimiadis (2007), “Effects of Gd substitution on the structural and magnetic properties of strontium hexaferrites”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 316, pp 170173 14 J.F Wang, C.B Ponton and I.R Harris (2002), “Ultrafine SrM particles with high coercivity by chemical coprecipitation”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 242(2), pp 1464–1467 15 Jianfeng Dai, Yile Dai, Zexin Wang, Huifang Gao (2013), “Preparation and magnetic properties of lanthanum- and cobalt-codoped M-type strontium ferrite nanofibres”, Journal of Experimental Nanoscience, 10(2), pp 249257 16 J Smit, H P J Wijn (1959), Ferrites, Philips Technical Library, Eindhoven, The Netherlands 17 J.V.A Santos, M.A Macedo, F Cunha, J.M Sasaki, J.G.S Duque (2003) “BaFe12O19 Thin Film Grown by An Aqueous Sol–Gel Process”, Microelectronic Journal, 34(5), pp 565-567 18 Mansoureh Ganjali , Monireh Ganjali, Arvin Eskandari, Masoud Aminzare (2013), “Effect of Heat Treatment on Structural and Magnetic Properties of Nanocrystalline SrFe12O19 Hexaferrite synthesized by Co-Precipitation Method”, Journal of Advanced Materials and Processing, 1(4), pp 41-48 51 Nguyễn Thùy Trang 19 M Jean, V Nachbaur, J Bran, J Le Breton (2010), “Synthesis and characterization of SrFe12O19 powder obtained by hydrothermal Process”, J.Alloys Compd, 496, pp 306-312 20 M M Rashad, I A Ibrahim (2012), “Structural, microstructure and magnetic properties of strontium hexaferrite particles synthesised by modified coprecipitation method”, Materials Technology, 27(4), pp 308-314 21 N.P.Duong , T.T.V.Nga, T.D.Hien and T.D.Hoang (2006), Structural and magnetic properties of SrLaxFe12-xO19 (x = - 0.15) prepared by sol-gel method, Halong, Vietnam 22 P Hansen, J Schuldt, B Hoekstra and J P M Damen (1975), “Anisotropy and magnetostriction of ruthenium-substituted lithium ferrite and nickel ferrite”, Materials Science, 30(1), pp 289-298 23 R.C O’Handley (2000), Mordren Magnetic Materials principle and Applications, Engineering & Materials Science , America, pp 485-491 24 R.F Ataie, I.R Harris and C.B Ponton (1995), “Structural and magnetic properties of hydrothermally synthesised Sr1-xNdxFe12O19 hexagonal ferrites”, Journal of Materials Science, 30(6), pp 1429 25 Robert C Pullar (2012), “Hexagonal ferrites: A review of the synthesis, properties and applications of hexaferrite ceramics”, Progress in Materials Science, 57, pp 1191-1334 26 Shahid M Ramay, Shahid Atiq, Murtaza Saleem, Asif Mahmood, Saadat A Siddiqi, Shahzad Naseem, Yousef Al-Zeghayer, Nasser S Alzayed, Mohammed Shahabuddin (2014), “Enhanced Magnetization of Sol-Gel Synthesized Pb-Doped Strontium Hexaferrites Nanocrystallites at Low Temperature”, Journal of Nanomaterials, 2014, pp 27 V.Adelskold, Arkiv Kemi (1938), “Novel aqueous sol–gel preparation and characterization of barium M ferrite, BaFe12O19 fibres”, Min.Geol, 29, pp 19 52 Nguyễn Thùy Trang 28 V.G Harris, A Geiler, Y Chen , S.D Yoon, M.H Wu, A Yang, Z Chen , P He, P V Parimi, X Zuo, C E Patton, M Abe, O Acher , C Vittoria (2009), “Recent Advances in Processing and Applications of Microwave Ferrites”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 321, pp 20352047 29 Xiansong Liu, Wei Zhong, Sen Yang, Zhi Yu, Benxi Gu, Youwei Du (2001), “Influences of La3+ substitution on the structure and magnetic properties of M-type strontium ferrites”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 238, pp 207–214 30 Yat Choy Wong, James Wang, Geok Bee The (2014), “Structural and magnetic studies of SrFe12O19 by sol-gel method”, 7th International Conference on Materials for Advanced Technologies, Procedia Engineering 76, pp 45-52 31 Y Xu, G.L Yang, A.P Chu, H.R Zhai (1990), “Theory of the Single Ion Magnetocrystalline Anisotropy of 3d Ions”, Materials Science, 157(2), pp 685-693 32 Zhang Huai-Wu, Li Jie, Su Hua, Zhou Ting-Chuan, Long Yang, Zheng Zong Liang (2013), “Development and application of ferrite materials for low temperature co-fired ceramic technology”, Chinese Physical Society and IOP Publishing Ltd, 22, pp 11 53 Nguyễn Thùy Trang ... nguyên tố pha tạp lên tính chất từ cấu trúc ferit lục giác loại M Đề tài nghiên cứu luận văn đƣợc chọn là: ? ?Nghiên cứu cấu trúc tính chất từ hệ Sr1- xLaxFe12- yCoyO19 chế tạo phƣơng pháp sol - gel” Nguyễn... Nguyễn Thùy Trang NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỆ Sr1- xLaxFe12- yCoyO19 CHẾ TẠO BẰNG PHƢƠNG PHÁP SOL - GEL Chuyên ngành: Vật lý Nhiệt Mã số: Đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC... SEM hệ mẫu Sr1- xLaxFe12- yCoyO19 3.2 Ảnh hƣởng La Co lên tính chất từ mẫu Sr1- xLaxFe12- yCoyO19 Tính chất từ hệ mẫu đƣợc xác định đƣờng cong từ trễ đo nhiệt độ phịng (hình 3.7) Các đƣờng cong từ