Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano y0 8la0 2feo3 bằng phương pháp đồng kết tủa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HỐ  KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HỐ HỌC CHUN NGÀNH HĨA VÔ CƠ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO Y0.8La0.2FeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HOÁ  KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HOÁ HỌC CHUN NGÀNH HĨA VƠ CƠ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO Y0.8La0.2FeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA Giáo viên hướng dẫn: TS Dương Bá Vũ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Lập TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG KHOA HỌC SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS Dương Bá Vũ TS Nguyễn Anh Tiến giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt q trình nghiên cứu hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô Khoa Hóa Trường Đại học Sư phạm TP HCM dạy dỗ giúp đỡ em suốt năm học đại học Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè động viên tinh thần giúp đỡ em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Do em lần làm quen với việc nghiên cứu khoa học nên tránh khỏi sai sót, mong nhận đóng góp ý kiến quý Thầy Cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Tp HCM, tháng năm 2012 SVTH Nguyễn Xuân Lập SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ HẠT NANO, VẬT LIỆU PEROVSKITE VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ CHÚNG 1.1 HẠT NANO VÀ VẬT LIỆU NANO .6 1.2 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ BỘT NANO OXIT 1.3 PHƯƠNG PHÁP SOL- GEL ĐIỀU CHẾ BỘT NANO OXIT 11 1.4 CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU PEROVSKITE ABO3 .14 1.4.1 Cấu trúc tinh thể ABO3 14 1.4.2 Cấu trúc tinh thể ABO3 biến tính 15 1.5 VẬT LIỆU TRÊN CƠ SỞ YFeO3 VÀ LĨNH VỰC ỨNG DỤNG .16 1.6 TỔNG QUAN TÍNH CHẤT CỦA OXIT, HYDROXIT SẮT, YTTRIUM VÀ LANTHANUM 17 1.6.1 Oxit hydroxit sắt 17 1.6.2 Oxit hydroxit yttrium 22 1.6.3 Oxit hydroxit lanthanum 24 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X (XRD) 26 2.2 PHƯƠNG PHÁP KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM) 27 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG NHIỆT (TG) .28 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM – KẾT QUẢ - THẢO LUẬN .29 3.1 TỔNG HỢP BỘT NANO Y0.8La0.2FeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA 29 3.1.1 Hóa chất dụng cụ 29 3.1.2 Phương pháp thực nghiệm 29 3.2 CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT HĨA LÝ CỦA BỘT NANO Y0.8La0.2FeO3 TỔNG HỢP THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA .30 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ MỞ ĐẦU Trong kỉ nguyên kinh tế tri thức với tốc độ biến đổi thơng tin chóng mặt theo giây phút, hàng ngày hàng có nhiều chất phát tổng hợp Trong số ta không kể đến vật liệu nano - loại vật liệu tiên tiến có nhiều ứng dụng nhiều lĩnh vực khác Vật liệu perovskite ABO3 bắt đầu biết đến từ đầu kỷ 19 Thời gian nhà khoa học chưa thực quan tâm đến chúng, khoảng vài chục năm trở lại có nhiều cơng trình nghiên cứu vật liệu perovskite ABO Do vật liệu có độ bền nhiệt lớn nên hoạt động mơi trường nhiệt độ cao Ngồi ra, pha tạp hay thay số nguyên tố (thí dụ: Ba, Sr, Fe, Ni, Y, Nd, Ti…) vào vị trí A B dẫn đến số hiệu ứng vật lý lý thú hiệu ứng nhiệt điện (Thermoelectric effect), hiệu ứng từ nhiệt (Magnetocaloric effect), từ trở khổng lồ (Collosal- magenetoresistance effect)… Điều mở số ứng dụng vật liệu perovskite số lĩnh vực công nghiệp đại điện tử, thơng tin, điện lạnh, hóa dầu, pin nhiệt điện, máy phát điện… mà không gây ô nhiễm môi trường Trong năm gần đây, vật liệu orthoferrite LnFeO (Ln vị trí nguyên tố đất La, Nd, Eu… Y) ứng dụng nhiều thực nghiệm, đặc biệt LaFeO3 – chất mở đầu cho dãy nguyên tố đất hiếm, vật liệu làm chất xúc tác phản ứng oxi hóa phần metan, làm vật liệu xúc tác, làm sensor nhạy khí, cịn làm điện cực nhiệt độ cao (SOFC)… Phương pháp thông thường dễ để điều chế ferrite tổng hợp gốm Nhược o điểm phương pháp yêu cầu nhiệt độ cao (t > 1200°C) để thu pha đơn tinh thể, dẫn đến ferrite thu có kích thước hạt lớn khơng đồng nhất, diện tích bề mặt thấp kết tụ hạt Ngày nay, để điều chế vật liệu nano người ta thường sử dụng phương pháp như: phương pháp kết tinh cryochemical, phương pháp hoá, phương pháp thuỷ nhiệt, phương pháp điện hoá, Phương pháp hóa học điều chế vật liệu từ oxit ngày coi chiếm ưu đảm bảo tính đồng hóa học hoạt tính cao bột ferrite tạo thành Trong phương pháp đồng kết tủa cấu tử từ dung dịch lỏng chúng đơn giản, đảm bảo tính đồng hố học thân thiện với mơi trường SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ Từ nguyên nhân kể chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Y0.8La0.2FeO3 phương pháp đồng kết tủa” làm đề tài khóa luận tốt nghiệp với mong muốn đóng góp thêm thơng tin loại vật liệu Nội dụng khóa luận gồm: - Mở đầu - Chương Tổng quan hạt nano vật liệu perovskite Trình bày tổng quan vật liệu nano có cấu trúc perovskite phương pháp điều chế chúng - Chương Các phương pháp nghiên cứu Trình bày phương pháp khảo sát cấu trúc tinh thể, cấu trúc tế vi vật liệu tổng hợp - Chương Thực nghiệm - Kết - Thảo luận Trình bày phương pháp tổng hợp mẫu kết nghiên cứu cấu trúc tinh thể, cấu trúc tế vi mẫu tổng hợp đưa nhận xét, giải thích kết - Kết luận - Tài liệu tham khảo SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ Chương TỔNG QUAN VỀ HẠT NANO, VẬT LIỆU PEROVSKITE VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ CHÚNG 1.1 HẠT NANO VÀ VẬT LIỆU NANO[1][4] Trong khoảng hai thập niên gần đây, khoa học xuất dãy từ gắn liền với hậu tố “nano” cấu trúc nano, công nghệ nano, vật liệu nano, hoá học nano, vật lý nano, học nano, cơng nghệ sinh học nano, hiệu ứng kích thước nano v.v Người ta công bố hàng loạt báo, cơng trình khoa học, tạp chí tổ chức nhiều hội nghị, hội thảo gắn liền với chủ đề công nghệ nano Xuất nhiều trung tâm, viện nghiên cứu, tổ môn, khoa, chuyên ngành công nghệ nano vật liệu nano Chữ “nano”, gốc Hy Lạp, -9 gắn vào trước đơn vị đo để tạo đơn vị ước giảm tỷ lần (10 ) Ví dụ: -9 nanogam = phần tỷ gam; nanomet = phần tỷ mét hay nm = 10 m Khoa học nghiên cứu hạt nano quan tâm chúng có tính chất vật lý, hố học nhiều ứng dụng khác đặc biệt so với nghiên cứu hạt micro trước Cơng nghệ nano tổ hợp trình chế tạo vật liệu, thiết bị máy móc hệ kỹ thuật mà chức chúng xác định cấu trúc nano, tức đơn vị cấu trúc có kích thước từ đến 100 nm Công nghệ nano xuất cầu nối số ngành khoa học (hoá học, vật lý, học, khoa học vật liệu, sinh học nhiều lĩnh vực khác khoa học), ngày sâu vào nhiều lĩnh vực đại khoa học kỹ thuật thông qua chúng, vào đời sống Vật liệu nano vật liệu chiều có kích thước nanomet Về trạng thái vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái: rắn, lỏng khí Vật liệu nano tập trung nghiên cứu nay, chủ yếu vật liệu rắn, sau đến chất lỏng khí Thơng thường vật liệu nano phân thành nhiều loại, phụ thuộc vào hình dạng, cấu trúc vật liệu kích thước chúng v.v… SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ Hình 1.1 Phân loại vật liệu nano theo số chiều Về mặt cấu trúc vật liệu nano phân thành loại: vật liệu nano không chiều (0D), chiều (1D), hai chiều (2D) ba chiều (3D) (hình 1.1 1.2)  Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều có kích thước nano, khơng cịn chiều tự cho điện tử) Ví dụ : đám nano, hạt nano v.v  Vật liệu nano chiều vật liệu hai chiều có kích thước nano, điện tử tự chiều (hai chiều cầm tù) Ví dụ: dây nano, ống nano v.v  Vật liệu nano hai chiều vật liệu chiều có kích thước nano, hai chiều tự Ví dụ: màng mỏng v.v (hình 1.1)  Vật liệu nano ba chiều vật liệu dạng khối cấu tạo từ hạt nano tinh thể Vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite có phần vật liệu có kích thước nm, cấu trúc có nano khơng chiều, chiều, hai chiều đan xen lẫn SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ Hình 1.2 Cấu trúc vật liệu nano khơng chiều (0D), chiều (1D), chiều (2D), chiều (3D) Ngồi ra, người ta cịn phân loại dạng vật liệu nano dựa vào lĩnh vực ứng dụng khác chúng:  Vật liệu nano kim loại  Vật liệu nano bán dẫn  Vật liệu nano từ tính  Vật liệu nano sinh học Hình 1.3 Phân loại vật liệu nano theo hình dạng Quá trình tổng hợp cấu trúc nano khác “hạt, thanh, dây, ống (hình 1.3) hay cấu trúc nano kì dị” với đồng kích thước, hình dạng pha tinh thể tập trung nghiên cứu Theo đó, nhiều hệ vật liệu nano với mục đích ứng dụng khác tạo SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X (XRD)[3][4] Nguyên tắc: Khi chiếu chùm electron có lượng lớn vào bề mặt đối âm cực (anot), electron bề mặt đối âm cực bị làm xuất lỗ trống Các electron mức lượng cao nhảy mức lượng thấp để lấp đầy chổ trống đồng thời làm phát lượng thừa lượng gọi tia X Định luật Bragg Giả sử có chùm tia X đơn sắc đến gặp tinh thể phản xạ mặt phẳng mạng Để có giao thoa sóng phản xạ, sóng phải pha, nghĩa hiệu quang trình chúng phải số nguyên lần bước sóng ∆ = 2dsinθ Hiệu quang trình: (1) Đối với nhiều góc tới θ giá trị ∆ số nguyên lần bước sóng λ nên tia X phản xạ có giao thoa giảm Khi ∆ = nλ sóng phản xạ pha ta có giao thoa tăng Như ta thu cường độ sóng phản xạ tăng mạnh góc tới θ thoả mãn điều kiện: 2dsinθ = nλ Đây nội dung định luật Bragg Ứng dụng định luật Bragg để xác định khoảng cách mạng d biết λ góc tới θ tương ứng với vạch thu Ta tính kích thước trung bình mẫu theo cơng thức Scherrer sau: Φ= λ : bước sóng xạ tia X ( Cu − Kα =0.154 nm) k: hệ số (0.89) SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 26 Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ β : độ rộng ½ chiều cao peak sau trừ độ rộng thiết bị Ứng dụng: Phương pháp XRD dùng để xác định cấu trúc, thành phần pha dựa số lượng, vị trí cường độ pick phổ nhiễu xạ tia X để suy đoán kiểu mạng từ xác định chất vật thể Trong đề tài này, phổ XRD tiến hành đo máy D8-ADVANCE Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, TP HCM 2.2 PHƯƠNG PHÁP KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM)[3][4] Kính hiển vi điện tử quét (SEM): loại kính hiển vi điện tử tạo ảnh có độ phân giải cao bề mặt mẫu Ưu điểm: không cần phá mẫu phân tích hoạt động mơi trường chân không thấp Nguyên lý hoạt động tạo ảnh SEM Một chùm điện tử qua thấu kính điện tử để hội tụ thành điểm nhỏ chiếu lên bề mặt mẫu nghiên cứu Nhiều hiệu ứng xảy hạt điện tử chùm tia va chạm với bề mặt vật rắn Từ điểm chùm tia va chạm với bề mặt mẫu có nhiều loại hạt, nhiều loại tia phát (tín hiệu) Mỗi loại tín hiệu phản ánh đặc điểm mẫu điểm điện tử chiếu vào Cho chùm điện tử quét mẫu, đồng thời quét tia điện tử hình đèn hình cách đồng bộ, thu khuyết đại tín hiệu mẫu phát để làm thay đổi cường độ sáng tia điện tử quét hình ta thu ảnh Cho tia điện tử quét ảnh với biên độ d nhỏ (cỡ mm hay µm) cịn tia điện tử qt hình với biên độ D lớn (bằng kích thước hinh) ảnh có độ phóng đại D/d Độ phóng đại kính hiển vi điện tử qt thông thường từ vài ngàn đến vài trăm ngàn lần Năng suất phân giải phụ thuộc vào đường kính chùm tia điện tử hội tụ chiếu lên mẫu Với súng điện tử thông thường, suất phân giải nm kiểu ảnh điện tử thứ cấp Như thấy chi tiết thô cơng nghệ nano Những kính hiển vi điện tử tốt có súng phát xạ trường, kích thước chùm điện tử chiếu vào mẫu nhỏ 0,2 nm, lắp thêm nhiễu xạ điện tử tán xạ ngược để quan sát hạt cỡ nm theo dõi cách xếp nguyên tử hạt nano SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 27 Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ Trong đề tài này, phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) tiến hành đo máy SEM phịng phân tích hóa học hóa nước, trung tâm phân tích vật liệu đánh giá hư hỏng, Viện Khoa học Vật liệu, Hà Nội, Việt Nam 2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH KHỐI LƯỢNG NHIỆT (TG)[3][4] Phương pháp phân tích khối lượng nhiệt (TGA) phương pháp khảo sát thay đổi khối lượng chất theo nhiệt độ chất đặt lị nung có chương trình thay đổi nhiệt độ kiểm soát cách chặt chẽ Nhiệt độ nung lên đến 1600°C Mẫu nối với cân nhiệt để cân mẫu liên tục trình nung Để liên tục phát thay đổi mẫu trình nung, chén đựng mẫu phải nối kết với cân nhiệt Đường cong TG giúp ta xác định độ bền nhiệt chất, q trình hóa lí xảy trình phân hủy nhiệt chất đồng thời xác định độ tinh khiết chất Quá trình phân hủy nhiệt mẫu đề tài thực máy STA 409 PCNETZSCH Khoa Công nghệ Vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa TP HCM SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 28 Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ CHƯƠNG THỰC NGHIỆM – KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 3.1 TỔNG HỢP BỘT NANO Y0.8La0.2FeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA 3.1.1 Hóa chất dụng cụ 3.1.1.1 Hóa chất Các hóa chất sử dụng đề tài muối Fe(NO 3)3·9H2O, YCl3·6H2O, LaCl3.7H2O, dung dịch NH3 25% (d = 0.908 g/ml), nước cất, dung dịch HCl 1M,… 3.1.1.2 Dụng cụ Cốc thuỷ tinh loại 1000 ml, cốc thuỷ tinh loại 50 ml, pipet loại 50 ml 10 ml, máy hút chân khơng, cuvet, phễu lọc, giấy lọc, bình định mức 100 ml, bếp điện, máy khuấy từ gia nhiệt, lò nung Wise Therm, chén nung, máy UV-VIS… 3.1.2 Phương pháp thực nghiệm [4][11] Để tổng hợp bột Y0.8La0.2FeO3 với kích thước hạt nanomet, đơn phase độ đồng cao, cần phân tích tìm kiếm điều kiện tối ưu để tổng hợp chúng Trên sở phân tích tài liệu tham khảo chúng tơi sử dụng phương pháp đồng kết tủa cấu tử từ dung dịch nước chúng, phương pháp đảm bảo tính đồng hố học hoạt tính cao bột ferrite tạo thành Nhỏ từ từ hỗn hợp dung dịch muối YCl 3, LaCl3 FeCl3 với tỉ lệ mol tương ứng : : 10 vào cốc nước sôi Sau cho hết muối vào ta đun sôi thêm – phút nữa, trường hợp dung dịch có màu nâu đỏ không đổi màu để nguội đến nhiệt độ phòng Dung dịch nhận để nguội đến nhiệt độ phịng, sau nhỏ từ từ dung dịch amoniac (0,5%) vào để kết tủa hết dung dịch nghiệm khuấy SVTH: Nguyễn Xuân Lập caion Kết tủa thu thí máy khuấy từ khoảng thời gian 15–20 Hình 3.1 Mơ tả thí nghiệm Trang 29 Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ phút Sau lọc kết tủa máy hút chân không rửa kết tủa nước cất vài lần đem phơi khô nhiệt độ phịng đến khối lượng khơng đổi Kết tủa (dạng bột) nhận đem nung ngồi khơng khí lị nung (Wise Therm) từ nhiệt độ phòng đến khoảng nhiệt độ khác để kiểm tra hoàn thiện việc kết tinh tạo pha đồng Sơ đồ thực nghiệm sau (hình 3.2) YCl3.6H2O, LaCl3.7H2O Nước cất 3+ 3+ Dung dịch Y , La Fe 3+ Khuấy từ, + dd NH3 Gel nhớt Lọc, để khô tự nhiên Gel khơ Nung Sản phẩm Hình 3.2 Sơ đồ chế tạo vật liệu Y0.8La0.2FeO3 3.2 CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA BỘT NANO Y0.8La0.2FeO3 TỔNG HỢP THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA  Dựa vào giản đồ phân tích nhiệt khối lượng TGA (hình 3.3), ta thấy: • o o o Sự khối lượng xảy chủ yếu vùng nhiệt độ từ 90 -110 C, 170 o o o 190 C từ 670 -720 C • o Q trình khối lượng khoảng 100 C trình nước bề mặt, đường TG cho thấy % khối lượng 4,09% • o o Q trình khối lượng khoảng 170 -190 giải thích nước hydroxit Fe(OH)3, Y(OH)3, La(OH)3 nung nhiệt độ cao trình o nước kèm theo hiệu ứng thu nhiệt xảy đến nhiệt độ khoảng từ 400 o 500 C • o Ở 500 C khối lượng mẫu giảm xấp xỉ 40% SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 30 Khóa Luận Tốt Nghiệp • GVHD: TS Dương Bá Vũ o o o Ở nhiệt độ khoảng từ 670 -720 ta thấy có giảm khối lượng từ 720 ta quan sát thấy đường đẳng khối lượng tương ứng với trình chuyển phase kết tinh hạt nano Y0.8La0.2FeO3 Từ kết phân tích nhiệt, chúng tơi chọn mức o o nhiệt độ nung mẫu (750 C, 850 C) để khảo sát phương pháp XRD SEM Hình 3.3 Đồ thị đường cong phân tích nhiệt khối lượng (TGA) mẫu bột điều chế theo phương pháp đồng kết tủa  o o Hình 3.4 phổ XRD mẫu sau nung 750 C 850 C o o Nhìn vào phổ XRD nhiệt độ 750 C, 850 C gần giống giống với phổ chuẩn YFeO3 Vị trí đỉnh nhiễu xạ mẫu nung nhiệt độ khác không bị thay đổi nhiều so với mẫu chuẩn Tuy nhiên, có mở rộng khoảng cách mạng o o d giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu nung 750 C, 850 C so với mẫu YFeO3 tinh khiết [8, 11] (Bảng 2) SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 31 Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ Hình 3.4 Phổ XRD bột Y0.8La0.2FeO3 điều chế theo phương pháp o o đồng kết tủa sau nung a-750 C, b-850 C Bảng Kết phân tích nhiễu xạ tia X mẫu Y0 8La0 2FeO3 № peak hình 3.4 YFeO3 [8, 11] d; [Å] Y0.8La0.2FeO3 Chú ý: Bảng trích số peak mẫu điều chế để minh hoạ Nguyên nhân bán kính ion La 3+ (r rY 3+ = 0,119 nm) làm cho khoảng cách mạng d tăng Điều chứng tỏ có xâm nhập 3+ La vào mạng YFeO Mặt khác, giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu sau o o nung 750 C hay 850 C không quan sát thấy phase tạp chất La 2O3, Y2O3, LaOCl, YOCl…Điều cách gián tiếp nói lên xâm nhập hoàn toàn ion 3+ La vào mạng YFeO3 Như vậy, từ đường cong phân tích nhiệt giản đồ nhiễu xạ tia X ta thấy kết tinh o tạo phase đồng Y0.8La0.2FeO3 hoàn thiện nhiệt độ khoảng 750 C Quá trình tạo thành đơn phase Y0.8La0.2FeO3 từ tiền chất điều chế theo phương pháp đồng kết tủa miêu tả phương trình phản ứng hóa học thơng qua giai đoạn sau: Giai đoạn 1: trình kết tủa hidroxit Fe(OH) 3,Y(OH)3 La(OH)3 tác nhân kết tủa dung dịch nước amoniac: SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 32 Giai đoạn 2: trình phân huỷ hidroxit Fe(OH)3 ,Y(OH)3 La(OH)3 nung mẫu nhiệt độ cao tạo thành oxit tương ứng: 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O 2Y(OH)3 → Y2O3 + 3H2O 2La(OH)3 → La2O3 + 3H2O Giai đoạn 3: trình kết hợp oxit Fe2O3, Y2O3, La2O3 nhiệt độ cao tạo thành ferrite: Fe2O3 + 0.8Y2O3 + 0.2La2O3  Hình 3.5, 3.6 ảnh SEM 7500 C → 2Y La 0.8 FeO 0.2 o nung khoảng nhiệt độ 750 C o mẫu sau 850 C Hình 3.5 Ảnh SEM mẫu bột sau nung 750°C (t = 1h) SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 33 Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ Hình 3.6 Ảnh SEM mẫu bột sau nung 850°C (t = 1h) Từ ảnh SEM, ta thấy hạt Y 0.8La0.2FeO3 tạo thành có dạng hình cầu phân cạnh yếu, kích thước dao động khoảng 30-50 nm Ngồi ra, hạt cịn liên kết với tạo thành khối hạt kéo dài SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 34 Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trên sở nội dung kết thu đề tài, ta có kết luận sau:  Tổng quan vật liệu nano, phân loại vật liệu nano dựa vào dấu hiệu khác số chiều, kích thước, hình dạng, lĩnh vực ứng dụng  Tìm hiểu cấu trúc, phương pháp điều chế vật liệu perovskite dạng ABO3 lĩnh vực ứng dụng chúng;  Tổng quan oxit, hydroxit sắt, lanthanum, yttrium;  Tóm tắt phương pháp nghiên cứu sử dụng đề tài (XRD, SEM TGA);  Đã tổng hợp vật liệu nano Y0.8La0.2FeO3 phương pháp đồng kết tủa với kích thước hạt cấu trúc ≤ 50 nm; Do lần làm quen với việc nghiên cứu khoa học nên em chưa thể nghiên cứu sâu đề tài này, có hội tiếp tục em phát triển đề tài theo hướng:  Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian nung đến hình thái kích thước hạt Y0.8La0.2FeO3;  Nghiên cứu từ tính hạt nano Y0.8La0.2FeO3 để từ ứng dụng chúng vào thiết bị truyền động cảm biến v.v  Tổng hợp bước đầu nghiên cứu từ tính hệ vật liệu perovskite YxLa1- xFeO3 SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 35 Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lâm Thị Kiều Giang (2011), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano thấp chiều yttri, ziriconi tính chất quang chúng”, Luận án Tiến sĩ Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam-Hà Nội [2] Đỗ Thị Anh Thư (2011), “Chế tạo nghiên cứu tính chất cảm biến nhạy cồn sở vật liệu oxit perovskit”, Luận án Tiến sĩ Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam-Hà Nội [3] TS Phan Thị Hoàng Oanh, “Chuyên đề Phân tích cấu trúc vật liệu vơ cơ”, Trường Đại học Sư phạm TP HCM [4] Hoàng Triệu Ngọc (2010), “Khảo sát điều kiện tổng hợp bột nano YFeO3”, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Sư phạm TP HCM [5] Hồng Nhâm Hóa học vơ Tập NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 2009 [6] Lưu Minh Đại, Nguyễn Xuân Dũng, “Tổng hợp perovskit LaMnO3 phương pháp đốt cháy gel nhiệt độ thấp”, Tạp chí Hóa học, T.48(1), trang 18-23, 2010 [7] Nguyễn Hữu Đức, Trần Mậu Danh, Trần Thị Dung, “Chế tạo nghiên cứu tính chất từ hạt nano Fe 3O4 ứng dụng y sinh học”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 23, trang 231-237, 2007 [8] Nguyễn Minh Tuấn, Nguyễn Thị Thuỷ, Đặng Lê Minh, Nguyễn Phú Thùy, “Tính chất điện hợp chất Perovskite lưỡng nguyên tố đất (La 1-xYx) FeO3”, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2009), trang 052, Đà Nẵng 8-10/11/2009 [9] Nguyễn Minh Tuấn, Nguyễn Thị Thuỷ, Đặng Lê Minh, Nguyễn Phú Thùy, “Tính chất từ bất thường hợp chất Perovskite lưỡng nguyên tố đất (La 1xYx)FeO3 (La1-yNdy)FeO3”, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ (SPMS-2009), trang 054, Đà Nẵng 8-10/11/2009 [10] Nguyễn Thị Anh (2009), “Phân tích lượng nhỏ nguyên tố đất lớp mạ hợp kim Ni- Zn”, Luận văn Thạc sỹ, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội [11] Dinh Van Tac, V O Mittova, and I Ya Mittova, Influence of Lanthanum Content and Annealing Temperature on the Size and Magnetic Properties of Sol–Gel Derived Y1 – xLaxFeO3 Nanocrystals// Inorganic Materials, 2011, Vol 47, No 5, pp 521–526 © Pleiades Publishing, Ltd., 2011 SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 36 Khóa Luận Tốt Nghiệp GVHD: TS Dương Bá Vũ [12]Dinh Van Tac, V O Mittova, and I Ya Mittova, Synthesis and Magnetic Properties of Nanocrystalline Y1 – xCdxFeO3 – δ (0 ≤ x ≤ 0.2), Inorganic Materials, 2011, Vol 47, No 10, pp 1141–1146 © Pleiades Publishing, Ltd., 2011 [13]S M Khetre, H V Jadhav and S R Bamane, Synthesis and characterization of nanocrystalline LaFeO3 by combustion route//RASARAN J.Chem Vol.3, No.1 (2010), 82-86 Trang Web: [14]http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn/default.aspx?param=1647aWQ9MTU0Nz UmZ3JvdXBpZD0ma2luZD1zdGFydCZrZXl3b3JkPWw=&page=3 SVTH: Nguyễn Xuân Lập Trang 37 ... SEM TGA);  Đã tổng hợp vật liệu nano Y0. 8La0. 2FeO3 phương pháp đồng kết tủa với kích thước hạt cấu trúc ≤ 50 nm; Do lần làm quen với việc nghiên cứu khoa học nên em chưa thể nghiên cứu sâu đề tài... bày tổng quan vật liệu nano có cấu trúc perovskite phương pháp điều chế chúng - Chương Các phương pháp nghiên cứu Trình bày phương pháp khảo sát cấu trúc tinh thể, cấu trúc tế vi vật liệu tổng hợp. .. Nung Sản phẩm Hình 3.2 Sơ đồ chế tạo vật liệu Y0. 8La0. 2FeO3 3.2 CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA BỘT NANO Y0. 8La0. 2FeO3 TỔNG HỢP THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA  Dựa vào giản đồ phân tích nhiệt