Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu của đề tài chế tạo thành công vật liệu nano Co1-xZnxFe2O4 bằng phương pháp thủy nhiệt; hiểu rõ hơn mối quan hệ giữa kích thước hạt và các tính chất từ; chế tạo chất lỏng từ bằng cách bọc chotisan để nghiên cứu ứng dụng nhiệt từ trị. Mời các bạn cùng tham khảo.
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Phạm Thị Hồng Hoa TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA HỆ HẠT NANO CoFe2O4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ: VẬT LÝ CHẤT RẮN Hà Nội - 2019 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Phạm Thị Hồng Hoa TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA HỆ HẠT NANO CoFe2O4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số: 8.44.01.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ CHẤT RẮN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đỗ Hùng Mạnh Hà Nội - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi nhóm nghiên cứu, tất kết nghiên cứu trung thực Hà Nội, tháng năm 2019 Học viên Phạm Thị Hồng Hoa LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đỗ Hùng Mạnh - người thầy tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình thực luận văn Tơi xin cảm ơn TS Phạm Hồng Nam tận tình dẫn, góp ý cụ thể cho tơi nghiên cứu khoa học Tôi xin trân trọng cảm ơn giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cán thuộc Phòng Vật lý vật liệu từ siêu dẫn, Viện Khoa học vật liệu – Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam q trình tơi thực hoàn thành luận văn Cuối cùng, hỗ trợ, động viên từ gia đình bè bạn động lực to lớn giúp tơi hồn thành luận văn Tác giả luận văn Phạm Thị Hồng Hoa MỤC LỤC MỞ ĐẦU NỘI DUNG 12 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU Co1-xZnxFe2O4 12 1.1 CẤU TRÚC TINH THỂ 12 1.1.1 Cấu trúc vật liệu ferit spinel 12 1.1.2 Cấu trúc vật liệu nano Co1-xZnxFe2O4 14 1.2 TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA FERIT SPINEL 14 1.2.1 Dị hướng từ tinh thể 14 1.2.2 Dị hướng từ bề mặt 15 1.3 ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC HẠT ĐẾN TRẠNG THÁI VÀ TÍNH CHẤT TỪ 17 1.3.1 Đơn đômen 17 1.3.2 Siêu thuận từ 18 1.3.3 Từ độ mơ hình vỏ-lõi 19 1.3.4 Lực kháng từ 20 1.4 CƠ CHẾ SINH NHIỆT CỦA HẠT NANO TỪ TRONG TỪ TRƯỜNG XOAY CHIỀU 21 1.4.1 Cơ chế hồi phục (Néel Brown) 22 1.4.2 Tổn hao từ trễ 23 1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HẠT NANO Co1-xZnxFe2O4 24 1.5.1 Phương pháp thủy nhiệt 25 1.5.2 Phương pháp sol-gel 26 1.5.3 Phương pháp phân hủy nhiệt 28 1.5.4 Phương pháp đồng kết tủa 29 1.6 ỨNG DỤNG CỦA VẬT LIỆU NANO 30 Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 33 2.1 CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO Co1-xZnxFe2O4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT 33 2.1.1 Hóa chất 34 2.1.2 Thiết bị 35 2.1.3 Quy trình tổng hợp 35 2.2 TỔNG HỢP CHẤT LỎNG TỪ TỪ NỀN HẠT Co1-xZnxFe2O4 38 2.2.1 Hóa chất 38 2.2.2 Quy trình tổng hợp 38 2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 39 2.3.1 Nhiễu xạ tia X 39 2.3.2 Kính hiển vi điện tử quét 40 2.3.3 Từ kế mẫu rung 41 2.3.4 Phổ tán xạ Laze động 42 2.3.5 Đốt nóng cảm ứng từ 43 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 3.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng lên cấu trúc kích thước 45 3.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng tới tính chất từ 48 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ THAY THẾ Co BỞI Zn LÊN CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA HỆ HẠT NANO Co1-xZnxFe2O4 49 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp Zn2+ lên cấu trúc 49 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ pha tạp Zn2+ lên tính chất từ 52 3.3 ĐỐT NÓNG CẢM ỨNG TỪ CỦA CHẤT LỎNG TỪ 53 3.3.1 Kích thước thủy động độ ổn định chất lỏng từ 54 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ chất lỏng từ đến nhiệt độ đốt nóng cảm ứng từ 55 3.3.3 Ảnh hưởng nồng độ chất lỏng từ đến công suất tổn hao 56 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 I DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU A : Hằng số mạng A : Phân mạng tứ diện A1 : Độ lớn tương tác trao đổi A2 : Nội hệ hạt nano A3 : Năng lượng chu trình từ hóa B : Phân mạng bát diện C : Nhiệt dung riêng C : Nồng độ hạt từ dx : Mật độ khối lượng D : Kích thước hạt Dc : Kích thước tới hạn đơn đơmen DFESEM : Kích thước hạt dSP : Kích thước siêu thuận từ DXRD : Kích thước tinh thể E : Năng lượng dị hướng F : Tần số H : Cường độ từ trường Hc : Lực kháng từ K : Hằng số dị hướng từ tinh thể Keff : Hằng số dị hướng hiệu dụng KV : Hằng số dị hướng từ khối KS : Hằng số dị hướng bề mặt kB : Hằng số Boltzmann L : Hàm Langevin M : Khối lượng M : Từ độ M(0) : Từ độ 0K Me2+ : Các kim loại hóa trị 2+ Mr : Từ độ dư Ms : Từ độ bão hòa Ms( ) : Từ độ vật liệu khối N : Số hạt đơn vị thể tích P : Cơng suất rc : bán kính đơn men tới hạn hạt đơn men hình cầu T : Nhiệt độ TB : Nhiệt độ khóa Tb : Nhiệt độ bão hịa TC : Nhiệt độ Curie To : Nhiệt độ hiệu dụng ΔT : Độ biến thiên nhiệt độ T : Thời gian V : Thể tích hạt W : Năng lượng từ hóa : Độ dài tương quan : Độ nhớt chất lỏng từ : Độ lớn tương tác trao đổi : Khối lượng riêng 0 : Độ từ thẩm chân không χ’ : Phần thực độ cảm từ xoay chiều χ’’ : Phần ảo độ cảm từ xoay chiều : Thời gian hồi phục hiệu dụng : Thời gian hồi phục Brown : Thời gian hồi phục Neél : Thời gian hồi phục đặc trưng ω0 : Tần số Larmor II DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT EDX Tán xạ lượng tia X ILP : Công suất tổn hao nội LRT : Lý thuyết đáp ứng tuyến tính CS : Chitosan SPM : Siêu thuận từ SLP : Công suất tổn hao riêng SW : Stoner-Wohlfarth TEM : Hiển vi điện tử truyền qua XRD : Nhiễu xạ tia X VSM : Hệ từ kế mẫu rung III DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể vật liệu ferit spinel [6] Hình 1.2 Sự xếp spin bề mặt hạt sắt từ hai trường hợp dị hướng bề mặt khác K < K > [11] Hình 1.3 Góc Φ ion MI MII với ion oxy [9] Hình 1.4 Các cấu hình phân bố ion mạng spinel, phân mạng A B ion kim loại vị trí tứ diện bát diện, vịng trịn lớn ion ơxy [10] Hình 1.5 Mơ hình vỏ-lõi hạt nano từ [15] Hình 1.6 Lực kháng từ phụ thuộc vào kích thước hạt [16] Hình 1.7 Cơ chế sinh nhiệt hạt nano từ thơng qua q trình vật lý khác [17] Hình 1.8 Hình 1.9 Sơ đồ minh họa của: (a) hồi phục Neel (b) hồi phục Brown[18] Thời gian hồi phục phụ thuộc vào kích thước [18] Hình 1.10 Chu trình từ trễ vật liệu sắt từ đa đơmen [19] Hình 1.11 Sự phụ thuộc áp suất nước vào nhiệt độ thể tích khơng đổi [22] Hình 1.12 Bình thủy nhiệt [23] Hình 1.13 Kỹ thuật Sol – gel sản phẩm [25] Hình 1.14 Diễn biến trình Sol – gel [26] Hình 2.1 Giản đồ biểu diễn mối quan hệ số điện môi theo nhiệt độ áp suất [29] Hình 2.2 Sự phát triển mầm oxide điều kiện thường điều kiện tới hạn [30] ... cho Luận văn: Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc tính chất hệ hạt nano Co1-xZnxFe2O4 phương pháp thủy nhiệt Mục đích đề tài: - Chế tạo thành cơng vật liệu nano Co1-xZnxFe2O4 phương pháp thủy nhiệt. .. HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Phạm Thị Hồng Hoa TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT CỦA HỆ HẠT NANO CoFe2O4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT... quan hệ kích thước hạt tính chất từ 10 - Chế tạo chất lỏng từ cách bọc chotisan để nghiên cứu ứng dụng nhiệt từ trị Phạm vi nghiên cứu: Cấu trúc, hình thái, kích thước, tính từ hệ hạt nano Co1-xZnxFe2O4