Nghiên cứu chế tạo chất liệu từ trên cơ sở hạt nano từ tính có các lớp phủ khác nhau

LƯƠNG XUÂN ĐIỂN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LƯƠNG XUÂN ĐIỂN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU PHI KIM NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CHẤT LIỆU TỪ TRÊN CƠ SỞ HẠT NANO TỪ TÍNH CĨ CÁC LỚP PHỦ KHÁC NHAU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU PHI KIM KHOÁ 2009 - 2011 Hà Nội - Năm 2011 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển LỜI CẢM ƠN Luận văn thực Bộ mơn Hóa vơ & Đại Cương, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Để hoàn thành luận văn nhận nhiều động viên, giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Trước hết, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến người thầy tơi, PGS TS Huỳnh Đăng Chính, với kiến thức sâu rộng hướng dẫn thực nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới thầy giáo, người đem lại cho kiến thức bổ trợ, vơ có ích năm học vừa qua Chân thành cảm ơn thầy cô Bộ mơn Hóa vơ & Đại cương có giúp đỡ hỗ trợ kịp thời giúp cho việc hồn thành luận văn Cuối tơi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, người ln bên tơi, động viên khuyến khích tơi trình thực đề tài nghiên cứu Hà Nội, ngày 16 tháng 12 năm 2011 Lương Xuân Điển Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển LỜI CAM ĐOAN Tên Lương Xuân Điển, học viên cao học lớp Vật liệu phi kim, chuyên ngành Khoa học Kỹ thuật Vật liệu phi kim, khoá 2009-2011 Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ ‘‘Nghiên cứu chế tạo chất liệu từ sở hạt nano từ tính có lớp phủ khác nhau’’ cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu nghiên cứu thu từ thực nghiệm không chép Học viên Lương Xuân Điển Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN T 3T LỜI CAM ĐOAN _ T 3T MỤC LỤC _ T 3T DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT _ T T DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU _ T T DANH MỤC CÁC HÌNH _ T 3T MỞ ĐẦU _ 11 T 3T CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 13 T 3T 1.1 VẬT LIỆU SPINEL NiFe O 13 T R R R R3 T 1.1.1 Cấu trúc tinh thể spinel mạng thuận _ 13 T T 1.1.2 Cấu trúc tinh thể spinel mạng đảo NiFe O 16 T R R R R3 T 1.1.3 Tính chất từ spinel NiFe O 16 T R R R R3 T 1.2 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU SrFe 12 O 19 _ 18 T R R R R3 T 1.2.1 Cấu trúc vật liệu ferrit SrFe 12 O 19 _ 18 T R R R R3 T 1.2.2 Tính chất vật liệu khối SrFe 12 O 19 22 T R R R R3 T 1.2.3 Tính chất từ vật liệu hạt siêu mịn nano 24 T T 1.2.4 Ứng dụng vật liệu hạt siêu mịn nano ferrit lục giác 26 T T 1.3 VẬT LIỆU TỪ CÓ CẤU TRÚC CORE-SHELL VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH T HƯỞNG 27 3T 1.3.1 Vật liệu có cấu trúc core-shell 27 T T 1.3.2 Hiệu ứng Exchange-bias _ 29 T T 1.3.3 Exchange-Coupled Nam châm nanocomposite _ 34 T T CHƯƠNG II: SƠ LƯỢC CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO HẠT FERIT TỪ 37 T T 3 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển 2.1 PHƯƠNG PHÁP GỐM _ 37 T T 2.2 PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA VÀ ĐỒNG KẾT TỦA NHŨ TƯƠNG _ 38 T T 2.3 PHƯƠNG PHÁP NẤU VI SÓNG TRONG ĐIỆN TRƯỜNG ĐỊNH HƯỚNG 39 T T 2.4 PHƯƠNG PHÁP PHUN NUNG _ 39 T T 2.5 PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL _ 40 T T 2.6 PHƯƠNG PHÁP THỦY NHIỆT _ 43 T T CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU _ 44 T T 3.1 THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO MẪU _ 44 T T 3.1.1 Các hóa chất dụng cụ sử dụng 44 T T 3.1.2 Tổng hợp vật liệu SrFe 12 O 19 _ 45 T R R R R3 T 3.1.3 Tổng hợp vật liệu SrFe 12 O 19 /SiO _ 46 T R R R R R R3 T 3.1.4 Tổng hợp vật liệu NiFe O _ 46 T R R R R3 T 3.1.5 Tổng hợp vật liệu SrFe 12 O 19 /NiFe O 46 T R R R R R R R R3 T 3.1.6 Tổng hợp ống nano bon 47 T T 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48 T T 3.2.1 Nhiễu xạ tia X (XRD) _ 48 T T 3.2.2 Các phép đo đường cong từ hóa, đường cong ZFC 50 T T 3.2.3 Phổ phân tán lượng tia X (EDX) 51 T T 3.2.4 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 51 T T 3.2.5 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) _ 53 T T 3.2.6 Phương pháp đo phổ tán xạ Raman 54 T T CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57 T T 4.1 MẪU SrFe 12 O 19 VÀ SrFe 12 O 19 /SiO 57 T R R R R R R R R R R3 T 4.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X 57 T 3T Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển 4.1.2 Kết SEM EDX _ 62 T T 4.1.3 Kết đo TEM _ 63 T 3T 4.1.4 Kết VSM _ 64 T 3T 4.2 MẪU CORE-SHELL SrFe 12 O 19 /NiFe O CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP T R R R R R R R R SOL-GEL THỦY NHIỆT 66 3T 4.2.1 Kết nhiễu xạ tia X 66 T T 4.2.2 Kết đo SEM mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O _ 67 T R R R R R R R R3 T 4.2.3 Kết đo VSM _ 68 T 3T 4.3 ỐNG NANO CÁC BON PHÁT TRIỂN TRÊN NỀN TẢNG XÚC TÁC T SrFe 12 O 19 , NiFe O VÀ SrFe 12 O 19 /NiFe O _ 71 R R R R R R R R R R R R R R R R3 T 4.3.1 Kết SEM 71 T 3T 4.3.2 Kết phổ Raman 72 T T KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74 T 3T TÀI LIỆU THAM KHẢO _ 76 T 3T Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT SEM (Scanning Electron Microscopy) – Kính hiển vi điện tử quét TEM (Transmission Electron Microscopy) – Kính hiển vi điện tử quét EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) - Phổ tán sắc lượng hay phổ tán sắc lượng tia X XRD (X -Ray Diffraction Spectrum) - Phổ nhiễu xạ tia Rơnghen (tia X) VSM (Vibrating Sample Magnetometer) - Từ kế mẫu rung ACCVD (Alcohol Catalytic Chemical Vapor Deposition) – Ngưng tụ hóa học sử dụng nguồn tạo bon từ rượu Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Từ độ bão hòa, nhiệt độ Curie, khối lượng riêng BaFe 12 O 19 , R R R R SrFe 12 O 19 24 R R R R Bảng 4.1: Bảng tính tốn thơng số mạng mẫu SrFe 12 O 19 …… ….58 T R R R R Bảng 4.2: Kích thước hạt nano SrFe 12 O 19 thu từ phương pháp sol-gel thủy nhiệt T R R R R T tính theo cơng thức Scherrer………………………………………… … 62 Bảng 4.3: Kết đo VSM mẫu SrFe 12 O 19 chế tạo phương pháp solT R R R R gel thủy nhiệt 900oC SrFe 12 O 19 /SiO …………… …… 65 P P R R R R R R Bảng 4.4: So sánh tính chất từ SrFe 12 O 19 nung 900oC, NiFe O nung 500oC R R R R P P R R R R P P SrFe 12 O 19 /NiFe O nung 500oC 69 R R R R R R R R P P Bảng 4.5: Kết đo VSM mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O .69 T R R R R R R R R Luận văn thạc sỹ Lương Xn Điển DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Hai kiểu định xứ mặt tứ diện ô mạng spinel 1.1a: A mầu xanh, O mầu đỏ.Sự định xứ mặt bát diện hốc mạng spinel 1.1b: B mầu xám, Oxi mầu đỏ 13 Hình 1.2: Sự xếp cấu trúc 1.1a 1.1 b ô mạng đơn vị, hình bóng mờ cấu trúc a, mầu trắng cấu trúc b 14 Hình 1.3: Sự xếp nguyên tử phạm vị ô đơn vị MgAl O : R R R R Mg mầu xanh, Al mầu xám O mầu đỏ 14 Hình 1.4: Bố cục chung cạnh bát diện BO dọc theo trục c a)lớp thứ lớp R R thứ hai dãy bát diện, b)lớp thứ hai thứ ba dãy bát diện BO c) lớp thứ ba R R thứ tư dãy bát diện BO 15 R R Hình 1.5: Sự xếp khối bát diện tứ diện dọc theo trục c 15 Hình 1.6: Cấu trúc tinh thể NiFe O : nguyên tử Ni có mầu xanh lá, R R R R nguyên tử sắt có mầu hồng nguyên từ O có mầu xanh nước biển 16 Hình 1.7: Một đơn vị spine ferit góc tạo cation A B 17 Hình 1.8: Sự xếp spin ferit spinel đảo 17 Hình 1.9: Mơmen từ bão hịa đơn vị thể tích ferit spinel hàm số điện tử 3d ion M 2+ 18 Hình 1.10: Ơ mạng sở SrFe 12 O 19 19 R R R R Hình 1.11: Sự phụ thuộc độ kháng từ vào đường kính hạt nanơ từ 25 Hình 1.12: a) Sơ đồ cấu trúc nano core-shell, b) Ảnh TEM hạt Co oxit 28 Hình 1.13: Phụ thuộc dịch chuyển chu trình từ hóa, (a) H E lực kháng, ( b) H C vào bề dầy vỏ CoO với lõi SrFe 12 O 19 hạt nano core-shell T = 77K 29 R R R R Hình 1.14: Kết trao đổi liên kết cặp FM AFM (a) dịch đường cong từ hóa, (b) tăng lực kháng từ 30 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển Hình 1.15: Sơ lược biểu đồ cấu hình spin trước sau trình làm lạnh từ trường 31 Hình 1.16: Sơ lược biểu đồ cấu hình spin cặp FM-AFM trạng thái khác dịch chuyển đường cong từ trễ với hệ K AFM rộng 32 Hình 1.17: Sơ lược biểu đồ cấu hình spin cặp FM-AFM trạng thái khác dịch chuyển đường cong từ trễ với hệ K AFM nhỏ 33 Hình 1.18: Đường cong từ hóa M(H) vật liệu từ cứng vật liệu từ mềm 34 Hình 1.19: Kết tương tác trao đổi pha từ cứng pha từ mềm 35 Hình 3.1: Quy trình tổng hợp SrFe 12 O 19 45 R R R R Hình 3.2: Thiết bị ACCVD 47 Hình 3.3: Sơ đồ nhiễu xạ tia X…………………………… … 49 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý thiết bị VSM 50 Hình 3.5: Sơ đồ cấu tạo kính hiển vi điện tử quét (SEM) 52 Hình 3.6: Nguyên tắc chung phương pháp hiển vi điện tử 54 Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý tán xạ Rayleigh tán xạ Raman 55 Hình 3.8: Vạch Stockes vạch Anti-stokes đối xứng qua vạch tần số cường độ ánh sáng tới 55 Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ đo Raman 56 Hình 4.1: Kết nhiễu xạ tia X mẫu Sr 1-x Ca x Fe 12 O 19 nung 900oC R R R R R R R R P P phương pháp đồng kết tủa 57 Hình 4.2: Kết nhiễu xạ tia X mẫu SrFe 12 O 19 nung 900oC R R R R P P phương pháp thủy nhiệt với tỉ lệ mol Fe/Sr 12 59 Hình 4.3: Kết nhiễu xạ tia X mẫu SrFe 12 O 19 nung 900oC R R R R P P phương pháp sol-gel thủy nhiệt (a), thủy nhiệt (b) với tỉ lệ mol Fe/Sr 11 .60 Hình 4.4: Kết nhiễu xạ tia X mẫu SrFe 12 O 19 nung 900oC R R R R P P phương pháp thủy nhiệt với tỉ lệ mol Fe/Sr 10 61 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển 4.2 MẪU CORE-SHELL SrFe 12 O 19 /NiFe O CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG T R R R R R R R R PHÁP SOL-GEL THỦY NHIỆT 4.2.1 Kết nhiễu xạ tia X T Kết nhiễu xạ tia X mẫu core-shell SrFe 12 O 19 /NiFe o thu hình 4.9 T R R R R R R R R (c) (b) (a) Hình 4.9: Kết đo XRD mẫu SrFe12O19 (a) 900oC, SrFe12O19/NiFe2O4 (b) 500oC mẫu NiFe2O4 500oC Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu core-shell SrFe 12 O 19 /NiFe O cho thấy đồ thị R R R R R R R R hình 4.9 (b) tồn đỉnh trùng với đỉnh hai tinh thể SrFe 12 O 19 T R R R R1 T NiFe O Dựa vào giản đồ nhiễu xạ tia X hình 4.9 (b) cho thấy cường độ R R R R đỉnh phổ thay đổi nhiều so với chưa bọc NiFe O điều thuộc T T R R R R tính lớp bọc NiFe O hình thành bề mặt hạt SrFe 12 O 19 Không R R R R T R R R R1 T thế, tơi nghiên cứu hồn thiện tinh thể mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O R R R R R R R R nhiệt độ 500oC, 700oC 900oC để khảo sát hiệu ứng exchange bias thay đổi P P P P P P nhiệt độ nung Dưới kết đo XRD mẫu nhiệt độ nung khác trình bày hình 4.10 66 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển - 500oC 700oC 900oC Hình 4.10: Kết đo XRD mẫu SrFe12O19/NiFe2O4 500oC, 700oC 900oC 4.2.2 Kết đo SEM mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O R R R R R R R Kết đo SEM mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O thu hình 4.11 Kết đo SEM 1T R R R R1 T R R R R cho thấy mẫu bao gồm hạt SrFe 12 O 19 NiFe O với kích thước hai T R R R R1 T R R R R loại hạt khác nhau, kết cho thấy bao phủ hạt NiFe O quanh R R R R hạt SrFe 12 O 19 R R R R (b) (a) Hình 4.11: Kết đo SEM mẫu SrFe12O19/NiFe2O4 500oC (a) 700oC (b) 67 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển Như nói đa phần hạt SrFe 12 O 19 bọc hạt NiFe O T R R R R1 T R R R R Tuy nhiên kết bọc hạt SrFe 12 O 19 thể rõ việc khảo sát T R R R R1 T phụ thuộc từ độ mẫu SrFe 12 O 19 , NiFe O SrFe 12 O 19 /NiFe O vào từ T R R R R T R R R R T R R R R1 T R R R R trường 4.2.3 Kết đo VSM Kết đo VSM mẫu NiFe O 500oC , SrFe 12 O 19 900oC vỏ-lõi R R R R P P T R R R R P P T SrFe 12 O 19 /NiFe O nhiệt độ 500oC, 700oCvà 900oC thu từ hình 4.12 T R R R R1T R - R R R P P P P P P SrFe12O19 NiFe2O4 SrFe12O19/NiFe2O4 500oC SrFe12O19/NiFe2O4 700oC SrFe12O19/NiFe2O4 900oC Hình 4.12: Kết đo VSM mẫu SrFe12O19 900oC, NiFe2O4 500oC SrFe12O19/NiFe2O4 500oC, 700oC 900oC Từ kết biểu thị hình 4.12 ta so sánh tính chất từ mẫu SrFe 12 O 19 nung 900oC, NiFe O nung 500oC SrFe 12 O 19 /NiFe O nung 500oC R R R R P P R R R R P P R R R R R R R R P P thấy giá trị lực kháng từ H c từ độ bão hòa M s SrFe 12 O 19 /NiFe O R R R R R R R R R R R R nằm trung gian so với SrFe 12 O 19 NiFe O Nó minh họa cụ thể bảng 4.4 R R R R R R R sau: 68 R Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển Bảng 4.4: So sánh tính chất từ SrFe 12 O 19 nung 900oC, NiFe O nung 500oC R R R R P P R R R R P P SrFe 12 O 19 /NiFe O nung 500oC R R R R R R R R P P Lực kháng từ H c (Oe) Từ độ bão hòa M s (emu/g) SrFe 12 O 19 3559 54,3 NiFe O 79 23,1 Mẫu R R R R R R R SrFe 12 O 19 /NiFe O R R R R R R R R 2908 R R 29,4 T Kết khảo sát phụ thuộc từ độ vào từ trường mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O T R R R R R R R chế tạo phương pháp sol-gel thủy nhiệt nhiệt độ khác thu bảng R1 T 4.5 Bảng 4.5: Kết đo VSM mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O T R R R R R Nhiệt độ Lực kháng từ H C (oC) (Oe) 500 2908 700 2175 900 1158 P R R R Từ độ bão hòa R (emu/g) P 29,4 T 50,9 T 57,7 T Kết khảo sát phụ thuộc lực kháng từ H C , từ độ bão hòa M S nhiệt độ R R R R khác mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O cho thấy lực kháng từ giảm từ 2908 Oe 1T R R R R R R R R1 T xuống 1158 Oe, từ độ bão hòa tăng từ 29,4 emu/g lên 57,7 emu/g tăng nhiệt độ nung mẫu từ 500oC tới 900oC Sự phụ thuộc lực kháng từ từ độ bão hòa P P P P mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O nung nhiệt độ khác thu hình 4.12 Khơng T R R R R R R R R1T mà thấy rõ ràng thay đổi hiệu ứng exchange bias 69 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển đường từ trễ ứng với nhiệt độ nung khác nhau: đường từ trễ không giống với đường từ trễ thơng thường mà có pha vật liệu từ mà có điểm đột biến (tăng, giảm đột ngột) Do mẫu core-shell SrFe 12 O 19 /NiFe O bao gồm T R R R R1 T R R R R hai pha từ tính nên đường cong từ trễ có biểu điểm đột biến Kết cho thấy hạt lõi SrFe 12 O 19 NiFe O tiếp xúc với mật thiết Sự thay đổi từ độ 1T R R R R1T R R R R bão hịa lực kháng từ thuộc tính tồn lớp phủ NiFe O bề R R R R mặt hạt SrFe 12 O 19 kết tương tác hạt bề mặt 1T R R R R1T hai pha từ tính (b) (a) Nhiệt độ nung (oC) Nhiệt độ nung (oC) Hình 4.13: Sự phụ thuộc lực kháng từ (a) từ độ bão hòa (b) mẫu SrFe12O19/NiFe2O4 vào nhiệt độ nung Qua hình 4.13 ta thấy cách rõ ràng thay đổi H c M s mẫu core-shell R R R R SrFe 12 O 19 /NiFe O thay đổi nhiệt độ nung T R R R R1T R R R R Như vậy, mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O chế tạo theo hai bước phương pháp sol1T R R R R1T R R R R gel thủy nhiệt Kết XRD biểu lộ hình thành hexaferrite SrFe 12 O 19 spinel T R R R R1 T NiFe O Kết SEM cho thấy phần hạt SrFe 12 O 19 bao phủ hạt R R R R T R R R R1 T NiFe O Kết VSM cho thấy thay đổi từ độ bão hòa lực kháng từ R R R R 70 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển mẫu SrFe 12 O 19 /NiFe O Kết thay đổi tương tác bề mặt T R R R R1T R R R R hai pha ferit 4.3 ỐNG NANO CÁC BON PHÁT TRIỂN TRÊN NỀN TẢNG XÚC TÁC SrFe 12 O 19 , NiFe O VÀ SrFe 12 O 19 /NiFe O R R R R R R R R R R R R R R R 4.3.1 Kết SEM Để minh chứng cho việc chế tạo thành công hạt nano từ kích thước nano, tơi nghiên cứu chế tạo ống nano bon tảng chất xúc tác cho phát triển ống nano bon hạt nano từ Bởi đường kính ống nano bon đường kính hạt nano có mối quan hệ mật thiết với Dưới hình ảnh SEM hạt nano từ trước sau phát triển ống nano bon thể hình 4.14 (a) (b) (c) (d) (e) (f) Hình 4.14:Kết SEM mẫu: (a)-(d), (b)-(e) (c)-(f) NiFe2O4, SrFe12O19, SrFe12O19/NiFe2O4 trước sau phát triển ống nano bon 71 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển Từ kết hình 4.14 ta thấy trước phát triển ống nano bon hạt nano NiFe O , SrFe 12 O 19 SrFe 12 O 19 /NiFe O có kích thước cỡ khoảng vài nano tới R R R R R R R R R R R R R R R R vài chục nano thể hình 4.14 (a), (b) (c) Sau phát triển ống nano bon phương pháp ACCVD, với hình ảnh SEM trình bày hình 4.14 (d), (e) (f) thấy ống nano bon phát triển tốt NiFe O R R R R SrFe 12 O 19 /NiFe O với đường kính ống bon khoảng vài chục nano, đối R R R R R R R R với SrFe 12 O 19 thu ống nano bon với chiều dài ngắn khoảng R R R R 40 nm đường kính khoảng 10 nm Điều chứng tỏ hạt nano NiFe O , R R R R SrFe 12 O 19 SrFe 12 O 19 /NiFe O tổng hợp thành cơng kích thước nano, hứa R R R R R R R R R R R R hẹn mở ứng dụng cho mảng vật liệu tương lai 4.3.2 Kết phổ Raman Với kết SEM phần minh chứng việc phát triển thành công ống nano bon tảng hạt nano NiFe O , SrFe 12 O 19 SrFe 12 O 19 /NiFe O R R R R R R R R R R R R R R R R để kết luận xác Tơi đem kiểm tra mẫu sau phát triển ống nano bon hạt nano phổ tán xạ Raman Dưới kết phổ tán xạ Raman mẫu sau phát triển ống nano bon trình bày hình 4.15 (a) (a) (b) (b) (c) (c) G D G’ D G D G G’ G’ Hình 4.15: Kết phổ tán xạ Raman mẫu NiFe2O4 (a), SrFe12O19 (b) SrFe12O19/NiFe2O4 (c) sau phát triển ống nano bon ACCVD 72 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển Từ kết trình bày hình 4.15 (a), (b) (c) tương ứng với mẫu NiFe O , SrFe 12 O 19 SrFe 12 O 19 /NiFe O sau phát triển ống nano bon R R R R R R R R R R R R R R R R thiết bị ACCVD ta thấy phổ tán xạ Raman phản ánh tồn píc D, G G’ P P ống nano bon ứng với biến đổi Raman (Raman shift) 1347 cm-1, 1578 cm-1 P P P P 2694 cm-1 Cũng từ hình ảnh phổ Raman ta thấy rằng: tác dụng xúc tác P P cho phát triển ống nano bon tăng dần từ SrFe 12 O 19 < SrFe 12 O 19 /NiFe O < R R R R R R R R R R R R NiFe O thông qua tỉ lệ cường độ píc D G R R R R Như thông qua kết đo SEM phổ Raman minh chứng rõ ràng vai trò hạt nano tới hình thành phát triển ống nano bon, khơng mà cịn chứng minh cho việc chế tạo thành công hạt nano từ có kích thước từ vài nano mét tới vài chục nano mét 73 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A KẾT LUẬN Sau thời gian cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu, thực nghiện khảo sát kết mẫu chế tạo, hồn thành luận văn, chúng tơi thu số kết sau đây: Chế tạo thành công vật liệu SrFe 12 O 19 phương pháp sol-gel thủy nhiệt T R R R R1 T đồng kết tủa, chế tạo thành công vật liệu NiFe O phương pháp sol-gel thủy nhiệt R R R R bọc vật liệu SrFe 12 O 19 vật liệu SiO NiFe O Tìm hiểu sở qua 1T R R R R1T R R R R R R trình hình thành tinh thể vật liệu NiFe O vật liệu SrFe 12 O 19 theo đường tạo R R R R T R R R R1 T phức Đo nhiễu xạ tia X vật liệu thu được, từ kết nhiễu xạ tia X phân tích cấu trúc tinh thể vật liệu xác định kích thước trung bình hạt SrFe 12 O 19 Kết nhiễu xạ cho thấy vật liệu NiFe O thu đơn pha có kích T R R R R1T R R R R thước cỡ nano mét Vật liệu SrFe 12 O 19 thu đơn pha phương pháp đồng kết 1T R R R R1 T tủa sol-gel thủy nhiệt Khảo sát tỉ lệ mol Fe/Sr thích hợp 11 phương pháp sol-gel thủy nhiệt 12 phương pháp đồng kết tủa để thu hạt SrFe 12 O 19 đơn pha Kết phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X vật liệu R R R R SrFe 12 O 19 /NiFe O thu cho thấy phổ nhiễu xạ tia X vật liệu bao gồm T R R R R1T R R R R pha SrFe 12 O 19 NiFe O 1T R R R R1T R R R R Khảo sát kích thước hình thái bề mặt mẫu phép đo SEM thu kích thước hình dạng hạt vật liệu NiFe O , SrFe 12 O 19 vật liệu có cấu R trúc core-shell SrFe 12 O 19 /NiFe O 1T R R R R1T R R R R 74 R R R R R R R Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển Khảo sát phụ thuộc từ độ vào từ trường vật liệu từ trường Kết thu tính chất từ vật liệu SrFe 12 O 19 , NiFe O vật liệu có cấu trúc T R R R R1 T R R R R core-shell Đối với vật liệu có cấu trúc core-shell, kết thu giảm lực kháng từ so với vật liệu SrFe 12 O 19 riêng biệt tăng lên lực kháng từ so với vật 1T R R R R1 T liệu NiFe O riêng biệt thay đổi từ độ bão hòa mẫu core-shell,từ độ bão hòa R R R R mẫu core-shell có thay đổi so với từ độ bão hòa vật liệu NiFe O R R R R SrFe 12 O 19 riêng biệt thay đổi nhiệt độ nung T R R R R1T Phát triển ống nano bon thành công tảng hạt nano SrFe 12 O 19 , R R R R NiFe O SrFe 12 O 19 /NiFe O chất xúc tác nhằm làm dẫn chứng chứng R R R R R R R R R R R R minh việc chế tạo hạt nano thành cơng kích thước từ vài vài chục nano mét Đây kết để nghiên cứu tiền đề cho nghiên cứu ứng dụng phát triển dựa ống nano bon hạt nano ferit B KIẾN NGHỊ Nghiên cứu ảnh hưởng pH, tỉ lệ mol citric/(Fe+Sr), chế độ nung tới hình thành phát triển hạt nano từ SrFe 12 O 19 phương pháp sol-gel thủy nhiệt R R R R Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng thành phần ban đầu tới hình thành phát triển hạt nano từ SrFe 12 O 19 phương pháp thủy nhiệt R R R R Tiếp tục nghiên cứu chế tạo để đưa hệ vật liệu SrFe 12 O 19 , NiFe O , R R R R R R R R SrFe 12 O 19 /SiO , SrFe 12 O 19 /NiFe O ống nano bon phát triển từ R R R R R R R R R R R R R R hạt nano vào ứng dụng lĩnh vực điện, điện tử, môi trường, lượng, sensơ, … 75 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Anh Ataie A., Heshmati-Manesh,S (2001), “Synthesis of ultra-fine particles of strontium hexaferrite by a modified co-precipitation method”, Journal of the European Ceramic Society 21, pp 1951–1955 Alex Goldman Modern Ferrite Technology: Crystal structures of Ferrites 1T Piitsbugh,PA,USA, 52-69 Balwinder., Kaur., Monita., Licci B., Ravi Kumar F., Kulkarni ,S.D., Joyd.P.A., Bamzai K.K., Kotrua P.N (2006), “Modifications in magnetic anisotropy of M—type strontium hexaferrite crystals by swift heavy ion irradiation”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 305, pp 392–402 Chao Liu, Adam J., Rondinone, John Zhang Z (2000), “Synthesis of magnetic spinel ferrite CoFe O nanoparticles from ferric salt and characterization of the sizeR R R R dependent superparamagnetic properties”, Pure Appl Chem., Vol 72, Nos 1–2, pp.37–45 Chitu, L., Jergel, M., Majkova ,E., Luby, S., Capek.I., Satka A ,Ivan J., Kovac J., Timko M (2007), “Structure and magnetic properties of CoFe O and Fe O R R R R R R R R nanoparticles”, Materials Science and Engineering C27 , pp.1415–1419 Dave H.A Blank ,Pham D Thang., Guus Rijders, (2005), “Spinel colbal ferrte by complexometric synthesis”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 259, pp 251 – 256 76 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển David J., Lockwook, FRSC ( 2005), Surface Effects in Magnetic Nanoparticles, Edited by Dino Fiorani Dong Hyun Kim, Huadong Zeng, Thian C Ng, Christopher S Brazel ( 2009 ), “T R R 2+ 3+ 2+ 2+ and T Relaxivities of succimer-coated MFe2 O4 ( M = Mn , Fe and Co ) inverse R R spinel ferrites for potential use phase-contrast agents in medical MRI”, Journal of Magnetism and Materials 321, pp 3899-3904 E.P Wohlfarth (1980), Handbook of Magnetic Materials Volume 2, Northholland 10 Evans, B.J., Grandjean F., Lilot A.P., Vogel, R.H., Gérard, A.(1987), 57 “ Fe hyperfine interraction parameters and selecties magnetic”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 67, pp 123-129 11 García-Cerda.L.A., Rodríguez-Fernández.O.S., Reséndiz-Hernández P.J.(2004), “Study of SrFe 12 O 19 synthesized by sol-gel method”, Journal of Alloys and R R R R Compounds 369, pp 182-184 12 Hsuan-Fu Yu, Hsin-Yi Lin (2004), “Preparation and thermal behavior of aerosolderived BaFe 12 O 19 nanoparticles”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 283, R R R R pp 190–198 13 Li Cong-ju., Xu Guo-rong(2010), “Template preparation of strontium hexaferrite (SrFe 12 O 19 ) R R R R micro/nanostructures: Characterization, synthesis mechanism and magnetic properties”, Materials Research Bulletin 14 Marcos Pita , José María Abad, Cristina Vaz-Dominguez, Carlos Briones, Eva Mateo-Martí,José Angel Martín-Gago, Maria del Puerto Morales, Víctor M Fernández (2008), “Synthesis of cobalt ferrite core/metallic shell nanoparticles for the development of a specific PNA/DNA biosensor”, Journal of Colloid and Interface Science 321, pp 484–492 77 Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển 15 Malick Jean, Virginie Nachbaur, Julien Bran, Jean-Marie Le Breton (2010), “Synthesis and characterization of SrFe 12 O 19 powder obtained by hydrothermal R R R R process”, Journal of Alloys and Compounds 496, pp 306-312 16 Miguel Kiwi ( 2001), “Exchange bias theory”, Journal of Magnetism and Materials 234,pp 584-595 17 Nogués.J., Sort J., Langlais V., Skumryev V., Suri n ach V., Mu n oz J.S., Baró M.D(2005), “Exchange bias in nano in nanostructures”, Physics Reports 422, pp 65 – 117 18 Joy.P.A., Date.S.K (2000), “Effect of sample shape on the zero-field-cooled magnetization behavior: comparative studies on NiFe O , CoFe O and SrFe 12 O 19 ”, R R R R R R R R R R R R Journal of Magnetism and Magnetic Materials 222, pp 33-38 19 Popa P D., Rezlescu E., Doroftei., C.ezlescu ( 2005), “Influence of calcium on properties of strontium and barium”, Journal of Optoelectronics and Advanced Materials Vol 7, pp 1553 – 1556 20 Runhua Qin, Fengsheng Li, Wei Jiang and LiLiu.”Salt-assisted Low Temperature Soild State Synthesis of High Surface Area CoFe O Nanoparticles” J Mater Sci R R R R Techno,.Vol.25 No.1, 2009 21 Ruan M., Chen Y Jiang Y.F., Cheng S.G., Li W (2010) “The sythesis and thermal effect of CoFe O nanoparticles” Journal of Alloys and materials 493,pp R R R R L36-L38 22 Sifang Kong, Peipei Zhang , Xiufang Wen, Pihui Pi,Jiang Cheng, Zhuoru Yang, Jing Hai (2008) “Influence of surface modification of SrFe 12 O 19 particles with oleic R R R R acid on magnetic microsphere preparation”.Particuology 6, pp.185–190 23 Yongfei Wang, Qiaoling Li , Cunrui Zhang, Baodong Li (2009) “Effect of Fe/Sr mole ratios on the formation and magnetic properties of SrFe 12 O 19 microtubules R 78 R R R Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển prepared by sol–gel method”.Journal of Magnetism and Magnetic Materials 321,pp 3368–3372 24 Zhongpo zhou, Yue Zhang, Ziyu Wang, Wei Wei, Wufeng Tang, Jing Shi, Rui Xiong( 2009 ), “Synthesis and magnetic properties of CoFe O ferrite nanoparticles”, R R R R Journal of Magnetism and Materials 321, pp 1251-1255 25 Zhongpo Zhou, Yue Zhang, Ziyu Wang, Wei Wei, Wufeng Tang, Jing Shi, Rui Xiong(2008), “Electronic studies of the spinel CoFe O by X-ray photoelectron R R R R spectroscopy”, Applied Surface Science 254, pp 6972-6975 26 Lbor Z., Zhang Q.(2009), “The synthesis of nickel nanoparticles with controlled morphology and SiO /Ni core- sheel structures”, Materials Chemistry and Physics 114, R R pp 902-907 27 Zi Z.F., Sun Y.P., Zhu X.B., Yang Z.R., Dai J.M., Song W.H (2008), “Structural and magnetic properties of SrFe 12 O 19 hexaferrite synthesized by a modified R R R R chemical co-precipation method”, Journal of Alloys and materials 320, ppp 27462751 28 Zhao D., Wu X., Guan H., Han E (2007), “Study on supercritical hydrothermal synthesis of CoFe O nanoparticles”, J of Supercritical Fluids 42, pp.226–233 R R R R 29 Zhang.Liuyang., Li.Zuowei (2009), “Synthisis chracterization of SrFe 12 O 19 /CoFe O nanocomposites with core- sheel structure”, Journal of Alloys and R R R R R R R R Compounds 469, pp 422-426 30 Zhongpo Zho, Yue Zhang, Ziyu Wang, Wei Wei, Wufeng Tang, Jing Shi, Rui Xiong.(20080, “Electronic structure of studie of the spinel CoFe O by X-ray R photoelectron”, Applied Surface Scien 245,pp.6972-6975 Tài liệu tiếng việt 79 R R R Luận văn thạc sỹ Lương Xuân Điển 31 Nguyễn Quang Hợp (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng Samar (Sm) tới tính chất từ hạt ferit stronti, Đồ án tốt nghiệp Đại học Bách Khoa Hà Nội 32 Lục Huy Hoàng (2009), Các phương pháp phổ nghiên cứu vật lí chất rắn, Tập giảng cho Cao học VLCR K18, ĐHSPHN 33 Nguyễn Văn Hùng (2009), Vật lí tia X, Tập giảng cho Cao học VLCR K18, ĐHSPHN 34 Phạm Hồng Quang, Các phép đo từ, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội 35 Nguyễn Phú Thùy (2002), Vật lý tượng từ, Trường đại học khoa học tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội 35 Phan Văn Tường (2007), Các phương pháp tổng hợp vật liệu gốm, NXB Đại học quốc gia Hà Nội,Tr 34 – 39 36 Nguyễn Anh Tuấn (2010), Vật liệu cấu trúc nano, Tập giảng cho Cao học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 37 Bùi Đình Long (2009), Nghiên cứu chế tạo Fe O -Chitosan định hướng ứng dụng R R R R xử lý môi trường làm vật liệu y sinh, Đồ án tốt nghiệp thạc sỹ Đại học Bách Khoa Hà Nội 80 ... là: ? ?Nghiên cứu chế tạo chất liệu từ sở hạt nano từ tính có lớp phủ khác nhau. ” Mục đích luận văn: Chế tạo hạt nano từ tính có cấu trúc core-shell khảo sát tính chất vật lí chúng Từ mục tiêu luận... Vật liệu phi kim, khố 2009-2011 Tơi xin cam đoan luận văn thạc sĩ ‘? ?Nghiên cứu chế tạo chất liệu từ sở hạt nano từ tính có lớp phủ khác nhau? ??’ cơng trình nghiên cứu riêng tôi, số liệu nghiên cứu. .. hợp chế tạo hạt nano oxit phức hợp từ tính với tính chất mong muốn, bao bọc lớp vỏ khác nhau, chức hóa bề mặt chúng vấn đề nghiên cứu vô quan trọng Lịch sử nghiên cứu Trong năm gần đây, hạt nano