Chế tạo và khảo sát tính chất vật lý của các hạt fe3o4 và fe3o4 pha tạp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Tô Thành Tâm CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HẠT Fe3O4 VÀ Fe3O4 PHA TẠP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Tô Thành Tâm CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HẠT Fe3O4 VÀ Fe3O4 PHA TẠP Chuyên ngành: vật lý chất rắn Mã số: 60 44 01 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGÔ THU HƢƠNG Hà Nội – 2013 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin đƣợc bày tỏ kính trọng lịng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngơ Thu Hƣơng, ngƣời tận tình bảo, hƣớng dẫn em suốt thời gian làm luận văn Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Văn Vũ – Giám đốc Trung tâm khoa học Vật liệu, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội anh chị cán nghiên cứu trung tâm tạo điều kiện giúp đỡ em trình làm thực nghiệm Em xin gửi lời cảm ơn tới ThS Nguyễn Minh Hiếu, em Lƣu Hồng Anh Thƣ – học viên cao học khóa 2012 – 2014, sinh viên K54 Nguyễn Thị Khánh Vân Nguyễn Thị Ánh Dƣơng hợp tác nhiệt tình suốt q trình làm việc phịng thí nghiệm Em xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo môn Vật lý Chất rắn, khoa Vật lý trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập môn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn tới gia đình tất bạn bè, ngƣời dõi theo, tạo điều kiện thuận lợi nhƣ động viên, khích lệ để em hồn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2013 Học viên Tô Thành Tâm MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VỀ OXIT SẮT TỪ VÀ NANO OXIT SẮT TỪ 1.1 Phân loại vật liệu từ: 1.1.1 Các khái niệm bản: 1.1.2 Vật liệu thuận từ: 1.1.3 Vật liệu nghịch từ: 1.1.4 Vật liệu sắt từ: 1.1.5 Vật liệu phản sắt từ: 1.1.6 Vật liệu feri từ: 1.1.7 Vật liệu từ giả bền: 10 1.1.8 Vật liệu sắt từ kí sinh: 11 1.2 Một số tính chất oxit sắt: 11 1.2.1 Các oxit sắt từ: 11 1.2.2 Cấu trúc tinh thể: 12 1.2.3 Tính chất siêu thuận từ: 14 1.3 Các ứng dụng hạt nano Fe3O4: 16 1.3.1 Chất lỏng từ: 16 1.3.2 Phân tách chọn lọc tế bào: 16 1.3.3 Tăng thân nhiệt cục bộ: 17 1.3.4 Tăng độ tƣơng phản cho ảnh cộng hƣởng từ: 18 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 19 2.1 Phƣơng pháp chế tạo mẫu: 19 2.1.1 Phƣơng pháp nghiền: 19 2.1.2 Phƣơng pháp thủy nhiệt: 19 2.1.3 Phƣơng pháp vi nhũ tƣơng: 20 2.1.4 Phƣơng pháp đồng kết tủa : 24 2.2 Quy trình chế tạo mẫu : 28 2.2.1 Chế tạo mẫu Fe3-xNixO4: 29 2.2.2 Chế tạo mẫu Fe3-xCoxO4: 33 2.3 Các phƣơng pháp đo: 34 2.3.1 Phân tích cấu trúc phƣơng pháp nhiễu xạ tia X: 34 2.3.2 Chụp ảnh bề mặt mẫu kính hiển vi điện tử quét (SEM): 35 2.3.3 Từ kế mẫu rung: 36 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Kết đo tính chất cấu trúc: 37 3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X: 37 3.1.2 Ảnh SEM: 41 3.2 Kết đo tính chất từ: 45 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Khối lƣợng chất dùng để chế tạo 1g mẫu Fe3-xNixO4 30 Bảng 2.2: Tổng hợp khối lƣợng chất dùng để chế tạo mẫu Fe3-xCoxO4 33 Bảng 3.1: Hằng số mạng (a) hệ mẫuFe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 39 Bảng 3.2: Kích thƣớc tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe -x Co x O Fe -x Ni x O 40 Bảng 3.3: Từ độ bão hòa, lực kháng từ mẫu hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 46 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Đƣờng cong từ trễ loại vật liệu từ Hình 1.2: Hình ảnh đơn giản chất thuận từ Hình 1.3: a) Sơ đồ nguyên tử nghịch từ từ trƣờng ngoài; b) Đƣờng cong từ hóa vật liệu nghịch từ Hình 1.4: Định hƣớng mômen từ chất phản sắt từ Hình 1.5: Cấu trúc Ferrite Spinel 10 Hình 1.6: Oxit sắt tự nhiên 11 Hình 1.7: Cấu trúc spinel Fe3O4 (Fe2,5+ Fe2+ Fe3+ vị trí B) 13 Hình 1.8: Cấu hình spin Fe3O4 ( phần spin tổng cộng) 13 Hình 1.9: Đƣờng cong từ hóa sắt từ ( -) siêu thuận từ ( -) 15 Hình 1.10: Hc phụ thuộc vào đƣờng kính hạt 15 Hình 2.1: Mơ tả phụ thuộc phức kim loại vào pH hố trị chúng 26 Hình 2.2: Những phản ứng Olation tạo thành phức đa nhân 27 Hình 2.3: Phản ứng oxolation từ cầu hydroxy không bền 27 Hình 2.4: Phản ứng oxolation 28 Hình 2.5: Dung dịch 31 Hình 2.6: Dung dịch 31 Hình 2.7: Dung dịch 31 Hình 2.8: Dung dịch A 31 Hình 2.9: Dung dịch B 32 Hình 2.10: Dung dịch C sau lắng 32 Hình 2.11: Các hạt sắt đƣợc tổng hợp 33 Hình 2.12: Nhiễu xạ kế tia X D5005 TT KHVL 34 Hình 2.13: Kính hiển vi điện tử qt JMS 5410 TT KHVL 35 Hình 2.14: Từ kế mẫu rung DMS 880 TT KHVL 36 Hình 3.1: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu Fe3O4 không pha tạp 37 Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ tia X hệ mẫu Fe3-xCoxO4 38 Hình 3.3: Phổ nhiễu xạ tia X hệ mẫu Fe3-xNixO4 38 Hình 3.4: Ảnh SEM hệ mẫu Fe3O4 41 Hình 3.5: Ảnh SEM hệ mẫu Fe3-xCoxO4 42 Hình 3.6: Ảnh SEM hệ mẫuFe3-xNixO4 43 Hình 3.7: Ảnh SEM ảnh TEM hạt nano Fe3O4 : a) Phƣơng pháp đồng kết tủa b) Phƣơng pháp thủy nhiệt 44 Hình 3.8: Đƣờng cong từ trễ hệ mẫu Fe3-xCoxO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) 45 Hình 3.9: Đƣờng cong từ trễ hệ mẫu Fe3-xNixO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) 45 MỞ ĐẦU Trong thời đại ngày nay, để đáp ứng đƣợc nhu cầu sống bùng nổ công nghệ thông tin, nhà khoa học nghiên cứu nhiều loại vật liệu mới, vật liệu có kích thƣớc nano Đối tƣợng nghiên cứu vật liệu tập trung vào dải kích thƣớc từ 1nm tới 100nm Những vật liệu nano đƣợc dùng thiết bị có đặc tính siêu việt nhƣ nhỏ hơn, nhanh hơn, bền thêm nhiều đặc tính hồn toàn so với vật liệu dùng thiết bị đƣợc chế tạo tảng công nghệ Công nghệ nano kết tinh nhiều thành tựu khoa học nhiều lĩnh vực khác cơng nghệ có tính khả thi Trong xu hƣớng phát triển công nghệ nano,hạt nano từ tính Fe3O4là loại vật liệu đƣợc nghiên cứu nhiều nƣớc quốc tế có nhiều ứng dụng đời sống Một ứng dụng quan trọng hạt nano sắt liên quan đến môi trƣờng khả xử lý nƣớc thải nhiễm Asen Ngồi ra,các hạt nano từ tính đƣợc biết đến với nhiều ứng dụng y sinh học tính chất từ kích thƣớc nhỏ so với thực thể sinh học nhƣ tế bào (10-100 μm), virus (20-450 nm) protein (5-50nm) Với khả đƣợc điều khiển từ trƣờng ngoài, hạt nano từ tính đƣợc dùng cho mục đích nhƣ phân tách, chọn lọc tế bào phân tách - loại tế bào đặc biệt khỏi tế bào khác [7] Dẫn truyền thuốcđến vị trí thể ngƣời động vật ví dụ ứng dụng hạt nano Trong ứng dụng này, thuốc đƣợc liên kết với hạt nano có tính chất từ, cách điều khiển từ trƣờng để hạt nano cố định vị trí thời gian đủ dài để thuốc khuyếch tán vào vị trí mong muốn hay ứng dụng khác nhƣ phƣơng pháp tăng thân nhiệt cục tế bào ung thƣ, nhƣ tăng độ tƣơng phản kĩ thuật hình ảnh cộng hƣởng từ sensor [11] Trong hầu hết trƣờng hợp, hạt nano phải phân tán cho hạt có tính chất lý, hóa giống để điều khiển phân phối sinh học loại bỏ sinh học Để đáp ứng đƣợc yêu cầu ứng dụng hạt nano từ tính Fe3O4 phải có từ tính lớn nhờ pha tạp kim loại chuyển tiếp Trong luận văn này, chúng tơi xin trình bày việc chế tạo nghiên cứu hạt nano từ tính Fe3O4 pha tạp Coban Niken thực theo phƣơng pháp đồng kết tủa Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc chia làm chƣơng nhƣ sau: Chƣơng 1: Tổng quan oxit sắt từ nano oxit sắt từ Chƣơng 2: Phƣơng pháp thực nghiệm Chƣơng 3: Kết thảo luận Giản đồ tia X đƣợc ghi máy D5005 hãng Siemens Trung tâm Khoa học Vật liệu, khoa Vật lý, trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên.Chế độ làm việc ống tia X là: điện 35mV; sử dụng xạ Cu-Kα1 có bƣớc sóng 1,54056Å, đƣợc đo nhiệt độ phịng 25○C - Chế độ đo : θ/2θ - Mơ tơ đo với bƣớc đo: 0.03○ - Thời gian dừng bƣớc là: 1s 2.3.2 Chụp ảnh bề mặt mẫu kính hiển vi điện tử quét (SEM): Phƣơng pháp chụp ảnh bề mặt mẫu đƣợc sử dụng luận văn nhƣ cách để đánh giá kích thƣớc hạt nano Fe3O4 tạo thành Trong phép đo ngƣời ta sử dụng chùm điện tử hẹp đƣợc gia tốc hiệu điện cao, cỡ vài chục kV để quét bề mặt mẫu Kết trình làm phát xạ xạ thứ cấp nhƣ: điện tử thứ cấp, điện tử tán xạ ngƣợc, điện tử Auger, tia X, Thu thập phục hồi hình ảnh xạ ngƣợc ta có đƣợc hình ảnh bề mặt mẫu cần nghiên cứu Các mẫu luận văn đƣợc tiến hành chụp ảnh bề mặt kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope SEM) JMS 5410 hãng Jeol (Nhật Bản) phịng thí nghiệm TT KHVL (Hình 2.13) Hình 2.13: Kính hiển vi điện tử quét JMS 5410 TT KHVL 35 2.3.3 Từ kế mẫu rung: Thiết bị từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer - VSM) thiết bị dùng để xác định mômen từ mẫu Nguyên lý hoạt động thiết bị dựa sở tƣợng cảm ứng điện từ Bằng cách thay đổi vị trí tƣơng đối mẫu có mômen từ M với cuộn dây thu, từ thông qua tiết diện ngang cuộn dây thay đổi theo thời gian làm xuất suất điện động cảm ứng Các tín hiệu đo đƣợc (tỷ lệ với M) đƣợc chuyển sang giá trị đại lƣợng từ cần đo hệ số chuẩn hệ đo Để thực đƣợc phép đo này, mẫu đƣợc rung với tần số xác định vùng từ trƣờng đồng nam châm điện Từ trƣờng từ hoá mẫu mẫu rung tạo hiệu điện cảm ứng cuộn dây thu tín hiệu Tín hiệu đƣợc thu nhận, khuếch đại đƣợc xử lý máy tính cho ta biết giá trị từ độ mẫu Từ độ mẫu hệ Fe3-xNixO4 đƣợc đo thiết bị từ kế mẫu rung DMS 880 Trung tâm Khoa học vật liệu (hình 2.14) Hình 2.14: Từ kế mẫu rung DMS 880 TT KHVL 36 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Trong chƣơng này, kết nhƣ thảo luận tính chất cấu trúc tính chất từ củahệ mẫu Fe3-xCoxO4và hệ mẫu Fe3-xNixO4(x = 0,00; 0,02; 0,04; 0,06 0,08) chế tạo phƣơng pháp đồng kết tủa đƣợc trình bày 3.1 Kết đo tính chất cấu trúc: 3.1.1 Phổ nhiễu xạ tia X: Hình3.1 đến 3.3 phổ nhiễu xạ tia X mẫu không pha tạp mẫu pha tạp Co Ni tƣơng ứng Hình 3.1: Phổ nhiễu xạ tia X mẫu Fe3O4 khơng pha tạp 37 Hình 3.2: Phổ nhiễu xạ tia X Hình 3.3: Phổ nhiễu xạ tia X hệ mẫu Fe3-xCoxO4 hệ mẫuFe3-xNixO4 Nhìn vào hình 3.2 ta thấy phổ tia X tất mẫu bao gồm đỉnh, vị trí đỉnh hồn tồn trùng khớp với vị trí đỉnh với phổ chuẩn Fe3O4 [12] Cấu trúc tinh thể hạt nano từ tính Fe3-xCoxO4 có cấu trúc spinel đảo Mẫu hoàn toàn đơn pha tinh thể chứng tỏ chất lƣợng mẫu tốt Việc pha tạp Co vào không làm thay đổi cấu trúc tinh thể, vị trí đỉnh nhiễu xạ hạt nano Fe3O4 Điều chứng tỏ ion Co2+ vào vị trí ion Fe2+ Nhìn vào hình 3.3, nồng độ Ni pha tạp thấp (x  0,06), chúng hoàn toàn đơn pha Khi nồng độ pha tạp tăng lên (x = 0,08) phổ xuất số đỉnh lạ không thuộc cấu trúc Fe3O4 mà thuộc đỉnh NaCl (hình3.3) Nguyên nhân việc xuất đỉnh phổ trình rửa mẫu chƣa loại bỏ hết phần NaCl Hằng số mạng (a) đƣợc tính theo cơng thức: a = dhkl√ (25) 38 Trong đó, khoảng cách hai mặt phẳng mạng liên tiếp đƣợc xác định từ liệu phổ XRD Áp dụng công thức đỉnh có cƣờng độ nhiễu xạ mạnh cho số (311) ta thu đƣợc số mạng (a) hệ mẫu Fe3-xCoxO4 bảng 3.1: Bảng 3.1: Hằng số mạng (a) hệ mẫuFe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 Hằng số mạng hệ Fe3-xCoxO4 Hằng số mạng hệ Fe3-xNixO4 ( ) ( ) x=0 8,396 8,396 x = 0,02 8,361 8,351 x = 0,04 8,379 8,342 x = 0,06 8,368 8,365 x = 0,08 8,377 8,377 Mẫu Ta nhận thấy số mạng mẫu pha tạp Co Ni nhỏ so với số mạng chuẩn Điều đƣợc giải thích bán kính nguyên tử Co2+ Ni2+nhỏ so với bán kính nguyên tử Fe2+, làm cho ô sở bị co lại đôi chút Từ phổ nhiễu xạ tia X, dựa vào cơng thức Debye – Scherrer [4] ta tính đƣợc kích thƣớc hạt tinh thể trung bình hạt Chúng tơi sử dụng đỉnh có phổ nhiễu xạ mạnh (311) (26) 39 Trong đó:  λ bƣớc sóng tia X, với λ = 1,54056  độ rộng bán cực đại vạch nhiễu xạ  góc nhiễu xạ đƣợc xác định phổ nhiễu xạ tia X  Dlà kích thƣớc trung bình tinh thể Thống kê kích thƣớc tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe3xCoxO4và Fe3-xO4 (x = 0,00; 0,02; 0,04; 0,06 0,08) đƣợc thể bảng 3.2 Bảng 3.2: Kích thước tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe3xCoxO4 Mẫu Fe3-xNixO4 Kích thƣớc tinh thể hệ Fe3-xCoxO4 ( ) Kích thƣớc tinh thể hệ Fe3-xNixO4 (nm) x=0 9,812 9,812 x = 0,02 9,502 10,122 x = 0,04 9,114 8,456 x = 0,06 8,921 8,373 x = 0,08 8,735 9,039 Nhƣ vậy, kích thƣớc tinh thể trung bình hạt nano hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Fe3-xNixO4 cỡ khoảng nm So với phƣơng pháp thủy nhiệt, kích thƣớc có lớn đơi chút [13] 40 3.1.2 Ảnh SEM: Hình 3.4 ảnh SEM mẫu Fe3O4 chƣa pha tạp Ta nhận thấy hạt nano từ tính Fe3O4 có dạng hình cầu, đồng nhƣng hạt tạo không phân tán Nguyên nhân mẫu đƣợc sấy khô nên hạt bị kết tụ Hình 3.4: Ảnh SEM hệ mẫuFe3O4 Ảnh SEM hệ mẫu Fe3-xCoxO4 đƣợc biểu diễn hình 3.5 Khi nồng độ Co pha tạp tăng, mật độ hạt đồng hơn, độ xốp cao hơn, kích thƣớc hạt có xu hƣớng giảm so với mẫu khơng pha tạp 41 a) x = 0,02 b) x = 0,04 c) x = 0,06 d) x = 0,08 Hình 3.5: Ảnh SEM hệ mẫuFe3-xCoxO4 42 Ảnh SEM hệ mẫu Fe3-xNixO4 với mẫu thành phần đƣợc đƣa hình từ hình 3.6a đến 3.6d a) x = 0,02 b) x = 0,04 c) x = 0,06 d) x = 0,08 Hình 3.6: Ảnh SEM hệ mẫuFe3-xNixO4 43 Hình 3.6a – 3.6dlà ảnh SEM tƣơng ứng với mẫu pha tạp Ni tăng dần từ 2% đến 8% Ta nhận thấy hạt có dạng hình cầu đồng thƣờng tụ lại thành đám.Có thể thấy nồng độ Ni pha tạp cao, kích thƣớc hạt lớn, độ xốp bề mặt mẫu rõ rệt Nhƣ thấy kích thƣớc đám hạt tăng tỉ lệ với tăng nồng độ Ni pha tạp Với nồng độ pha tạp lớn (6% 8%) (hình 3.6c 3.6d) hạt có kích thƣớc lớn, độ lớn hạt khơng đồng Có thể thấy với nồng độ pha tạp thấp 2% (hình 3.6a)cho hạt có kích thƣớc bé đồng Khi hạt nano từ tính Fe3O4 đƣợc chế tạo phƣơng pháp đồng kết tủa phƣơng pháp thủy nhiệt, chúng có hình dạng hình cầu Tuy nhiên, kích thƣớc chúng có khác biệt (hình 3.7) a) b) Hình 3.7: Ảnh SEM ảnh TEM hạt nano Fe3O4 : a) Phương pháp đồng kết tủa, b) Phương pháp thủy nhiệt [10] 44 3.2 Kết đo tính chất từ: Hình 3.8 3.9biểu diễn phụ thuộc độ từ hóa M vào từ trƣờng ngồi Hcủahệ mẫu Fe3-xCoxO4 vàFe3-xNixO4tƣơng ứng khảo sát nhiệt độ phòng 80 80 x=0 x = 0,02 x = 0,04 x = 0,06 x = 0,08 M (emu/g) 40 20 60 40 M (emu/g) 60 -20 20 -20 -40 -40 -60 -60 -80 -80 -15000 -10000 -5000 5000 10000 15000 Fe3-xCoxO4(x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) -15000 -10000 -5000 5000 10000 15000 H (Oe) H (Oe) Hình 3.8: Đường cong từ trễ hệ mẫu x=0 x = 0,02 x = 0,04 x = 0,06 x = 0,08 Hình 3.9: Đường cong từ trễ hệ mẫu Fe3-xNixO4(x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) Dựa vào đồ thị, ta tính đƣợc từ độ bão hịa MH lực kháng từ Hc hệ mẫu Fe3-xCoxO4và hệ mẫu Fe3-xNixO4 với x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08 (Bảng 3.3) 45 Bảng 3.3: Từ độ bão hòa, lực kháng từ mẫu hệ mẫu Fe3xCoxO4 Fe3-xNixO4 Hệ mẫu Fe3-xCoxO4 Mẫu Hệ mẫu Fe3-xNixO4 Mmax (emu/g) Hc (Oe) Mmax (emu/g) Hc (Oe) x=0 43,42 3,21 43,42 3,21 x = 0,02 48,57 10,04 54,62 4,95 x = 0,04 45,55 48,28 65,32 48,78 x = 0,06 43,24 78,45 42,90 33,54 x = 0,08 63,29 89,58 50,23 5,91 Quan sát hình 3.8và3.9 ta thấy từ độ mẫu tăng theo độ tăng từ trƣờng chúng có tính chất mẫu sắt từ siêu thuận từ Ở từ trƣờng cực đại H = 1,5 T từ độ cực đại mẫu tăng so với từ độ mẫu không pha tạp Đối với hệ pha tạp Co (hình 3.8), nồng độ Co pha tạp tăng lên (x = 0,02; 0,04; 0,06) từ độ mẫu có xu hƣớng tăng dần Khi nồng độ pha tạp lớn (x = 0,08), giá trị từ độ cực đại tăng mạnh, đạt giá trị 63,29 emu/g Ngoài ra, nồng độ Co tăng lên lực kháng từ Hc tăng mạnh từ 3,21 (Oe) mẫu không pha tạp lên 89,58 (Oe) mẫu pha tạp Co 8% Điều cho thấy ảnh hƣởng lớn Co đến từ độ mẫu Co chất có từ tính mạnh Đối với hệ pha tạp Ni (hình 3.9), x tăng từ 0% đến 4%, từ độ cực đại tăng từ 43,42 đến 65,32 emu/g Tiếp tục tăng nồng độ pha tạp đến 6% từ độ cực đại giảm từ 65,32 đến xuống 42,90 (emu/g) Tăng nồng độ Ni lên 8% từ độ cực đại tăng từ 42,90 lên 50,23 (emu/g).Nhƣ nồng độ pha tạp 4% nồng độ pha tạp tối ƣu để thu đƣợc mẫu có từ độ cực đại 46 KẾT LUẬN Trong trình làm thực nghiệm, thu đƣợc số kết nhƣ sau: ♦ Chế tạo thành công hệ mẫu Fe3-xCoxO4và Fe3-xNixO4 (x = 0; 0,02; 0,04; 0,06; 0,08) phƣơng pháp đồng kết tủa Các tính chất cấu trúc tính chất từ hệ mẫu đƣợc khảo sát chi tiết khoa học ♦ Từ giản đồ nhiễu xạ tia X, ta thấy hạt nano từ tính chế tạo đƣợc có cấu trúc spinel đảo đơn pha Hằng số mạng (a) trung bình cỡ 8,4 Å, kích thƣớc tinh thể trung bình hạt nm ♦ Ảnh SEM mẫu bột Fe3O4 cho hạt đồng đều, chủ yếu có dạng hình cầu, kích thƣớc hạt cỡ 1µm Nồng độ Ni pha tạp cao, kích thƣớc hạt lớn, độ xốp bề mặt mẫu rõ rệt Kích thƣớc hạt tăng tỉ lệ với tăng nồng độ Ni pha tạp Đối với hệ pha tạp Co, nồng độ Co pha tạp tăng lên (x = 0,02; 0,04; 0,06) từ độ mẫu có xu hƣớng tăng dần Khi nồng độ pha tạp lớn (x = 0,08), giá trị từ độ cực đại tăng mạnh, đạt giá trị 63,29 emu/g Ngoài ra, nồng độ Co tăng lên lực kháng từ Hc tăng mạnh từ 3,21 (Oe) mẫu không pha tạp lên 89,58 (Oe) mẫu pha tạp Co 8% Điều cho thấy ảnh hƣởng lớn Co đến từ độ mẫu Co chất có từ tính mạnh ♦ Từ độ mẫu hệ Fe3-xNixO4và Fe3-xCoxO4 tăng theo độ tăng từ trƣờng chúng có tính sắt từ siêu thuận từ Từ độ cực đại (Mmax) mẫu pha tạp tăng so với mẫu không pha tạp 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt PGS.TS Nguyễn Ngọc Long (2007), Vật lý chất rắn, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Cấn Văn Thạch (2006), “Chế tạo nghiên cứu tính chất hạt nano từ tính dùng ứng dụng sinh học mơi trường”, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHKHTN – ĐHQGHN Nguyễn Phú Thùy (2003), Vật lý tượng từ, NXB ĐHQG HN Ngô Đức Thế (2005), Sơ lược từ học vật liệu từ, University of Glasgow, GlasgowG12 8QQ, United Kingdom Tiếng Anh De Faria D L., Venancio Silva S and de Oliverira M T (1997), “Raman Microspectroscopy of some iron and hidroxides, Journal of Raman spectroscopy”, Vol 28, pp 873 – 878 Field SB., Hand JW (1990), An introduction to the practical aspects of clinical hyperthermia, (London: Taylor and Francis) Krishnan K M (2010), “IEEE Trans Magn”, 46, pp 2523 Llandro J., Palfreyman J J., Ionescu A and Barnes C H W (2010), “Medical and Biological Engineering and Computing”, 48, pp 977 Massart R and Cabuil V (1987), J Chem Phys,84, pp 967 10 Ngo Thu Huong, Kristen Stojak, Hariharan Srikanth, To Thanh Tam and Phan Manh Huong (2012), “Synthesis and Magnetic Characterization of Monodisperse Fe3O4 Nanoparticles”, báo cáo hội nghị quốc tế khoa học vật liệu công nghệ nano, Hạ Long 11 Poddar P., Morales M B., Frey N A., Morrison S A., Carpenter E E and Srikanth H (2008), J Appl Phys, 104, pp 63901 12 Pankhurst Q A., N.T.K Thanh, Jones S K and Dobson J (2009), Journal of Physics D: Applied Physics, 42, pp 224001 48 13 Roca A G., Costo R., Rebolledo A F., Veintemillas-Verdaguer S., Tartaj P., Gonz´alez-Carreno T., Morales M P and Serna C J (2009), Journal of Physics D: Applied Physics 2009, 42, pp 224002 14 Reynolds F., Zach J (2010), Nanomedicine, 5, pp 1401 15.Silvia Liong (2005), “A multifunctional approach to development, fabrication, and characterization of Fe3O4 composites”, PhD thesis, Georgia Institute of technology 16 Sun C., Lee J S H and Zhang M (2008), “Advanced Drug Delivery Reviews”, 60, pp 1252 17 Sugimoto T., Matijevic E (1980),“J Colloid Interface Sci”, 74, pp 227 Tài liệu tham khảo mạng 18 http://vi.wikipedia.org/wiki/Feri_từ 49 ... ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Tô Thành Tâm CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC HẠT Fe3O4 VÀ Fe3O4 PHA TẠP Chuyên ngành: vật lý chất rắn Mã số: 60 44 01 04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA... kích thƣớc hạt, hạt tạo có kích thƣớc lớn 2.2 Quy trình chế tạo mẫu : Việc chế tạo hạt nano từ tính Fe3O4 phƣơng pháp đồng kết tủa dựa vào phản ứng hoá học: 2FeCl3 + FeCl2 + 8NaOH  Fe3O4 + 8NaCl... đổi chất hoạt hóa bề mặt dung mơi khơng ảnh hƣởng nhiều đến trình chế tạo Nhƣợc điểm phƣơng pháp tính đồng hạt nano khơng cao khó khống chế q trình hình thành hạt nano .Hạt nano từ tính chế tạo