Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano lafeo3 bằng phương pháp sol gel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO LaFeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL Mã số: CS 2014.19.46 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Anh Tiến TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO LaFeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL Mã số: CS 2014.19.46 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài TS Nguyễn Anh Tiến TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ CÁC ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH  Các thành viên tham gia thực đề tài: TS Nguyễn Anh Tiến_Chủ nhiệm đề tài ThS Nguyễn Thị Minh Thúy CN Hồng Trần Ngọc Bích  Các đơn vị phối hợp chính: Khoa Hóa học, Trường ĐHSP Tp HCM Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng Tp HCM Bộ mơn Hóa lý trường ĐHSP Hà Nội Trường ĐHBK Tp HCM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM TP HCM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng năm 2015 THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: * Tên đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 phương pháp sol-gel” * Mã số đề tài: CS.2014.19.46 * Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Anh Tiến * Cơ quan chủ trì: Khoa Hóa, trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh * Thời gian thực hiện: 9/2014 đến 9/2015 Mục tiêu đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp, khảo sát cấu trúc đặc trưng từ tính vật liệu nano LaFeO3” Tính sáng tạo: Đã xây dựng quy trình thực nghiệm không phức tạp tổng hợp vật liệu nano LaFeO3, khảo sát cấu trúc đặc trưng từ tính chúng Kết nghiên cứu:  Đã tổng hợp vật liệu nano perovskite LaFeO3 phương pháp sol-gel sử dụng PVA LTT Vật liệu nano đơn pha LaFeO3 hình thành sau nung mẫu bột từ 600ºC 1h  Các hạt nano LaFeO3 tạo thành có cấu trúc tương đối đồng với kích thước trung bình dao động khoảng 30 – 40nm  Đã xác định đường cong từ trễ, từ độ bão hòa (Ms), độ từ dư (Mr) lực kháng từ (Hc) mẫu vật liệu LaFeO3 sau nung nhiệt độ 600ºC, 700ºC 800ºC 1h Các đặc trưng từ tính vật liệu nano perovskite LaFeO3 giảm theo chiều tăng nhiệt độ nung mẫu  Mẫu vật liệu nano LaFeO3-PVA có lực kháng từ độ từ dư bé nên thuộc loại vật liệu từ mềm, mẫu LaFeO3-LTT thuộc loại vật liệu từ cứng Sản phẩm: – báo khoa học; – luận văn sinh viên; Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết qủa nghiên cứu khả áp dụng: Phương pháp thực nghiệm sử dụng xây dựng thực hành cho sinh viên chun ngành “Hóa vơ cơ” Cơ quan chủ trì (Kí tên) Chủ nhiệm đề tài TS Nguyễn Anh Tiến THE INFORMATION OF RESEARCH RESULTS General information: * Project title: “Synthesis study of LaFeO3 nanomaterials by the sol-gel method” * Code number: CS.2014.19.46 * Coordinator: Nguyen Anh Tien, Ph.D * Implementing institution: Ho Chi Minh City Pedagogical University, Chemical faculty * Duration: From September 2014 to September 2015 Objective: “Research on the synthesis, structure and magnetic properties of LaFeO3 nano- materials” Creativeness and innovativeness: - Built up uncomplicated experiment procedure of synthesis of LaFeO3 nanomaterials - Investigated the structural and magnetic characteristics of synthesized materials Research results:  Perovskite-LaFeO3 nanoparticles were synthesized by sol-gel method controlled in polyvinyl alcohol (PVA) or egg white (EW) LaFeO3 single phase nanoparticles were obtained after their precusors were annealed at 600ºC for 1h  These grains had the homogenous strutures and reached the size in the range of 30 – 40 nm  Their magnetic hysteresis curve as well as their values of residual magnetism Mr, the saturation magnetization Ms and magnetic coercivity Hc were investigated after these precusors were annealled at variety of temperatures, namely 600ºC, 700ºC and 800ºC for 1h The characteristic magnetic properties of perovskite-LaFeO3 nanoparticles were weakened when the annealing temperature raised  While LaFeO3-PVA got the soft magnetic property due to its small Mr and Hc, LaFeO3-EW was assigned to the soft magnetic material because of its reversed properties Products: - Scientific papers: - The bachelor of Chemistry thesis: Efficient, method of transferring research results and the ability to apply Experiment methods will be used to build up the practical exercises for students of “Inorganic chemistry” department/division Implementing institution Coordinator PhD Nguyen Anh Tien MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA VÀ CÁC ĐƠN VỊ PHỐI HỢP …………… I THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU …………………………………………………… …II THE INFOMATION OF RESEARCH RESULTS IV LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI … … ………………………….………… …… CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan vật liệu nano …………………… … ………………………………… .3 1.2 Cấu trúc tinh thể perovskite ABO3 … ………………………………………… ……….7 1.3 Phương pháp sol-gel tổng hợp vật liệu nano-perovskite ABO3 … ………… 1.4 Tính hình tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 …… ……………….…………… … ……10 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Dụng cụ, thiết bị hóa chất ………… ………………………………………… ……11 2.2 Đối tượng nghiên cứu ……………………………………………………………… … 11 2.3 Nội dung nghiên cứu ………………………………………………………………… ….11 2.3.1 Chuẩn bị hóa chất đầu ……………………………………………………………… …11 2.3.2 Tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 phương pháp sol-gel sử dụng LTT …….… 12 2.3.3 Tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 phương pháp sol-gel sử dụng PVA …….… 12 2.3.4 Nghiên cứu đặc trưng vật liệu nano LaFeO3 ………………………………….12 2.4 Phương pháp nghiên cứu ……………………………………………………….…… …… 13 2.4.1 Phương pháp tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 …………….……………………….… 13 2.4.2 Phương pháp phân tích nhiệt …………………………………… …………… …… 13 2.4.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X …… ……………………………………………… …… 14 2.4.4 Kính hiển vi điện tử 15 2.4.5 Phương pháp đo độ từ hóa ……………… .………16 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết phân tích nhiệt …………… …… ……… 18 3.2 Kết nhiễu xạ tia X ……………………… .20 3.3 Kết SEM, TEM .……………………………………………………… …… 21 3.4 Kết VSM .… ….23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………………………… …27 PHỤ LỤC Nguyễn Anh Tiến, Nguyễn Thị Minh Thúy, Tổng hợp vật liệu nano từ tính LaFeO3 phương pháp sol-gel sử dụng lòng trắng trứng, Tạp chí Hóa học, 53(3) 327-331 ISSN 0866-7144 Nguyen Anh Tien, I Ya Mittova, M V Knurova, V O Mittova, Nguyen Thi Minh Thuy, Hoang Tran Ngoc Bich, Sol-Gel Preparation and Magnetic Properties ò Nanocrystalline Lanthanum Ferrite, Russian Journal of General Chemistry, 2014, 82(7) 1261-1264 ISSN 1070-3632 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nghiên cứu chế tạo vật liệu perovskite ABO3 có thành phần, cấu trúc tính chất mong muốn thách thức lớn nhà khoa học [1] Hiện nay, vật liệu nano ABO3 (trong trường hợp riêng, A La, Y; B Fe, Co, Ni, Mn) nghiên cứu ứng dụng nhiều lĩnh vực điện tử [1-5], công nghệ xử lý hóa dầu [6], xử lý mơi trường [7, 8], cảm biến nhạy cồn [9], … thu hút nhiều nhà nghiên cứu quan tâm, chúng có tính chất ưu việt so với vật liệu gốm truyền thống Vật liệu nano LaFeO3 nghiên cứu nhiều cho mục đích làm chất xúc tác cho phản ứng oxi hóa phần hidrocacbon (CxHy), cacbon monoxit (CO), NOx, m-xylen, … [8-11] Để tổng hợp vật liệu perovskite LaFeO3 kích thước nanomet tác giả thường sử dụng số phương pháp đồng kết tủa nhiệt độ phòng [5, 12], phương pháp sol-gel đốt cháy gel [8-11] (với chất trợ gel axit citric, polyvinyl ancol (PVA), etylen glycol), phương pháp đồng tạo phức [9], v.v Các phương pháp có ưu điểm q trình kết tinh vật liệu xảy nhiệt độ thấp nhiều so với phương pháp gốm truyền thống, vật liệu LaFeO3 thu có độ đồng độ tinh khiết cao Tuy nhiên, tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 theo phương pháp đòi hỏi phải khảo sát nhiều yếu tố ảnh hưởng đến trình hình thành đơn pha tinh thể nhiệt độ, thời gian nung, pH, tỉ lệ mol chất tạo gel/ion kim loại, nhiệt độ tạo gel, v.v Các cơng việc địi hỏi tốn nhiều thời gian cơng sức Trong cơng trình nghiên cứu trước [12], nhóm tác giả tổng hợp thành công vật liệu nano LaFeO3 phương pháp đồng kết tủa cation La(III) Fe(III) với tác nhân kết tủa dung dịch nước amoniac thực nhiệt độ phịng thơng qua giai đoạn thủy phân cation La(III) Fe(III) nước sôi Các hạt LaFeO3 tạo thành sau nung kết tủa 950ºC (t=1h) có kích thước khoảng 100 – 200nm, mẫu điều chế thơng qua giai đoạn thủy phân cation La(III), Fe(III) nước đun sôi trước, sau cho tác nhân kết tủa vào có cấu tạo gồm hạt tương đối đồng hình thái kích thước Tuy nhiên, cơng trình [12] cơng trình trích dẫn chưa cơng bố đặc trưng từ tính vật liệu nano LaFeO3 đồ thị đường cong từ trễ, lực kháng từ (Hc), độ 2.4.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X Phương pháp nhiễu xạ tia X dùng để xác định thành phần pha hóa học sản phẩm Nhiễu xạ tia X phương pháp xác định nhanh xác pha tinh thể vật liệu Tia X sóng điện từ có bước sóng 0,1 – 30 Å Nguyên tắc phương pháp nhiễu xạ tia X dựa vào phương trình Vulf-Bragg nλ = 2dsinθ (2.1) Trong đó: n – bậc nhiễu xạ (thường chọn n = 1) λ – bước sóng tia X, đơn vị Å d – khoảng cách mặt mạng, đơn vị Å θ – góc tạo tia tới mặt phẳng mạng, đơn vị độ (º) Theo nguyên tắc này, để xác định thành phần pha mẫu bột, người ta tiến hành ghi giản đồ nhiễu xạ tia X nó, sau so sánh cặp giá trị d, θ peak đặc trưng mẫu với cặp giá trị d, θ chất biết cấu trúc tinh thể thông qua ngân hàng liệu Atlat phổ Từ giản đồ nhiễu xạ tia X, người ta xác định kích thước tinh thể trung bình theo công thức gần Debye-Scherrer sau: = k cos (2.2) Trong đó: : kích thước tinh thể trung bình, đơn vị Å; : bước sóng xạ tia X, đơn vị Å; k: số Debye-Scherrer, với cấu trúc lập phương trực thoi k=0,89 : độ rộng vật lý độ rộng đường cong phân bố cường độ độ cao nửa cường độ cực đại (Imax/2) (full width at haft maximum of the difraction line- FWHM), đơn vị radian Trong đề tài này, phổ XRD mẫu vật liệu LaFeO3 nghiên cứu mày D8ADVANCE (Brucker, Đức) Phòng phân tích hóa lý Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Chế độ làm việc ống tia X là: điện 40 kV; cường độ dòng điện từ 35 mV; sử dụng xạ Cu có bước sóng 1,5406 Ǻ; đo nhiệt độ phòng 25-27ºC Chế độ đo:  Bước đo: 0,03º  Thời gian dừng bước: 1s  Góc qt: 10 – 80º 2.4.4 Kính hiển vi điện tử Kính hiển vi – phương pháp trực tiếp cho phép xác định kích thước, hình dạng cấu trúc hạt nano Kính hiển vi xuất vào năm 40 thể kỷ XX, chúng sử dụng rộng rãi nghiên cứu bắt đầu năm 50 Trong đề tài này, sử dung hai loại kính hiển vi để nghiên cứu mẫu: kính hiển vi điện tử quét (SEM) kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) a) Kính hiển vi điện tử quét (SEM) Nguyên tắc phương pháp SEM thực cách quét chùm tia điện tử hẹp có bước sóng khoảng vài Å lên bề mặt mẫu Khi chùm tia điện tử đập vào mẫu, bề mặt mẫu phát điện tử thứ cấp Mỗi điện tử phát xạ qua điện gia tốc vào phần thu biến đổi thành tín hiệu ánh sáng, chúng khuếch đại, đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng ảnh Độ sáng tới ảnh phụ thuộc vào lượng điện tử thứ cấp phát tới thu phụ thuộc vào bề mặt mẫu nghiên cứu Kính hiển vi điện tử quét sử dụng để nghiên cứu bề mặt, kích thước, ảnh vi cấu trúc vật liệu với độ phóng đại thay đổi từ 10 đến 100.000 lần với hình ảnh rõ nét Ưu điểm phương pháp đơn giản khâu chuẩn bị đo mẫu, cho kết nhanh đặc biệt phá mẫu đo Ảnh SEM mẫu đề tài đo máy FE SEM S4800 HITACHI, Nhật Bản Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, Tp Hồ Chí Minh b) Kính hiển vi điện tử truyền (TEM) cho phép xác định kích thước, hình thái, cấu trúc vật liệu cách phân tích chùm electron tới xuyên qua bề mặt mẫu Trong trường hợp này, người ta sử dụng điện gia tốc khoảng 100 – 200 kV để tăng tốc chùm electron tới, với chuyển động nhanh electron tạo sóng Do sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua thu hình ảnh nhiễu xạ electron – sử dụng để xác định thành phần pha mẫu vật liệu Kích thước hạt hình dạng mẫu vật liệu xác định kính hiển vi điện tử truyền (TEM) máy JEM-1400 Viện Công nghệ cao Tp HCM 2.4.5 Phương pháp đo độ từ hóa Vật liệu từ loại vật liệu mà tác dụng từ trường bị từ hóa, nên có tính chất đặc biệt Tùy thuộc vào tín hiệu vật liệu từ từ trường mà người ta phân loại thành hai dạng: vật liệu từ mềm vật liệu từ cứng Vật liệu từ cứng loại vật liệu có từ trường khử từ dư lớn, đường cong từ trễ rộng, có lực kháng từ cao (thường ≥ 100 Oe) Những vật liệu từ cứng phổ biến thường có lực kháng từ cỡ hàng ngàn Oe trở lên Mỗi bị từ hóa lượng từ vật liệu giữ lại lâu, loại vật liệu từ thường dùng để chế tạo nam châm vĩnh cữu cho động Các loại vật liệu từ cứng điển hình hợp chất Nd2Fe14B họ SmCo, loại vật liệu từ cứng tốt Hợp chất Nd2Fe14B có cấu trúc tứ giác, có lực kháng từ đạt tới 10 kOe có độ bão hịa từ cao vật liệu từ cứng, tạo tích lượng từ khổng lồ SmCo loại vật liệu từ cứng có lực kháng từ lớn (có thể đạt tới 40 kOe) có nhiệt độ Curie cao nên thường sử dụng máy móc có nhiệt độ hoạt động cao (năm châm nhiệt độ cao) Vật liệu từ mềm vật liệu dễ từ hóa dễ khử từ, có độ từ thẫm lớn, tổn hao từ trễ nhỏ (đường cong từ trễ hẹp) lực kháng từ bé (thường ≤ 100 Oe) Vật liệu từ mềm thường dùng làm vật liệu hoạt động trường ngồi, ví dụ lõi biến thế, lõi nam châm điện, lõi dẫn từ Các đặc trưng từ tính mẫu vật liệu lực kháng từ, đường cong từ trễ, từ độ bão hòa độ từ dư tiến hành đo máy đo từ kế mẫu rung, loại máy Microsene EV11 Phịng thí nghiệm vật liệu từ siêu dẫn thuộc Phân viện Vật lý Tp Hồ Chí Minh Mẫu bột điều chế dồn vào cốc thủy tinh nhỏ, cân mẫu đặt vào khe từ máy Tiếp theo nhập liệu nhằm giúp máy đưa kết xác (mẫu dạng nào: rắn hay lỏng, khối lượng mẫu) thông số cần lấy sau đo: Hc, Mr Ms, theo dõi từ trường máy đến bão hòa với độ kháng từ bột Cuối máy hoạt động cho biểu đồ đường cong từ trễ thông số từ vật liệu nghiên cứu Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết phân tích nhiệt Hình 3.1 Giản đồ DTA-TGA-DrTGA mẫu M-LTT Hình 3.2 Giản đồ TGA-DrTGA mẫu M-LTT (a) M-PVA (b) Tổ hợp kết phân tích nhiệt mẫu bột trước nung hình 3.1 3.2 cho thấy đặc trưng chúng khác sử dụng chất tạo gel khác Trước hết phải kể đến tổng độ hụt khối mẫu toàn trình nung: mẫu M-LTT ~ 90% khối lượng, mẫu M-PVA khoảng 65% Trong hai trường hợp đột hụt khối cao nhiều so với phương pháp đồng kết tủa tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 (~23%) [12] Điều giải thích tương tác cation La(III) Fe(III) với PVA chất hữu khác có thành phần LTT tạo thành hợp chất bề mặt với độ bền khác nhau, dẫn đến độ hụt khối lớn kéo dài khoảng nhiệt độ rộng Điểm chung hai mẫu trình nung khối lượng xảy từ khoảng 50ºC kết thúc nhiệt độ ~ 600ºC, thấp nhiều so với mẫu LaFeO3 điều chế phương pháp đồng kết tủa (~950ºC) [12] Quan sát đường cong DrTGA ta thấy có nhiều phản ứng xảy từ khoảng 50ºC đến 600ºC mẫu M-LTT (hình 3.1 3.2a), với mẫu M-PVA xuất hiệu ứng khối lượng mạnh khoảng nhiệt độ 150-200ºC (hình 3.2.b) Giải thích điều thành phần LTT chứa nhiều hợp chất hữu khác gluxit, chất béo, protein với đầy đủ loại axit amin với độ bền nhiệt khác nên chúng bị phân hủy nhiệt độ khác [18] Nếu nung mẫu điều chế phương pháp đồng kết tủa cation La3+ Fe3+ với tác nhân kết tủa dung dịch amoniac trình xảy với hiệu ứng thu nhiệt, đặc trưng cho trình giải hấp phụ, nước bề mặt nhiệt phân hidroxit, giản đồ phân tích nhiệt (đường cong DTA) mẫu M-LTT lại xuất dãy hiệu ứng tỏa nhiệt (ngoại trừ pic thu nhiệt 65,21ºC giải hấp phụ nước bề mặt) trình phân hủy chất hợp chất hữu có thành phần LTT, mà phản ứng phân hủy hợp chất hữu phản ứng oxi hóa tạo pic tỏa nhiệt lớn bao phủ lên pic thu nhiệt trình nhiệt phân gốc nitrat Ở khoảng 500ºC quan sát thấy pic tỏa nhiệt lớn kết cháy nhanh, mạnh chất hữu cịn sót lại LTT nung nhiệt độ cao nhiệt độ có chuyển pha tạo thành perovskite LaFeO3 Từ giản đồ phân tích nhiệt, chọn nhiệt độ nung sơ 500ºC (t=2h), sau nâng lên 600ºC, 700ºC 800ºC (t=1h) để khảo sát hình thành đơn pha LaFeO3 phương pháp nhiễu xạ tia X Kết trình bày 3.2 Kết nhiễu xạ tia X Trên hình 3.3 3.4 giản đồ XRD mẫu vật liệu LaFeO3 điều chế phương pháp sol-gel sau nung nhiệt độ khác Hình 3.3 Giản đồ XRD mẫu LaFeO3-LTT sau nung nhiệt độ khác (t=1h) Trên giản đồ cho thấy pic đặc trưng đơn pha tinh thể LaFeO3 hai phương pháp điều chế Kích thước tinh thể LaFeO3 tính theo cơng thức Debye-Scherrer tăng dần theo nhiệt độ nung mẫu (bảng 3.1) dao động khoảng 30 nm Bảng 3.1 Kích thước tinh thể trung bình mẫu vật liệu LaFeO3 điều chế theo phương pháp sol-gel sau nung nhiệt độ khác Nhiệt độ nung 600ºС 700ºС 800ºС LaFeO3-LTT 27,0 nm 30,3 nm 32,2 nm LaFeO3-PVA 18,0 nm 25,0 nm 30,0 nm Hình 3.4 Giản đồ XRD mẫu LaFeO3-PVA sau nung nhiệt độ khác nhan (t=1h) 3.3 Kết SEM, TEM Hình 3.5 Ảnh SEM (a) TEM (b) mẫu LaFeO3-LTT sau nung 600ºC (1h) Hình 3.6 Ảnh SEM (a) TEM (b) mẫu LaFeO3-PVA sau nung 600ºC (1h) Qua hình 3.5 3.6 ta thấy mẫu vật liệu LaFeO3 có cấu trúc nano tương đối đồng với kích thước hạt khoảng 30-40 nm, kết phù hợp với kết XRD mẫu vật liệu 3.4 Kết VSM Hình 3.7 Đồ thị đường cong từ trễ mẫu vật liệu LaFeO3-LTT sau nung nhiệt độ khác Hình 3.8 Đồ thị đường cong từ trễ mẫu vật liệu LaFeO3-PVA sau nung nhiệt độ khác Nghiên cứu đặc trưng từ tính nhiệt độ phòng mẫu vật liệu sau nung nhiệt độ khác (hình 3.7-3.7 bảng 3.2-3.2) cho thấy giá trị độ từ dư (Mr), từ độ bão hòa (Ms) lực kháng từ (Hc) giảm theo chiều tăng nhiệt độ nung mẫu Ví dụ, từ trường 15 kOe độ từ dư vật liệu LaFeO3-LTT giảm từ 0,171 emu/g sau nung 600ºC đến 0,070 emu/g 800ºC Từ độ bão hòa thay đổi từ 0,737 đến 0,316 emu/g tăng nhiệt độ nung mẫu từ 600ºC đến 800ºC; giá trị lực kháng từ từ 150,37 đến 87,17 Oe sau nung nhiệt độ tương ứng 600ºC 800ºC Quy luật thay đổi giải thích tăng nhiệt độ nung, kích thước hạt tinh thể LaFeO3 tăng theo, kết đặc trưng từ tính chúng giảm, ví dụ tương ứng với cơng thức sau lực kháng từ [19]: Hc (Oe) = A/d + D (3.1) Trong đó: A, D số phụ thuộc vào nồng độ tạp chất; d đường kính hạt với điều kiện hạt xem hình cầu Bảng 3.2 Các giá trị Mr, Ms, Hc mẫu vật liệu LaFeO3-LTT sau nung nhiệt độ khác tº, ºC 600 700 800 Mr, emu/g 0,171 0,125 0,070 Ms, emu/g 0,737 0,535 0,316 Hc, Oe 150,37 125,34 87,17 Bảng 3.3 Các giá trị Mr, Ms, Hc mẫu vật liệu LaFeO3-PVA sau nung nhiệt độ khác tº, ºC 600 700 800 Mr, emu/g 0,100 0,018 0,003 Ms, emu/g 1,180 0,253 0,123 Hc, Oe 84,69 49,65 21,92 Nếu so sánh đặc trưng từ tính mẫu vật liệu nano LaFeO3 tổng hợp phương pháp sol-gel với hai chất tạo gel khác LTT PVA thấy giá trị mẫu LaFeO3-PVA thấp so với mẫu LaFeO3-LTT (ngoại trừ giá trị Ms cặp mẫu vật liệu nung 600ºC biến thiên theo chiều ngược lại kích thước trung binhg tinh thể LaFeO3 mẫu LaFeO3-PVA 18 nm, thấp nhiều so với mẫu LaFeO3-LTT – 27 nm (xem bảng 3.1), lý giải điều q trình đốt cháy LTT ln tạo thành phần tạp chất cacbon trơ, nên ảnh hưởng đến giá trị Mr Hc vật liệu (ảnh hưởng số A D công thức 3.1.) Dựa vào giá trị đặc trưng từ tính bảng 3.2 3.3 ta xếp mẫu LaFeO3PVA thuộc loại vật liệu từ mềm có lực kháng từ độ từ dư bé, mẫu LaFeO3-LTT thuộc loại vật liệu từ cứng Như vậy, thành phần hóa học LaFeO3, tùy vào mục đích sử dụng tổng hợp chúng dạng vật liệu từ mềm hay vật liệu từ cứng cách sử dụng chất tạo gel thích hợp KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đã tổng hợp vật liệu nano perovskite LaFeO3 phương pháp sol-gel sử dụng PVA LTT Vật liệu nano đơn pha LaFeO3 hình thành sau nung mẫu bột từ 600ºC 1h Các hạt nano LaFeO3 tạo thành có cấu trúc tương đối đồng với kích thước trung bình dao động khoảng 30 – 40nm Đã xác định đường cong từ trễ, từ độ bão hòa (Ms), độ từ dư (Mr) lực kháng từ (Hc) mẫu vật liệu LaFeO3 sau nung nhiệt độ 600ºC, 700ºC 800ºC 1h Các đặc trưng từ tính vật liệu nano perovskite LaFeO3 giảm theo chiều tăng nhiệt độ nung mẫu Mẫu vật liệu nano LaFeO3-PVA có lực kháng từ độ từ dư bé nên thuộc loại vật liệu từ mềm, mẫu LaFeO3-LTT thuộc loại vật liệu từ cứng KIẾN NGHỊ Trên sở kết thu đề tài, đề xuất số hướng nghiên cứu sau:  Khảo sát ảnh hưởng thời gian nung đến trình hình thành đơn pha, cấu trúc đặc trưng từ tính mẫu vật liệu LaFeO3;  Nghiên cứu thay phần kim loại đất La kim loại khác rẻ tiền Ca, Cd, Zn nghiên cứu thay phần ion Fe3+ ion kim loại khác Co, Ni, Mn So sánh kết thu  Nghiên cứu khả ứng dụng vật liệu tổng hợp Chủ nhiệm đề tài TS Nguyễn Anh Tiến TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Du, Nghiên cứu số tính chất điện, từ perovskite La1-xAxFeO3, Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Công nghệ, ĐHQG Hà Nội (2009) S M Khetre, H V Jadhav, P N Jagadale, S R Kulal and S R Bamane, Studies on electrical and dielectric properties of LaFeO3, Advances in applied Science Reseach, 2(4), (2011) Tatsio Fujii, Ikkoh Matsusue, Makoto Nakanishi, Jun Takada, Formation and superparamagnetic behaviors of LaFeO3 nanoparticles, Springer Science-Business Media, 205 (1-3), (2011) Jinxian Wang, Xiangting Dong, Zhen Qu, Guixia Liu and Wensheng Yu, Electrospinning Preparation of LaFeO3 Nanofibers, Modoern Applied Science, (9), (2009) Nguyen Anh Tien, O V Almjasheva, I Ya Mittova, O V Stognei, S A Soldatenko, Synthesis and magnetic properties of YFeO3 nanocrystals, Inorganic Materials, 45(11), (2009) Phạm Đức Rỗn, Nguyễn Thế Ngơn, Hóa học nguyên tố phóng xạ, NXB Đại học Sư phạm ĐH-2009 303tr Trần Kim Liên, Đỗ Thị Tố Uyên, Lương Như Hải, Nguyễn Quang Khải, Đỗ Quang Kháng, Nghiên cứu chế tạo ứng dụng LaFeO3 kích thước nanomet để hấp phụ sắt, mangan asen, Tạp chí Hóa học, 49(3), (2011) Đỗ Kiên Trung, Nghiên cứu tổng hợp perovskit LaFeO3 phương pháp đốt cháy gel đánh giá khả xúc tác oxi hóa CO, hấp phụ asen, sắt, mangan, Luận văn Thạc sĩ Hóa học Đại học Thái Nguyên, Trường Đại học Sư phạm (2011) Đỗ Thị Anh Thư cộng sự, Nghiên cứu cơng nghệ chế tạo vật liệu nhạy khí LaFeO3 phương pháp sol-gel tạo phức ứng dụng cảm biến nhạy cồn”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, KHTN CN (26), (2011) 10 Lê Hải Đăng, Tổng hợp vật liệu kiểu perovskit kích thước nanomet nghiên cứu hoạt tính xúc tác oxi hố chúng, Luận án Tiến sĩ Hoá học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội (2011) 11 Lưu Minh Đại, Đào Ngọc Nhiệm, Đỗ Trung Kiên, Tổng hợp perovskite LaFeO3 cấu trúc nano phương pháp đốt cháy gel ứng dụng làm xúc tác cho phản ứng oxi hóa CO, Tạp chí Hóa học, 50(2), (2012) 12 Nguyen Anh Tien, I Ya Мittova, O V Almjasheva, S A Kirillova, V V Gusarov, Influence of the preparation conditions on the size and morphology of nanocrystalline lanthanum orthoferrite, Glass Physics and Chemistry, 34(6), (2008) 13 Y M Al Angari, Magnetic properties of La-substituted NiFe2O4 via egg-white precursor route, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 323, (2011) 14 Santi Maensiri, Chivalrat Masingboon, Paveena Laokul, Wirat Jareonboon, Vinich Promarak, Philip L.Anderson and Supapan Seraphin, Egg White synthesis and photoluminescence of platlike clusters of CeO2 nanoparticles, Crystal Growth & Desing, 7(5), (2007) 15 Нанотехнология в ближайшем десятилетии, Под ред М Роко – М.: Мир, 295 с (2002) 16 Nguyễn Đức Nghĩa Hóa học nano Cơng nghệ vật liệu nguồn, NXB KHTN CN, Hà Nội (2007), 467tr 17 Сергеев Г.Б Нанохимия металлов, Успехи химии, 70(10), (2001) 18 Hồ Ngọc Trà My cộng sự, Thành phần hóa học, thành phần hàm lượng axit amin lịng trắng trứng gà, Tạp chí KH PT ĐH Nông nghiệp HN, Tập (2010) 19 Lưu Tuấn Tài, Giáo trình vật liệu từ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, (2008) ... vật liệu 1.3 Phương pháp sol- gel tổng hợp vật liệu nano perovskite ABO3 Trong nghiên cứu vật liệu, công việc quan trọng tổng hợp thành công mẫu vật liệu cần nghiên cứu Để tổng vật liệu ABO3 phương. .. theo phương pháp sol- gel sử dụng LTT M-LTT sử dụng PVA M-PVA 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp tổng hợp vật liệu nano LaFeO3 Trong phạm vi đề tài này, tiến hành nghiên cứu tổng hợp vật. .. chúng Kết nghiên cứu:  Đã tổng hợp vật liệu nano perovskite LaFeO3 phương pháp sol- gel sử dụng PVA LTT Vật liệu nano đơn pha LaFeO3 hình thành sau nung mẫu bột từ 600ºC 1h  Các hạt nano LaFeO3