T) (1.39) Trong bi ểu diễn này, U 0 được xem như sự khác biệt về năng lượng củ a hai pha FM
3.1.1. Ảnh hưởng của kích thước bình và b
Hai hệ bình nghiền được lựa chọn để khảo sát ảnh hưởng của kích thước
bình nghiền và số lượng bi nghiền là các hệ 1 và hệ 2 tương ứng với các hình 2.2b
và 2.2c trong chương 2.
Quy trình tổng hợp mẫu có thể tóm tắt như sau: Vật liệu ban đầu được sử dụng
là các bột ôxít La2O3 và Co3O4 với độ sạch đạt trên 99.5% được kiểm tra độ sạch
pha bằng kỹ thuật nhiễu xạ tia X, sau đó được sấy khô và cân theo tỉ lệ hợp thức.
Bột đã phối trộn được nạp vào các bình nghiền trong các hệ 1 và hệ 2 lần lượt là 5 g
và 1 g, và sau đó được nghiền với thời gian tăng dần. Môi trường nghiền là không khí, nhiệt độ tổng hợp mẫu là nhiệt độ phòng.Quá trình nghiền tạm dừng ở các thời gian khác nhau để lấy mẫu. Sự phát triển tinh thể perovskite LCO theo thời gian
nghiền được phân tích qua giản đồ nhiễu xạ tia X. Kết quả khảo sát như sau:
Với hệ 1: Pha perovskite đã hình thành trong sản phẩm thu được sau khi
nghiền 4 giờ và trạng thái đơn pha perovskite LCO hoàn toàn tạo được sau 20 giờ
nghiền. Quá trình hình thành và phát triển của pha perovskite LCOtheo thời gian
nghiền sẽ được trình bày chi tiết hơn trong mục 3.2 của chương này.
Với hệ 2: Mẫu sau khi nghiền 16 giờ mới xuất hiện pha perovskite, tức là chỉ tương đương với mẫu được nghiền 4 giờ trong hệ 1.
Quá trình tạo pha trong hỗn hợp bột ban đầu xảy ra do các sự va chạm của các phần tử nghiền bình, bi và bột. Không gian cần đủ lớn để các viên bi và bột chuyển động tự do và qua đó tạo động năng lớn, do vậy bình với kích thước lớn sẽ có ưu điểm hơn bình kích thước nhỏ. Thêm vào đó, tổ hợp của các viên bi kích thước lớn
và nhỏ có thể đã tạo nên các lực ma sát trượt làm giảm tối đa lượng bột phủ trên bề
mặt bi và hiện tượng kết thành hạt lớn. Với các viên bi cùng kích thước thì khi chuyển động trong bình thường tạo ra các quỹ đạo xác định, xác suất va chạm sẽ
giảm đi. Khi sử dụng một tổ hợp các viên bi có kích thước khác nhau sẽ tạo nên quỹ đạo chuyển động ngẫu nhiên của các viên bi. Các tác giả [50], [145] cũng cho rằng
năng lượng va chạm trong quá trình nghiền là lớn nhất nếu sử dụng các loại bi có đường kính khác nhau.
Từ kết quả thu được chúng tôi tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ trọng lượng bi:bột khác nhau trên hệ bình, bi nghiền có kích thước lớn. Đối tượng khảo
sát vẫn là hợp chất LCO nêu trên.
3.1.2. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng bi:bột
Mục đích của khảo sát
này nhằm tìm ra tỉ lệ bị:bột
thích hợp để tổng hợp vật liệu
LCO đơn pha trong thời gian
ngắn nhất. Rút ngắn thời gian
cần thiết để tạo hợp chất LCO đơn pha cũng là cách tốt nhất để
giảm mức tạp không mong
muốn trong sản phẩm. Trong
nghiên cứu này, số lượng bi được giữ nguyên, lượng bột
trong các bình được thay đổi lần lượt là: 3 g, 5 g, 7,5 g và 10 g. Các kết quả phân
tích bằng kỹ thuật nhiễu xạ tia X cho thấy: trong các bình chứa 3 g và 5 g bột pha
perovskite bắt đầu hình thành sau 4 giờ nghiền, còn trong các bình với 7,5 g và 10 g cần thời gian tối thiểu là 8 giờ. Các mẫu perovskite LCO đơn pha thu được trong
các bình chứa 3 g và 5 g bột sau 20 giờ nghiền. Trong khi đó thời gian cần thiết để thu được sản phẩm LCO đơn pha là 30 giờ với bình chứa 7,5 g và cần thời gian lớn hơn nữa với bình chứa 10 g bột.
Như vậy là, bằng các khảo sát có hệ thống chúng tôi đã tìm được các điều
kiện công nghệ tối ưu để tổng hợp vật liệu perovskite bằng phương pháp nghiền
phản ứng trên thiết bị nghiền bi năng lượng cao SPEX 8000D. Các thông số nghiền
cụ thể được trình bày trên bảng 3.1 sẽ được áp dụng để tổng hợp tất cả các mẫu
dùng trong luận án.
Bảng 3.1. Các điều kiện nghiền bi tối ưu
Vật liệu làm bình và bi Thép tôi Tốc độ của bình nghiền (vòng/phút) 875
Đường kính bình (cm) 5,72
Chiều cao bình (cm) 7,62
Số bi và đường kính bi (cm) 2 x (1,27) 4 x (0,64) Khối lượng riêng của bi (gam/cm3) 7,8 Trọng lượng bột trong bình (gam) 3-5 Thể tích bình (cm3) 97,94