Vật liệu này được tổng hợp bằng phương pháp hóa học do đó trước tiên phải tiến hành vệ sinh các dụng cụ đựng mẫu. Quy trình vệ sinh này bao gồm các bước như sau:
Rửa bằng dung dịch rửa chén thông thường và rửa lại bằng nước. Ngâm các dụng cụ trong axít HNO3 1M khoảng 30 phút,
Rửa lại bằng nước rửa chén và nước. Tráng dụng cụ bằng nước cất, entanol.
Sấy khô dụng cụ trong tủ sấy ở nhiệt độ 60 oC trong 1h.
Trước khi bước vào quy trình cụ thể, một số hóa chất cần được pha chế sẵn dưới dạng dung dịch với nồng độ mol xác định để tiện cho việc sử dụng.
X Pha 400 ml NaOH 2M từ bột NaOH: g V MC m V mM V n CM = = → = M =40.2.0,4=32 Y Pha 250 ml HNO3 1M từ HNO3 65%
234 ml H2O 16 ml HNO3 65%
Trộn H2O và HNO3 65 % và khuấy từ 30 phút
Z Pha 100ml Eu(NO3)3 0,1M từ Eu2O3 và HNO3 1M 70 ml H2O
17,6 g Eu2O3 30 ml HNO3 1M
Cho H2O và Eu2O3 khuấy từ 30 phút sau đó nhỏ từ từ HNO3 1M vào và tiếp tục khuấy từ 120 phút để phản ứng xảy ra hoàn toàn.
* Các bước trong quy trình chế tạo SnO2:
1. Cân mẫu: Mẫu được cân bằng cân điện tử có độ chính xác 10-4 g. Giấy cân cũng cần được sấy khô vì muối SnCl4 ngậm nước nên hay bị dính vào giấy cân làm giảm độ chính xác trong quy trình chế tạo mẫu. Thông thường mỗi một lần chế tạo sử dụng khoảng 5g SnCl4.5H2O. Muối này đựng vào cốc thủy tinh đã được vệ sinh cùng với 120 ml nước khử ion.
2. Dung dịch muối và nước được đặt lên máy khuấy từ với tốc độ khuấy 4/10 trong khoảng 30 phút để hòa tan muối vào nước.
3. Nhỏ từ từ dung dịch NaOH 2M; 27,5 ml sao cho độ pH của dung dịch cỡ
khoảng 7-8. Tốc độ nhỏ giọt và tốc độ khuấy lúc này có ảnh hưởng đến kích thước hạt. Vì vậy phải nhỏ đồng đều và từ từ. Hơn nữa khi dung dịch sệt hơn thì nên tăng tốc độ của máy khuấy từ lên. Tiếp tục khuấy từ khoảng 2h
để phản ứng xảy ra hoàn toàn. Khi nhỏ NaOH vào, dung dịch ở dạng huyền phù có màu hơi trắng trong đó có chứa các ion (SnOH)62-.
4. Có thể cho thêm vào dung dịch chất hoạt động bề mặt chẳng hạn như PEG, CTAB...với mục đích làm giảm sự kết đám của vật liệu chế tạo, làm cho các
hạt tách nhau ra và kích thước hạt có thể giảm xuống như một số nghiên cứu đã công bố. Trong thực nghiệm này, chúng tôi có sử dụng chất hoạt
động bề mặt là PEG với lượng cho vào khoảng 5-15 ml.
5. Tiếp tục khuấy từ thêm khoảng 60 phút để phản ứng xảy ra tốt hơn giữa các chất phản ứng.
6. Dung dịch được cho vào bình thủy nhiệt và để trong tủ sấy với nhiệt độ đặt sẵn khoảng 150 oC, thời gian kéo dài khoảng 22h. Tuy nhiên, trong quá trình khảo sát sựảnh hưởng của các thông số vật lý lên tính chất quang của vật liệu, thời gian và nhiệt độ trên có thể thay đổi.
Hình 2.3: Sơđồ chế tạo mẫu nanô tinh thể SnO2 dạng hạt bằng nhiệt thủy phân
SnCl4.5H2O 5,0000 g H2O 120 ml Khuấy từ 30 phút Nhỏ từ từ NaOH 2M; 27,5 l
Cho vào bình thủy nhiệt 150 oC, 22h Làm lạnh ở nhiệt độ phòng 3h Quay ly tâm 3000 vòng/phút Bột trắng được rửa 3 lần entanol Sấy khô 90 oC, 13 h Khuấy từ 120phút Dung dịch màu hơi trắng pH =7 Nhỏ từ từ PEG 5-15 ml Khuấy từ 60 phút Nanô SnO2 5nm
7. Mẫu được lấy ra và để nguội ngoài không khí ở nhiệt độ phòng khoảng 3h. 8. Sau khi mẫu đã nguội, nó được chia đều vào các ống quay ly tâm và lắng
đọng ở đáy lọ với tốc độ quay cỡ khoảng 3000 vòng/ phút, mỗi lần quay khoảng 10-15 phút. Thực hiện vài lần quay ly tâm với lượng dung dịch chế
tạo sau đó rửa lại bằng etanol khoảng 3 lần để loại bỏ nước và một số các ion có trong dung dịch.
9. Cuối cùng mẫu được sấy khô ở nhiệt độ khoảng 90 oC trong 13h.
Với mỗi mẫu được chế tạo bằng phương pháp nhiệt thủy phân trong vòng khoảng 2-3 ngày mà quy trình cụ thểđược trình bày trên hình 2.3.