TỔNG HỢP THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG KẾT TỦA
Dựa vào giản đồ phân tích nhiệt khối lượng TGA (hình 3.3), ta thấy: • Sự mất khối lượng xảy ra chủ yếu ở 3 vùng nhiệt độ từ 90o-110oC, 170o- 190oC và từ 670o-720oC.
• Quá trình mất khối lượng đầu tiên ở khoảng 100oC là quá trình mất nước bề mặt, đường TG cho thấy % khối lượng mất bằng 4,09%.
• Quá trình mất khối lượng ở khoảng 170o-190o được giải thích do sự mất nước của các hydroxit Fe(OH)3, Y(OH)3, La(OH)3 khi nung ở nhiệt độ cao và quá trình mất nước này kèm theo hiệu ứng thu nhiệt xảy ra đến nhiệt độ khoảng từ 400o- 500oC.
• Ở nhiệt độ khoảng từ 670o-720o ta thấy có sự giảm khối lượng và từ 720o ta quan sát thấy đường đẳng khối lượng tương ứng với quá trình chuyển phase và kết tinh các hạt nano Y0.8La0.2FeO3. Từ kết quả phân tích nhiệt, chúng tôi chọn 2 mức nhiệt độ nung mẫu (750oC, 850oC) để khảo sát các phương pháp XRD và SEM.
Hình 3.3. Đồ thị đường cong phân tích nhiệt khối lượng (TGA) mẫu bột điều chế theophương pháp đồng kết tủa
Hình 3.4 là phổ XRD của mẫu sau khi nung ở 750oC và 850oC trong 1 giờ. Nhìn vào các phổ XRD ở các nhiệt độ 750oC, 850oC gần như giống nhau và giống với phổ chuẩn YFeO3. Vị trí các đỉnh nhiễu xạ của các mẫu nung ở nhiệt độ khác nhau không bị thay đổi nhiều so với mẫu chuẩn. Tuy nhiên, có sự mở rộng khoảng cách mạng d trên giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu nung ở 750oC, 850oC so với mẫu YFeO3 tinh khiết [8, 11] (Bảng 2).
Hình 3.4. Phổ XRD của bộtY0.8La0.2FeO3 điều chế theo phương pháp đồng kết tủa saukhi nung 1 giờ a-750oC, b-850oC
Bảng 2. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X của mẫu Y0. 8La0. 2FeO3
№ peak trên hình 3.4
YFeO3 [8, 11]
d; [Å] Y0.8La0.2FeO3
Chú ý: Bảng2 chỉtrích ra mộtsốpeak củamẫu điềuchế đểminh hoạ.
Nguyên nhân là do bán kính ion La3+ ( r
rY 3+=0,119 nm) làm cho khoảng cách mạng d tăng. Điều này chứng tỏ có sựxâm nhậpcủa La3+ vào trong mạng nền YFeO3. Mặt khác, trên giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu sau khi nung ở 750oC hay 850oC trong 1 giờ không quan sát thấy các phase tạp chất như La2O3, Y2O3, LaOCl, YOCl…Điều này một cách gián tiếp nói lên sự xâm nhập hoàn toàn của ion La3+ vào mạng YFeO3.
Như vậy, từ đường cong phân tích nhiệt và giản đồ nhiễu xạ tia X ta thấy sự kết tinh và tạo phase đồng nhất Y0.8La0.2FeO3 được hoàn thiện ở nhiệt độ khoảng 750oC. Quá trình tạo thành đơn phase Y0.8La0.2FeO3 từ các tiền chất điều chế theo phương pháp đồng kết tủa có thể được miêu tả bằng các phương trình phản ứng hóa học thông qua các giai đoạn sau:
nung mẫu ở nhiệt độ cao tạo thành các oxit tương ứng: 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
2Y(OH)3 → Y2O3 + 3H2O 2La(OH)3 → La2O3 + 3H2O
Giai đoạn 3: là quá trình kết hợp giữa các oxit Fe2O3, Y2O3, La2O3 ở nhiệt độ cao tạo
thành ferrite:
Fe2O3 + 0.8Y2O3 + 0.2La2O3
Hình 3.5, 3.6 là ảnh SEM của mẫu sau 850oC trong 1 giờ.
7500C 2Y La FeO
→ 0.8 0.2 3
khi nung ở các khoảng nhiệt độ 750oC và
Hình 3.6. Ảnh SEM của các mẫu bột sau khi nung ở 850°C (t = 1h)
Từ ảnh SEM, ta thấy các hạt Y0.8La0.2FeO3 tạo thành có dạng hình cầu phân cạnh yếu, kích thước dao động trong khoảng 30-50 nm. Ngoài ra, các hạt còn liên kết với nhau tạo thành các khối hạt kéo dài.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trên cơ sở nội dung và kết quả thu được của đề tài, ta có các kết luận sau:
Tổng quan về vật liệu nano, phân loại vật liệu nano dựa vào các dấu hiệu khác nhau như số chiều, kích thước, hình dạng, lĩnh vực ứng dụng...
Tìm hiểu về cấu trúc, phương pháp điều chế vật liệu perovskite dạng ABO3 và các lĩnh vực ứng dụng chúng;
Tổng quan về oxit, hydroxit của sắt, lanthanum, yttrium;
Tóm tắt các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong đề tài (XRD, SEM và
TGA);
Đã tổng hợp được vật liệu nano Y0.8La0.2FeO3 bằng phương pháp đồng kết tủa với kích thước hạt cấu trúc ≤ 50 nm;
Do lần đầu tiên làm quen với việc nghiên cứu khoa học nên em chưa thể nghiên cứu sâu hơn về đề tài này, nếu có cơ hội được tiếp tục thì em sẽ phát triển đề tài theo hướng:
Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nung đến hình thái và kích thước hạt Y0.8La0.2FeO3;
Nghiên cứu từ tính của hạt nano Y0.8La0.2FeO3 để từ đó ứng dụng chúng vào trong các thiết bị truyền động và bộ cảm biến v.v...
Tổng hợp và bước đầu nghiên cứu từ tính của hệ vật liệu perovskite YxLa1- xFeO3.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lâm Thị Kiều Giang (2011), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano thấp chiều
trên nền yttri, ziriconi và tính chất quang của chúng”, Luận án Tiến sĩ Khoa học Vật
liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam-Hà Nội.
[2] Đỗ Thị Anh Thư (2011), “Chế tạo và nghiên cứu các tính chất của cảm biến
nhạy hơi cồn trên cơ sở vật liệu oxit perovskit”, Luận án Tiến sĩ Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam-Hà Nội.
[3] TS. Phan Thị Hoàng Oanh, “Chuyên đề Phân tích cấu trúc vật liệu vô cơ”, Trường Đại học Sư phạm TP. HCM.
[4] Hoàng Triệu Ngọc (2010), “Khảo sát các điều kiện tổng hợp bột nano
YFeO3”, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Sư phạm TP. HCM.
[5] Hoàng Nhâm. Hóa học vô cơ. Tập 2. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. 2009. [6] Lưu Minh Đại, Nguyễn Xuân Dũng, “Tổng hợp perovskit LaMnO3 bằng
phương pháp đốt cháy gel ở nhiệt độ thấp”, Tạp chí Hóa học, T.48(1), trang 18-23,
2010.
[7] Nguyễn Hữu Đức, Trần Mậu Danh, Trần Thị Dung, “Chế tạo và nghiên cứu
tính chất từ của các hạt nano Fe3O4 ứng dụng trong y sinh học”, Tạp chí Khoa học
ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 23, trang 231-237, 2007.
[8] Nguyễn Minh Tuấn, Nguyễn Thị Thuỷ, Đặng Lê Minh, Nguyễn Phú Thùy, “Tính chất điện của hợp chất Perovskite lưỡng nguyên tố đất hiếm (La1-xYx) FeO3”, Hội nghị Vật lý chất rắn và Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ 6 (SPMS-2009), trang 052, Đà
Nẵng 8-10/11/2009.
[9] Nguyễn Minh Tuấn, Nguyễn Thị Thuỷ, Đặng Lê Minh, Nguyễn Phú Thùy, “Tính chất từ bất thường của hợp chất Perovskite lưỡng nguyên tố đất hiếm (La1- xYx)FeO3 và (La1-yNdy)FeO3”, Hội nghị Vật lý chất rắn và Khoa học Vật liệu toàn quốc lần thứ 6
(SPMS-2009), trang 054, Đà Nẵng 8-10/11/2009.
[10] Nguyễn Thị Anh (2009), “Phân tích lượng nhỏ các nguyên tố đất hiếm trong
lớp mạ hợp kim Ni- Zn”, Luận văn Thạc sỹ, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội.
[11]Dinh Van Tac, V. O. Mittova, and I. Ya. Mittova, Influence of Lanthanum
Y1 – xLaxFeO3 Nanocrystals// Inorganic Materials, 2011, Vol. 47, No. 5, pp. 521–526.
© Pleiades Publishing, Ltd., 2011.
[12]Dinh Van Tac, V. O. Mittova, and I. Ya. Mittova, Synthesis and Magnetic
Properties of Nanocrystalline Y1 – xCdxFeO3 – δ (0 ≤ x ≤ 0.2), Inorganic Materials,
2011, Vol. 47, No. 10, pp. 1141–1146. © Pleiades Publishing, Ltd., 2011.
[13]S. M. Khetre, H. V. Jadhav and S. R. Bamane, Synthesis and characterization of
nanocrystalline LaFeO3 by combustion route//RASARAN J.Chem. Vol.3, No.1 (2010),
82-86.
Trang Web:
[14]http://dictionary.bachkhoatoanthu.gov.vn/default.aspx?param=1647aWQ9MTU0Nz UmZ3JvdXBpZD0ma2luZD1zdGFydCZrZXl3b3JkPWw=&page=3