Hình 3.6. Ảnh SEM (a) và TEM (b) của mẫu LaFeO3-PVA sau khi nung 600ºC (1h)
Qua hình 3.5 và 3.6 ta thấy mẫu vật liệu LaFeO3 có cấu trúc nano tương đối đồng nhất với kích thước hạt khoảng 30-40 nm, kết quả này khá phù hợp với kết quả XRD của mẫu vật liệu.
3.4. Kết quả VSM
Hình 3.7. Đồ thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu LaFeO3-LTT sau khi nung ở các nhiệt độ khác nhau
Hình 3.8. Đồ thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu LaFeO3-PVA sau khi nung ở các nhiệt độ khác nhau
Nghiên cứu các đặc trưng từ tính ở nhiệt độ phòng của các mẫu vật liệu sau khi nung ở các nhiệt độ khác nhau (hình 3.7-3.7 và bảng 3.2-3.2) cho thấy các giá trị như độ từ dư (Mr), từ độ bão hòa (Ms) và lực kháng từ (Hc) giảm đều theo chiều tăng nhiệt độ nung mẫu. Ví dụ, ở từ trường 15 kOe độ từ dư của vật liệu LaFeO3-LTT giảm từ 0,171 emu/g sau khi nung ở 600ºC đến 0,070 emu/g ở 800ºC. Từ độ bão hòa thay đổi từ 0,737 đến 0,316 emu/g khi tăng nhiệt độ nung mẫu từ 600ºC đến 800ºC; giá trị lực kháng từ từ 150,37 đến 87,17 Oe sau khi nung ở các nhiệt độ tương ứng là 600ºC và 800ºC.
Quy luật thay đổi này có thể giải thích là do khi tăng nhiệt độ nung, kích thước các hạt tinh thể LaFeO3 tăng theo, kết quả là các đặc trưng từ tính của chúng có thể giảm, ví dụ tương ứng với công thức sau đối với lực kháng từ [19]:
Hc (Oe) = A/d + D (3.1)
Trong đó: A, D là các hằng số phụ thuộc vào nồng độ tạp chất; d là đường kính hạt với điều kiện các hạt xem như hình cầu
Bảng 3.2. Các giá trị Mr, Ms, Hc của mẫu vật liệu LaFeO3-LTT sau khi nung ở các nhiệt độ khác nhau
tº, ºC Mr, emu/g Ms, emu/g Hc, Oe
600 0,171 0,737 150,37
700 0,125 0,535 125,34
800 0,070 0,316 87,17
Bảng 3.3. Các giá trị Mr, Ms, Hc của mẫu vật liệu LaFeO3-PVA sau khi nung ở các nhiệt độ khác nhau
tº, ºC Mr, emu/g Ms, emu/g Hc, Oe
600 0,100 1,180 84,69
700 0,018 0,253 49,65
800 0,003 0,123 21,92
Nếu so sánh các đặc trưng từ tính của mẫu vật liệu nano LaFeO3 tổng hợp bằng phương pháp sol-gel với hai chất tạo gel khác nhau là LTT và PVA thì thấy các giá trị đối với mẫu LaFeO3-PVA luôn thấp hơn so với mẫu LaFeO3-LTT (ngoại trừ giá trị Ms đối với cặp mẫu vật liệu nung ở 600ºC thì biến thiên theo chiều ngược lại là do kích thước trung
binhg của tinh thể LaFeO3 đối với mẫu LaFeO3-PVA là 18 nm, thấp hơn rất nhiều so với mẫu LaFeO3-LTT – 27 nm (xem bảng 3.1), lý giải điều này có thể là do quá trình đốt cháy LTT luôn tạo thành một phần tạp chất cacbon trơ, nên ảnh hưởng đến các giá trị Mr và Hc của vật liệu (ảnh hưởng của hằng số A và D trong công thức 3.1.).
Dựa vào các giá trị đặc trưng từ tính ở bảng 3.2 và 3.3 ta có thể xếp mẫu LaFeO3- PVA thuộc loại vật liệu từ mềm do có lực kháng từ và độ từ dư bé, còn mẫu LaFeO3-LTT thuộc loại vật liệu từ cứng. Như vậy, cùng thành phần hóa học là LaFeO3, nhưng tùy vào mục đích sử dụng chúng ta có thể tổng hợp chúng dưới dạng vật liệu từ mềm hay vật liệu từ cứng bằng cách sử dụng chất tạo gel thích hợp.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
1. Đã tổng hợp vật liệu nano perovskite LaFeO3 bằng phương pháp sol-gel sử dụng PVA và LTT. Vật liệu nano đơn pha LaFeO3 được hình thành sau khi nung mẫu bột từ 600ºC trong 1h.
2. Các hạt nano LaFeO3 tạo thành có cấu trúc tương đối đồng nhất với kích thước trung bình dao động trong khoảng 30 – 40nm.
3. Đã xác định đường cong từ trễ, từ độ bão hòa (Ms), độ từ dư (Mr) và lực kháng từ (Hc) của các mẫu vật liệu LaFeO3 sau khi nung ở các nhiệt độ 600ºC, 700ºC và 800ºC trong 1h. Các đặc trưng từ tính của vật liệu nano perovskite LaFeO3 giảm đều theo chiều tăng nhiệt độ nung mẫu.
4. Mẫu vật liệu nano LaFeO3-PVA có lực kháng từ và độ từ dư bé nên thuộc loại vật liệu từ mềm, còn mẫu LaFeO3-LTT thuộc loại vật liệu từ cứng.
KIẾN NGHỊ
Trên cơ sở kết quả thu được của đề tài, chúng tôi đề xuất một số hướng nghiên cứu tiếp theo như sau:
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung đến quá trình hình thành đơn pha, cấu trúc cũng như các đặc trưng từ tính của mẫu vật liệu LaFeO3;
Nghiên cứu thay thế một phần kim loại đất hiếm La bằng các kim loại khác rẻ tiền hơn như Ca, Cd, Zn và nghiên cứu thay thế một phần ion Fe3+ bằng các ion kim loại khác như Co, Ni, Mn. So sánh kết quả thu được.
Nghiên cứu khả năng ứng dụng của vật liệu tổng hợp được.
Chủ nhiệm đề tài
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Văn Du, Nghiên cứu một số tính chất điện, từ của perovskite La1-xAxFeO3, Luận văn Thạc sĩ. Trường Đại học Công nghệ, ĐHQG Hà Nội (2009).
2. 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).
3. Tatsio Fujii, Ikkoh Matsusue, Makoto Nakanishi, Jun Takada, Formation and superparamagnetic behaviors of LaFeO3 nanoparticles, Springer Science-Business Media, 205 (1-3), (2011).
4. Jinxian Wang, Xiangting Dong, Zhen Qu, Guixia Liu and Wensheng Yu,
Electrospinning Preparation of LaFeO3 Nanofibers, Modoern Applied Science, 3 (9), (2009).
5. 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).
6. Phạm Đức Roãn, Nguyễn Thế Ngôn, Hóa học các nguyên tố hiếm và phóng xạ, NXB Đại học Sư phạm. ĐH-2009. 303tr.
7. Trần Kim Liên, Đỗ Thị Tố Uyên, Lương Như Hải, Nguyễn Quang Khải, Đỗ Quang Kháng, Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng LaFeO3 kích thước nanomet để hấp phụ sắt, mangan và asen, Tạp chí Hóa học, 49(3), (2011).
8. Đỗ Kiên Trung, Nghiên cứu tổng hợp perovskit LaFeO3 bằng phương pháp đốt cháy gel và đánh giá khả năng 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).
9. Đỗ Thị Anh Thư và cộng sự, Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu nhạy khí LaFeO3 bằng phương pháp sol-gel tạo phức ứng dụng trong cảm biến nhạy hơi cồn”,
Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, KHTN và CN (26), (2011).
10.Lê Hải Đăng, Tổng hợp vật liệu kiểu perovskit kích thước nanomet và nghiên cứu hoạt tính xúc tác oxi hoá của 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 bằng phương pháp đốt cháy gel và 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. Công nghệ nền và vật liệu nguồn, NXB KHTN và CN, Hà Nội (2007), 467tr.
17.Сергеев Г.Б. Нанохимия металлов, Успехи химии, 70(10), (2001).
18. Hồ Ngọc Trà My và cộng sự, Thành phần hóa học, thành phần và hàm lượng axit amin của lòng trắng trứng gà, Tạp chí KH và PT ĐH Nông nghiệp HN, Tập 4
(2010).