CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU MnO2
1.1.2.5. Phương pháp hóa học
Nguyên tắc: Dựa vào các phản ứng hóa học, điển hình là phản ứng oxi hóa - khử, để điều chế MnO2 với các kích thước, hình thái khác nhau. Các chất có tính oxi hóa mạnh như KMnO4, K2Cr2O7 ... và chất khử thường dùng là MnSO4, MnCl2, Na2SO3, HCOOH, toluen .
Tất cả các quá trình đều được thực hiện ở nhiệt độ phòng rất khác so với các phương pháp như thủy nhiệt, đốt cháy gel, bởi vì các phương pháp như vậy luôn yêu cầu nhiệt độ cao (> 100 ℃), thời gian dài, cần chất nền dẫn đến chi phí cao và hiệu quả thấp [12].
Hình 1. 3. Sơ đồ minh họa điều chế MnO2 bằng phương pháp khử isopropanol [12]
Ưu – nhược điểm Ưu điểm:
- Quy trình thực hiện việc chế tạo đơn giản.
- Không sử dụng xúc tác, dung môi, nguyên liệu và thiết bị đắt tiền dẫn đến sẽ ít tốn kém.
-Thực hiện tốt trong điều kiện phịng thí nghiệm.
-Dễ dàng kiểm sốt quy trình, hiệu suất cao, có khả năng mở rộng chế tạo tinh thể nano ở quy mô lớn.
-Sử dụng đến hóa chất vẫn tác động vào mơi trường dù là rất ít. Tốn thời gian để tách rửa sản phẩm sau quá trình khuấy.
Một số nghiên cứu điển hình;
Lei Liu cùng cộng sự (2019) [12] đã thành công trong việc chế tạo ra nano mangan đioxit. Khơng những thế nhóm nghiên cứu cịn chỉ ra được sự ảnh hưởng của pH đối với cấu trúc nano của sản phẩm. Qua kết quả chụp SEM, ở pH = 7 sản phẩm MnO2 thu được có hình dạng như bơng hoa kích thước 50 - 150 nm, trong khi đó ở pH = 2 là các lớp xoắn gợn sóng dài trung bình 300 nm và pH = 13 là các tấm chồng lên nhau giống củ hành tây có kích thước 150 - 250 nm.
Dương Phước Đạt cùng cộng sự (2008) [13] đã thực hiện phản ứng hóa học pha rắn giữa KMnO4 và Mn(CH3COO)2.4H2O ở nhiệt độ phịng có mặt NaCl làm chất phân tán qua đó điều chế thành cơng nano α-MnO2. Cấu trúc tinh thể và hình thái của các sản phẩm được kiểm tra bằng các phương pháp như XRD, SEM, TEM. Kết quả cho thấy hiệu suất các ống nano α-MnO2 có đường kính 10 - 20 nm và chiều dài vài trăm nanomet được điều chế thành công từ phương pháp này khá cao (> 95%). Nhóm nghiên cứu cũng chứng minh rằng sự tồn tại của tinh thể NaCl như một chất phân tán là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của tinh thể α-MnO2.