M Ở ĐẦU
1.6.4. Tổng quan về phương pháp thủy nhiệt
Để tạo vật liệu cacbon, có nhiều phương pháp tổng hợp như phương pháp cacbon hóa trong luồng khí trơ (Ar, N2) nhiệt độ khoảng từ 700 - 9000C, phương pháp điện cao thế, phương pháp đốt laze hoặc phương pháp thủy nhiệt.
Trong các phương pháp trên phương pháp “Thủy nhiệt” là phương pháp kỹ thuật tốt để tổng hợp các vật liệu cacbon có giá trị từ các nguồn cacbohydrate tự nhiên như vỏ tôm, cua, ghẹ, rơm dạ, tro trấu,... Chính vì tính ưu việt của nó mà hiện nay phương pháp này được nhiều nhà khoa học nghiên cứu, xuất hiện nhiều lĩnh vực liên quan đến phương pháp này như “tổng hợp vật liệu nano bằng phương pháp thủy nhiệt”, “tổng hợp tinh thể bằng thủy nhiệt”, “tách chiết bằng phương pháp thủy nhiệt”.
Nhờ vào các ưu điểm của nó, phương pháp thủy nhiệt được nhiều nhà khoa học trong nước cũng như trên thế giới sử dụng. Chẳng hạn:
+ Tác giả Yanzhu và cộng sựđã tổng hợp vật liệu HydroApatit.
+ Tác giả Dharmaiah sử dựng phương pháp thủy nhiệt để tổng hợp các nano plate Sb2Te2 và Bi0.5SB1.5Te3.
+ Hợp chất monodisperse hydrolysis – resistant yttrium alkoxide được các tác giả Guoweichen tổng hợp với phương pháp thủy nhiệt.
+ Mg lai tạp ZnO cũng được tác giả A. Corral và cộng sự tổng hợp bằng phương pháp này.
+ Vật liệu ZnFe2O4, Cu2ZnSnS4 cũng được tổng hợp bằng cách sử dụng theo phương pháp thủy nhiệt.
+ Nhóm tác giả Tạ Anh Tâm đã tổng hợp Natri Mangan Oxide (NaxMnO2). Phương pháp này được coi là phương pháp thân thiện với môi trường do đó có một số ưu điểm như độ phân tán cao, các hạt có kích thước đồng đều, độ tinh khiết cao dễ dàng kiểm soát kích thước hạt, cấu trúc hình thái cũng như độ chọn lọc và ít khuyết tật với tốc độ phẩn ứng nhanh.
Hình 1.11. Mức độphân tán đồng đều của vật liệu khi được tổng hợp bằng
phương pháp thủy nhiệt và các phương pháp khác
Theo những điều kiện thực nghiệm và cơ chế phản ứng khác nhau, quá trình thủy nhiệt được chia thành 2 loại:
- Loại thứ 1: Trên cơ sở của sự nhiệt phân ở nhiệt độ cao, áp suất cao, quá trình thủy nhiệt ở nhiệt độ cao có khuynh hướng tổng hợp ra ống cacbon nano, graphite và vật liệu cacbon hoạt tính.
- Loại thứ 2: Quá trình thủy nhiệt ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ tiến hành ở khoảng 250oC là một quy trình thân thiện với môi trường. Nhiều loại vật liệu cacbon với các kích cỡ, hình dạng và nhóm chức bề mặt khác nhau được tổng hợp theo quy trình này.
Trong đồ án này, chúng tôi tập trung vào phương pháp thủy nhiệt ở nhiệt độ thấp để tạo vật liệu nano cacbon với tiền chất là chitosan được tổng hợp từ vỏ cua.
Lợi ích đầu tiên và quan trọng mà phương pháp này đem lại chính là có thể tạo ra được các hạt có kích thước nano đơn phân tán và hoàn toàn có thể kiểm soát quá trình, kiểm soát kích thước và hình thái các hạt tạo thành. Sự phát triển của phương pháp còn có thểxa hơn nữa, điển hình như sử dụng phương pháp này để tổng hợp nên những vật liệu có cấu trúc phức tạp hơn, tổng hợp nên vật liệu composite,… hoặc có thể kết hợp phương pháp này với những phương pháp khác
như dùng siêu âm, điện học, cơ học,… Có thể nói hướng đi của lĩnh vực này còn rất nhiều và đang chờđợi những người nghiên cứu, những nhà khoa học trong thế kỷ XXI.