M ỤC LỤC
3.3.1. Phương pháp 1
Dựa vào giản đồ phân tích nhiệt khối lượng TGA (hình 19), ta thấy: Sự mất khối lượng xảy ra chủ yếu ở 3 vùng nhiệt độ từ 90o - 250oC, 270o - 500oC và từ 700o
- 950oC.
Quá trình mất khối lượng đầu tiên ở khoảng 90o - 250oC là quá trình mất nước bề mặt, đường TG cho thấy % khối lượng mất bằng 5,11%.
Quá trình mất khối lượng ở khoảng 270o
- 500oC 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 khối lượng mẫu giảm khoảng 13,76%.
Ở trên 700o - 950oC khối lượng mẫu đã giảm xấp xỉ 29,46%.
Hình 19. Giản đồ phân tích nhiệt TGA của mẫu bột điều chế theo phương pháp 1.
Quá trình tạo thành đơn pha LaFeO3 có thể miêu tả bằng các phương trình phản ứng hoá học đơn giản thông qua các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: quá trình kết tủa các hidroxit Fe(OH)3 và La(OH)3 bằng tác nhân kết tủa là dung dịch nước amoniac:
FeCl3 + 3NH4OH → Fe(OH)3 + 3NH4Cl LaCl3 + 3NH4OH → La(OH)3 + 3NH4Cl
Giai đoạn 2: quá trình phân huỷ các hidroxit Fe(OH)3 và La(OH)3 khi nung mẫu ở nhiệt độ cao:
2La(OH)3 → La2O3 + 3H2O
Giai đoạn 3: quá trình kết hợp giữa hai oxit sắt(III) và lantan tạo thành ferrite. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X của mẫu bột điều chế theo phương pháp 1 với thể tích axit oleic sử dụng làm chất bao phủ bề là 3ml, sau khi nung ở 900°C với thời gian nung là 1h (hình 20), ta thấy trên giản đồ đã xuất hiện các peak tương ứng với pha LaFeO3, tuy nhiên các peak tương ứng với các pha tạp chất xuất hiện khá nhiều.
Hình 20. Giản đồ XRD đã ghép với peak chuẩn của mẫu bột điều chế theo phương pháp 1 (Vaxit oleic = 3ml), sau khi nung ở 900o C trong 1h
Tiến hành nghiên cứu mẫu bột bằng phương pháp SEM (hình 21) ta thấy các hạt bột tạo thành với hai khoảng kích thước rỏ nét: các hạt nhỏ với kích thước từ 20 đến 50 nm, các hạt lớn 50 – 70 nm, thậm chí có những hạt còn lớn hơn > 100 nm. Điều này có thể được giải thích là do lượng axit oleic đưa vào chưa đủ để bao phủ hết các hạt kết tủa tạo thành, chỉ những hạt được axit bao phủ, ngăn cản sự kết tụ xảy ra sẽ có kích thước bé và ngược lại những hạt khác sẽ có kích thước lớn hơn, dẫn đến sự không đồng nhất về kích thước và hình thái của bột.
Hình 21. Hình SEM của mẫu bột điều chế theo phương pháp 1 (Vacid oleic
Hình 22 là kết quả SEM khi ta dung Vaxit oleic = 6ml nhưng lúc này ta nung ở 9500C và thời gian là 1h thì ta thấy các hạt có kích thước từ 40- 50 nm nhưng các hạt dính khối ít tách rời nhau dù các hạt đã có độ đồng đều.
Hình 22. Ảnh SEM của mẫu bột điều chế theo phương pháp 1 (Vacid oleic = 6ml), sau khi nung ở 950°C trong 1h
Sau đó tác giả tăng thời gian nung để khảo sát xem thời gian nung có ảnh hưởng dến kích thước và hình dạng của bột không? Kết quả chụp SEM (hình 23) cho thấy kích thước hạt LaFeO3 sau khi nung ở 950°C (t = 3h) tương đối đồng đều (khoảng 20 – 40 nm), các hạt có nhiều hình thái khác nhau như hình cầu phân cạnh yếu, hình bầu dục kéo dài, một số hạt còn tạo thể liên tinh, nhưng đã có sự tách rời các hạt.
Hình 23. Ảnh SEM của mẫu bột điều chế theo phương pháp 1 (Vacid oleic = 6ml), sau khi nung ở 950°C trong 3h
Khi tăng nhiệt độ nung nhưng chúng ta thấy các hạt tạo thành từng mảng không tách rời nhau dù có kích thước các hạt tương đối đồng đều (20 - 40 nm).
Hình 24. Ảnh SEM của mẫu bột điều chế theo phương pháp 1(Vacid oleic
= 6ml), sau khi nung ở 1000°C trong 1h
Dựa vào đồ thị XRD (hình 25) ta thấy, cường độ của các peak LaFeO3 sau khi nung ở 1000°C (t = 3h) các peak hình thành hoàn toàn trùng khít với peak chuẩn, điều đó chứng tở rằng sự hình thành pha perovskite LaFeO3 hoàn thiện ở 1000°C với thời gian nung là 3h.
Hình 25. Giản đồ XRD của mẫu bột điều chế theo phương pháp 1 (Vacid
oleic = 6ml), sau khi nung ở 1000oC trong 3h
Kết quả chụp SEM và TEM (hình 29) cho thấy kích thước hạt LaFeO3 sau khi nung ở 1000°C (t = 3h) tương đối đồng đều (khoảng 20 – 40 nm).
a)
a)
Hình 26. Hình SEM (a) và TEM (b) của mẫu bột điều chế theo phương pháp 1(Vaxit oleic = 6ml), sau khi nung ở 1000°C trong 3h.