loại
Hiện nay việc tổng hợp, nghiên cứu tính chất đặc trưng và tìm kiếm ứng dụng trong xử lí mơi trường của các oxit nano, nhất là các oxit phức hợp kiểu spinel ferit đã và đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Nhiều phương pháp đã được áp dụng để tổng hợp các nano ferit như đồng kết tủa, thủy nhiệt, sol-gel, đốt cháy...
Một trong những ferit được nhiều tác giả tổng hợp là ZnFe2O4 [11,33,35,37]. Bằng phương pháp sol-gel, đi từ muối Zn(NO3)2, Fe(NO3)3 và acid citric C6H8O7 (tỉ lệ mol tương ứng là 1:2:3), khi nung ở 500oC, tác giả [37] đã tổng hợp thành cơng ZnFe2O4 cĩ kích thước tinh thể khoảng 18 nm, năng lượng vùng cấm là 1,9 eV. Trên phổ hồng ngoại của các mẫu ZnFe2O4 cĩ xuất hiện các dao động đặc trưng cho liên kết Zn2+-O2- trong các hốc tứ diện ở 564 cm-1 và Fe3+-O2- trong các hốc bát diện ở 436 cm-
1 [11].
Các hạt nano NiFe2O4 hình cầu với đường kính 155-185 nm cũng đã được tổng hợp thành cơng bằng phương pháp nhiệt dung mơi [32]. Dao động đặc trưng của các liên kết Ni2+-O2- quan sát được ở số sĩng 550-600 cm-1, của liên kết Fe3+-O2- ở 385- 450 cm-1. Diện tích bề mặt riêng của các hạt NiFe2O4 đo được là 34,55 m2/g. Ngồi ra, NiFe2O4 cịn được nghiên cứu tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt, sol-gel [13], đốt cháy [20].
Kết quả của nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng, khi pha tạp ion kim loại, sự phân bố của các ion ở lỗ trống bát diện và tứ diện cũng như tính chất của các ferit thay đổi [12,23,24,26,27].
Tác giả [31] đã tổng hợp được các mẫu NiFe2O4 pha tạp Mn2+ (MnxNi1-xFe2O4
với x = 0 ÷ 0,1) bằng phương pháp thuỷ nhiệt. Hằng số mạng tinh thể của các mẫu NiFe2O4 pha tạp Mn2+ đều lớn hơn của mẫu NiFe2O4 tinh khiết. Nguyên nhân là ion Mn2+ cĩ bán kính ion (0,83 Å) lớn hơn bán kính của ion Ni2+ (0,69 Å) nên khi thay thế vào mạng tinh thể của ferit làm giãn ơ mạng cơ sở.
Từ các muối nitrat, L-arginine và methanol, tác giả [10] đã tổng hợp được hệ nano Zn1-xCuxFe2O4 (0 ≤ x ≤ 0,5). Kết quả đo giản đồ XRD cho thấy, trong các mẫu pha tạp ion Cu2+ khơng thấy xuất hiện các pha khác ngồi pha của spinel. Ảnh hưởng của sự pha tạp ion Cu2+ được quan sát qua sự giảm giá trị gĩc 2θ của mặt mạng (311) đối với các mẫu x = 0,1 ÷ 0,4. Đối với mẫu x = 0,5 lại cĩ sự tăng giá trị gĩc 2θ do sự thay thế ion Cu2+ vào vị trí của ion Zn2+ đạt đến bão hịa và ion Cu2+ bắt đầu chiếm vị trí xen kẽ trong mạng ferit. Kích thước tinh thể của hệ ferit giảm từ 8,6 nm đến 5,8 nm; giá trị hằng số mạng giảm từ 8,384 Å đến 8,333 Å khi lượng ion Cu2+ pha tạp trong mẫu tăng. Nguyên nhân của sự giảm kích thước tinh thể cĩ thể là do năng lượng của liên kết Cu2+-O2- (265,7 kJ/mol) cao hơn của liên kết Zn2+-O2- (155 kJ/mol). Sự thay thế ion Cu2+ cĩ bán kính ion (0,69 Å) nhỏ hơn của ion Zn2+ (0,74 Å) làm giảm hằng số ơ mạng cơ sở. Giá trị năng lượng vùng cấm của ZnFe2O4 đo được là 1,9 eV, cao hơn so với của các mẫu cĩ pha tạp ion Cu2+ (1,8-1,7 eV).
Ảnh hưởng của ion Mn2+ đến cấu trúc và tính chất của ZnFe2O4 cũng đã được một số tác giả nghiên cứu [29,30,38]. Kết quả nghiên cứu các vật liệu MnxZn1-xFe2O4
(x
= 0 ÷ 0,5) cho thấy, cĩ sự giảm kích thước tinh thể và tăng hằng số mạng khi lượng ion Mn2+ pha tạp trong hệ tăng [29]. Tác giả cho rằng, khi pha tạp ion Mn2+ cĩ bán kính ion (0,93 Å) lớn hơn của ion Zn2+ (0,74 Å) làm tăng hằng số ơ mạng cơ sở. Trên phổ hồng ngoại của các vật liệu MnxZn1-xFe2O4 (x = 0 ÷ 0,8) quan sát được dải hấp thụ mạnh ở
546, 551, 561 và 561 cm-1 đặc trưng cho dao động của liên kết M-O trong các hốc tứ diện [38].