3. Phương pháp nghiên cứu
2.1.2. Phương pháp đồng kết tủa
Phương pháp đồng kết tủa là phương pháp kết tủa những hợp chất có nhiều hơn một cation. Đây là một trong những phương pháp truyền thống để chế tạo các hạt nanô oxit kim loại. Các quá trình này bao gồm sự hoà tan của muối tiền chất, thường là clorua hoặc nitrat, axetat của các cation kim loại. Chẳng như Ba(NO3)2 ; H3BO3; (NH4)2HPO4… Sau đó các cation được kết tủa trong nước dưới dạng hydroxit, muối cacbonat, muối oxalat, hoặc sunfua.... khi thêm vào một dung dịch bazơ như NaOH hoặc amoniac, dung dịch muối cacbonat hay, sunfua.... Kết tủa được lọc, rửa, sấy khô và nung để nhận được bột muối kim loại hoặc oxit kim loại. Đây là phương pháp rất hữu dụng để chế tạo hỗn hợp các oxit bởi sự đồng kết tủa của các hydroxit, cacbonat, oxalat... tương ứng trong dung dịch.
Phản ứng tạo kết tủa ảnh hưởng lớn vào tích số tan, khả năng tạo phức giữa các ion kim loại và ion tạo kết tủa, độ pH của dung dịch..., thêm vào đó tốc độ kết tủa của các hợp chất này cũng ảnh hưởng đến tính đồng nhất của hệ. Như vậy muốn các ion kết tủa đồng thời thì chúng phải có tích số hoà tan xấp xỉ nhau và tốc độ kết tủa gần giống nhau. Để các cation cùng kết tủa, phải thực hiện các biện pháp khắc nghiệt như: thay thế một phần nước bằng dung môi hữu cơ, làm lạnh sâu để tách nước ra khỏi hệ... Quá trình rửa kết tủa có thể kéo theo một cấu tử nào đó làm cho vật liệu thu được khác với thành phần mong muốn.
Hình 2. 1. Quy trình chế tạo vật liệu bằng phương pháp đồng kết tủa
Thuận lợi của phương pháp:
- Cho sản phẩm tinh khiết, dễ điều khiển tỉ lệ hóa học, tính đồng nhất của sản phẩm cao ;
- Điều chỉnh các tính chất của sản phẩm thông qua điều chỉnh các yếu tố, đơn giản dễ thực hiện ;
Điểm không thuận lợi của phương pháp: khó điều khiển kích thước và sự phân bố kích thước hạt. Quá trình kết tủa nhanh thường dẫn đến kích thước hạt lớn. Nếu khống chế tốt các điều kiện, phương pháp đồng kết tủa cho ta những hạt cỡ vài chục nm. Nguyên tắc: Khi nồng độ của chất đạt đến một trạng thái bão hòa tới hạn, trong dung dịch sẽ xuất hiện đột ngột những mầm kết tinh. Các mầm kết tinh
đó sẽ phát triển thông qua quá trình khuếch tán của vật chất từ dung dịch lên bề mặt của các mầm cho đến khi mầm trở thành hạt nano. Để thu được hạt có độ đồng nhất cao, người ta cần phân tách hai giai đoạn hình thành mầm và phát triển mầm. Trong quá trình phát triển mầm, cần hạn chế sự hình thành của những mầm mới. Với vật liệu Ba6BP5O20 pha tạp ion Eu3+ được tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa với quy trình tiến hành như hình 2.2.
Hình 2.2. Quy trình chế tạo vật liệu bằng phương pháp đồng kết tủa