ƣu
Mẫu perovskit LaNiO3 được tổng hợp ở điều kiện tối ưu: tạo gel ở pH = 4, tỷ lệ mol (La3+
+Ni2+)/PVA = 1/3, nhiệt độ tạo gel 80oC và gel sau khi hình thành được sấy và nung ở 600oC trong 2 giờ.
Một số đặc trưng như: pha tinh thể mẫu perovskit LaNiO3 được xác định bằng giản đồ XRD trên hình 3.23, hình thái học bề mặt được xác định bằng ảnh SEM trên hình 3.24 cũng như diện tích bề mặt riêng mẫu perovskit LaNiO3 được xác định theo phương pháp BET. Kiểm tra thành phần hợp thức hóa học của mẫu perovskit LaNiO3 bằng phá hủy mẫu và phân tích nguyên tố hóa học trên phổ phát xạ nguyên tử (ICP).
72
Kết quả trên giản đồ XRD hình 3.23 cho thấy, mẫu tổng hợp xuất hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng duy nhất cho đơn pha tinh thể LaNiO3 với cấu trúc tinh thể theo kiểu hệ mặt thoi, cũng theo giản đồ XRD kích thước tinh thể trung bình perovskit LaNiO3 được tính theo phương trình bán thực nghiệm Scherrer đạt 18,3 nm.
Hình 3.23: Giản đồ XRD của mẫu perovskit LaNiO3
Kết quả ảnh SEM trên hình 3.24 cho thấy, các hạt perovskit LaNiO3 có dạng hình cầu với kích thước hạt khá đồng đều, đường kính hạt trung bình phân bố trong khoảng 30 nm - 50 nm. Diện tích bề mặt riêng của mẫu perovskit LaNiO3 đạt 23,5 m2/g.
Theo công bố trong tài liệu [59], bằng phương pháp sol-gel đã tổng hợp được perovskit LaNiO3 có kích thước tinh thể trung bình tính theo Scherrer 23,1 nm, diện tích bề mặt riêng 14,1 m2/g. Khi tổng hợp theo phương pháp đốt cháy gel PVA, perovskit LaNiO3 hình thành có kích thước tinh thể trung bình nhỏ hơn (thấp hơn 4,8 nm) và diện tích bề mặt riêng lớn
73
hơn (hơn 9,4 m2/g). Khi so sánh với phương pháp tổng hợp đốt cháy gel có sử dụng đường mía [69], phương pháp đốt cháy gel PVA cũng cho sản phẩm perovskit LaNiO3 có diện tích bề mặt lớn hơn (hơn 13,5 m2/g).
Hình 3.24: Ảnh SEM của mẫu perovskit LaNiO3
Bảng 3.3: Phần trăm khối lượng các nguyên tố trong perovskit LaNiO3
% La % Ni % O (tính từ La và Ni)
56,44 23,92 19,64
Đã tiến hành kiểm tra thành phần hợp thức hóa học trong mẫu perovskit LaNiO3 tổng hợp. Mẫu perovskit hình thành được khuấy trộn liên tục với nước cất để loại bỏ hết các ion kim loại có thể còn dư trong mẫu sau phân hủy nhiệt. Lọc lấy perovskit LaNiO3 sấy khô, định lượng, sau đó hòa tan trong dung dịch HNO3, thu được dung dịch chứa các ion La3+
, Ni2+. Nồng độ của các ion kim loại được xác định bằng phương pháp phân tích phổ phát xạ nguyên tử kết nối cảm ứng plasma. Hàm lượng các nguyên tố
74
trong mẫu perovskit LaNiO3 được tính toán và chỉ ra trong bảng 3.3. Kết quả trong bảng 3.3 cho thấy, hàm lượng theo khối lượng của các nguyên tố tương ứng với tỷ lệ mol La/Ni/O = 1/1/3 tương đối phù hợp với tỷ lệ hợp thức của perovskit LaNiO3.
Kết luận:
Một số oxit hỗn hợp chứa niken tổng hợp theo phương pháp đốt cháy gel PVA, gồm có: oxit NiO, spinen NiFe2O4, perovskit LaNiO3. Kết quả thu được cho thấy:
(i). Điều kiện tối ưu để tổng hợp các oxit hỗn hợp chứa niken đơn pha tinh thể bằng phương pháp đốt cháy gel PVA: pH tạo gel = 4, nhiệt độ tạo gel 80oC (đối với spinen NiFe2O4 là 60oC), tỷ lệ mol ion KL/PVA = 1/3, nhiệt độ nung gel 600oC (đối với spinen NiFe2O4 là 500oC).
Bảng 3.4: Đặc trưng một số oxit hỗn hợp chứa niken tổng hợp theo phương pháp đốt cháy gel PVA
Vật liệu Kích thước tinh thể trung bình (nm) SBET (m2/g)
Oxit NiO 25,8 32,6
Spinen NiFe2O4 15,2 39,4
Perovskit LaNiO3 18,3 23,5
(ii). Một số đặc trưng như pha tinh thể, kích thước tinh thể trung bình, tỷ lệ hợp thức, diện tích bề mặt đã được xác định, kết quả được chỉ ra trên bảng 3.4. Kết quả ở bảng 3.3 cho thấy các oxit hỗn hợp chứa niken thu được đơn pha tinh thể có kích thước tinh thể tính theo phương trình bán thực nghiệm Scherrer trong khoảng 15 nm - 25 nm với diện tích bề mặt lớn trong khoảng 23 m2
75 3.2. Biến tính perovskit LaNiO3