1.6. Một số phương pháp hóa học điều chế vật liệu nano
1.6.1. Phương pháp thủy nhiệt
Phương pháp thủy nhiệt là tổng hợp vật liệu nano bằng phương pháp kết tủa trong dung môi nước đã được nhiều công trình sử dụng hiệu quả. Đặc điểm chung của phương pháp này là nhiệt độ phản ứng tương đối thấp, điều kiện phản ứng thuận lợi cho các thí nghiệm lượng nhỏ trong phòng thí nghiệm, có thể kiểm soát và điều kiển hình thái và kích thước của sản phẩm bằng cách thay đổi các điều kiện phản ứng như nhiệt độ, nồng độ chất đầu, nồng độ chất hoạt động bề mặt cũng như thời gian phản ứng. Chengyin Li và cộng sự đã điều chế các hydroxit đất hiếm (Ln(OH)3) dạng que có chiều dài trung bình cỡ 180 nm gồm La(OH)3, Nd(OH)3, Pr(OH)3, Sm(OH)3, Gd(OH)3 và Er(OH)3 với nguyên liệu ban đầu là các muối nitrat của chúng ((Ln(NO3)3), sử dụng chất hoạt động bề mặt là dodecylamine (DDA) trong dung môi H2O/CH3OH, phản ứng được thực hiện trong bình autoclave ở 180
0C trong 18 giờ. Để thu được dạng nano oxit, tác giả đã nung Ln(OH)3ở 600 oC với thời gian 2 giờ trong khí quyển [59](Hình 1.9). Feng W cùng cộng sự đã điều chế vật liệu LaF3:Eu3+dạng hạt với kích thước khoảng 25 nm, phản ứng xảy ra ở 75 °C
sử dụng chất hoạt động bề mặt là chitosan và tiền chất là dung dịch LaCl3, EuCl3 và NH4F làm tiền chất trong dung môi nước[131]. Để thu được vật liệu kích thước nhỏ hơn, nhóm của Stouwdam JW đã điều chế LaF3:Ln3+ (Ln = Eu, Eu, Nd, Ho) dạng hạt có kích thước 5–10 nm bằng phản ứng kết tủa ở 75 °C trong dung môi nước có chứa etanol từ Ln(NO3)3 và NaF sử dụng n-octadecyldithioposhat làm chất hoạt động bề mặt [114]. Yuebin L và cộng sự đã điều chế vật liệu nano CePO4:Tb3+ tinh
thể bằng phản ứng ở 80 °C từ Ce(NO3)3, Tb(NO3)3 và dung dịch NH4H2PO4 với chất hoạt động bề mặt là poly(ethylene glycol) (PEG) bis (carboxymethyl) ete[67]. Bên cạnh đó, β-Cyclodextrin cũng đã được sử dụng làm chất phụ gia cho quá trình tổng hợp CePO4:Tb3+cho vật liệu nano dạng dây, phản ứng xảy ra một cách êm dịu tại nhiệt độ phòng từ tiền chất là Ce(NO3)3, TbCl3 và NaH2PO4 [62]. Thêm nữa, Buissette V thu được vật liệu LaPO4:Ln3+(Ln = Ce, Tb, Eu) có kích thước dưới 10 nm đã được tổng hợp ở 90 °C từ La(NO3)3 và natri- polyphotphat (Na5P3O10) làm chất ổn định [12].
Hình 1.9. Ảnh TEM của các quenano La2O3(a), Pr6O11(b), Nd2O3(c), và Er2O3
(d) sau khi nung các hydroxit tương ứng ở600°C trong 2 h[59].
Thanh-Dinh Nguyen và cộng sựđã xây dựng phương pháp chung để điều chế các nano oxit kim loại chuyển tiếp cũng như oxit đất hiếm dạng đơn chất và hỗn
hợp trong dung dịch nước với hiệu suất cao. Vật liệu thu được đa dạng về hình thái bao gồm hình đai, hinh que, hình bát diện cụt, hình khối, hình cầu, và tấm. Các tiền chất sử dụng chủ yếu và các muối nitrat: Co(NO3)2.6H2O, Mn(NO3)2.4H2O, Zn(NO3)2.6H2O, Cd(NO3)2.6H2O, La(NO3)3.6H2O, Nd(NO3)3.6H2O, Y(NO3)3.6H2O, Ce(NO3)3.6H2O, Sm(NO3)3.6H2O, Gd(NO3)3.6H2O, Er(NO3)3.xH2O và In(NO3)3.xH2O, ZrCl4; chất hoạt động bề mặt là axit 6-aminohexanoic và điều chỉnh pH bằng dung dịch NaOH, phản ứng xảy ra ở 180 0C trong vòng 20 giờ trong bình teflon[93].