2. .3 Cỏc mẫu sử dụng trong luận văn
3.1.1. Cỏc đặc trƣng cấu trỳc
Hỡnh 3.1 (a) trỡnh bày giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu MnFe2O4 chế tạo bằng phương phỏp thủy nhiệt ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau. Cú thể nhận thấy với mẫu tổng hợp ở nhiệt độ 120oC trong 12 giờ (MF120), pha spinel đó hỡnh thành và khụng xuất hiện pha lạ. Cỏc mẫu ở cỏc nhiệt độ 140oC (MF140), 160oC (MF160), 180oC (MF180), trong thời gian 12 giờ đều đơn pha tinh thể. Cường độ cỏc vạch nhiễu xạ tăng dần theo nhiệt độ phản ứng chứng tỏ mẫu ở nhiệt độ cao kết tinh tốt hơn.
Hỡnh 3.1 (b) là cỏc đường nhiễu xạ tại gúc 2 = 34,950 thay đổi theo nhiệt độ phản ứng của cỏc mẫu. Cú thể nhận thấy rằng độ rộng vạch nhiễu xạ giảm dần khi nhiệt độ phản ứng tăng.
Dựa trờn độ rộng vạch nhiễu xạ ứng với gúc 2 = 34,950, chỳng tụi đó xỏc định kớch thước tinh thể của toàn bộ hệ mẫu bằng cỏch sử dụng cụng thức Scherrer (2.2) và hằng số mạng theo cụng thức (2.1). Kết quả cho thấy hằng số mạng tăng lờn khi tăng nhiệt độ phản ứng, tuy nhiờn giỏ trị này khụng khỏc nhau nhiều (xem bảng 3.1). Nguyờn nhõn hiện tượng này là do năng lượng nhiệt đó làm thay đổi sự phõn bố cỏc ion kim loại ở hai vị trớ tứ diện và bỏt diện [51].
Bờn cạnh cỏch xỏc định hằng số mạng từ phõn tớch giản đồ XRD, người ta cũng cú thể xỏc định hằng số mạng bằng lý thuyết. Đối với vật liệu MnFe2O4 dạng khối mức độ đảo x = 0,2 [7], vỡ vậy cụng thức của vật liệu của mangan ferit trở thành M0,22+Fe0,83+ [M0,82+Fe1,23+]O42-. Cú thể tớnh toỏn hằng số mạng theo cụng thức lý thuyết (2.3, 2.4, 2.5) và so sỏnh với hằng số mạng thực nghiệm (cỏc giỏ trị kớch thước tinh thể, hằng số mạng theo lý thuyết và thực nghiệm của hệ mẫu được thể hiện trong bảng 3.1). Chỳng ta thấy, hằng số mạng tớnh toỏn theo lý thuyết lớn hơn giỏ trị thực
Hỡnh 3.1. (a) Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu MnFe2O4, (b) đỉnh nhiễu xạ (311) tổng hợp ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau. 25 30 35 40 45 50 55 60 65 (440) (511) (400) 2(độ) MF140 (422) (311) (220) MF120 MF160 MF180 C- ờn g đ ộ (đ .v.t.y) 34.0 34.4 34.8 35.2 35.6 36.0 MF120 MF140 MF160 MF180 311 C -ờ ng đ ộ (đ .v .t. y ) 2 (độ)
nghiệm. Sự sai khỏc giữa lý thuyết và thực nghiệm cú thể là do mức độ đảo của ion Mn2+, trờn thực tế ion Mn2+ chiếm ở vị trớ tứ diện luụn nhỏ hơn 0,2.
Ngoài ra để cú thể đỏnh giỏ ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng lờn sự thay đổi hỡnh dạng và kớch thước hạt của cỏc mẫu, chỳng tụi đó tiến hành chụp ảnh FESEM của tất cả cỏc mẫu. Hỡnh 3.2 trỡnh bày ảnh FESEM mẫu MnFe2O4 tổng hợp ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau. Cú thể thấy rằng khi nhiệt độ tăng, kớch thước hạt của cỏc mẫu tăng theo (bảng 3.1), đồng thời sự chờnh lệch về kớch thước tinh thể và kớch thước hạt cũng tăng lờn rừ rệt. Cú thể thấy rằng khi nhiệt độ tổng hợp thấp sự khỏc nhau về kớch thước khi được xỏc định bằng hai phương phỏp XRD và FESEM là khụng đỏng kể, chỉ khi nhiệt độ phản ứng tăng thỡ sự khỏc biệt này mới rừ hơn.
Sự chờnh lệch kớch thước hạt giữa hai nhiệt độ phản ứng là 120o
C và 180oC trong cựng thời gian 12 giờ thể hiện rất rừ (với kớch thước trung bỡnh tương ứng khoảng 38 nm và 50 nm).
Bảng 3.1. Kớch thước trung bỡnh suy ra từ FESEM và XRD, hằng số mạng (lý thuyết và thực nghiệm) và chiều dầy lớp vỏ của mẫu MnFe2O4 tổng hợp ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau.
Ký hiệu T Kớch thước l Hằng số mạng
Hỡnh 3.2. Ảnh FESEM của mẫu MnFe2O4 tổng hợp ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau.
MF180
MF120 MF140