K 6 (1.3) trong đú v vàs lần lượt là phần đúng gúp của thể tớch và bề mặt tới dị hướng tổng
1.6.3. Phƣơng phỏp sol-gel [28, 35]
Phương phỏp này ra đời từ những năm1950ữ1960, cho phộp trộn lẫn cỏc chất ở quy mụ nguyờn tử do đú sản phẩm cú độ đồng nhất và độ tinh khiết húa học cao, dải phõn bố kớch thước hẹp. Chớnh vỡ vậy phương phỏp sol-gel là một trong những phương phỏp đang được sử dụng phổ biến hiện nay.
Sol là hệ phõn tỏn của cỏc chất rắn trong chất lỏng, với kớch thước hạt rắn cú đường kớnh hạt cỡ 10-9 – 10-7 m. Gel là hệ phõn tỏn pha lỏng trong pha rắn và rắn trong lỏng
+ Rắn: Tạo thành khung ba chiều.
+ Lỏng (dung mụi): Nằm trong lỗ hổng, cỏc mao quản của khung rắn.
Cụng nghệ sol-gel bao gồm cỏc phản ứng húa học ở pha lỏng và xử lý nhiệt. Sự gel húa là hiện tượng trong đú một dung dịch keo hay một dung dịch chuyển thành gel. Quỏ trỡnh gel húa là quỏ trỡnh thiết lập liờn kết giữa cỏc hạt keo hoặc giữa cỏc
Sơ đồ tổng hợp ụ xớt phức bằng phương phỏp sol-gel được biểu diễn trờn hỡnh 1.19.
Ƣu điểm:
- Vật liệu được tổng hợp bằng phương phỏp này cú nhiệt độ thấp hơn so với phương phỏp gốm truyền thống, do đú tiết kiệm được năng lượng. - Cú thể điều khiển được độ bền cơ học của vật liệu thụng qua xử lý nhiệt.
Nhƣợc điểm
- Vấn đề thay đổi hỡnh dạng, co ngút và xuất hiện ứng suất khi xử lý nhiệt. - Khụng thuận lợi cho việc tổng hợp khối lượng lớn.
6. .4. Phƣơng phỏp thủy nhiệt [34, 36, 37, 45]
Kỹ thuật tổng hợp vật liệu bằng phương phỏp thủy nhiệt là quỏ trỡnh một vật liệu được kết tinh từ dung dịch trong bỡnh phản ứng kớn ở nhiệt độ và ỏp suất cao hơn điều kiện thường. Khi dung mụi là nước thỡ được gọi là phương phỏp thủy nhiệt.
Phương phỏp này tổng hợp được những vật liệu mới với kiểu phối trớ mới, kiểu liờn kết hoỏ học mới... Để tạo ỏp suất cao người ta thường dựng thiết bị nộn để tạo một ỏp lực lớn trờn một tiết diện nhỏ.
Việc thỳc đẩy nhanh phản ứng giữa cỏc pha rắn được thực hiện bằng nước dưới ỏp suất và nhiệt độ cao hơn điểm sụi bỡnh thường. Lỳc đú nước thực hiện hai chức năng: thứ nhất vỡ nú ở trạng thỏi lỏng hoặc hơi nờn đúng chức năng mụi trường truyền ỏp suất, thứ hai nú đúng vai trũ như một dung mụi cú thể hoà tan một phần chất phản ứng dưới ỏp suất cao, do đú phản ứng được thực hiện trong pha lỏng hoặc cú sự tham gia một phần của pha lỏng hoặc pha hơi. Phương phỏp thuỷ nhiệt cũng được sử dụng để nuụi tinh thể. Thiết bị sử dụng trong phương phỏp này thường là nồi hấp. Vỡ rằng cỏc quỏ trỡnh thuỷ nhiệt được thực hiện trong bỡnh kớn nờn thụng tin quan trọng nhất là giản đồ sự phụ thuộc ỏp suất hơi nước trong điều kiện đẳng tớch.
Hỡnh 1.20 mụ tả sự phụ thuộc của ỏp suất hơi nước vào nhiệt độ ở cỏc thể tớch khụng đổi. Đường cong AB phản ỏnh cõn bằng giữa pha lỏng và hơi nước. Ở ỏp suất nằm dưới AB khụng cú pha lỏng, cũn ỏp suất hơi chưa đạt trạng thỏi bóo hoà. Trờn đường cong thỡ hơi bóo hoà nằm cõn bằng với pha lỏng. Khu vực nằm phớa trờn của AB thỡ khụng cú hơi bóo hoà mà chỉ cú nước lỏng dưới ỏp suất cao. Những đường
chấm chấm trờn hỡnh này cho phộp tớnh được ỏp suất trong nồi hấp đựng nước với những phần trăm thể tớch khỏc nhau và đun núng tới nhiệt độ tương ứng với trục hoành. Vớ dụ nồi hấp đựng 30 % thể tớch nước và đun núng tới 600oC thỡ tạo nờn ỏp suất 800 bar. Những sự phụ thuộc trờn hỡnh 1.20 chỉ đặc trưng khi đựng nước nguyờn chất trong nồi hấp đậy kớn và đun núng, nhưng khi cú hoà tan một ớt pha rắn của chất phản ứng trong nồi hấp thỡ vị trớ cỏc đường cong sẽ thay đổi chỳt ớt. Hỡnh 1.21 là cấu tạo đơn giản của một bỡnh thủy nhiệt thường dựng để nuụi đơn tinh thể [7].
Phương phỏp thủy nhiệt đó được sử dụng thành cụng trong việc tổng hợp vật liệu mới, cỏc vật liệu kớch thước nano một. Một trong những ưu điểm của phương phỏp này là vật liệu cú độ tinh thể húa tốt, cú thể sử dụng trực tiếp mà khụng cần nung, hoặc chỉ nung ở nhiệt độ thấp, đơn giản, rẻ tiền.
Nhược điểm: Chi phớ để chế tạo nồi hấp, tổng hợp với khối lượng lớn.
Với những ưu điểm trờn, trong luận văn này chỳng tụi chọn phương phỏp thủy nhiệt để tổng hợp cỏc mẫu nghiờn cứu.