CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VA THẢO LUẬN
3.2.1. Giản đồ nhiễu xạ ti aX của mẫu LSMx
Mẫu LSM0.4 chế tạo bằng phương pháp kích nổ vi sóng với tỉ lệ F = 3 xảy ra hiện tượng cháy khơng hồn tồn. Sản phẩm thu được sau khi kích nổ tách ra làm hai phần cháy và khơng cháy.
Hình 3. 3: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu LSM0.4 chế tạo bằng phương pháp kích nổ vi sóng với tỉ lệ F = 3.
Từ giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu LSM0.4 (Hình 3. 3), cho thấy: đối với phần khơng cháy sản phẩm chính là muối Sr(NO3)2 khơng phản ứng, và phần cháy gồm có pha của LMO và MnO2. Điều đó chứng tỏ nhiệt lượng cung cấp bởi phản ứng chưa đủ để xảy ra quá trình phân hủy muối nitrate của Strontium cũng như khuếch tán các ion Sr vào mạng LaMnO3. Trong khi nhiệt lượng tỏa ra trong phản ứng liên quan chặt chẽ tới lượng nhiên liệu sử dụng [42, 60]. Vì thế, tỉ lệ F được thay đổi khác nhau (F = 3, 4, 5) để tìm ra tỉ lệ F tối ưu cho mẫu LMO pha tạp Sr. Chúng tôi đã tiến hành chế tạo các mẫu với tỉ lệ F được thay đổi F = 3, 4 và 5. Kết quả đo nhiễu xạ tia X của các mẫu với F= 3, 4, 5 được thể hiện trong Hình 3. 4.
Hình 3. 4:Giản đồ nhiễu xa tia X mẫu LSM0.4 chế tạo bằng phương pháp kích nổ vi sóng với các tỉ lệ F khác nhau (F = 3, 4 và 5).
Từ giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu LSM0.4 với các tỉ lệ Glycine/kim loại (F) khác nhau (Hình 3. 4) cho thấy mẫu F = 3 đã có sự hình thành của pha perovskite, tuy nhiên cịn xuất hiện một số đỉnh của pha thứ cấp như và Sr(NO3)2. Trong khi đó mẫu F = 4 và F = 5 cho thấy sự hình thành hồn tồn của pha perovskite có cấu trúc lục giác với các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng. Mẫu F=5 cường độ các đỉnh nhiễu xạ của pha Perovskite còn yếu và chưa rõ nét do nhiệt lượng sử dụng cho phản ứng cháy phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ F, khi tỉ lệ F quá lớn, lượng khí sinh ra nhiều và lượng khí này cũng làm tiêu hao một phần nhiệt lượng của phản ứng dẫn đến nhiệt lượng cháy bị giảm đi [42]. Mẫu F = 4 cho thấy sự hình thành pha perovskite tinh khiết với các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng có cường độ mạnh và rõ nét, vì vậy chúng tơi tiếp tục khảo sát các tính chất của mẫu perovskite tại tỉ lệ F này.
Ngoài tỉ lệ pha tạp Sr x = 0.4 chúng tơi có tiến hành chế tạo các mẫu tạp x = 0.2, 0.3 và 0.5, giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu này được trình bày như trên Hình 3. 5.
Hình 3. 5: Giản đồ nhiễu xa tia X mẫu LSM0.4 chế tạo bằng phương pháp kích nổ vi sóng với các tỉ lệ pha tạp x khác nhau (x = 0, 0.2, 0.3, 0.4 và 0.5).
Từ giản giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu LSMx với x= 0, 0.2, 0.3, 0.4 và 0.5 chúng tơi tính được các hằng số mạng và kích thước tương ứng của các mẫu tương ứng như trong
Mẫu LSMx a (Å) c (Å) Kích thước trung bình D(nm) x = 0 5.53 13.33 16.8 x = 0.2 5.51 13.37 21.1 x = 0.3 5.48 13.30 19.9 x = 0 .4 5.52 13.34 19.4
Bảng 3. 1: Các thơng số hằng số mạng và kích thước tinh thể của mẫu LSMx với x = 0,2, 0.3 và 0.4.
Để ứng dụng làm điện cực catot trong pin nhiên liệu, tính chất về độ xốp và điện là các quan trọng, vật liệu từ dạng bột đã được ép viên và nung thiêu kết ở 700 °C để tiến hành các phép đo (như đã được trình bày trong chương 2). Mãu LSM0.2 sau khi được ép và nung thiêu kết đã được khảo sát cấu trúc bằng phép đo nhiễu xạ tia X như được trình bày trong Hình 3. 6.
Từ Hình 3. 6 có thể nhận thấy nhiệt độ nung ở 700 °C không làm thay đổi cấu trúc mạng của vật liệu LSM0.2, mẫu sau khi ép và nung vẫn giữ nguyên cấu cấu trúc lục giác với các vị trí đỉnh đặc trưng của mạng LaMnO3 rõ rang và gần như khơng có sự khác biệt so với mẫu LSM0.2 trước khi nung. Hằng số mạng và kích thước tinh thể trung bình của mẫu LSM0.2 sau khi nung được xác định lần lượt là a = 5.48 Å, c = 13.53 Å và D = 22 nm. So sánh với hằng số mạng và kích thước tinh
thể trung bình của mẫu LSM0.2 trước khi nung như trên Bảng 3. 1 có thể thấy kích thước cũng như các thơng số mạng khơng có sự thay đổi nhiều. kích thước trung bình của hạt cũng trong khoảng 20 nm.
Như vậy có thể thấy q trình ép và nung ở 700 °C không làm thay đổi tới
cấu trúc cũng như kích thước tinh thể của mẫu LaMnO3 pha tạp Sr.