cháy gel với chất tạo gel citric
3.3.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ nung
Axít citric đƣợc hịa tan vào nƣớc khuấy liên tục trên máy khuấy từ IRE, sau đó nhỏ tƣ̀ tƣ̀ t ừng giọt dung dịch Fe(NO3)3 và Ce(NO3)3 với tỷ lệ mol kim loại Ce/Fe thích hợp , pH = 2. Sau 2 giờ hệ gel đồng nhất màu đỏ nâu đƣ ợc tạo thành. Gel đem sấy trong tủ M 400 ở 100oC trong 4 giờ và sau đó đƣợc tiến hành đo phân tích nhiệt kết quả thu đƣợc thể hiện trên hình 3.7.
Hình 3.7: Giản đồ phân tích nhiệtgel Ce-Fevới chất tạo gel là axit citric Một số nghiên cứu cho thấy nhiệt độ nung có ảnh hƣởng rất lớn đến q trình hình thành pha của các vật lệu ơxít, peroskit [5]. Trong phần này tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ nung tới sự hình thành pha nhƣ sau: tổng mẫu vật liệu với tỷ lệ mol kim loại là 1:1, tỷ lệ mol kim loại trên citric là 1:3, hệ gel đƣợc khuấy đồng nhất bằng máy khuấy từ IRE ở nhiệt độ 80oC. Gel đƣợc sấy khô trong tủ sấy M400 tại nhiệt độ 100oC và đƣợc nung trong lò S 4800 ở nhiệt độ khác nhau. Kết quả xác định thành phần pha của các mẫu nung ở nhiệt độ khác nhau đƣợc chỉ ra ở hình 3.8.
Hình 3.8: Giản đồ XRD của các mẫutạo gel với axitcitric nung ở các nhiệt độ khác nhau
Trên hình 3.8 cho thấy sự hình thành pha hỗn hợp CeO2-Fe2O3 phụ thuộc lớn vào nhiệt độ nung. Khi nung ở nhiệt độ thấp 350oC, 450oC các mẫu vật liệu tồn tại ở trạng thái vơ định hình. Tiếp tục nâng nhiệt độ lên 550oC các pha CeO2 mới bắt đầu hình thành, ở nhiệt độ 650oC đã xuất hiện pha ơxít hỗn hợpCeO2-Fe2O3. Khi tiếp tục nâng nhiệt độ nung lên 750oC chỉ lam tăng kích thƣớc của các pha tinh thể CeO2 và Fe2O3. Nhƣ vậy điều kiện nung thích hợp để hình thành pha ơxít hỗn hợpCeO2- Fe2O3 là 650oC.
3.3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ mol kim loại đến q trình hình thành pha ơxít hỗn hợpCeO2-Fe2O3
Ảnh hƣởng của tỷ lệ mol kim loại Ce/Fe đến sự hình thành pha ơxít hỗn hợpCeO2-Fe2O3 đƣợc nghiên cứu. Các mẫu với tỷ lệ mol kim loại Ce/Fe là 1/9; 1/3; 1/1; 3/1; 9/1 đƣợc tổng hợp theo qui trình nhƣ trên sau đó đƣợc nung ở 650oC trong 2h.
: CeO2 : Fe2O3
Hình 3.10: Giản đồ XRD của các mẫu tạo gel với axitcitric có tỷ lệ mol kim loại Ce/Fe khác nhau
Trên giản đồ hình 3.10 cho thấy tỷ lệ kim loại khơng ảnh hƣởng ảnh hƣởng đến q trình tạo pha ơxít hỗn hợp CeO2-Fe2O3, các tỷ lệ mol kim loại Ce/Fe là 1/9; 1/3; 1/1; 3/1; 9/1 khác nhau đều có sự suất hiện của hai pha ơxít kim loại CeO2 và Fe2O3. Nhƣng tỷ lệ kim loại này lại ảnh hƣởng đến kích thƣớc hạt tinh thể của các pha, sắt càng nhiều hơn xêri thì tinh thể sắt ơxít càng lớn và ngƣợc lại xêri nhiều hơn sắt thì tinh thể xêri ơxít càng lớn. Tỷ lệ mol thích hợp cho pha ơxít hỗn hợp CeO2-Fe2O3 là 1/1.
Hình 3.11: Ảnh FE-SEM của mẫu có tỷ lệ mol kim loại Ce/Fe là 1/1 đƣợc nung ở nhiệt độ 650oC trong 2 giờ của mẫu tạo gel với axit citric Kết quả ảnh SEM cho thấy vật liệu ơxít hỗn hợp CeO2-Fe2O3 đƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp đốt cháy gel citric có kích thƣớc <70nm.
Sau khi xác định kích thƣớc hạt mẫu có tỷ lệ mol kim loại Ce/Fe là 1/1 đƣợc nung ở nhiệt độ 650oC trong 2 giờ đƣợc xác định diện tích bề mặt bằng phƣơng pháp đo BET kết quả thu đƣợc thể hiện ở hình 3.12:
Hình 3.12: Kết quả phân tích diện tích bề mặt riêng(BET) của mẫu tạo gel với axit citric có tỷ lệ mol kim loại Ce/Fe là 1/1 đƣợc nung ở nhiệt độ 650oC trong 2 giờ
Dựa vào kết quả ở hình 3.12 cho thấy mẫu tổng hợp ở các điều kiện tỷ lệ mol kim loại Ce/Fe là 1/1 nung ở 650oC trong 2h có kích thƣớc hạtkhoảng 70nm, diện tích bề mặt 20,667 m2/g.
Trong hai cánh tổng hợp ơxít hỗn hợp CeO2-Fe2O3 thì phƣơng pháp tổng hợp bằng phƣơng pháp đốt cháy gel sử dụng chất tạo gel bằng PVA thu đƣợc kết quả tốt hơn so với sử dụng chất tạo gel bằng axit citric. Cụ thể bằng việc sử dụng chất tạo gel là PVA thu đƣợc ơxít hỗn hợp CeO2-Fe2O3 có kích thƣớc đồng đều < 50nm và diện tích bề mặt đạt68,91m2/g, với chất tạo gel axit citric ơxít hỗn hợp CeO2-Fe2O3 thu đƣợc có kích thƣớc <70nm, diện tích bề mặt đạt 20.67 m2/g. Kết quả thu đƣợc nhƣ vậy có thể do khả năng tạo phức của sắt và xêri với PVA tốt hơn so với axit citric.