Các dạng thù hình của chất đầu vào Nb2O5 sử dụng cho phản ứng thủy

3.1. Tổng hợp vật liệu áp điện KNN bằng phương pháp thủy nhiệt

3.1.1. Các dạng thù hình của chất đầu vào Nb2O5 sử dụng cho phản ứng thủy

3.1.1. Các dạng thù hình của chất đầu vào Nb2O5 sử dụng cho phản ứng thủy nhiệt thủy nhiệt

Trong luận văn này chúng tơi sử dụng ba dạng thù hình khác nhau của Nb2O5 bao gồm: Nb2O5.xH2O vơ định hình được điều chế theo qui trình ở mục 2.2, Nb2O5 kết tính có dạng thù hình trực thoi (Sigma Aldrich, CHLB Đức, JCPDS 27-1003, sau đây được viết ngắn gọn là Nb2O5 Aldrich), Nb2O5 kết tinh có dạng thù hình đơn tà (BDH Chemicals Ltd., Vương quốc Anh, JCPDS 37-1468, sau đây được viết ngắn gọn là Nb2O5 BDH) (xem giản đồ nhiễu xạ tia X hình 3.1).

Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các dạng thù hình Nb2O5: a) Nb2O5.xH2O vơ định hình; b) Nb2O5 Aldrich; c) Nb2O5 BDH.

Trong đó, Nb2O5 Aldrich là chất đầu thường được sử dụng trong các qui trình tổng hợp KNN đã công bố. Nb2O5 BDH hiếm gặp hơn và theo hiểu biết của chúng tơi, hầu như loại thù hình niobi pentaoxit dạng kết tinh này chưa từng được sử dụng làm chất

hình được điều chế từ Nb2O5 Aldrich, vốn có nguồn cung cấp sẵn có và giá thành tương đối thấp so với các nguồn chứa niobi thương mại khác. Dạng thù hình này chưa hề được sử dụng làm chất đầu vào cho phản ứng thủy nhiệt để tổng hợp KNN.

Kết quả phân tích Nb2O5 vơ định hình đã được chúng tơi cơng bố trước đây. Theo đó, chúng tơi đã xác định được hợp chất này là một dạng niobi pentaoxit monohyđrat vơ định hình với các tính chất và đặc trưng phù hợp với các kết quả đã được công bố [11, 37]. Cụ thể, trên giản đồ phân tích nhiệt ở hình 3.2, ta có thể thấy có hai hiệu ứng nhiệt chủ yếu là hiệu ứng thu nhiệt ở 40,1oC có thể qui gán cho q trình mất nước hấp phụ và hiệu ứng thu nhiệt thứ hai ở 108,4oC có thể qui gán cho q trình mất nước liên kết trong thành phần Nb2O5.xH2O (~ 4,6 % khối lượng, ứng với một phân tử nước). Do đó ta có thể kết luận rằng đây là một dạng Nb2O5.xH2O với x = 1 hay còn gọi là axit niobic với nhiều tính chất khác biệt so với Nb2O5 kết tinh [37]. Trên giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu bột niobi pentaoxit (hình 3.1a) điều chế được từ nguồn Nb2O5 Aldrich (hình 3.1b) ta có thể nhận thấy khơng có bất kì đỉnh nhiễu xạ nào và cũng tương tự như giản đồ nhiễu xạ của niobi pentaoxit monohyđrat tham khảo ở tài liệu [9].

Do đó, chúng tơi sử dụng bột Nb2O5 vơ định hình này để làm chất đầu tổng hợp gốm áp điện khơng chì KNN bằng phương pháp thủy nhiệt cùng với hai dạng thù hình kết tinh của Nb2O5 và để hịa tan tạo phức với axit tactric để làm chất đầu vào cho phương pháp sol-gel tổng hợp gốm áp điện khơng chì KNN.