1.1 Tổng quan vật liệu nano từ tính Fe3O4
1.1.4 Một số ứng dụng điển hình của hạt nano từ tính Fe3O4
Ứng dụng của hạt Fe3O4 trong phân tách và chọn lọc tế bào:
Hiện nay, vật liệu Fe3O4 được ứng dụng nhiều trong y sinh như phân tách, chọn lọc tế bào.Các thực thể sinh học cần nghiên cứu sẽ được đánh dấu thông qua các hạt nano sắt từ.Một từ trường bên ngoài sẽ tạo lực hút hút các tế bào được đánh dấu mang hạt từ tính và giữ chúng lại, những tế bào không được đánh dấu sẽ thốt ra ngồi [2]. Hạt Fe3O4 được sử dụng để tách một loại thực thể sinh học nào đó ra khỏi mơi trường của chúng nhằm tăng nồng độ khi phân tích hoặc cho các mục đích khác. Các hạt Fe3O4được bao phủ bởi một loại hóa chất có tính tương hợp sinh học như là dextran, polyvinyl alcohol (PVA).... Hóa chất bao phủ khơng những có thể tạo liên kết với một vị trí nào đó trên bề mặt tế bào hoặc phân tử mà còn giúp cho các hạt nano phân tán tốt trong dung mơi. Đối với các tế bào lớn, kích thước của các hạt Fe3O4 đơi lúc cũng cần phải lớn, có thể đạt kích thước vài trăm nanomet.
Ứng dụng của hạt Fe3O4 trong chế tạo pin Lithium – Ion (LI)
Pin LI đang được sử dụng rất rộng rãi trong các thiết bị di động, và các phương tiện vận chuyển. Quy trình phóng / nạp của pin đang được các nhà khoa học tích cực nghiên cứu. Các vật liệu mới làm điện cực đang được nghiên cứu sử dụng để cải thiện hiệu suất của pin. Vật liệu Fe3O4 với chi phí thấp, thân thiện với môi trường và với nhiều tính chất đặc biệt đã được khảo sát như cực âm của pin LI. Khả năng hồi phục cao 843,5 mA.h/g sau 50 chu kỳ, các thanh nano có khả năng vận chuyển điện tử nhanh [50]. Tuy nhiên, diện tích bề mặt cao của vật liệu nano có thể gây ra các phản ứng phụ như phân hủy giữa điện cực và chất điện phân, hình thành lớp dày trên bề mặt điện cực. Để giải quyết những vấn đề này Fe3O4 đã được tổng hợp thành vật liệu lai Fe3O4@ C hay Fe3O4 – GO. Khả năng hồi phục của pin đạt được hơn 963 mA.h/ g sau 100 chu kỳ mà khơng giảm cơng suất dịng điện ở mật
độ dòng 100 mA/g. Ngay c mA/ g, pin vẫn duy trì đư
Hình 1.9. Chu kì phóng/ n
Hình 1.10. Ứng dụng của hạt Fe
Ứng dụng của hạt Fe
Vật liệu oxit sắt t trong xử lý nước. Hạt nano s
+ Trên bề mặt hạt có m tích dương trong mơi trư
ịng 100 mA/g. Ngay cả sau 50 chu kỳ với các tỉ lệ khác nhau từ 100 ÷ 2500 được cơng suất 979 mAh/g ở 100 mA/g [16].
Hình 1.9. Chu kì phóng/ nạp tại mật độ dịng điện 100 mA/g của vật liệu Fe3O4/graphene [16]
Ứng dụng của hạt Fe3O4 trong chế tạo pin Lit ụng của hạt Fe3O4 trong xử lý nước bị nhiễm kim loại nặng :
t từ là một trong những dạng oxit sắt được ứ t nano sắt từ hấp phụ kim loại, xử lý màu trong n
t có một lớp điện tích bề mặt, lớp điện tích này mang đi tích dương trong mơi trường pH < 6,8 và mang điện tích âm trong mơi trư
ả sau 50 chu kỳ với các tỉ lệ khác nhau từ 100 ÷ 2500
ện 100 mA/g của vật liệu
ế tạo pin Lithium – Ion ớc bị nhiễm kim loại nặng :
ứng dụng nhiều lý màu trong nước là do:
n tích này mang điện n tích âm trong mơi trường pH
19
>6,8, tại giá trị pH = 6,8 thì độ tích điện gần như bằng 0. Do đó chúng có khả năng hấp phụ các ion mang điện trong nước như Pb (II), As (III) và As (V) lên bề mặt hạt.
+ Tính liên kết bề mặt của hạt nano sắt từ, chúng rất dễ liên kết với các chất khác.
Nhờ 2 tính chất này mà chúng có thể hấp phụ ion kim loại trên bề mặt dễ dàng. Các hạt Fe3O4đã được ứng dụng trong xử lí nước bị ơ nhiễm và hấp thụ. Đối với hạt Fe3O4, đã có rất nhiều nghiên cứu cho thấy các hạt này có khả năng hấp phụ ion độc hại trong nước. Nguyên lí hấp phụ ở đây là tĩnh điện. Hạt nano khi trong mơi trường dung dịch phù hợp sẽ có điện tích bề mặt. Với hạt magnetite, ở pH trung tính thì bề mặt của hạt sẽ mang điện tích âm. Vai trị của Fe3O4 là tạo từ tính cho vật liệu đảm bảo vật liệu sau hấp phụ được tách loại dễ dàng bằng từ trường, đồng thời mở ra khả năng giải hấp phụ (cũng bằng từ trường) và tái sử dụng vật liệu.
Hạt Fe3O4 với diện tích bề mặt lớn (135,9 m2/g) có thể loại bỏ Cr (VI) trong nước. 1g Fe3O4 loại bỏ được 43,48 mg Cr (VI) ở nhiệt độ phịng [31]. Fe3O4 cịn có thể loại bỏ các chất màu như xylenol orange, phenol, và aniline ra khỏi nước [17, 41, 47].
1.2 Tổng quan về Graphene Oxide (GO) 1.2.1 Graphene Oxide (GO)