Bảng 4 .3 Thay đổi nồng độ Fe2+, Fe3+ban đầu
Bảng 4.6 Mẫu M14 tạo hạt nanoFe3O4 bằng phương pháp solvothermal
Mẫu FeCl2.6H2O (g) NaAc (g) M14 1,35 4,8 (a)
Hình 4.14 Ảnh TEM phương pháp solvothermal
Kết luận chung: Qua hai phương pháp t khiển được kích thước khác nhau, bư
phương pháp đồng kết tủa tơi đ
nm. Cịn với phương pháp solvothermal thước khoảng 61,2 nm. Như v
nm để kiểm tra đặc tính b
(FTIR), cấu trúc, hình dạng (XRD), đ 4.3 Kiểm tra đặc tính của hạt Fe
Quahai phương pháp
Phương pháp solvothermal. Theo như yêu c
OH nhỏ chậm dẫn đến tốc độ phản ứng chậm, s ậm. Sự tạo thành hạt Fe3O4 càng ít nên kích thư
hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp solvothermal u M14 như sau: 1,35g FeCl3.6H2O cho vào 40ml Ethylen glycol khu phịng trong mơi trường khí N2. Sau đĩ cho thêm vào 4,8g NaAc và 0,5
y 30 phút ở nhiệt độ phịng mơi trường khí N2. C nhiệt độ 2000C trong thời gian 12h đến 24h. Đ ng nam châm, rửa với Ethanol, nước, rồi sấy khơ 70
ổng hợp trong bảng 4.6
u M14 tạo hạt nano Fe3O4 bằng phương pháp solvothermal
NaAc Polyethylene glycol-PEG (g) Ethylen glycol (mL) Nhiệt độ (0C) 0,5 40 200 (b) (c)
nh TEM phương pháp solvothermal ở thang đo a) 20 nm; b) 50 nm;
n chung: Qua hai phương pháp tạo hạt nano Fe3O4 chúng tơi đ c khác nhau, bước đầu đáp ứng được luận văn đ
a tơi đã tạo được hạt nano kích thước 12,5 nm, 17 solvothermal chúng tơi đã tạo được hạt nano Fe
ng 61,2 nm. Như vậy, tơi chọn ra ba kích thước là: 12,5 nm, 26 nm, và 61,2 c tính bằng các phép đo như: khảo sát liên kết ph
ng (XRD), độ từ hĩa (VSM). ểm tra đặc tính của hạt Fe3O4
hai phương pháp tổng hợp hạt ơxít sắt từ: Phương pháp đ . Theo như yêu cầu từ trước đã đề ra và đáp
m, sự hình thành càng ít nên kích thước hạt tăng. ương pháp solvothermal
O cho vào 40ml Ethylen glycol khuấy ở . Sau đĩ cho thêm vào 4,8g NaAc và 0,5g PEG Chuyển hỗn hợp n 24h. Để nguội ở nhiệt y khơ 700C mơi trường
ng phương pháp solvothermal Kích thước hạt (nm) 61,2 (b) (c) thang đo a) 20 nm; b) 50 nm;c)200nm chúng tơi đã điều n văn đã đề ra. Với c 12,5 nm, 17 nm và 26 t nano Fe3O4 cĩ kích nm, 26 nm, và 61,2 t phổ hồng ngoại : Phương pháp đồng kết tủa, ra và đáp ứng của luận
nm; và 61,2 nm. Chúng tơi kiểm tra các đặc tính của hạt tạo thành bằng các phương pháp: khảo sát liên kết qua phổ hấp thụ hồng ngoại (FTIR), khảo sát cấu trúc hạt qua giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD), và khảo sát tính chất từ bằng từ kế mẫu rung (VSM). Ký hiệu hạt Fe3O4 kích thước 12,5 nm (F1), Fe3O4 kích thước 26 nm (F2) và Fe3O4 kích thước 61,2 nm (F3)
4.3.1 Kiểm tra đặc tính phổ FT-IR hạt nano Fe3O4ở ba kích thước khác nhau Sau khi tạo hạt nano Fe3O4 cĩ kích thước như mong muốn, chúng tơi mang đi đo Sau khi tạo hạt nano Fe3O4 cĩ kích thước như mong muốn, chúng tơi mang đi đo phổ FT-IR để kiểm tra cấu trúc và pha tinh thể. Từ hình 4.15 phổ FT-IR cĩ mặt của pha Fe3O4ở kích thước 12,5nm (F1) thể hiện dao động thẳng Fe-O được hiện diện ở số sĩng 447cm-1 và số sĩng 586cm-1. Ngồi ra, vùng phổ gần số sĩng 3402 cm-1 và 1627 cm-1 thể hiện dao động cong của nhĩm – OH, cĩ thể tồn tại rất ít γ-Fe2O3bị chuyển pha khi làm thí nghiệm, nhưng trong luận văn này chúng tơi khơng khảo sát và nhận diện chúng. 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 C ư ơ øn g đ o ä ( a u ) Số sóng (cm-1) F1 F2 F3 O- H 3429cm-1 3402cm-1 3425cm-1 1627cm-1 O-H Fe-O 586cm-1 447cm-1
Hình 4.15 Phổ FT-IR của hạt Fe3O4 kích thước khác nhau
Đối với hạt nano Fe3O4(F2) ở kích thước 26 nm, qua ảnh phổ FT-IR đường màu đỏ ta thấy xuất hiện đỉnh phổ 3429cm-1 và 1627cm-1 thể hiện dao động cong của nhĩm O-H, ở số sĩng này nằm lân cận của phổ chuẩn Fe3O4màchúng tơi tham khảo từ bài báo[26]. Phổ FT-IR ở kích thước 26 nm cịn xuất hiện số sĩng 586cm-1 và 447cm-1 thể hiện dao động thẳng Fe-O. Ngồi ra, từ phổ mà ta đo được chưa thấy đỉnh phổ nào
khác, do vậy chúng tơi cĩ thể khẳng định rằng hạt nano Fe3O4 tạo được chưa lẫn những tạp chất khác như: α-Fe2O3 hay γ-Fe2O3.
Từ hình 4.15 hạt nano Fe3O4 (F3) đường màu xanh ở kích thước 61,2 nm tạo được bằng phương pháp Solvethermal. Qua ảnh phổ chưa thấy xuất hiện ảnh phổ nào khác ngồi đỉnh phổ đặc trưng của nhĩm O-H thể hiện dao động cong (3425cm-1 và 1627cm-1) và vùng gần số sĩng 586cm-1 và 447cm-1 chứng tỏ cĩ nhĩm liên kết Fe-O của dao động thẳng. Với kết quả vừa phân tích phổ FT-IR ở trên của mẫu hạt nano Fe3O4 ở ba kích thước khác nhau, chúng tơi mang đi phân tích phổ XRD xem chúng cĩ các đỉnh phổ đặc trưng về cấu trúc, kích thước của Fe3O4 hay khơng.
4.3.2 Kiểm tra đặc tính phổ XRD hạt nano Fe3O4 ở ba kích thước khác nhau Từ kết quả XRD hình 4.16 hạt nano Fe3O4kích thước 12,5 nm thể hiện những dao Từ kết quả XRD hình 4.16 hạt nano Fe3O4kích thước 12,5 nm thể hiện những dao động đặc trưng của tinh thể cấu trúc tetragonal, với các mặt mạng (220), (311), (400), (422), (511), (440)tương ứng các đỉnh tại vị trí gĩc 2θ là 30.4˚; 35.45˚; 43.6˚; 53.4˚; 57.2˚; 63.1˚, cho thấy đỉnh phổ cực đại là mặt pha (311). Khơng cĩ các đỉnh nhiễm xạ khác của các muối hoặc ơxít sắt như α-Fe2O3 và γ-Fe2O3. Điều này chứng tỏ các mẫu đã khảo sát chính là các hạt Fe3O4. Tuy nhiên, chúng tơi khơng thể phân biệt giữa hai loại ơxít sắt Fe3O4 và γ-Fe2O3, vì chúng cĩ nhiều tính chất tương đồng và trong khi làm thí nghiệm cĩ thể một vài hạt Fe3O4 sẽ biến đổi thành γ-Fe2O3. Kết quả thí nghiệm cĩ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Máy mĩc làm thí nghiệm, mơi trường, độ tinh khiết hĩa chất vv ...
Từ kết quả chụp TEM với kết quả tính kích thước hạt bằng cơng thức Scherrer (d = 0.9λ/(β(hkl)cosθ)), phổ XRD của mẫu tạo được, chúng tơi tính đượckích thước hạt cũng xấp xỉ12,5 nm.
Sau khi tạo hạt nano Fe3O4 với kích thước 26 nm được sấy khơ ở mơi trường chân khơng 700C, ở dạng bột mịn rồi mang đi phân tích tia X. Phổ nhiễu xạ qua máy X –ray khảo sát với điện cực đồng cĩ bước sĩng (Kα) với λ = 0,154054A0 gĩc nhiễu xạ 2θ thay đổi từ 100 đến 700, hiệu điện thế là 35KV, cường độ 50mA. Từ hình 4.16 ta nhận thấy sự hiện diện các đỉnh tại vị trí gĩc 2θ là 30.5; 35.4; 43.6; 54.4; 57.1; 63tương ứng với các mặt mạng (220), (311), (400), (422), (511), (440). Điều này cho biết các hạt tổng hợp được xem là Fe3O4. Phù hợp với kết quả tham khảo từ bài báo.
10 20 30 40 50 60 70 C ư ơ øn g đ o ä ( a u ) F1-12,5nm F2-26nm F3-61,1nm (220) (311) (400) (422)(511) (440) 2(deg)
Hình 4.16 Phổ XRD của hạt nano Fe3O4ở ba kích thước khác nhau
Dựa vào giản đồ XRD của mẫu hạt nano Fe3O4 ở kích thước 61,2 nm tạo bằng phương pháp Solvethermal. Mẫu cũng xuất hiện những đỉnh đặc trưng của Fe3O4 cũng gần giống như đỉnh phổ của mẫu hạt Fe3O4 ở kích thước 12,5 nm và Fe3O4 ở kích thước 26 nm. Tuy nhiên, ở phổ XRD này cĩ thể hạt nano Fe3O4 đã bị chuyển pha thành γ-Fe2O3 do trong lúc sấy mẫu. Mặt khác, đỉnh phổ γ-Fe2O3 rất là tương đồng với đỉnh phổ Fe3O4 nên chúng tơi rất khĩ là nhận biết chúng. Trong luận văn này chúng tơi khơng khảo sát và nhận diện chúng.
Ngồi ra, chúng tơi kiểm tra lại kích thước của chúng bằng cơng thức Scherrer:
= .
.
Trong đĩ: D: kích thước hạt
λ: bước sĩng của tia X, λ = 1,54056A0 β: độ bán rộng của vạch nhiễu xạ
Như vậy qua cách tính của cơng thức Scherrer và đo ảnh TEM ta thấy kích thước của mẫu hạt tạo được gần bằng nhau và xấp xỉ 61,2 nm.
Với kết quả cĩ được từ việc đo phổ FT-IR và XRD chúng tơi kết luận rằng mẫu hạt nano Fe3O4 cịn giữ được tính chất đặc trưng về cấu trúc cũng như pha, chúng tơi lấy mẫu này để kiểm tra từ tính bằng cách đo VSM.
4.3.3 Kiểm tra đặc tính VSM hạt nano Fe3O4 ở ba kích thước khác nhau
Qua phân tích phổ FT-IR và XRD chúng tơi nhận thấy mẫu hạt cĩ được tính chất đặc trưng Fe3O4 do vậy chúng tơi kiểm tra tính chất từ bằng cách đo VSM được trình bày ở bảng 4.7và hình 4.17.