Điều chế cỏc mẫu với tỉ lệ Fe/Mn = 9/1; tỉ lệ ( Fe + Mn)/ PVA = 1/3; nhiệt độ tạo gel là 80oC; pH tạo gel là 4; Gel đƣợc sấy khụ và nung ở nhiệt độ khỏc nhau 2500C; 3500C; 4500C và 5500C trong 2 giờ. Tiến hành ghi giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của cỏc mẫu. kết quả đƣợc chỉ ra ở hỡnh 3.2.
Trờn giản đồ hỡnh 2 cho thấy ở 2500C pha tinh thể chƣa đƣợc hỡnh thành, ở 3500C và 4500C thấy pha kết tinh của mẫu cú cấu trỳc maghemit Fe2O3, khi mẫu nung ở nhiệt độ 5500C cú pha hematit và maghemit, trờn giản đồ đều khụng xuất hiện pha tinh thể chứa oxit của mangan.Ta chọn nhiệt độ nung ở 4500C nhằm chế tạo vật liệu cú cấu trỳc đơn pha.
Furnace temperature/°C 0 100 200 300 400 500 600 700 TG/% -60 -30 0 30 60 d TG/% /min -160 -120 -80 -40 HeatFlow/àV -250 -200 -150 -100 -50 0 Mass variation: -81.14 % Peak :159.35 °C Peak :240.82 °C Peak :142.53 °C
18/04/2010Procedure:RT ----> 800C (10C.min-1) (Zone 2) Mass (mg): 35.17
Labsys TG
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
: Fe2O3 Hemmatite : Fe3O3 Maghemit
Hỡnh 3.2. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen được nung ở cỏc nhiệt độ khỏc nhau
1.1.3.Lựa chọn tỉ lệ mol kim loại
Điều chế mẫu gel ở pH =4 , nhiệt độ tạo gel là 800
C, tỉ lệ (Fe+Mn)/PVA = 1:3 và tỉ lệ Fe/Mn lần lƣợt là 9/1; 1:3; 1/1; 1/9, gel đƣợc sấy khụ và nung ở 4500C trong 2 giờ. Ghi giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu tổng hợp đƣợc chỉ ra ở hỡnh 3.3.
Trờn giản đồ hỡnh 3.3 mẫu điều chế với tỷ lệ mol Fe/Mn=1:9 cú cỏc pha kết tinh Mn2O3, Fe2O3 và Mn3O4. Ở tỷ lệ mol Fe/Mn=1:1 và 1:3 chỉ cú pha của ụxớt hỗn hợp hệ Fe-Mn.Ở tỷ lệ mol Fe/Mn=9/1 chỉ cú pha Fe2O3 khụng thấy xuất hiện tinh thể bất kỳ nào cú chứa mangan.
550 450 350 250
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Mn3O4 Mn2O3 Fe2O3
Hỡnh 3.3.Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu chế tạo ở tỉ lệ Fe/ Mn khỏc nhau.
1.1.4.Khảo sỏt ảnh hƣởng của pH tạo gel
Điều chế cỏc mẫu với tỉ lệ Fe/Mn = 9/1; tỉ lệ ( Fe + Mn)/ PVA = 1/3; nhiệt độ tạo gel là 80oC ở cỏc giỏ trị pH lần lƣợt là 2,3,4,5 và gel đƣợc sấy khụ nung ở nhiệt độ 4500C trong 2 giờ. Tiến hành ghi giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của cỏc mẫu. kết quả đƣợc chỉ ra ở hỡnh 3.4.
Trờn giản đồ ta thấy mẫu điều chế ở pH=2 cú lẫn lƣợng nhỏ pha spinen MnFe2O4. pH lần lƣợt là 3 và 5 thấy xuất hiện pha tinh thể Mn2O3, Fe2O3 hematit và maghemit , ở pH = 4 xuất hiện pha tinh thể cú cấu trỳc Fe2O3 maghemit. Chỳng tụi chọn pH=4 cho cỏc thớ nghiệm tiếp theo
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Mn2O3 Fe2O3 Hematit Fe2O3 Maghemit MnFe2O4
Hỡnh 3.4. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu đƣợc tổng hợp ở pH khỏc nhau
1.1.5.Khảo sỏt ảnh hƣởng của nhiệt độ tạo gel
Điều chế cỏc mẫu với tỉ lệ Fe/Mn = 9/1; tỉ lệ ( Fe + Mn)/ PVA = 1/3; nhiệt độ tạo gel khỏc nhau ( 400C, 600C, 80oC, 1000C) ở pH là 4, Gel đƣợc sấy khụ và nung ở nhiệt độ 4500C trong 2 giờ. Tiến hành ghi giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của cỏc mẫu. kết quả đƣợc chỉ ra ở hỡnh 3.5.
Mn2O3 Fe2O3 hematit Fe2O3 Maghemit FeFe2O4
Hỡnh 3.5. Giản đồ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu ở cỏc nhiệt độ tạo gel khỏc nhau
Trờn giản đồ ta thấy mẫu điều chế từ gel hỡnh thành ở nhiệt độ 400C cú lẫn pha FeFe2O4. Đối với cỏc mẫu điều chế ở nhiệt độ tạo gel 600
C, 1000C cú oxit hỗn pH= 5 pH=4 pH=3 pH=2 1000C 800C 600C 400C
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
hợp Mn2O3 và Fe2O3 ( hematit và Maghemit). ở nhiệt độ 80 0C xuất hiện oxit Fe2O3 maghemit. Chỳng tụi chọn nhiệt độ tạo gel là 800C để tổng hợp vật liệu vỡ ở nhiệt độ cao 1000C quỏ trỡnh bay hơi dung mụi xẩy ra quỏ nhanh ảnh hƣởng đến kớch thƣớc hạt.
Mẫu tổng hợp theo tỷ lệ mol Fe/Mn=9:1, tỷ lệ mol kim loại (Mn+Fe)/PVA=1:3; pH=4, nhiệt độ tạo gel là 800
C, nhiệt độ nung 4500C trong 2h đƣợc phõn tớch hỡnh thỏi học bằng kớnh hiển vi điện tử quột (SEM).
Hỡnh 3.6. Ảnh SEM của mẫu nung ở 4500C
Trờn hỡnh (3.6) cho thấy mẫu điều chế ra rất xốp, với cấu trỳc nano với nhiều lỗ trống. Trong quỏ trỡnh PVA tạo gel với cỏc ion kim loại, một mặt PVA phõn bố đồng đều cỏc ion kim loại trong mạng lƣới cấu trỳc, mặt khỏc khi chỏy PVA đó làm cho quỏ trỡnh tổng hợp đốt chỏy tức thời tạo ra sản phẩm oxit cú cấu trỳc nano với nhiều lỗ trống (hỡnh 3.6) và kớch thƣớc hạt cỡ 17,48 nm ( tớnh theo schercer) và diện tớch bề mặt 68,5m2/g.