Chế tạo mẫu và các phép đo thực nghiệm

3.3. Kết quả nghiên cứu trên hệ spin phản sắt từ 1 chiều Ca2CuO3

3.3.2. Chế tạo mẫu và các phép đo thực nghiệm

3.3.2.1. Chế tạo mẫu

Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, trong quá trình chế tạo vật liệu Ca2CuO3 bằng các phương pháp phản ứng pha rắn quen thuộc, phương pháp đồng kết tủa oxalate và phương pháp vùng nổi dung môi dịch chuyển TSFZ, sự phân tách của CuO thành Cu2O và O2 ở nhiệt độ cao dẫn đến sự thiếu hụt lượng CuO cần thiết cho phản ứng tạo thành Ca2CuO3 [21, 50, 101]. Hệ quả là tồn tại một lượng pha tạp CaCu2O3 và CaO trong sản phẩm. Nếu bổ sung thêm CuO thì thành phần thực tế của hỗn hợp rắn trở nên không hợp thức và sản phẩm cuối cùng thường chứa một lượng lớn CuO không tham gia phản ứng. Trong quá trình thực hiện nhiên cứu, chúng tôi chọn phương pháp sol-gel, do phương pháp này không sử dụng các chất ban đầu CuO và CaO nên có thể giảm được ảnh hưởng của sự phân tách CuO.

Tất cả các hóa chất sử dụng trong q trình chế tạo có độ tinh khiết cao 99,9 % của Merck và MaTeck. Quy trình chế tạo vật liệu Ca2CuO3 được thể hiện bằng giản đồ trên Hình 3.16. Để chế tạo vật liệu pha tạp Uranium Ca2CuO3:Ux , một lượng ammonium diuranate (NH4)2U3O7 được trộn đều vào dung dịch hỗn hợp đồng nhất của Ca(NO3)2 và Cu(NO3)2 sao cho tỉ lệ hợp thức của các ion Ca2+:Cu2+:U = 2:1:x. Sau đó, phối tử hữu cơ axit citric C6H8O7 được thêm vào sao cho tỉ lệ mol ion kim loại/axit vào

cỡ 1:3. Khuấy liên tục hỗn hợp thu được ở nhiệt độ 80oC cho đến khi dung dịch cô đặc thành dạng gel trong suốt màu xanh da trời do cơ chế tạo phức như sau:

M2+ + nC6H8-xO7y- ↔ M(C6H7O7)n(yn-2)-

Với M là cation kim loại, y là số lượng phối tử hữu cơ liên kết với cation kim loại. Trong quá trình này, cần tránh tạo ra kết tủa bằng cách luôn khống chế độ pH ở 3,5. Để làm được điều này, dung dịch NH4OH và HNO3 lần lượt được sử dụng để tăng và giảm độ pH. Lượng nước dư tiếp tục được loại bỏ bớt khỏi gel bằng cách phơi khô tự nhiên trong khơng khí trong vịng 24 giờ và ta thu được gel khơ. Nhằm tìm ra nhiệt độ nung thích hợp cho sự hình thành của pha Ca2CuO3, gel khơ này được đem đi phân tích nhiệt

vi sai DTA và phân tích nhiệt trọng lượng TGA. Như sẽ được trình bày dưới đây, nhiệt độ nung sơ bộ thích hợp là 550oC và nhiệt độ nung thiêu kết là 900oC.

Hình 3.16. Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu Ca2CuO3:Ux bằng phương pháp sol-gel.

3.3.2.2. Các phép đo thực nghiệm

Trong luận án này, các phép phân tích TGA và DTA được thực hiện trên hệ TA SDT 2960. Ảnh SEM được chụp trên hệ Jeol 5410LV. Phổ EDX được thực hiện dựa

vào kích thích sử dụng chùm điện tử trên đo SEM này và hệ thu tín hiệu EDX Oxford ISIS 300. Mẫu nhiễu xạ bột tia X được thực hiện với hệ Bruker D5005 với bức xạ CuK, góc 2 quét từ 20 đến 70o với bước quét là 0,01o. Phổ Raman được đo sử dụng ba nguồn kích thích laser khác nhau: laser He-Ne (bước sóng 632,8 nm), laser Nd:YAG (bước sóng 1064 nm) và laser Ar (bước sóng 514 nm). Nguồn He-Ne nằm trong hệ Dilor-Jobin micro Raman LABRAM 1B, nguồn Nd:YAG nằm trong hệ Nicolet 6700 NRX FT-Raman và nguồn Ar thc hệ Renishaw Invia Raman. Mật độ kích thích của các nguồn này thay đổi tử 105 W/cm2 xuống đến 10 W/cm2 bằng cách sử dụng lọc mật độ trung hòa. Bán kính điểm vào cỡ 1 m. Phép đo phổ hồng ngoại truyền qua được thực hiện trên phổ kế Fourier. Mẫu được nghiền mịn và trộn đều với muối CsI sao cho có một hỗn hợp chứ 0,5 % vật liệu cần đo.