Dung dịch anion Dung dịch cation
Tạo mầm và phát triển
Kết tủa
Lọc kết tủa
38
Ưu điểm của phương pháp đồng kết tủa là ta sẽ thu được sản phẩm nano đồng nhất, mịn hơn, kích thước hạt thu được khá nhỏ, phương pháp đồng kết tủa được coi phương pháp đơn giản và tiết kiệm chi phí và thời gian nhất để tổng hợp các nano từ tính với số lượng lớn [67,68,69,70,71], và đây cũng là lý do mà chúng tôi sử dụng phương pháp này cho luận án tốt nghiệp.
Phương pháp hóa học
Phương pháp hóa ướt gờm có phương pháp thủy nhiệt, sol-gel,... Điểm chung của các phương pháp này đều thực hiện có thể nói là tương tự nhau, như sau: với các dung dịch chứa các ion khác nhau được trợn với nhau theo mợt tỷ lệ thích hợp, chúng chịu tác động của nhiệt độ, áp suất, điều kiện pH… mà kết tủa từ dung dịch sẽ tạo thành, ta đem lọc, sấy khô, sẽ thu được các vật liệu có kích thước nano. Phương pháp hóa ước dễ thực hiện và chi phí thấp, các vật liệu có thể chế tạo được rất đa dạng, có thể linh động khi chế tạo sản phẩm. Điểm cộng cho phương pháp này, sản phẩm thu được là các loại vật liệu có đợ tinh khiết cao, đặc biệt là siêu mịn và rất đồng nhất [72].
2.1.2.1. Phương pháp thủy nhiệt
Phương pháp thuỷ nhiệt là phương pháp kết tinh từ dung dịch nước ở nhiệt độ và áp suất cao, đờng thời có sự hồ tan và tái kết tinh những chất không tan trong dung mơi ở điều kiện bình thường, do đó, nó được gọi là 'Hydro' + 'Thermal' = Phương pháp thủy nhiệt [73].
Ưu điểm của phương pháp là tạo ra sản phẩm với độ tinh khiết cao, kích thước hạt đồng đều (từ micro tới nano), quy trình đơn giản, kích cỡ hạt từ micro tới nano, thời gian phản ứng nhanh, linh hoạt và dễ kiểm soát quá trình, điều đặc biệt, chúng ta có thể tạo ra các pha tinh thể không ổn định ở nhiệt độ cao một cách an toàn, kiểm soát được thành phần của chúng [73].
2.1.2.2. Phương pháp sol – gel
Cũng như phương pháp trên, phương pháp sol – gel là một kỹ thuật để tạo ra sản phẩm ở kích thước nano. Phương pháp sol - gel là được dùng sản xuất các vật liệu rắn từ các phân tử nhỏ. Nó liên quan đến việc chuyển đổi các phân tử nhỏ (tiền chất) thành dung dịch keo (sol) và sau đó thành mợt mạng tích hợp (gel) bao gờm các hạt rời rạc hoặc polyme mạng [74]. Quá trình sol – gel thường liên quan đến những phân tử alkoxit kim loại mà chúng sẽ bị thủy phân dưới những điều kiện được kiểm soát và ngay sau đó những chất này phản ứng với nhau tạo ngưng tụ để hình thành liên kết cầu kim loại – oxi – kim loại [74].
Sol là mợt dạng huyền phù chứa các tiểu phân có đường kính khoảng 1 ÷ 100 nm, nó phân tán trong mơi trường lỏng. Cịn gel là mợt dạng chất rắn hoặc nửa rắn
39
trong đó vẫn cịn giữ dung mơi trong hệ chất rắn dưới dạng keo hoặc dạng polymer [74].
Có ba bước chính để hình thành nên quá trình sol – gel, là thủy phân, ngưng tụ (hình thành sol) và phát triển (hình thành gel) [74].
Phương pháp sol - gel cũng có những ưu điểm chính như nhiệt đợ xử lý thấp, hay khả năng tạo lớp phủ với hình dạng phức tạp và có thể sử dụng các hợp chất có chứa tạp chất vào sản phẩm cuối cùng [74].
Các phương pháp vật lý
Các phương pháp vật lý chung dùng để tổng hợp các chấm lượng tử đa phần là quá trình phát triển từng lớp nguyên tử, các phương pháp này là cách tiếp cận từ dưới lên để tổng hợp vật liệu có cấu trúc nano trên bề mặt vật liệu đế. Một số phương pháp dùng để tổng hợp vật liệu có cấu trúc nano như:
Phương pháp phóng hồ quang điện
Phương pháp phóng hờ quang điện là phương pháp dựa trên sự bốc hơi từ laser, sử dụng plasma hồ quang (thực hiện bằng cách tạo ra một chất dẫn điện cung cấp điện thế giữa hai điện cực) để làm vật liệu gốc bay hơi và trực tiếp để tạo thành vật liệu nano [75,76].
Sử dụng phương pháp này sẽ ít tốn thời gian hơn so với các phương pháp khác để tạo sản phẩm, các hạt nano sẽ có đợ kết tinh tốt hơn và cho năng suất cao [75,76].
Phương pháp Laser xung
Phương pháp laser xung là phương pháp sử dụng chùm laser xung công suất cao được tập trung bên trong buồng chân không để tác động vật liệu được lắng đọng tạo thành vật liệu nano mong muốn dưới dạng màng mỏng trên đế [77]. Quá trình được thực hiện trong mơi trường có chân khơng cực kì cao hoặc trong b̀ng sẽ có sự xuất hiện của khí nền (có thể là Oxy được sử dụng để lắng đọng các oxit để oxy hóa hồn tồn màng lắng) [77].
Sử dụng phương pháp này sẽ tạo ra được các hạt nano với kích thước hạt được kiểm soát bởi năng lượng của laser, và phương pháp sẽ cho ra năng suất và độ kết tinh [77].
Các phương pháp phân tích vật liệu
Phổ nhiễu xạ tia X
Mục đích sử dụng: Trong bài luận văn này, chúng tôi đã sử dụng phương pháp
nhiễu xạ tia X để phân tích và nhận dạng pha kết tinh của các chấm lượng tử được nghiên cứu với lượng rất nhỏ mà không cần phải phá hủy mẫu với thời gian phân tích rất nhanh (< 10 phút).
40
Nguyên lí hoạt động: Mẫu được đặt cố định trên bệ để mẫu và được một chùm
tia X chiếu tới. Chùm tia X được phát ra truyền qua các hệ kính để đảm bảo cho tia X đơn sắc và song song, tia X đi tới mẫu và nhiễu xạ trên tinh thể theo định Luật Bragg, chùm tia nhiễu xạ sẽ được ghi nhận bằng đầu thu Lynxeye. Nguồn tia X được giữ cố định còn đầu thu Lynxeye chuyển động suốt thang đo góc. Thang quét 2θ thường quay trong khoảng từ 300 đến 1400, việc lựa chọn thang quét phụ thuộc vào cấu trúc tinh thể của vật liệu (Hình 2.2). Sau khi việc đo mẫu hồn thành, dữ liệu thu được sau khi nhiễu xạ sẽ được xuất ra tệp có số liệu hoặc đờ thị nhiễu xạ trên màn hình máy tính. Vị trí các đỉnh nhiễu xạ giúp xác định dạng hình học và kích thước ô đơn vị, cường độ đỉnh nhiễu xạ liên quan tới sự sắp xếp của nguyên tử trong ô đơn vị, hướng nhiễu xạ phụ tḥc vào bước sóng của tia X chiếu tới và bản chất của tinh thể [1].