CHUONG 3: KET QUA THỰC NGHIEM 3.1. Kết quả nhiễu xa phố tia X bột (PXRD)
3.2. Kết quả phố hồng ngoại biến đổi (FTIR)
Thông qua kết quả phô FTIR, chúng tôi nhận biết được các số sóng đặc trưng của mẫu
và nhận diện các đao động của những nhóm chức đặc trưng của mẫu vật liệu nano TbFeO:›
ở nhiệt độ nung khác nhau 750°C, 850°C và 950°C.
%Transmittance
3500 3000 2500 2000 1500 1000 s00 Wavenumber (cu!)
Hình 3.2. Giản d6 FTIR của mẫu vật liệu nano TbFeOs nung ở 750°C trong Ih
Transmittance
8
Hình 3.3. Gian đồ FTIR của mẫu vật liệu nano TbFeO; nung ở 850°C trong 1h
44
%Transmittance
Hình 3.4. Gián đồ FTIR của mẫu vật liệu nano TbFeO: nung ở 950°C trong Th
ĐÁ x
S z y Ss
_ wì . lự ›
? 2i 2 . == Š
— z œ
: h \\V“ mn = `
5 = 3 \|l§s
: : = \\Rs
E = 3
= # SM
— © r
TbFeO; 750°C bà 8
TbFeO; 850°C
©, = =
TbFeO, 950°C a
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 s00
Wavenumber (em `)
Hình 3.5. Gian 46 chồng FTIR của mẫu vật liệu nano TbFeO:› nung ở 750°C, 850°C và
950°C trong lh
45
Tại nhiệt độ 750°C, 850°C và 950°C, có tín hiệu ở SỐ sóng khoảng 3419,7 cm", 3421,0 cm! với peak tù, cường độ trung bình đại diện cho dao động của nhóm ~ OH liên kết với
hidrogen, xúc nhận được sự hiện diện của phần tử nước trên bẻ mặt các hạt nano ThFeO;
[32]. Trong nghiên cứu nay, dao động của nhóm - OH có số sóng hơi lệch so với công trình nghiên cứu tông hợp TbFeO: bằng kỹ thuật đốt dung dịch đã công bố [31] có số sóng
đặc trưng dao động của nước là 3400 cmr'. Sự sai lệch nay do sử dụng các phương pháp
tông hợp khác nhau dẫn đến các số sóng sẽ có sự khác biệt, nhưng không đáng kẻ.
Ở nhiệt độ 850°C, 950°C có tín hiệu yếu với số sóng 2916,5 cm ', 2918,3 em Ì trong giản đồ phô ứng với đao động kéo dai của liên kết C — H (trong — CHa, — CH:), có thé là vết methanol được dùng trong việc lam sạch thiết bị [44].
Các số sóng 1382,9 em! — 1384,1 cm tng với đao động kéo dai của liên kết C — O trong nhóm carbonate CO:2- [31]. [45]. Dinh tại số sóng 1107.2 cm! — 1111,0 cm” cũng được gán cho các dao động kéo dai của € — O [45]. Do trong các hợp chất đất hiểm sẽ rất dé hap phụ hơi nước va CO: có trong không khí, lên trên bề mặt mẫu tạo thành các dẫn
xuất hydroxycarbonate khác nhau hay carbonate [46].
Dai hap thụ ở số sóng 562,9 cm Ì, 556 cm `, 557 cm! được gan cho sự dao động của các liên kết Fe — O trong bát diện oxygen đã xác nhận sự hình thành của orthoferrite [46].
[47]. Tại các peak trong khoảng số sóng từ 427,9 em”! — 430,5 em’! là do dao động của
nhóm Tb — O [33].
46
3.3. Kết quả kính hiến vi điện tử truyền qua (TEM)
Đề khảo sát thêm về kích thước tinh thé của mẫu vật liệu nano đã được tông hợp, chúng tôi dùng phương pháp đo kính hiển vi điện tử truyền qua TEM và cho ra kết quả
hình ảnh như Hinh 3.6.
Hình 3.6. Anh TEM của vật liệu nano TbFeO: nung ở nhiệt độ 850°C.
Kết quả trên (Hình 3.6) cho thay cac hat da tong hợp có hình thái học là hình cầu và
kích thước khá đồng déu. Biên giới giữa các hạt có thé quan sát rõ nhưng các hạt lại có xu hướng kết tu lại với nhau tạo thành các chum hạt nano kéo dai.
Nguyên do của sự kết tụ ay có thé do mau vật liệu nano được tông hợp có từ tính [35]
hay cũng có thé do hiệu ứng kết tụ khi nung của các hạt nano ở nhiệt độ cao thành các đám hạt nano có kích thước lớn hơn. Việc các hạt có xu hướng kết tụ vào nhau sẽ gây khó khăn
cho việc phân tán chúng.
47
3.4. Kết quả SEM và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)
May đỏ quang phô tán sắc năng lượng tia X (EDX) được sử dụng dé phân tích hóa học các mẫu tinh thé nano, nghiên cứu vẻ sự phân bố và xác định thành phần nguyên tố của mau đã được tông hợp. Do nguyên tắc không có nguyên tố nao có phô phát xạ tia X giống nhau nên chúng có thê được phân biệt và đo nồng độ của chúng trong mẫu [48].
ThnhŠổŠ`.Šổớớ. |
3um
Hình 3.7. Anh SEM của mẫu vật liệu nano ThFeO: nung ở nhiệt độ 850°C
48
O Kal Fe Kal
^~....x:
`. | -_
3 at ty
Tb Lai
Hình 3.8. Gian đồ EDX — mapping của mẫu vật liệu nano TbFeQs nung ở 850°C
Anh SEM của mau vật liệu nung ở 850°C cho thay kích thước và hình thái hạt kha đồng đều nhưng không thay rõ các biên hạt ở Hình 3.7. Dựa vào phô anh xạ đa phan tử
(mapping) trình bay trong Hình 3.8, quan sát được sự phân bố của các nguyên tố trên mẫu khá đồng đều vả có độ đồng nhất trên vùng được quét.
Sum Spectrum
Hình 3.9. Giản đồ EDX của mẫu TbEeO: nung ở nhiệt độ 850°C
49
Bảng 3.2. Thành phần các nguyên té trong mẫu vật liệu TbFeO: nung ở 850°C.
Element.
Fe 21,25 20,83 20
O | 18,27 25,52 60
Totals 100,00 | 10000 100
Qua phan tich phd EDX, chúng tôi nhận thay trong mau chi có sự hiện diện của ba nguyên tố chính là terbium. iron và oxygen, không có sự xuất hiện của các nguyên tô tạp chất khác, Điều nay đúng với kết quả ở phố PXRD về việc hình thành được pha tinh thể TbFeQs. Cac peak đặc trưng của nguyên tô terbium va iron xuất hiện chủ yếu và peak của oxygen chiếm vị trí it hơn.
Kết qua ở Bảng 3.2 về thành phần các nguyên tổ trong mẫu, thành phan chủ yếu có mặt là Tb, Fe và O. Với phần trăm nguyên tô theo công thức có ITb, 1Fe và 3O nên theo tỷ lệ của từng nguyên tố được thấy như sau: Tb — Fe — O chiếm 20% — 20% — 60%. Nhưng
Ni
h
l9) oO
60% 69%
a) b)
Hình 3.10. Biéu đô tròn phan trăm nguyên tổ a) Ly thuyết. b) Thực nghiệm
50
Đối với phan trăm khối lượng thực tế đo được lần lượt là 53,65% Tb, 20.83 Fe và 25,52%: O. Khi so với phan trăm khối lượng từng nguyên tô được tính theo lý thuyết nhận thay có sự sai khác vẻ số liệu. Kết qua thực nghiệm của nguyên tố Tb và Fe nhỏ hơn so với lý thuyết lần lượt là 6,83% và 0,42%, nguyên tô O đo thực tế lại lớn hơn lý thuyết 7,25%.
Từ sự sai lệch ở kết quả thực nghiệm của phần trăm nguyên tố, dẫn đến phần trăm khối
lượng của từng nguyên tô trong mẫu cũng sẽ có sự khác nhau so với lý thuyết.
Hình 3.11. Biêu 46 tròn phan trăm khối lượng a) Lý thuyết, b) Thực nghiệm
Sự sai số trong tỉ lệ Tb : Fe : O la không quá lớn, vẫn chấp nhận được. Sự sai lệch phan trăm nguyên tổ trong mẫu vật liệu nano TbFeOs có the do vài nguyên nhân như sai
số dụng cụ, độ tinh khiết cúa hóa chat, ... Sự chênh lệch lớn chú yêu ớ nguyên tố oxygen có thê giải thích do sự hấp phụ oxygen trong không khí trên bề mặt của mẫu vật liệu. hay có thé do phương pháp EDX thường sẽ không chuẩn với các nguyên tổ có Z < 10 [35] va oxygen có Z = 8. Điều nay cũng sẽ ảnh hưởng đến kết qua của các nguyên tô khác.
Ngoài ra, phương pháp đo EDX dùng đề xác định thành phần nguyên tử của nguyên
tổ ở các vị trí xác định và được tính giá trị trung bình nên kết quả có thé chưa hoản toàn
chính xác.
51
3.5. Kết quả phố hấp thu tử ngoại khả kiến (UV — Vis)
Đề khảo sat tính chất quang của vật liệu nano TbFeOs chủng tôi tiền hành đo phỏ hap thụ electron tử ngoại khả kiến UV - Vis. Kết quả số liệu đo được xử lý bang phan mem OriginPro 8.5.1, xây dựng đồ thị Abs phụ thuộc bước sóng cùng với đồ thị biểu diễn mỗi
quan hệ giữa (ahv)’ và Energy (eV) dé xác định được giá tri band — gap — năng lượng vùng cắm (Eg).
Abs
TbFeO, 850°C
TbFeO; 750°C
200 400 600 $00 1000 1200 1400
Wavelength (nm)