CHƯƠNG 3. KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN
3.5. Kết quả kính hién vi điện tứ (TEM)
Đề quan sát hình thái và kích thước hạt của vật liệu nano. tiễn hành đo TEM
của mẫu Ce-Fe-O nung ở 750 °C (Hình 3.8).
Hình 3.8. Ảnh TEM của vật liệu nano trên cơ sớ Ce-Fe-O
Quan sát mẫu vật liệu trên cơ sở Ce-Fe-O điều chế bằng phương pháp đồng kết tủa (Hình 3.8) cho thay mẫu hạt tông hợp được có dang hình cầu và hạt
thu được có kích thước trong khoảng 5 — 15 nm, Tuy nhiên, ảnh TEM cũng cho
thay các hat có xu hướng kết tụ với nhau tạo thành các chùm hay các đám hạt nano xép chồng lên nhau, do đó rất khó để xác định chính xác các biên hạt. Day có thé được coi là một nhược điểm của phương pháp đồng kết tủa và theo các nguồn tài
liệu tham khảo của chúng tôi [7], thì các hạt nano perovskite hay các hạt nano
tông hợp được bing phương pháp hoa ướt thi hau như quan sát thay các hạt kết tụ với nhau và sự kết tụ lại với nhau này có thé được giải thích do kích thước hạt rất
bé và do đó, năng lượng trên bẻ mặt lớn dan đến chúng hút lần nhau hay liên kết
lan nhau. Ngoài ra thì ta thay cac hat rất khó xác định biên hạt có thê là do hạn chế về kĩ thuật của người đo TEM không phân tán tốt trong dung môi trước khi đo.
Nhu vậy, bằng phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước — ethanol đã tông hợp thành công vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O đạt kích thước nanometer.
3.6. Kết quả đo từ tính (VSM)
Dưới đây là kết quả VSM của mẫu vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fc-O khi
nung ở 750 °C (Hình 3.9).
~0.05
Magnetization (emu/g) -0.10
-0.15
~0.20
-15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000
Magnetic field (Oe)
Hình 3.9. Gian đồ VSM của mẫu vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O khi nung ở
750 °C trong 1 giờ
Bảng 3.5. Các giá trị thông số từ tính của mẫu vật liệu trên cơ sở Ce-Fe-O khi
nung ở 750 °C trong 1 giờ m (g) 0.024
H, (Oe) 500,023
30
Theo kết quả từ Hình 3.9 và Bảng 3.5 cho thay các đặc trưng của mẫu có lực khỏng từ rất lớn H, = 500,023 Oe; độ từ húa M, = 0,143 emu⁄ứ và độ từ dư
M, = 0,079 emu/g.
Bảng 3.6. Các thông số từ tinh của các vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O ở
CeOz-Fe;O; (0,4:0,6) 494.8 | 0,018 0.018
Từ Bảng 3.6, ta có the thay được rang giá trị lực kháng từ của các mau vật liệu
trên 3 nguyên tố Ce-Fe-O không khác nhau quá nhiều, đều > 100 Oc nên đều thê hiện tính chat của vật liệu từ cứng ở điều kiện khảo sát. Do đó, vật liệu trong đề
tài này có tiềm năng ứng dụng lam nam châm vĩnh cửu [15], [20].
37, Kết quả phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV-Vis)
Phé UV-Vis là một phương pháp trực tiếp và đơn giản dé thăm đò cau trúc của vật liệu và xác định năng lượng vùng cắm quang. Phô UV-Vis của vật liệu mẫu
nano trên cơ sở Ce-Fe-O được nung ở hai nhiệt độ là 750 và 850 °C được trình bày ở bên dưới (Hình 3. 10).
750°C
850 °C
1.2
1.0
0.8
Absorbance 06
94
0.2
0.0
400 600 800 1000 Wavelength (nm)
Hình 3.10. Phố chẳng UV-Vis của mẫu nano trên co sở Ce-Fe-O khi nung ở
750 và 850 °C trong 1 giờ
31
Hình 3.10 là phổ chồng UV-Vis của mau nano trên cơ sở Ce-Fe-O được tong hợp bằng phương pháp đồng kết tủa sau khi nung ở 750 va 850 °C trong | giờ.
Kết quả cho thấy vật liệu nano tông hợp được có độ hấp thụ mạnh trong vùng ánh sáng từ 200-600 nm và khi nhiệt độ nung tăng thì độ hấp thụ ánh sáng sẽ
giảm. Điều này được giải thích là khi nhiệt độ nung tăng thì kích thước các hat tăng nên điện tích bề mặt giảm, do đó độ hấp thụ ánh sáng sẽ giảm.
Như vậy, mẫu tông hợp được hấp thụ tốt ánh sáng ở vùng tử ngoại và vùng
khả kiến. Với sự hấp thụ mạnh trong vùng khả kiến thì mẫu vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O tổng hợp được có tiềm năng ứng dụng trong xúc tác quang như một số công trình đã công bố [31].
So sánh kết quả với các mẫu tinh khiết của CeO, và ơ-Fe:O:, nhận thay rằng mẫu của chúng tôi tổng hợp được hap thy tốt hơn so với các công trình nghiên cứu,
cụ thể CeO, hap thụ ánh sáng có bước sóng từ khoảng 200 nm đến gần 500 nm [29]
và mẫu Fe;O; hap thụ trong vùng ánh sáng khả kiến có bước sóng > 600 nm [28].
Bên cạnh đó. mẫu của chúng tôi tông hợp được hấp thụ tốt hơn so với các công
trình nghiên cứu perovskite CeFeO; [30].
Giá trị năng lượng vùng cắm (bandgap: E,) tính theo phương trình (1.5). Giá trị E, được suy ra từ phép ngoại suy tuyên tính của đường cong đối với độ hap phụ bằng không ((Ahv)? = 0).
Ce-Fe-O ở 750°C
R?=0.9917
Hình 3.11. Đồ thị Tauc của mẫu vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O được nung ở
(Ahv) (eV°.nm?)
750 °C trong 1 giờ
Ce-Fe-O ở 850°C
R=0 9916
E(eV)
Hình 3.12. Đồ thị Tauc của mẫu vật liệu nano trên cơ sé Ce-Fe-O được nung ở
850 °C trong 1 giờ
33
Bảng 3.7. Giá trị band gap của mẫu nano trên cơ sở Ce-Fe-O khi nung ở các
nhiệt độ khác nhau
Nhiệt độ nung a-Fe,0; CeO, 750°C 1,79 eV 1,92 eV 850 °C 1,90 eV 2,53 eV
Giá tri nang lượng vùng cam nam trong khoảng 1.75-1.90 eV đối với pha đ-Ee;O; và 1,90-2,55 eV đối với pha CeO. Khi nhiệt độ nung tăng giá trị năng lượng vùng cắm có xu hướng tăng.
Bảng 3.8. Giá trị band gap của mẫu nano trong các công trình đã công bố Đề tài Mẫu Năng lượng vùng cam (eV)
[4] CeO; 3,0-3,9 |
(29) CeO; 27-249 |
(28) | œ-Fe;O; 2.0-2.3
Gia trị nang lượng vùng cam E, cua đề tai nay nhỏ hon một sô công trình đã
công bố [4], [28], [29]. Đây có thé là một ưu điểm trong phương pháp thực nghiệm ma dé tai chúng tôi sử dụng. Như vậy, sự hấp thụ mạnh trong trong vùng khả kiến cùng với giá trị vùng cắm nhỏ thì vật liệu nano trên cơ sở Ce — Fe - O phù hợp làm
xúc tác quang phân huỷ các chất hữu cơ độc hại trong bảo vệ môi trường [4], [29].
34
KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 1. Kết luận
Trên cơ sở các kết quả thực nghiệm thu được từ đề tài, chúng tôi rút ra một số kết luận sau:
Đã tông hợp thành công vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O bảng phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước — ethanol với tác nhân kết tủa là NH; 5%.
Kết quả phân tích cấu trúc cho thấy rằng mẫu vật liệu gồm 2 pha tương ứng
với công thức là CeO và ơ-Fe;O; (theo PXRD). Vật liệu tạo thành có dạng hình
cau, kích thước hạt dao động trong khoảng 5—15 nm (theo TEM).
Đối với mẫu vật liệu nano trên cơ sở Cc-Fe-O tông hợp được thuộc loại vật liệu từ cứng với giá trị lực kháng từ rất lớn H, = 500.023 Oe (H, >> 100 Oe).
Vật liệu tông hợp được có sự hấp thụ mạnh trong vùng ánh sáng từ 200-600
nm, giá trị band gap E, = 1,75-1,90 eV đổi với pha Fe;O; và E, = 1,90-2,55 eV đối
với pha CeO;.
2. Kiến nghị
Trong điều kiện thời gian cho phép, chúng tôi đã cỗ gắng hoàn thiện dé tài
theo hướng tốt nhất. Tuy nhiên, vẫn còn một số van dé cần mở rộng nghiên cứu, trong tương lai chúng tôi mong muốn tiếp tục phát trién dé tài theo các hướng sau:
Nghiên cứu quy trình tông hợp vật liệu bằng phương pháp dong kết tủa trong những điều kiện khác: sử dụng tác nhân kết tủa là một base khác: thay đôi dung môi khác.... để có sự so sánh và đánh giá, so sánh để đưa ra phương pháp tôi ưu để tông hợp vật liệu.
Khảo sát ảnh hướng của thời gian nung và nông độ tác nhân kết tủa đến các đặc trưng cau trúc vả tính chất của vật liệu tông hợp.
Nghiên cứu các ứng dung của vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O: trién khai ứng dụng làm xúc tác quang phân hủy các chất hừu cơ độc hại trong bảo vệ môi
trường như methylene blue, tetracycline...
35
DANH MỤC TAI LIEU THAM KHAO
[1] Van, P. V. T. Nghiên cứu và chế tạo các loại vật liệu perovskite cau trúc
nano ứng dụng trong quang điện tử. Tap chế khoa học, 2018, 22, 2-7.
{2Ì Hieu, N. H.; Kieu, D. T. M.; Diem, P. T. H. Tông hợp Fe:O,/graphen oxide nanocomposite dé xử lý nước thải nhiễm kim loại nặng. Science & Technology
Development. 2015, 18, 212-220.
[3] Nam, L. T. H.; Van, N. A. Nghiên cứu kha năng hap phụ m-xylen trên một số vật liệu silic có cấu trúc khác nhau. Tap chí Khoa học. 2024, 44, 402-407.
[4] Thamma. S. Nghiên cứu tông hợp các vật liệu nano CeO;, Fe;O; và ZnO
bằng phương pháp dong kết tủa. Tạp chí Khoa học. 2023, 21, 12-16.
[5] Duc, N. H.; Danh. T. M.; Dung, T. T. Chế tạo và nghiên cứu tính chat từ của các hạt nano Fe;O, ứng dụng trong y sinh học. Tạp chí Khoa học Đại học Quốc gia
Ha Nội. 2018, 23, 231-237.
[6] Jesus, J. R.; Lima, R. J. S.; Moura, K. O. J. Anisotropic growth of a-Fe,O;
nanostructures. Ceramics International, 2018, 44, 3585-3589.
[7] Tien, N. A.; Tuyet, H. T. Tông hợp, cau trúc va từ tính của vật liệu nano
CoFe;O, bằng phương pháp đồng kết tủa. Vietnam Journal of Chemistry. 2015, 53,
232-234.
[8] Tien, N. A.; Dong, D. T.; Phuong, P. Q. L.; Thuy, N. T. M. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu YFeO, kích thước nanomet bằng phương pháp đồng kết tủa. Tạp chí
Khoa học. 2013, 47, 34-36.
[9] Hue,Đ.T.; Thue, T. T.; Ha, L. T. Ảnh hưởng của dung môi phan cực lên qua trình tông hợp các hạt nano vàng kích thước khác nhau. TNUJST, 2022, 227, 57-64.
[I0] Hai, N. H. Các vật liệu nano kim loại. Vietnam Journal of Chemistry. 2017, 63, 44-48.
[II] Thao, N. N. Nghiên cứu tong hợp vật liệu nano CeO, và ứng đụng phân hủy chất màu. Tap chí khoa học. 2013, 44, 23-29.
[12] Nguyen, M. V.; Luu, L. C. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano CeO;-FezO;
và hoạt tính xúc tác phản ứng oxi hóa khí CO. Tạp chí Khoa học . 2019, 48, 293- 299.
36
[13] Farrauto, R.; Heck, S. Catalytic Air Pollution Control. Platinum Metals Review, 2010, 78, 34-40.
[14] Tang, P.; Zhang, J.; Fu, M. Fe;O;-nanoparticles, physical properties and their photochemical and photoelectrochemical. Integrated Ferroelectrics, 2013,
146, 99-104.
[I5] Lykaki, M.; Stefa, S.; Carabineiro, S. A. C. Facet-dependent reactivity of Fe,0;/CeO, nanocomposites: Effect of ceria morphology on CO oxidation.
Catalysts. 2019, 9, 44-48.
[16] Hou, L. Room-temperature multiferroicity in CeFeO; ceramics. Journal of Alloys and Compounds. 2019, 797, 363-369.
[I7] On, D. V.; Anh, D. P.; Thinh, N. V.; Tung, V. T.; Chuong, T. V. Ảnh hưởng của tỉ lệ Ba/Ti lên đặc trưng của hat nano BaTiO; tong hop bang phương pháp thủy
nhiệt. Hue University Journal of Science: Natural Science. 2021, 130, 16-19.
[18] Mai, V. Q. Téng hop xéri dioxit bang phuong phap sol-gel tir xéri(IV) nitrat
và axit tartric. Tap chi khoa học. 2009, 34, 66-69.
[19] Purohit, B. P; Sharma, K. T.; Pillai, A. K. Ultrafine ceria powders via glycine—nitrate combustion. Materials Research Bulletin. 2001, 36, 2711-2721.
[20] Ansari, R.; Hasanzadeh, M.; Ostovar, F. Arsenic Removal from Water Samples Using CeO;/Fe:O: Nanocomposite. /nt J Nanomedicine. 2022, 15, 5951- 5961.
[2l] Farghali, A. A. A.; Sayed, S. G. Synthesis, characterisation and photo- catalytic activity of CeO,/Fe,O; nano-composite. JJNP. 2015, 8, 171.
[22] Tang, P.; Zhang, J.; Fu, M.; Cao, F.; Ly, C. Characterization and Preparation Nanosized CeFeO, by a Microwave Process. Integrated Ferroelectrics. 2013, 146, 99-104.
[23] N.Q. Chính, Giáo trình phân tích cấu trúc vật liệu vô cơ. NXB Dai học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh: Thành phố Hỗ Chí Minh, 2015.
[24] Behara, S.; Poonawala, T. FTIR spectroscopy as a tool for nano-material characterization. Computational Materials Science. 2003, 22, 10-12.
37
[25] T.T. Ái, Điện và từ. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2005.
[26] Altayyar, T.; Gangopadhyay, S. Perovskite thin film preparation and energy band-gap determination for solar cell applicatosn. Engineering and Technology Journal. 2016, 34, 2611-2620.
[27] Fifere, N.; Ardeleanu, R.; Doroftei, F.; Dobromir, M.; Airinei, A. Tailoring the structural and optical properties of cerium oxide nanoparticles prepared by an
ecofriendly green route rsing plant extracts. International Journal of Molecular
Sciences. 2024, 25, 11-12.
[28] Anand, S. V. M; Vinosel, M. A.; Jenifer, S. Electric properties, electrical conductivity and clectric modulus profiles of hematite (ơ-Fe:O;) nanoparticles.
Journal of Alloys and Compounds. 2017, 67, 88-92.
[29] Prieur, D. Size dependence of lattice parameter and electronic structure in CeO) nanoparticles. Inerg. Chem. 2020, 59, 5760-5767.
[30] Anajafi, M.; Naseri, A.; Hashemi, G. N. Structural and photocatalytic
properties of CeFeO; and CeFeO,/GO nanostructures. J Sol-Gel Sci Technol. 2023.
105, 116-126.
[31] Cam, T. S. Foam-like Ce-Fe-O-based nanocomposites as catalytic platforms for efficient hydrogen oxidation in air. Journal of Science: Advanced Materials and Devices. 2023, 88, 23-28.
38
PHU LUC
Phụ luc 1. Giản đồ XRD của mẫu trên trên cơ sở Ce-Fe-O nung ở 750 °C
(t= 1 giờ)
Canh
x -
Pư¿§¿* (33) Koper Kuti
Phụ lục 2. Giản đồ XRD của mẫu trên trên cơ sở Ce-Fe-O nung ở 850 °C
(t= 1 giờ)
Courts
01-080 6915, Co O2 corey Conde © Owde
$920 -ẹ 06-006 2616, Fe? 03 Hesyie rye với ce
39
0449 201735. .4144 22.14
$3288 1881 lé lô 0.0768 16.58126 20.64
5.5452 18184$ 20 0.0768 15.93774 19.96
3.723? 193547.30 0.0768 1544106 21.46
$3999 199293, 89 0.1279 14 %016 2189 61376 20040182 0.0512 14.400%8 21.99 62521 201461 3Ô 046512 1413749 >1 6 3916 19734 9Ò 0.0512 13.282 21.66 6.5234 185992 70 0.0512 13.44970 20.85
6.8033 197 198.9) 0.0512 12 %3⁄42 21.1 69342 194917.10 0.0512 1274743 2119 73033 1912%10 0.076$ 12 10614 2121 7824) - 20152420 0.0768 11.29710 22.3 7.9986 198108 2Ó 0.0512 1105371 23174 8.1535 19431002 0.0512 10.84416 21.40
8.3596 195558.09 0.1535 10.57738 2146
$4922 185230 .S2 0.1535 9428 2.33
930133 11492210 0.0512 9.50733 19.20 97990 151034 70 0.0512 92650 1701 99462 164635 3 0.0768 3.9520 1819 102949 16%6§§ 0Ò 0.0768 3.59278 13.82 104501 16(91%⁄4.09 0.0512 $18541 17.65 11.1192 1504.09 0.0512 7.95759 1749
115191 15014 20 0.0512 7.68220 16.54 11.7218 137260 0.0512 14497 15.06 12.0596 131933,50 0.0512 7.33904 1448
12501 134679 .6) 0.1535 7.6031 15.0
Phụ luc 6. Bảng các giá trị XRD của mau trên trên cơ sở Ce-Fe-O nung ở
850 °C (t= 1 giờ)
Pos [°2Th Height fcts] FW?7fM d-apace Rel. ke.
5.0847 121426 40 0.0512 1738012 12.6
$3528 1119970 00768 1ó %9%0 11.8
$8522 11898220 0.1535 15.1925 1242 6.0033 11947820 00512 1472112 11247 644) 12149200 0076$ 13 *@:6 12 oR 124075 KH 076% 1289519 12.53 7202 1182%3 3% 0.0512 1221%⁄6 1240
735% 11188) 30 012? 119%22 11.68
T8116 108543 0O 0.1023 11310 1133 8.0551 11013430 0.0768 1094244 11.30 822 99001 98 0.0768 1049011 10.33 8.058) 8173.78 0.1923 1014441 10.23 89715 1006 4 0.0768 935729 10.4?
9405 96972 06. 02947 9 348465 10.32
97106 101890 30 00512 DAG 10.64 10.0785 349925 01535 8.77636 IN 10.3386 3817937 0.0512 & 55657 ou 104775 9417509 0076$ $44⁄47 9.83 10.6311 35680 22 00512 §33140 ans 10932) 33784 $6 01923 8.18676 $75 111422 78840 38 0.0768 7.9393S $.23 11.3093 ?9224.1< 00512 781378 8.27
1) 4867 32437 5S 00512 r1)? $61
11.6184 36086 38 00512 7.61633 t 11.9286 77000 33 00512 7419315 $04 121322 7747879 00512 726419 tœ
124415 7830717 00768 711444 $1?
40
CONG HÒA XÃ HOI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc