I pr ÒNG Ư : KẾT QUẢ
NGHIÊN CỨU Sự HÌNH THÀNH CẤU TRÚC NANO CỦA T
Ngô Thu Hương1, Đỗ Thị Kim Anh', Hoàng Nam Nhật2
'Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà N ộ i, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội.
2ĩnrờng Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, 144 Xuân Thủy c ầ u Giấy, Hà nội.
Tóm tăt: Anh hưởng của chê độ công nghệ tới sự hình thành cấu trúc nano của vật liệu gốm 'iOĩ được chế tạo từ các nguyên liệu ban đầu ỉà o ôxỷt Ti02, Ti02 + 2% wt. Ti đã được khảo sát. Ờ iểu kiện tối ưu, vật liệu là đơn pha và có cấu trúc Rutiỉe, kích thước của các hạt đạt từ 50 nm đến 0 nm. Tính chất quang và tỉnh chất từ của hệ vật liệu này được khảo sát một cách chi tiết,
.M Ở Đ Ầ U
T1O2 là chất quang xúc tác được nghiên cứu một cách rộng rãi do chúng có độ rộng vùng ăng lượng vừa phải. Các sản phâm của chúng được ứng dụng một cách thông dụng và phô biên ong đời sông cũng như trong sản xuầt. Điêm nôi trội của vật liệu này là tính chât hoá học và tính uang hoá khá ổn định [1-3]. Vật liệu T1O2 được chế tạo bàng nhiều phương pháp khác nhau như: hương pháp gôm, sol-gel, phương pháp thuỷ nhiệt.. .đã thu được rât nhiêu kêt quả lý thú [4-6]. Khi
1O2 ở dạng cố định, chúng phù họp đối với cả hai loại ứng dụng làm sạch nước và không khí. Việc IU hoi T1O2 bột từ nước đã qua xử lý là một cản trở chủ yếu trong việc ứng dụng chúng. Do còn lột vài hạn chế, nên có rất nhiều phương pháp nghiên cứu được đề xuất nhàm giảm bớt những hạn hế trong việc ứng dụng của vật liệu T1O2 như: mở rộng dải sóng ánh sáng hấp thụ của TÌO2 trong ùng khả kiến hoặc ngăn chặn sự tái hợp của các cặp điện tử lồ trống [7-8]. Nhiều nhóm nghiên cứu â chỉ ra rằng vật liệu có cấu trúc nano, tính quang xúc tác của chúng cao hơn so với mẫu có cấu úc hạt [9].
Trong báo cáo này, chúng tôi đưa ra kết quả nghiên cứu về hệ vật liệu TÌO2 có cẩu trúc hạt ano được chế tạo bàng phương pháp gốm truyền thống. Các phép đo cấu trúc, tính chất từ và tính lất quang của các mẫu T1O2 được khảo sát một cách chi tiết
T H ự C N G H IỆ M
Các hệ mẫu gốm được tạo thành từ hệ vật liệu ban đầu là ôxýt T1O2 (99%) và từ T1O2 + 2% t.Ti kim loại. Các mẫu được nghiền trộn trong các khoảng thời gian 4h, 7h, lOh và ép theo phương láp gốm truyền thống. Sau đó mẫu được nung ở các nhiệt độ 900 °c, 1000 °c, 1100 °c và giữ nhiệt )h rồi được làm nguội tự nhiên đến nhiệt độ phòng. Các mẫu được xử lý nhiệt trong môi trường khí íy để đo các tính chất quang và tính chât từ.
Tính chẩt cấu trúc được khảo sát bằng nhiễu xạ tia X (XRD) từ thiết bị Siemens D5005, ảnh ỈM chụp nhờ thiết bị Jeol - JSM5410LV. Phổ huỳnh quang được đo nhờ thiết bị FL3-22 Jobin Yvon jex USA Tính chất từ của hệ vật liệu được khảo sát trên thiêt bị PPMS tại viện Khoa học Vật liệu uộc viện Khoa học Việt nam.
Phổ nhiễu xạ tia X của tất cả các hệ mẫu được chế tạo từ các nguồn vật liệu ban đầu khác hau, thời gian nghiền và nhiệt độ thiêu kết khác nhau đều được khảo sát. Với hai hệ mẫu được ghiền trong thời gian 4h và 7h, kích thước hạt lớn cũng như cấu trúc của chứng không đơn pha như e mẫu được nghiền trong thời gian lOh. Rõ ràng thòi gian nghiền ảnh hường rất nhiều tới tính chất ấu trúc của vật liệu. Vì thể, trong báo cáo này chủng tôi chỉ đưa ra kết quả nghiên cứu của hệ mẫu uơc n g h iền trong thời gian lOh. Hình 1 là phổ nhiễu xạ tia X (XRD) của hệ mẫu T1O2 nghiền trong lời gian 10 giờ và nung ở các nhiệt độ khác nhau từ nguồn vật liệu ban đầu là oxyt T1O2. Với mầu ung ở 900 °c, giàn đô nhiêu xạ tia X cho thây xuât hiện các đỉnh của cả hai pha là anatase và rutile. 'hổ XRD của các mẫu nung ờ nhiệt độ 1000 °C; 1100 °c là đơn pha với cấu trúc pha là.rutile. Do ây khi nghiên cửu các tính chất từ và tính chất quang của mẫu TÌ02, chúng tôi dùng các mẫu ghiền trong thời gian lOh, nhiệt độ thiêu kết là 1000 °c.