Dung môi dùng tổng hợp ferit theo phương pháp đồng kết tủa được chúng tôi nghiên cứu là hệ dung môi hỗn hợp etanol- nước với tỉ lệ etanol chiếm 0, 5, 10, 15; 20 và 30 % thể tích dung dịch và hệ dung môi 1,2 - propadiol- nước với tỉ lệ 1,2 - propadiol chiếm 0, 5, 10 và 15 % thể tích dung dịch kết tủa. Quá trình thực nghiệm được tiến hành với các điều kiện như đã nêu ở mục 3.1.1.
3.1.4.1. Cấu trúc tinh thể
Kết quả chụp giản đồ XRD của các mẫu CoFe2O4 được điều chế với tỉ lệ
Hình 3.12. Giản đồ XRD của các mẫu CoFe2O4 với tỷ lệ etanol trong dung dịch khác nhau: K1: 0 %, K2: 5 %, K3:10 %, K4: 15 %, K5: 20 %
Từ giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu CoFe2O4 có thể thấy rằng các mẫu
sản phẩm tổng hợp được đều có cấu trúc đơn pha spinen, không có mặt của các pha khác. Sự phụ thuộc của kích thước hạt trung bình của các mẫu coban ferit tính theo Scherer với tỉ lệ etanol khác nhau trong dung dịch kết tủa được
đưa ra ở bảng 3.5
Bảng 3.5: Đặc trưng cấu trúc tinh thể CoFe2O4 tổng hợp ở các tỉ lệ etanol
trong dung dịch khác nhau
Mẫu K1 K2 K3 K4 K5 K6 % thể tích etanol 0 5 10 15 20 30 FWHM 0,312 0,441 0,450 0,501 0,520 0,514 2(độ) 35,506 35,505 35,496 35,564 35,567 35,561 d (nm) 26,4 18,7 18,3 16,5 15,8 16,3 d311 (Å) 2,522 2,523 2,523 2,520 2,519 2,520 a (Å) 8,3645 8,3637 8,3637 8,357 8,3545 8,3548
Từ bảng 3.5 có thể thấy khi tăng tỷ lệ etanol sử dụng trong dung dịch đồng kết tủa thì kích thước hạt tinh thể giảm xuống. Trong dãy khảo sát, khi lượng etanol tăng từ 5 - 20 % thì kích thước hạt tinh thể giảm tương ứng từ 18,7 nm xuống 15,8 nm. Ở tỷ lệ etanol chiếm trên 20 % kích thước hạt tăng
nhẹ và hiệu suất thu sản phẩm khá thấp chỉ còn ≈ 90 %, do vậy chúng tôi thấy chọn tỷ lệ dung môi etanol 15 % so với tổng thể tích dung dịch là phù hợp.
Cùng với việc khảo sát các mẫu tổng hợp với hệ dung môi etanol - nước,
chúng tôi tiến hành tổng hợp các mẫu NiFe2O4 sử dụng hệ dung môi 1,2-
propadiol - nước. Lượng 1,2 - propadiol sử dụng chiếm 0, 5, 10 và 15 % thể tích dung dịch kết tủa. Kết quả xác định thành phần pha tinh thể và kích thước tinh thể bằng phân tích nhiễu xạ tia X (hình 3.13) cho thấy mẫu niken ferit tổng hợp có cấu trúc spinen, không xuất hiện pha mới, kích thước tinh thể nhỏ nhất ứng với mẫu có 10 % 1,2- propadiol ≈ 18 nm, mẫu sử dụng 5 % có kích thước ≈ 27 nm, còn mẫu không có 1,2- propadiol có kích thước ≈ 29 nm. Như vậy sử dụng 10 % 1,2-propadiol trong dung dịch kết tủa cho kích thước hạt
NiFe2O4 tương đương với kích thước hạt các mẫu coban ferit sử dụng 15 %
etanol trong dung dịch kết tủa.
Hình 3.13. Giản đồ XRD của các NiFe2O4 mẫu tổng hợp với tỷ lệ
1,2 - propadiol là 0 % (mẫu P0 %), 5 % (mẫu P5 %) và 10 % (mẫu P10 %) Ở đây do kích thước và cấu trúc phân tử 1,2 - propanol lớn hơn etanol nên ngoài việc làm giảm tốc độ thủy phân các muối kim loại, giảm độ tan của kết tủa thì 1,2- propadiol có khả năng hoạt động bề mặt mạnh hơn etanol nên chúng kìm hãm sự kết tụ hạt tốt hơn so với etanol. Chúng tôi cũng đã thử
nghiệm với các lượng 1,2- propadiol bằng 15 % nhưng kích thước hạt giảm không nhiều nên chúng tôi thấy lượng dung môi thích hợp trong dung dịch kết tủa có thể dùng etanol 15 % thể tích dung dịch hoặc 10 % thể tích 1,2- propadiol.
3.1.4.2. Tính chất từ
Kết quả ghi đường cong từ trễ ở nhiệt độ phòng mẫu CoFe2O4 tổng
hợp với lượng dung môi etanol chiếm 15 % (mẫu K4) và mẫu NiFe2O4
tổng hợp với lượng dung môi 1,2 - propadiol chiếm 10 % (mẫu P10 %)
cho thấy, chúng là các ferit có từ tính tốt. Mẫu CoFe2O4 có lực kháng từ
Hc = 867 Oe, từ độ bão hòa Ms = 28 emu/g; mẫu niken ferit (P10 %) có
Hc= 105,9 Oe, Ms = 28,6 emu/g.