TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA HÓA HỌC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC
Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH
CHẤT VẬT LIỆU NANO FERIT
Y0.8Sr0.2FeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP
ĐỒNG KẾT TỦA
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5/2012
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA HÓA HỌC
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC
Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH
CHẤT VẬT LIỆU NANO FERIT
Y0.8Sr0.2FeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP
ĐỒNG KẾT TỦA
GVHD: TS. Nguyễn Anh
Tiến
SVTH: Trương Thị Minh
2.1.2. So sánh ưu nhược điểm các phương pháp ..................................................... 29
2.2. Hóa chất và thiết bị sử dụng ................................................................................ 30
2.2.1. Hóa chất ......................................................................................................... 30
2.2.2. Thiết bị............................................................................................................ 30
2.3. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất bột nano Y 0.8 Sr 0.2 FeO 3 .. 31
2.3.1. Phương pháp phân tích nhiệt vi sai TGA/DTA .............................................. 31
2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ X-ray ......................................................................... 32
2.3.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM ................................................. 35
SV thực hiện: Trương Thị Minh Nghĩa
Trang 1
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
2.3.4. Phương pháp đo diện tích bề mặt BET .......................................................... 36
2.3.5. Phương pháp đo độ từ hóa ............................................................................. 38
2.3.6. Phương pháp phân tích khối phổ plasma (ICP-MS) ...................................... 40
Chương 3. Thực nghiệm - Kết quả - Bàn luận .................................................... 42
3.1. Thực nghiệm tổng hợp bột nano Y 0.8 Sr 0.2 FeO 3 ................................................. 42
3.2. Kết quả - Bàn luận ............................................................................................... 44
Kết luận và kiến nghị ............................................................................................. 58
Tài liệu tham khảo.................................................................................................. 60
Phụ lục ..................................................................................................................... 62
SV thực hiện: Trương Thị Minh Nghĩa
Một lần nữa xin chân thành cảm ơn, chúc mọi người sức khỏe và thành đạt!
Sinh viên thực hiện
Trương Thị Minh Nghĩa
SV thực hiện: Trương Thị Minh Nghĩa
Trang 3
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
Mở đầu
C
ông nghệ nano là ngành kỹ thuật nghiên cứu và sử dụng các vật liệu có
kích thước khoảng nano (0.1 nanomet – 100 nanomet) nhằm tạo ra sự
biến đổi lí tính một cách sâu sắc do hiệu ứng kích thước lượng tử. Ngày nay, các sản
phẩm của ngành công nghệ nano ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực, không những đạt hiệu quả cao mà còn tỏ ra ưu việt hơn hẳn các sản phẩm có kích
thước thông thường khác, ví dụ như: công nghệ điện tử - quang, công nghệ năng
lượng, công nghệ hóa học, công nghệ hàng không vũ trụ, y học,… Đặc biệt là vật liệu
nano ferit của đất hiếm, gần đây, gây nhiều thu hút về tính chất hóa học và thuộc tính
vật lý độc đáo bởi độ dẫn điện của chúng, thể hiện nhiều tiềm năng ứng dụng trong các
lĩnh vực khác nhau. Chẳng hạn như làm catot trong các tế bào nhiên liệu ôxit rắn, chất
xúc tác hoạt động trong các quá trình oxy hóa, môi trường kiểm tra phim, vật liệu hoạt
động cảm biến hóa học để phát hiện độ ẩm, nồng độ cồn và các loại khí,... Hơn nữa,
cứu tính chất của vật liệu nano ferit Y 0.8 Sr 0.2 FeO bằng phương pháp đồng kết tủa”.
SV thực hiện: Trương Thị Minh Nghĩa
Trang 4
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
Chương 1
Lý thuyết tổng quan
1.1. Lý thuyết chung về nano
1.1.1. Giới thiệu về hóa học nano
Nanomet là điểm kì diệu trong kích thước chiều dài, là điểm mà tại đó những
vật sáng chế nhỏ nhất do con người tạo ra ở cấp độ nguyên tử hay phân tử của thế giới
tự nhiên [12]. Công nghệ nano có ý nghĩa là kĩ thuật sử dụng kích thước từ 0.1 nm đến
100 nm để tạo ra sự biến đổi hoàn toàn lý tính một cách sâu sắc do hiệu ứng kích
thước lượng tử. Trong công nghệ nano,
có phương thức từ trên xuống dưới
(top – down, hình 1.1.) nghĩa là chia
nhỏ một hệ thống lớn để cuối cùng tạo
ra được đơn vị có kích thước nano và
phương thức từ dưới lên (bottom - up)
nghĩa là lắp những hạt cỡ phân tử hay
nguyên tử lại để thu kích thước nano.
Đặc biệt gần đây, việc thực hiện công
nghệ nano theo phương thức bottom up trở thành kĩ thuật có thể tạo ra các
-
Tinh thể nano (nanocrytal): là hạt rắn nghĩa là đơn tinh thể có kích thước cỡ
nanomet.
-
Vật liệu cấu trúc nano hay vật liệu kích thước nano: là vật liệu rắn nào có
kích
thước
nanomet
(hình
1.2.), bao gồm
vật liệu ba chiều
→ hạt, hai chiều
→ màng mỏng,
một chiều → dây
mỏng.
-
Nanocomposite:
vật liệu lai hỗn
tính vô cơ/hữu
-
Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano,
hai chiều tự do, ví dụ: màng mỏng.[5]
Ngoài ra, còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite, trong đó, chỉ có một
phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều, một
chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.
Các tính chất vật lý, hóa học của mỗi loại vật liệu đều có một giới hạn về kích
thước. Nếu vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay
đổi. Người ta gọi đó là kích thước tới hạn. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do
kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn của các tính chất của vật
liệu, ví dụ như điện trở của một kim loại tuân theo định luật Ohm ở kích thước vĩ mô
mà ta thấy hàng ngày. Nếu ta giảm kích thước của vật liệu xuống nhỏ hơn quãng
đường tự do trung bình của điện tử trong kim loại, thường có giá trị từ vài đến vài trăm
nm, thì định luật Ohm không còn đúng nữa. Lúc đó, điện trở của vật có kích thước
nano sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử. Không phải bất cứ vật liệu nào có kích thước
nano đều có tính chất khác biệt mà nó phụ thuộc vào tính chất mà nó được nghiên cứu.
Các tính chất khác như tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang và các tính chất hóa
học khác đều có độ dài tới hạn trong khoảng nm (bảng 1.).
Chính vì thế mà người ta gọi ngành khoa học và công nghệ liên quan là khoa
học nano và công nghệ nano. [9]
Bảng 1. Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu. [2]
Lĩnh vực
Tính chất điện
Tính chất
Hố lượng tử
1-100
Độ dài suy giảm
10-100
Độ sâu bề mặt kim loại
10-100
Độ dài liên kết Cooper
0.1-100
Độ thẩm thấu Meisner
1-100
Tương tác bất định xứ
1-1000
Biên hạt
1-10
Tính chất từ
1-100
Cấu trúc nhị cấp
1-10
Cấu trúc tam cấp
10-1000
Nhận biết phân tử
1-10
Trang 8
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
1.1.3. Ứng dụng của vật liệu nano[9]
-
Y học: làm thuốc chữa bệnh,
mô nhân tạo,… có khả năng tạo
ra phân tử sinh học mà “chuyển
dược phẩm trong tế bào, điều
này có thể giải phóng các hạt
Gốm và chất cách điện cải tiến: việc nén các hạt gốm kích thước nano tạo ra
các vật rắn mềm dẻo hơn, dường như là do vô số ranh giới hạt tồn tại.
Những vật liệu mới này có thể được sử dụng như là chất thay thế cho kim
loại trong nhiều ứng dụng.
SV thực hiện: Trương Thị Minh Nghĩa
Trang 9
Khóa luận tốt nghiệp
-
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
Kim loại cứng hơn: kim loại hạt nano khi nén vào trong vật rắn sẽ có độ
cứng bề mặt đáng chú ý, đôi khi độ cứng này cao gấp 5 lần so với độ cứng
mẩu kim loại vi tinh thể thông thường.
-
Tiền chất lớp màng: được sử dụng như tiền chất để chế tạo lớp màng kim
loại mỏng được sử dụng sơn phun. Đặc biệt là việc mạ vàng đồ dùng bằng
bạc đã được thực hiện bằng chất keo vàng - axeton.
-
Hóa học bảo vệ môi trường: bao gồm nhiều ứng dụng thiết thực như pin mặt
Khóa luận tốt nghiệp
-
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
Nâng cao an ninh quốc gia: hiện nay và trong tương lai, công nghệ nano
đóng vai trò quan trọng trong công nghệ chế tạo trang thiết bị quân sự cho
công cuộc phòng thủ đất nước. Hơn nữa, việc sử dụng hạt chức năng diện
tích bề mặt lớn như là chất hấp thụ phá hủy các tác nhân chiến tranh sinh
học và hóa học, đã được chứng minh là khá hiệu quả và cho phép đối phó
nhanh với một số vấn đề hậu cần.
Ngoài ra, còn nhiều lĩnh vực mà ở đó an ninh quốc gia có thể được cải thiện
nhờ các tiến bộ về công nghệ điện tử, quang học, chất xúc tác và chất hấp
thụ.
Sản phẩm của công nghệ nano đã được ứng dụng rộng rãi tại các nước phát
triển. Việc tiêu thụ sản phẩm nano trong một nước gắn chặt với tiêu chuẩn đời sống
của nước đó. Công nghệ nano còn đem lại hiệu quả kinh tế vô cùng to lớn cho các
nước phát triển như Mỹ, Nhật, Đức,... Hiện nay, ở nước ta, công nghệ nano đã được
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống xã hội. Các sản phẩm sử dụng công nghệ nano
xuất hiện ngày càng nhiều và tỏ ra ưu việt. Các sản phẩm này tiêu tốn ít nhiên liệu,
thân thiện với môi trường. Hy vọng trong thời gian tới sản phẩm của công nghệ nano
sẽ đem lại hiệu quả và đem lại kinh tế nhiều hơn nữa cho quốc gia.
1.1.4. Một số mặt trái của công nghệ nano[2]
Công nghệ nano là một bước tiến bộ vượt bậc của công nghệ học, nhưng đang
đặt ra nhiều câu hỏi chưa từng được biết tới trước đây. Bản thân công nghệ nano cũng
chứa đựng hai mặt: mặt tích cực đó là có thể tạo ra các sản phẩm mới phục vụ cho nhu
xấu,…
-
Khi công nghệ nano phát triển thì môi trường sống có thể sẽ bị ô nhiễm nặng
bởi các hạt nano, khói bụi nano,… do các nhà máy thải ra. Phân tử nano do
phương tiện giao thông và khói công nghiệp thải ra, sau khi được hít vào cơ thể,
sẽ lọt thẳng vào máu và tủy xương, não làm ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe
con người. Ống nano cacbon đang rất được ưa chuộng và quảng cáo mạnh, tác
hại của nó còn có thể nguy hại hơn cả cả sợi - hạt amiăng độc hại. Ngay việc
thử nghiệm các hạt nano, với tư cách là chất dẫn thuốc trong máu để điều trị
ung thư và một số bệnh khác, cho thấy, chúng có thể dễ dàng phát tán độc tố,
ảnh hưởng xấu đến não bộ, có thể gây ung thư.
-
Các nhà nghiên cứu môi trường Mỹ cũng đã nghiên cứu ảnh hưởng của các hạt
oxit titan có kích thước nano đến việc nuôi cấy các tế bào của chuột. Họ phát
hiện ra rằng, các hạt này có tác dụng kích thích tế bào sản phẩm những chất có
tác dụng bảo vệ trong thời gian ngắn, nhưng sẽ có nguy cơ làm tổn thương nếu
được duy trì trong thời gian dài.
-
Một vấn đề thuộc mặt trái cũng cần xem xét một cách hết sức cẩn thận: đó là
khả năng nhân bản của một số sản phẩm nano (ví dụ tương tự virut máy tính).
Chúng có khả năng nhân bản, phát tán và phá hủy rất mạnh. Trong tương lai,
các dây chuyền sản xuất hàng loạt với sản phẩm là ứng dụng của vật liệu nano
với các máy móc có khả năng nhân bản, tự nhân bản, chúng có thể có khả năng
tạo ra mối hiểm hoạ không thể lường trước đối với con người.
ninh tổng hợp. Nó đòi hỏi mỗi quốc gia cũng như xí nghiệp phải có những
chuyên gia thế hệ nắm vững những kiến thức sâu rộng về khoa học, về khả năng
các phương tiện kĩ thuật hiện đại và cần phải cập nhật thông tin thường xuyên.
Hiện nay, ở nhiều nước, trong đó có chính phủ Mỹ, đã đặc biệt coi trọng những
phương thức phòng tránh mặt trái của công nghệ nano.
1.2. Tổng quan về các oxit và hydroxit của stronti, yttri và sắt
1.2.1. Oxit sắt
Về tính chất vật lý, sắt là kim loại màu trắng xám, dễ rèn, dễ dát mỏng và gia
công cơ học. Sắt có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt. Dưới 800oC, sắt có tính nhiễm từ, bị
nam châm hút và trở thành nam châm (tạm thời).
Sắt có 4 dạng thù hình (dạng α, β, γ, δ) bền ở những khoảng nhiệt độ nhất định:
α-Fe
→
β-Fe
→
γ-Fe
δ-Fe
→
→
Fe lỏng
(AO)
điện
(g/cm3)
1.26
1.83
7.91
âm KLR
Độ
cứng
(thang
Moxo)
4–5
Trang 13
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
Năng lượng ion hóa:
79
103
Về oxit sắt:
Bảng 1.3. Một số tính chất chung của các quặng oxit sắt. [17]
Fe 2 O 3 có tính thuận từ, màu nâu đỏ. Trong hợp chất oxit sắt thì Fe(III) là chất có
trạng thái spin cao (có các electron thuộc phân lớp d). Fe(III) với 5 electron d lớp
ngoài cùng nên có năng lượng mạng lưới trường tinh thể ổn định.
Sắt(III) oxit không chỉ là một vật liệu dùng trong chiến lược công nghiệp mà nó
còn là một hợp chất được sử dụng rộng rãi trong việc nghiên cứu tính đa hình và sự
thay đổi hình dạng trong các hạt nano.
Sắt(III) oxit với tất cả các dạng thù hình của nó là một trong những oxit kim loại được
sử dụng nhiều nhất với các ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học và
công nghiệp.
SV thực hiện: Trương Thị Minh Nghĩa
Trang 14
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
Fe 2 O 3 có dạng vô định hình và tồn tại bốn loại khác nhau (α–Fe 2 O 3 , β-Fe 2 O 3 , δFe 2 O 3 , γ-Fe 2 O 3 ).
α-Fe 2 O 3 và γ-Fe 2 O 3 được tìm thấy trong tự nhiên ở dạng khoáng hemantit và
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
Hemantit là một trong những sản phẩm cuối cùng của sự biến đổi nhiệt của các hợp
chất sắt(II) và sắt(III). Ngoài phương pháp xử lý nhiệt thì một loạt các phương pháp
khác để tổng hợp hemantit đã được biết đến chẳng hạn như phương pháp ướt.
Hemantit có thể được điều chế bằng cách thuỷ phân muối sắt trong môi trường axít
mạnh (pH = 1÷2), ở nhiệt độ cao (100°C).
β-Fe 2 O 3 có từ tính không ổn định là một điểm riêng để phân biệt nó với các dạng
gamma, alpha và epsilon. β-Fe 2 O 3 siêu bền với nhiệt và được chuyển đổi thành
hemantit ở nhiệt độ khoảng 500°C.
γ-Fe 2 O 3 tồn tại trong tự nhiên dưới dạng khoáng maghemite. γ-Fe 2 O 3 không bền
với nhiệt và được chuyển thành hemantit ở nhiệt độ cao hơn. Nhiệt độ và cơ chế của
sự thay đổi cấu trúc phụ thuộc vào điều kiện thí nghiệm và đặc biệt là kích thước của
các hạt maghemit. Trong trường hợp cấu trúc hạt bé thì ε-Fe 2 O 3 là chất trung gian
trong sự chuyển đổi cấu trúc từ γ-Fe 2 O 3 → α-Fe 2 O 3 , cơ chế chuyển đổi thành hemantit
phụ thuộc nhiều vào mức độ các hạt tích tụ. γ-Fe 2 O 3 (maghemit) đã thu hút được nhiều
sự nghiên cứu do nó có tính từ và được sử dụng làm chất xúc tác.
ε-Fe 2 O 3 có thể được xem là chất mới nhất trong hợp chất sắt(III) oxit, cấu trúc của
nó được biết đến vào năm 1988 bởi Tronceet. ε-Fe 2 O 3 có hình dạng trực thoi với tám
tế bào đơn vị.
ε-Fe 2 O 3 được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel hoặc đun nóng dung dịch kali
ferricyanide với hypochlorite natri và kali hydroxit, sau đó nung kết tủa ở 400°C.
phản ứng với ôxi để tạo ra hemantit và cặp khoáng vật hình thành một vùng đệm có
thể khống chế sự phá hủy của ôxi. Magnetit là nguồn quặng sắt có giá trị, nó hòa tan
chậm trong acid clohidric.
Magnetit có thể được chế trong phòng thí nghiệm ở dạng nước theo phương pháp
Massart bằng cách trộn sắt(II) clorua và sắt(III) clorua trong hydroxit natri. Magnetit
cũng có thể được chế bởi sự đồng kết tủa, gồm một hỗn hợp dung dịch FeCl 3 .6H 2 O và
FeCl 2 .4H 2 O (0.1 M) bằng động cơ quay với tốc độ khoảng 2000 vòng/phút. Tỷ lệ mol
FeCl 3 :FeCl 2 có thể là 2:1, đun dung dịch này ở 70°C, và ngay sau đó nâng tốc độ quay
lên 7500 vòng/phút và thêm nhanh dung dịch NH 4 OH (10% về thể tích), ngay lập tức
sẽ hình thành kết tủa màu đen chứa các hạt magnetit kích thước nano.
SV thực hiện: Trương Thị Minh Nghĩa
Trang 17
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
Hình 1.5. Sơ đồ một số ngành nghiên cứu của oxit sắt trong tự nhiên. [17]
Các hạt Fe 3 O 4 có đường kính trung bình nhỏ hơn 10 nm và có kích thước phân bố
hẹp. Các dạng huyền phù của magnetit có thể trực tiếp bị ôxi hóa trong không khí để
tạo thành γ-Fe 2 O 3 .
Quá trình oxi hóa Fe 3 O 4 thành γ-Fe 2 O 3 được thực hiện bằng cách điều chỉnh độ
pH của hydrosol của Fe 3 O 4 trong khoảng 3.5, các hydrosol được khuấy trong thời gian
30 phút ở 100°C. Dung dịch chuyển từ màu xanh đen sang màu nâu đỏ.[17]
1.2.2. Oxit yttri
Y 2 O 3 là chất rắn màu trắng và ổn định trong không khí. Nó được sử dụng như là
Bảng 1.4. Một vài hằng số vật lý quan trọng của oxit sronti.[4]
Năng lượng mạng lưới, kJ/mol
3913
Nhiệt độ nóng chảy, oC
2460
Nhiệt độ sôi, oC
2500
Bởi vậy, một trong những công dụng lớn nhất của oxit này cũng như một số oxit
nhóm kim loại kiềm thổ trong thực tế là làm vật chịu nhiệt.
a)
b)
Hình 1.6. Oxit SrO trong tự nhiên (a) và mạng tinh thể của nó (b).
Oxit của Sr dễ dàng tan trong nước tạo thành hydroxit và phản ứng phát nhiều
nhiệt:
SrO + H 2 O = Sr(OH) 2
Ngoài ra, SrO còn có tính hút ẩm mạnh khi để trong không khí và có khả năng
hấp thụ khí CO 2 giống như oxit kim loại kiềm, hay là oxit bazơ, có thể tan trong dung
dịch acid tạo thành muối.
SrO + CO 2 = SrCO 3
SV thực hiện: Trương Thị Minh Nghĩa
perovskit ABO 3 (với A: là ion của kim loại đất
hiếm như Y, La,…; B thường là ion của Fe) là
nổi bật hơn cả. Sự đa dạng về tính chất của các
oxit này được đặc trưng bởi 90% các nguyên
tố kim loại trong bảng hệ thống các nguyên tố
hóa học tồn tại trong tự nhiên ở dạng cấu trúc
oxit kiểu perovskit và khả năng tổng hợp các
oxit perovskit phức hợp bởi việc thay thế từng
phần các cation ở vị trí A và B bằng các
nguyên tố khác (hình 1.7). Sự thay thế này dẫn
đến sự đa dạng trong tính chất của các oxit
Vị trí A
họ perovskit – ABO 3 . Trong phần này
Vị trí B
Vị trí Ôxy
SV thực hiện: Trương Thị Minh Nghĩa
Trang 20
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
chúng tôi chỉ đề cập đến cấu trúc hóa học của oxit perovskit trên vật liệu.
Hình 1.7. Cấu trúc perovskit (ABO3) lập phương lý tưởng (dưới) và sự
sắp xếp các bát diện trong cấu trúc perovskit lập phương lý tưởng
21
Hình 1.8. Sự biến dạng cấu
trúc
Khóa luận tốt nghiệp
GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
thể sang cấu trúc lập phương khi ở nhiệt độ cao. Sự chuyển pha cấu trúc này có thể
xuất hiện theo nhiều bước qua các pha méo trung gian.
Sự pha tạp dẫn đến cấu trúc khuyết tật: việc thay thế một phần các cation ở vị trí A và
B bằng một nguyên tố thứ ba là một kỹ thuật cơ bản để thay đổi cấu trúc các hợp chất
perovskit, nhằm khám phá ra các tính chất mới. Tính không hợp thức dư oxy trong các
oxit perovskit thường không phổ biến do việc gộp oxy vào mạng tinh thể như “oxy
ngoài nút” về mặt nhiệt động học là không
thuận lợi. Hơn nữa, cấu trúc ABO 3 gồm
một mạng AO 3 xếp chặt với các cation B
trong các bát diện BO 6 . Do đó, sẽ có các
nút khuyết ở các vị trí cation. Nhiều công
trình nghiên cứu cho thấy các nút khuyết
vị trí cation thường chiếm ưu thế ở vị trí
nguyên tố đất hiếm (vị trí A). Các nút
khuyết vị trí B trong perovskit thường
không phổ biến do cation B có điện
Hình 1.9. Tế bào đơn của vị của YFeO3
tích lớn và kích thước nhỏ nên các nút khuyết vị trí B là không thích hợp về động học,
nghệ nào thì điều quan trọng nhất trong tổng hợp vật liệu nano cũng phải là kiểm soát
được kích thước và sự phân bố theo kích thước của các cấu tử hay các pha tạo thành.
Do đó, các phản ứng trên thường được thực hiện trên những cái khuôn đóng vai trò
những bình phản ứng nano (ví dụ như các khung cacbon) vừa tạo ra không gian thích
hợp, vừa có thể định hướng cho sự sắp xếp các nguyên tử trong phân tử hoặc giữa các
phân tử với nhau.
Sau đây là một số phương pháp cụ thể để tổng hợp vật liệu nano:
2.1.1.1.
Phương pháp sol-gel
Phương pháp sol-gel được biết từ đầu thế kỉ XIX trong việc nghiên cứu điều
chế thủy tinh từ silicalcoxit, nhưng chỉ được phát triển mạnh từ thập niên 50-60 của
thế kỉ XX. Vật liệu composite lai tính hữu cơ – vô cơ được đánh giá là thành tích đáng
kể nhất được chế tạo nhờ phương pháp sol-gel.
Sol chính là trạng thái tồn tại ổn định của các hạt rắn tướng colloide bên trong
chất lỏng, và để cho các hạt rắn tồn tại ở trạng thái ổn định thì kích thước của các hạt
phải đủ nhỏ để lực cần cho phát tán lớn hơn trọng lực. Vậy colloide là gì? Colloide là
những hạt có thể thấy được mà không thể đi qua màng bán thẩm; trên thực tế, có kích
SV thực hiện: Trương Thị Minh Nghĩa
Trang 23
Copyright: Tài liệu đại học ©