BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA HOÁ

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HOÁ HỌC
CHUYÊN NGÀNH: HÓA VÔ CƠ

TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO
YFeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL–
GEL VÀ ĐỒNG KẾT TỦA

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA HOÁ

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HOÁ HỌC
CHUYÊN NGÀNH: HÓA VÔ CƠ

TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO
YFeO3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL–
GEL VÀ ĐỒNG KẾT TỦA

GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến
SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2012

SVTH: Phan Thị Kiều Liên

GV phản biện

GVHD

Trang 3


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến

LỜI CẢM ƠN
Viết luận văn khoa học là một trong những công việc khó khăn nhất từ
trước đến nay. Trong quá trình nghiên cứu thực nghiệm và viết bài báo cáo, em đã
gặp rất nhiều bỡ ngỡ và nhiều vấn đề phát sinh ngoài ý muốn. Bài luận văn này sẽ
không được hoàn thành nếu không được sự giúp đỡ nhiệt tình của quí thầy cô, bạn
bè và gia đình.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Anh
Tiến đã giao cho em đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực
hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Hóa nói chung và thầy
cô bộ môn hóa lí nói riêng, đã tạo nhiều điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đề
tài này.
Và con không quên cảm ơn ba mẹ đã nuôi dưỡng con đến ngày hôm nay,
luôn động viên, an ủi bên cạnh con trong suốt quá trình làm luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn.
Tp. HCM, ngày 1 tháng 5 năm 2012
SV. Phan Thị Kiều Liên


2.1.1.

Oxit yttrium và hydroxit yttrium ................................................................24

1.3. GIỚI THIỆU PEROVSKIT YFeO 3 ......................................................................26
1.3.1. Cấu trúc lí tính của YFeO 3 ..............................................................................26
1.3.2. Ứng dụng .........................................................................................................27
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ........................................................................................28
2.1. TỔNG HỢP YFeO 3 ...............................................................................................28
2.1.1. Dụng cụ và hóa chất ........................................................................................28
2.1.2.

Phương pháp tổng hợp ..............................................................................28

2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH VẬT LÍ ĐẶC TRƯNG ..............................30
CHO VẬT LIỆU ...........................................................................................................30

2.2.1. Phương pháp phân tích nhiệt ...........................................................................30
2.2.2.
2.2.3.

Phương pháp phân tích cấu trúc bằng nhiễu xạ tia X ...............................31
Khảo sát hình thái học bề mặt và kích thước bằng kính hiển vi điện tử quét

SEM ...........................................................................................................................33
2.2.4. Phương pháp đo từ tính ..................................................................................34
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................................35
3.1. Một số đặc trưng cấu trúc của vật liệu YFeO 3 theo phương pháp sol - gel ..........35
3.2. Một số đặc trưng cấu trúc của vật liệu YFeO 3 theo phương pháp đồng kết tủa ...39

đầu tư vào lĩnh vực này lên đến 8,6 tỷ đô la vào năm 2004 [1]. Vậy thì tại sao vật
liệu nano lại thu hút được nhiều đầu tư về tài chính và nhân lực đến vậy.
Vật liệu nano có nhiều ứng dụng trong cuộc sống: y dược, công nghệ môi
trường, công nghệ sinh học, năng lượng, hàng không vũ trụ, nhiều ngành công
nghiệp khác. Tính chất “thú vị” của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước rất nhỏ
bé của chúng so với những vật liệu khối thông thường có cùng thành phần hóa
học.
Các oxit phức hợp dạng perovskit đã được nghiên cứu và ứng dụng như là
một vật liệu nano, công thức tổng quát ABO 3 trong đó: A là cation kim loại có
kích thước lớn, thường là cation nguyên tố đất hiếm, B là cation kim loại chuyển
tiếp (Co, Cu, Mn, Fe,…).
Trong vài chục năm gần đây, có nhiều phương pháp để tổng hợp bột vật liệu
trên như: phương pháp tổng hợp thông qua pha rắn, phương pháp tổng hợp thông
qua pha lỏng, phương pháp tổng hợp pha khí,…
Thông qua việc nghiên cứu ứng dụng và cách tổng hợp bột nên tôi đã chọn
đề tài:
“TỔNG HỢP VẬT LIỆU PEROVSKIT YFeO 3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP
SOL - GEL VÀ ĐỒNG KẾT TỦA”

SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Trang 7


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.

công nghệ và vật liệu [2]. Chữ “nano”, gốc Hy Lạp, được gắn vào trước các đơn
vị đo để tạo ra đơn vị ước giảm đi 1 tỷ lần (10-9). Ví dụ: gam = 1 phần tỷ gam;
met = 1 phần tỷ mét hay 1nm = 10-9 m (Hình 1).
Khoa học nghiên cứu về hạt nano đã và đang được quan tâm do chúng có tính
chất vật lý, hoá học và nhiều ứng dụng khác đặc biệt hơn so với khi nghiên cứu
về hạt micro.
Công nghệ nano [2] là tổ hợp các quá trình chế tạo ra vật liệu, các thiết bị
máy móc và các hệ kỹ thuật mà chức năng của chúng được xác định bởi cấu trúc ,
tức là đơn vị cấu trúc có kích thước từ 1 đến 100 nm. Công nghệ xuất hiện trên
cầu nối của một số ngành khoa học (hoá học, vật lý, cơ học, khoa học vật liệu,
sinh học và nhiều lĩnh vực khác của khoa học), ngày càng đi sâu vào nhiều lĩnh
vực hiện đại của khoa học và kỹ thuật và thông qua chúng, nó đi vào đời sống của
chúng ta.
Vật liệu nano [2] là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét.
Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái: rắn, lỏng và khí.

SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Trang 8


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến

Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó
mới đến chất lỏng và khí.
Thông thường vật liệu nano được phân ra thành nhiều loại, phụ thuộc vào hình
dạng, cấu trúc của vật liệu và kích thước của vật liệu v.v...


 Vật liệu nano từ tính.
 Vật liệu nano sinh học.
1.1.2. Perovskit
A. Giới thiệu về perovskit
Các oxit hỗn hợp dạng perovskit (gọi tắt là perovskit) có công thức tổng quát là
ABO 3 (trong đó, A là cation có kích thước lớn hơn B). Chúng có cấu trúc tương tự
như CaTiO 3 (là khoáng chất được đặt tên cho nhóm hợp chất này). Parravano là
người có những công trình nghiên cứu sớm nhất về perovskit (thực hiện năm
1952, 1953) [5].
Trong công thức trên, A là cation có kích thước lớn hơn B, thường là các
cation nguyên tố đất hiếm, kim loại kiềm, kiềm thổ hoặc các cation có kích thước
lớn hơn như Pb2+, Bi3+; còn B là cation kim loại chuyển tiếp 3d, 4d, 5d (như Co,
Cu, Cr, Ni, Pt, Pd, Ru, Fe, Mn,…).
Trong thực tế, khoảng 90% các kim loại trong tự nhiên trong bảng hệ thống
tuần hoàn đều bền vững trong cấu trúc perovskit. Hơn nữa, các perovskit có thể
được tổng hợp bằng các cation khác là A’ và B’ tạo thành perovskit có công thức
là (A x A’ 1-x )(B y B’ 1-y )O 3 .
Hệ perovskit có khả năng dẫn điện bằng ion và bằng cả các electron, có khả
năng cho oxi thấm qua mà không cần phải có điện cực hay dòng điện bên ngoài
tác động vào. Khi khảo sát đặc tính của perovskit người ta thường chú ý đến vị trí
khiếm khuyết (các lỗ trống) của các anion oxi trong hệ. Các lỗ trống này được
hình thành ngay trong quá trình hình thành mạng lưới tinh thể perovskit và được
bắt đầu ở nhiệt độ khoảng 500oC. Ở nhiệt độ cao hơn, các lỗ trống anion của oxi
trong mạng lưới tinh thể perovskit được hình thành liên tục do sự trao đổi các vị tí

SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Trang 10



Trong cấu trúc lí tưởng, các nguyên tử tiếp xúc với nhau. Khoảng cách B - X
bằng a/2, khoảng cách A - X bằng a

/2 (a là cạnh của lập phương).

Từ đó, ta có mối quan hệ giữa các bán kính ion r A + r X =

(r B + r X )

Người ta thấy rằng các perovskit có cấu trúc lập phương lý tưởng hoặc biến
dạng chút ít vẫn còn ở dạng hợp chất ABX 3 ngay cả khi mối quan hệ này không
được tuân thủ. Để đo độ lệch ra khỏi cấu trúc này lý tưởng Goldschmidt đưa ra
yếu tố tương thích t:
SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Trang 11


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến

t = rA + rX /

(r B + r X )

Biểu thức này cũng có thể áp dụng cho những bán kính ion thu được bằng thực
nghiệm ở nhiệt độ phòng.
Đối với biểu thức lí tưởng (t =1). Perovskit lệch khỏi cấu trúc lí tưởng thì t
thấp hơn (0.75< t < 1). Trong những trường hợp như vậy cấu trúc biến dạng trở

điện và tính quang học. Còn hoạt tính xúc tác của chúng mới bắt đầu được nghiên
cứu từ năm 1952 bởi Parravano.
Hoạt tính của 1 chất xúc tác được quyết định bởi nhiều yếu tố như khả năng
hấp thụ các chất phản ứng, khả năng oxi hóa - khử của các cation trong xúc tác,
tính axit - bazo, độ bền nhiệt,... và bề mặt riêng của xúc tác.
 Tính chất hấp phụ của perovskit
Tính chất hấp thụ của perovskit ABO 3 (B là kim loại chuyển tiếp) ở 25oC phụ
thuộc vào cấu trúc điện tử của B3+ và lớn nhất đối với Fe3+. Các nghiên cứu cho
thấy O 2 và CO hấp thụ trên các tấm bề mặt khác nhau, trong khi CO có liên kết
với cả oxi bề mặt và ion kim loại của perovskit....
 Tính chất oxi – hóa khử của perovskit
Hoạt tính xúc tác của perovskit được quyết định chủ yếu bởi tính chất oxi hóa
- khử của các kim loại trong xúc tác. Quyết định nhất là kim loại chuyển tiếp B, nó
đóng vai trò là trung tâm hoạt động của xúc tác trong các quá trình oxi hóa - khử.
Ví dụ như, quá trình khử của LaCO 3 :
Bước 1: Khử Co3+ → Co2+: LaCoO 3 + ½ H 2 → LaCoO 2.5 ở khoảng 660K.
Bước 2: Khử Co2+ → Coo: LaCoO 2.5 + ½ H 2 → ½ LaCoO 2.5 + Co ở khoảng
800K .
Quá trình oxi hóa các sản phẩm khử của Co và La 2 O 3 ở 673K sẽ thiết lập lại
cấu trúc của perovskit.
D. Các phương pháp hóa học điều chế perovskit
Các phương pháp hóa học tổng hợp perovkit rất phong phú: perovskit có thể
được tổng hợp từ pha rắn, pha khí, từ dung dịch hay tổng hợp trên chất mang.
 Phương pháp tổng hợp thông qua phản ứng pha rắn
Phương pháp cổ điển nhất để điều chế perovskit là nghiền trộn thật kỹ các oxit
kim loại hoặc các muối nitrat, cacbonat, hidroxit của các kim loại theo tỷ lệ thích
hợp rồi nung ở nhiệt độ cao. Do phương pháp này đòi hỏi nhiệt độ cao nên sản
phẩm tạo ra có kích thước hạt lớn, độ đồng đều kém.

SVTH: Phan Thị Kiều Liên

tiền chất như: hidroxit, xyanua, oxalat, cacbonat, xitrat,...
Các phần tử của các tiền chất trong dung dịch phân bố gần nhau tạo môi
trường phản ứng tốt cho quá trình hình thành sản phẩm. Do đó, nhiệt độ đòi hỏi
thấp hơn các phương pháp cổ điển khác. Ngoài ra, các phương pháp tổng hợp từ
dung dịch còn có các ưu điểm như khống chế tốt hơn tỉ lệ nguyên tử, độ tinh khiết
và kích thước hạt. Vì vậy, sản phẩm được tổng hợp theo phương pháp này có độ
đồng đều và hoạt tính xúc tác cao.
Phương pháp tổng hợp từ dung dịch có 2 nhóm chính: Nhóm thứ nhất dựa
trên quá trình kết tủa cùng với quá trình lọc, ly tâm để tách riêng chất rắn và dung

SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Trang 14


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến

môi; nhóm thứ 2 dùng các quá trình nhiệt như bay hơi, thăng hoa, đốt cháy,... để
loại bỏ dung môi.
Phương pháp dựa trên quá trình kết tủa:
Phương pháp hidroxit: do độ tan của các hidroxit kém và có nhiều dạng
kết tủa khác nhau nên phương pháp này thường được sử dụng [5]. Các cation kim
loại đồng kết tủa với các tác nhân kết tủa như là dung dịch NH 3 , muối Na 2 CO 3 ,…
Sau đó, nhiệt phân các hidroxit thu được, để thu được phức hợp các oxit kim loại.
Phương pháp này được gọi là phương pháp đồng kết tủa.
Phương pháp oxalat: nguyên tắc của phương pháp này dựa trên phản ứng
của các cacbonat, hidroxit hoặc oxit thích hợp với axit oxalic tạo ra sản phẩm gồm
các oxalat, CO 2 , H 2 O. Sản phẩm được nung trong khí quyển O 2 để tạo thành


o Có độ thẩm thấu cao.
o Rất khó để điều khiển độ xốp.
o Dễ bị rạn nứt trong quá trình nung sấy.
Phương pháp dựa trên quá trình xử lí nhiệt:
Phương pháp đốt cháy: gần đây, người ta tổng hợp một số ferrit và các vật liệu
siêu dẫn thông qua quá trình hòa tan nitrat trong kim loại trong cồn, nguyên tử hóa
dung dịch thu được bằng oxi qua vòi phun, đốt cháy cồn, thu được sản phẩm rắn.
Phương pháp sấy đông khô: kĩ thuật sấy đông khô tương đối đơn giản, bao
gồm hòa tan muối trong dung dịch thích hợp (thông thường là nước) làm lạnh
nhanh dung dịch để giữ được được độ đồng nhất cao, sấy đông khô dung dịch
đóng băng tạo muối không ngậm nước, phân hủy tạo muối oxit.
Phương pháp sấy phun plasma: kỹ thuật plasma có thể chia thành 2 bước
chính: quá trình bom hỗn hợp phản ứng, quá trình hình thành và liên kết các giọt
nóng chảy. Tiền chất sử dụng có thể là rắn, lỏng, khí. Phương pháp nhiều ưu điểm,
sản phẩm tinh khiết, kích thước hạt nhỏ, hoạt tính cao. Do đó, đã được ứng dụng
trong nhiều lĩnh vực như gốm, điện tử và xúc tác.
Phương pháp tổng hợp thông qua phản ứng pha khí



Phương pháp tổng hợp qua phản ứng pha khí chủ yếu dùng để tổng hợp các
màng perovskit, có thể sử dụng nhiều kỹ thuật laser, phun xạ mantheron, bay hơi
chùm điện tử ....
-

Ưu điểm: phương pháp đốt laser thì có thể tạo được nhiều loại vật liệu [6].

-


chiếc máy nghe nhạc iPod đến các con chip có dung lượng lớn với tốc độ xử lý
cực nhanh …
 Trong y học, để chữa bệnh ung thư người ta tìm cách đưa các phân tử thuốc
đến đúng các tế bào ung thư qua các hạt đóng vai trò là “ xe tải kéo’’, tránh được
hiệu ứng phụ gây ra cho các tế bào lành. Y tế ngày nay đang nhằm vào những
mục tiêu bức xúc nhất đối với sức khỏe con người, đó là các bệnh do di truyền có
nguyên nhân từ gien, các bệnh hiện nay như: HIV/AIDS, ung thư, tim mạch, các
bệnh đang lan rộng hiện nay như béo phì, tiểu đường, liệt rung, mất trí nhớ, rõ
ràng y học là lĩnh vực được lợi nhiều nhất từ công nghệ này. Đối với việc sửa
sang sắc đẹp đã có sự hình thành phẩu thuật thẩm mỹ, nhiều lọai thuốc thẩm mỹ
có chứa các loại hạt nano để làm thẩm mỹ và bảo vệ da. Đây là một thị trường có
sức hấp dẫn mạnh, nhất là đối với công nghệ kiệt xuất mới ra đời như công nghệ
[11, 12].
Ngoài ra, các nhà khoa học tìm cách đưa công nghệ vào việc giải quyết các
vấn đề mang tính toàn cầu như thực trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia
tăng. Việc cải tiến các thiết bị quân sự bằng các trang thiết bị, vũ khí rất tối tân
mà sức công phá khiến ta không thể hình dung nổi.
 Trong công nghệ điện tử viễn
thông:
Khoa học đa phát sinh nhiều loại
vật liệu có ích trong công nghệ như ống
cacbon, thanh, hạt nano.Vật liệu mới có
tính chất vận chuyển ion nhanh chóng
và được ứng dụng nhiều trong công
nghệ điện. Đồ họa đại diện của một
Rotanane, hữu ích như một công tắc

SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Hình 4. Đồ họa đại diện của một

→

CO +
→

CH 3 OH +

+ 2e+ 2H 2 O (hấp phụ) + 6e-

Trong các phương trình trên ta nhận thấy rằng, một điện tử được giải phóng do
quá trình hấp phụ hóa học chất khử trên bề mặt sẽ làm giảm độ dẫn lỗ trống bởi sự
tương tác với điện tử tự do này. Các phương trình này có thể được xem như các
phương trình phản ứng xúc tác trên bề mặt perovskit.
Ngoài ra, còn rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác: công nghệ ô tô,
công nghệ thông tin,….
1.2.

TỔNG QUAN TÍNH CHẤT CỦA YTTRI, SẮT

1.2.1. Oxit sắt và hidroxit sắt
Hình 5. Sắt oxit

A
.

S
ắ

SVTH: Phan Thị Kiều Liên


đối với một ứng dụng cụ thể vẫn còn là một thách thức mới. Một số các kỹ thuật
tổng hợp bao gồm kết tủa, sol-gel, thuỷ nhiệt, bề mặt trung gian. Những oxit có
các ứng dụng như chất xúc tác, bột màu, chất phủ, các bộ cảm biến khí, trao đổi
ion và bôi trơn [16] .
Hợp chất sắt oxit có những ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như ghi âm
từ tính, các thiết bị lưu trữ dữ liệu từ.
Sắt (III) oxit Fe 2 O 3 có nhiều dạng đa hình, trong đó qua nhiên trọng nhất là
2 dạng α và γ. Khi thêm kiềm vào dung dịch muối sắt (III) tạo thành kết tủa nhầy
màu nâu đỏ FeO(OH).Khi đun nóng kết tủa này đến 200OC nó cho ra α- Fe 2 0 3 . αFe 2 0 3 có cấu trúc tinh thể kiểu corunđum. Dạng đa hình này tồn tại trong tự nhiên
dưới dạng khoáng vật hematit. Dạng γ được tạo thành khi oxi hóa cẩn thận Fe 3 O 4 .
Mạng tinh thể này gồm các ion O2- gói ghém lập phương chặt khít và các ion Fe3+
SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Trang 19


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến

sắp xếp ngẫu nhiên trong các lỗ trống bát diện và tứ diện .Sắt (III) oxit không tan
trong nước nhưng tan chậm trong axit cho Fe(H 2 O) 6 3.
Sắt (III) oxit là một trong 3 oxit quan trọng của oxit sắt. Trong khoáng hematit,
thành phần Fe 2 O 3 là chủ yếu và là nguồn nguyên liệu chính của nghành công
nghiệp thép.
Fe 2 O 3 có tính thuận từ, màu nâu đỏ (hình 6). 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
elctron 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


Maghemite được tìm thấy trong mẫu đất đỏ ở Đại Tây Dương , trong khi đó
hematite và magnetite được tìm thấy trên bề mặt sao Hỏa.
Các màu sắc tự nhiên cũng như tổng hợp được của Fe 2 O 3 như màu đỏ, nâu và
màu đen thì được sử dụng trong ngành sản xuất sơn, phụ gia và trong sản xuất
kính màu. Sắt (III) oxit còn được sử dụng làm chất xúc tác của nhiều phản ứng
quan trọng của ngành công nghiệp sản xuất hoá chất, nó là chất xúc tác của phản
ứng khử ethylbenzen để sản xuất styren. Chúng được chứng minh là chất xúc tác
có hiệu quả trong quá trình oxi hoá các hydrocacbon polyaromatic, xúc tác đốt
nhiên liệu, than hoá lỏng và pha hơi trong quá trình ôxi hoá của axit benzoic.
Fe 2 O 3 cũng là nguyên liệu đầu vào để sản xuất ferrit, ngoài ra nó còn được sử
dụng trong công nghệ sản xuất gốm sứ, nam châm vĩnh cửu, trong kỹ thuật lưu trữ
phương tiện truyền thông.
Oxit sắt là thành phần quan trọng nhất của một số quặng dùng để sản xuất sắt
và thép. Mặt khác khi nhiệt độ cao sự ăn mòn sắt thép cũng liên quan đến một số
giai đoạn trong việc hình thành oxit sắt. Chúng luôn được hình thành trên bề mặt
của sắt thép và đôi khi nó cũng là nguyên nhân gây ra những vấn đề nghiêm trọng
trong quy trình chế tạo. Các oxit sắt cũng có thể được kết hợp xen vào hợp chất
như là một chất bán dẫn để từ đó ta sẽ thấy được khả năng xúc tác tuyệt vời của
oxit sắt [10].

α-Fe 2 O 3 được nghiên cứu và tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng quặng hematit.
Hematit có dạng hình thoi ở trung tâm và có cấu trúc: lục giác giống như hình
dạng của những viên corodum (α-Al 2 O 3 ) trong mạng lưới ôxi trong đó ion sắt
(III) chiếm 2/3 thể tích bát diện. 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).Tính
chất từ của nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố ví dụ như áp suất, kích thước hạt, cường

vào năm 1988 bởi Tronc et al. ε-Fe 2 O 3 có hình dạng

trực thoi với tám tế bào đơn vị (hình 7).
ε-Fe 2 O 3 thì 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. Nhiệt độ chuyển dạng thù hình từ ε-Fe 2 O 3

α-Fe 2 O 3 nằm trong khoảng

từ 500°C÷750°C. Kích thước của các hạt ε-Fe 2 O 3 được chuẩn bị theo những
phương pháp khác nhau là khoảng 30÷80 nm.
Fe 2 O 3 được hình thành trong quá trình nhiệt phân của FeO(OH) ở 170°C trong
chân không. Năm 1975 Howe và Gallagher đã biết được cơ chế mất nước và cấu
trúc của oxit sắt. Họ thấy rằng các oxit có cấu trúc khuyết tật đều có tất cả các đặc
tính của các hợp chất ban đầu. Bốn mô hình phân phối các anion chỗ trống trong
mạng tinh thể oxit đã được đưa ra. Sắt oxit có cấu trúc dạng ống thì được giữ lại
trong quá trình mất nước, ion sắt (III) có số phối trí là 4 [15].
Theo Ayyub et al một oxit sắt (III) vô định hình được hình thành từ các hạt rất
nhỏ, có đường kính nhỏ hơn 5nm. Văn Diepen và Popma cho rằng trong Fe 2 O 3 vô
định hình các ion sắt (III) được bao quanh bởi tám ôxi có cấu trúc bát diện trong
mạng tinh thể. Ayyubetal đã nêu được hai hiệu ứng tỏa nhiệt dựa trên đường phân
tích nhiệt DTA, hiệu ứng tỏa nhiệt thứ nhất ở tại 290°C ông cho rằng đó là sự hình
thành của γ-Fe 2 O 3 và hiệu ứng nhiệt thứ hai ở tại 400°C đó là sự chuyển dạng thù
hình từ γ-Fe 2 O 3 sang α-Fe 2 O 3 . Khi tăng nhiệt độ nung lên đến 600°C thì γ-Fe 2 O 3

SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Trang 22



4FeCO 3 + O 2 → 2Fe 2 O 3 + 4CO 2
4Fe(NO 3 ) 3

→

2Fe 2 O 3 + 12NO 2 + 3O 2

Và cũng được điều chế bằng phương pháp phân hủy nhiệt hidroxit sắt (III) theo
nhiệt độ trên 2000C .

SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Trang 23


Khóa luận tốt nghiệp

GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến

B. Hiđroxit sắt (III)
Những hợp chất oxit- hydroxit về sắt có thể tồn tại ở dạng khan là (OFe(OH))
hoặc ngậm nước FeO(OH).nH 2 O. Monohydrat OFe(OH).H 2 O có thể được viết lại
như sau Fe(OH) 3 hay còn được gọi là sắt(III) hidroxit.
Được tạo ra do tác dụng của baze với muối sắt (III). Sản phẩm có màu đỏ gỉ,
nâu đỏ hay màu ánh tím, được sử dụng làm bột màu, ngoài ra nó được sử dụng ở
trạng thái tinh khiết để làm thuốc giải độc asen. Ngoài ra, nó được chấp nhận sử
dụng trong một số loại mỹ phẩm, các loại mực săm.
Fe(OH) 3 không tan trong nước và có tính lưỡng tính: tan dễ trong dung dịch
axit và tan được trong dung dịch kiềm đặc nóng hoặc Na 2 CO 3 hay K 2 CO 3 nóng
chảy.


GVHD: TS. Nguyễn Anh Tiến

rộng rãi để tạo ra các chất lân quang YVO 4 .
Oxit yttri dùng chế tạo các dạng ngọc hồng lựu yttri sắt làm các bộ lọc vi sóng
hiệu suất cao.
Được dùng làm chất xúc tác cho quá trình polyme hóa etylen. Ngọc hồng lựu
yttri nhôm, Y 2 O 3 , florua yttri liti, vanadat yttri được dùng trong tổ hợp với các tác
nhân kích thích (dopant) như terbi, ytterbi trong các laze cận-hồng ngoại, nó được
sử dụng tại các điện cực của một số loại bu gi hiệu suất cao [18].
Nó được dùng để khử ôxi cho vanadi hay các kim loại phi sắt khác. Được sử
dụng làm đèn huỳnh quang trong các loại kính hiển vi điện tử truyền, là chất phụ
gia trong sơn, nhựa, nam châm vĩnh cửu, vật liệu phát sáng màu đỏ trong các loại
đèn huỳnh quang [8].
Các hợp chất chứa nguyên tố này hiếm khi được bắt gặp, nhưng nên hết sức
cẩn thận do chúng có độc tính cao. Các muối của yttri có thể có khả năng gây ung
thư.
B. Yttrium hydroxit
Yttrium hydroxide hay còn được gọi là yttri hydrat, là một vật liệu quan trọng
được sử dụng trong lĩnh vực gốm sứ, thủy tinh và điện tử…

Hình 9. Ảnh SEM của Y(OH) 3 dạng ống
Kể từ khi phát hiện ra ống nano cacbon vào năm 1991 [18], một vật liệu có cơ
cấu là dạng ống rỗng (hình 9 và 10) với diện tích bề mặt lớn đã thu hút đáng kể sự
chú ý do tính chất độc đáo của nó trong việc vận chuyển điện và phát quang.
Ngoài ra yttrium hydroxide còn được tìm thấy ở dạng dây.

SVTH: Phan Thị Kiều Liên

Trang 25