LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tới TS. Tô
Thanh Loan và GS.TS. Lưu Tuấn Tài – những người thầy đã luôn tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện
luận văn. Thầy và cô không chỉ truyền thụ những kiến thức khoa học bổ ích, giúp
tôi định hướng phát triển nghiên cứu mà còn là tấm gương sáng về tinh thần nghiên
cứu khoa học hăng say, nghiêm túc.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới NCS. Nguyễn Kim Thanh. Chị
không những là đồng nghiệp trong nghiên cứu khoa học mà còn như một người chị
luôn quan tâm giúp đỡ, chỉ bảo, động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TSKH. Thân Đức Hiền, PGS.TS.
Nguyễn Phúc Dương, NCS. Lương Ngọc Anh, cùng các anh chị trong nhóm Vật
liệu Từ - Viện ITIMS – trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hỗ trợ, đóng góp
những ý kiến chân thành và hết sức quý giá cho luận văn của tôi.
Cũng xin được cảm ơn Trung tâm Khoa học Vật liệu, Trường Đại học
KHTN, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong việc hoàn thành các
phép đo từ.
Đặc biệt, tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, thầy cô và bạn bè
đã động viên, giúp đỡ chia sẻ những khóa khăn với tôi trong suốt thời gian qua. Đó
cũng là những động lực chính giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, tháng 12 năm 2014
Tác giả luận văn
Phạm Văn Thành

PHẠM VĂN THÀNH

VẬT LÝ NHIỆT ĐỘ THẤP

Bookmark

not

defined.
1.1. Tính chất cơ bản của vật liệu pherit spinen dạng khốiError! Bookmark not
defined.
1.1.1. Cấu trúc tinh thể của pherit spinen ...........Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Tính chất từ của pherit spinen ..................Error! Bookmark not defined.
1.1.2.1. Tương tác trao đổi trong pherit spinenError!
defined.

Bookmark

not

1.1.2.2. Lý thuyết trường phân tử đối với pherit spinen có hai phân mạng từ
(trường hợp T ≤ TC) ........................................Error! Bookmark not defined.
1.2. Tính chất cơ bản của pherit spinen CuFe2O4 dạng khốiError! Bookmark not
defined.
CHƯƠNG 2 ............................................................. Error! Bookmark not defined.
VẬT LIỆU PHERIT SPINEN CÓ KÍCH THƯỚC NANO MÉT .............. Error!
Bookmark not defined.
2.1. Các tính chất đặc trưng của vật liệu nano pherit spinenError! Bookmark not
defined.
2.1.1. Dị hướng từ bề mặt ...................................Error! Bookmark not defined.
2.1.2. Sự suy giảm mômen từ trên mô hình cấu trúc lõi-vỏError!
not defined.

Bookmark

CHƯƠNG 3 ............................................................. Error! Bookmark not defined.
CHẾ TẠO MẪU VÀ KHẢO SÁT THỰC NGHIỆMError!

Bookmark

not

defined.
3.1. Chế tạo mẫu ....................................................Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Chuẩn bị hóa chất và thiết bị ....................Error! Bookmark not defined.
3.1.1.1. Hóa chất .............................................Error! Bookmark not defined.
3.1.1.2. Thiết bị ...............................................Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hạt nano pherit spinen đồng
............................................................................Error! Bookmark not defined.
3.2. Khảo sát thực nghiệm ....................................Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X ....................Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)Error!
not defined.

Bookmark

3.2.3. Phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) .......Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 4 ............................................................. Error! Bookmark not defined.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................ Error! Bookmark not defined.
4.1. Thành phần pha, cấu trúc và hình thái của hạt nano CuFe2O4 ............... Error!
Bookmark not defined.
4.1.1. Kết quả đo nhiễu xạ tia X .........................Error! Bookmark not defined.
4.1.2. Kết quả phân tích ảnh TEM .....................Error! Bookmark not defined.

PHẠM VĂN THÀNH

VSM : Từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer)
XRD : Nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction)
ZFC : làm lạnh không có từ trường (Zezo field cooled)
2. Các ký hiệu

 : Mômen từ riêng của một hạt
α : Số mũ tới hạn trong hàm Bloch

 : Số mũ độ dài tương quan

PHẠM VĂN THÀNH

iii

VẬT LÝ NHIỆT ĐỘ THẤP


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

 : Thời gian hồi phục siêu thuận từ

 B : Magnheton - Bohr
a, c : các hằng số mạng
A : Vị trí tứ diện
B : Vị trí bát diện
B : Hằng số Bloch
DC, dC : Kích thước giới hạn đơn đômen của hạt từ
D P : kích thước giới hạn siêu thuận từ
d : Kích thước trung bình của hạt
DXRD: Kích thước tinh thể theo nhiễu xạ tia X.

mẫu CuFe2O4. ................................................................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.2. Giá trị mômen từ tự phát đo tại nhiệt độ 88 K và 293 K của các mẫu
CF600, CF700 tương ứng với kích thước tinh thể trung bình DXRD so sánh với mẫu
khối ở nhiệt độ 293 K. ................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.3. Nhiệt độ Curie của các mẫu hạt nano so sánh với mẫu khối. ............ Error!
Bookmark not defined.

PHẠM VĂN THÀNH

v

VẬT LÝ NHIỆT ĐỘ THẤP


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Bảng 4.4. Giá trị mômen từ tự phát ở nhiệt độ 293 K của các mẫu CF800, CF900
tương ứng với kích thước tinh thể trung bình DXRD so sánh với mẫu khối ở nhiệt độ
293 K. Nhiệt độ Curie. .................................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.5. Sự phân bố cation, mômen từ tự phát ở 0 K theo thực nghiệm của các mẫu
hạt nano CuFe2O4 ngoại suy theo hàm Bloch và giá trị mômen từ tự phát ở 0 K theo
lý thuyết………………………………………………………………………………63

PHẠM VĂN THÀNH

vi

VẬT LÝ NHIỆT ĐỘ THẤP



đường nét liền của hình lớn được fit theo hàm Bloch và độ dốc cho ra giá trị của α.
Hình nhỏ biểu thị sự phụ thuộc kích thước hạt vào số mũ tới hạn α, đường nét đứt
ứng với giá trị α =1,5 tính cho mẫu CuFe2O4 dạng khối.Error!

Bookmark

not

defined.
Hình 2.5. Sự phụ thuộc của lực kháng từ vào đường kính hạt nano từ .............. Error!
Bookmark not defined.

PHẠM VĂN THÀNH

vii

VẬT LÝ NHIỆT ĐỘ THẤP


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hình 2.6. Sơ đồ năng lượng của các hạt từ có spin liên kết khác nhau thể hiện tính
sắt từ trong hạt lớn (trên) và tính siêu thuận từ trong một hạt nano (dưới). ...... Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.7. Đường cong từ hóa của các vật liệu từ. ....... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.8. Đường cong từ hóa của hạt nano CuFe2O4 ở 5 K và 300 K . ........... Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.9. (b) Đường M(T) khi làm lạnh trong từ trường (FC) và làm lạnh không có
từ trường (ZFC) của hạt nano CuFe2O4 . ..................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.10. Mô hình phương pháp chế tạo vật liệu cấu trúc nano.Error!

Bookmark not defined.
Hình 3.5. Kính hiển vi điện tử truyền qua JEM1010 (JEOL)Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.6. Giản đồ hoạt động của kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). ........ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.7. Máy DMS 800 Trung tâm Khoa học vật liệu – Đại học Quốc gia Hà Nội
....................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.1. Phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu CuFe2O4 theo các nhiệt độ ủ mẫu tương
ứng là 600℃, 700℃, 800℃, 900℃. ............................ Error! Bookmark not defined.
Hình 4.2. Sự thay đổi kích thước tinh thể và hằng số mạng các mẫu CuFe2O4 theo
các nhiệt độ ủ (Ta ). ....................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.3. Ảnh TEM của các mẫu CF600, CF700, CF800, CF900.Error! Bookmark
not defined.
Hình 4.4. Đường cong từ hóa của mẫu CF600 ở nhiệt độ thấp (a) và nhiệt độ cao
(b). ................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.5. Đường cong từ hóa của mẫu CF700 ở nhiệt độ thấp (a) và ở nhiệt độ cao
(b) .................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.6. Đường cong từ hóa của mẫu CF800 ở nhiệt độ thấp (a) và ở nhiệt độ cao
(b). ................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.7. Đường cong từ hóa của mẫu CF900 ở nhiệt độ thấp (a) và ở nhiệt độ cao
(b). ................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 4.8. Đường cong từ hóa của các mẫu ủ ở nhiệt độ khác nhau đo tại nhiệt độ
293 K và 88 K. ............................................................... Error! Bookmark not defined.

PHẠM VĂN THÀNH

ix

VẬT LÝ NHIỆT ĐỘ THẤP



TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt
1. Nguyễn Hữu Đức (2003), Vật liệu từ liên kim loại, NXB Đại học Quốc
gia Hà Nội.
2. Thân Đức Hiền, Lưu tuấn Tài (2008), Từ học và vật liệu từ, NXB Đại học
Bách khoa Hà Nội.
3. Hà Thu Hương, Hoa Hữu Thu, Trương Đình Đức, “Tổng hợp spinen Cu-CrFe và độ hoạt động xúc tác của chúng trong phản ứng oxidehido hóa
etylbenzen thành styren”, Tạp chí hóa học, T. 42 (3), (2004), 280 – 284.
4. Nguyễn Kim Thanh, Trần Quang Đạt, Đỗ Quốc Hùng, “ Tổng hợp hạt nano
ferrite Cu0,5Ni0,5Fe2O4 và khảo sát một số tính chất của chúng”, Tạp chí Khoa
học và Công nghệ 50 (1A), (2012), 44-49.
5. Phan Văn Trường (2007), Vật liệu vô cơ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.
6. Hoàng Anh Tuấn, Ngô Thị Thuận, Nguyễn Việt Bắc (2011), Nghiên cứu tổng
hợp và chế tạo sơn ngụy trang hấp thụ sóng điện từ radar trên cơ sở polyme
dẫn điện chứa ferocen và pherit spinen, Luận án tiến sĩ Hóa học, Trường đại
học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

Tiếng Anh
7. A. M. Balagurov, I. A. Bobrikov, M. S. Maschenko, D. Sangaa and V. G.
Simkin, (2013), Structural Phase Transition in CuFe2O4 Spinel, vol. 58, No.
5, pp. 696-703.
8. A. Millan, A. Urtizberca, F. Palacio, N. J. O. Silva, V. S. Amaral, E. Snoeck,
and V. Serin (2007), “Surface effects in maghmite nanoparticles”. Journal of
Magnetism and Magnetic Materials, (312), pp. 709-713.
9. A. S. Padampalle, A. D. Suryawanshi, V. M. Navarkhele, D. S. Birajdar

PHẠM VĂN THÀNH


Magnetic Nanoparticles and Core-Shell Colloids, Faculty of Natural
Sciences, pp. 37-56.

PHẠM VĂN THÀNH

66

VẬT LÝ NHIỆT ĐỘ THẤP


TÀI LIỆU THAM KHẢO

18. E. C. Sousa, et al (2005), Experimental evidence of surface effects in the
magnetic dynamics behavior of ferrite nanoparticles. Journal of Magnetism
and Magnetic Materials (289), pp. 118–121.
19. Frank G. Brockman (1950), The Cation Distribution in Ferrites with Spinel
Structure, Phitips Laboratories, Inc., Phys. Rev. 77, 841.
20. G. F. Goya and H. R. Rechenberg (1998). Superparamagnetic Transition and
Local Disorder in CuFe2O4 Nanoparticles, Nanostructures materials, Volume
10, Issue 6, pp. 1001-1011.
21. H. C. Shin, S. C. Choi, K. D. Juung and S. H. Han (2001), “Mechanism of
M ferrites (M = Cu and Ni) in the CO2 Decoposition Reaction”, Chem
Mater, 13, pp. 1238-1242.
22. I. V. Kasi Viswanath, Y. L. N. Murthy (2013), “Kondana Rao Tata and
Rajendra. Synthesis and charecterization of nano ferrites by citrate gel
method”, Int. J. Chem. Sci.: 11(1), 64-72 ISSN 0972-768X.
23. J. Janicki, J. Pieztrzak, A. Porebska and Suwalski (1982) Mossbauer study of
copper ferrite . Phys. Status Solidi, vol. 95, no. 72, pp. 95–98.
24. J. Smit and H. P. J. Wijn (1959),Ferrites, Philips’ Technical Library.
25. J. Z. Jiang, G. F. Goya and H. R. Rechenberg (1999), Magnetic properties of

properties of nanocrystalline Ni1-xCuxFe2O4 prepared through oxalates
precursors” Polyhedron, Volume 30, Issue 6, pp. 1185-1190.
32. M. Machala, J. Tucek, and R. Zboril (2011), Polylmorphous Transformations
of Nano métric Iron(III) Oxide, A Review, Chem. Mater 23, pp. 3255-3272.
33. M. Maria Lumina Sonia1, S. Blessi , S. Pauline (2014), “Effect of Copper
Substitution on the Structural, Morphological and Magnetic properties of
Nickel Ferrites”, International Journal of Research (IJR) Vol-1, Issue-8,
ISSN 2348-6848.
34. Michael Estrella, Laura Barrio, et al (2009), “In Situ Characterization of
CuFe2O4 and Cu/Fe3O4 Water−Gas Shift Catalysts”, J. Phys. Chem. C,
113 (32), pp. 14411–14417.
35. M. M. Rashad, R. M. Mohamed, M. A. Ibrahim, L. F. M. Ismail, E. A. AbdelAal (2012), “Magnetic and catalytic properties of cubic copper ferrite

PHẠM VĂN THÀNH

68

VẬT LÝ NHIỆT ĐỘ THẤP


TÀI LIỆU THAM KHẢO

nanopowders synthesized from secondary resources”, Advanced Powder
Technology 23, pp. 315–323.
36. M. S. Khandekar, N. L. Tarwal et al (2011), “Liquefied petroleum gas
sensing performance of cerium doped copper ferrite”, Ceramics International.
37. O. Mounkachi, M. Hamedoun, M. Belaiche, et al. (2012), “Synthesis and
magnetic properties of ferrites spinens MgxCu1-xFe2O4”, Physica B:
Condensed Matter, Volume 407, Issue 1, pp. 27-32.
38. P. Sergay (2009). Magnetic Nanoparticles. Weley-VCH Verlag GmbH &

nanoparticles: preparation, structure and properties. Russian Chemical
Reviews, 74(6), pp. 489-520.
46. Z. Sun, et al., (2007), “Simple synthesis of CuFe2O4 nanoparticles as gassensing materials”, Sensors and Actuators B 125, pp. 144–148.

PHẠM VĂN THÀNH

70

VẬT LÝ NHIỆT ĐỘ THẤP