- Tính chất từ. - Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của mômen từ tự phát. - Nhiệt độ Cuire. - Nghiên cứu tính chất từ. - Mô men từ phụ thuộc nhiệt độ. - Nhiệt độ Curie của một số ferrite [1. - Giá trị hằng số mạng của Li0.5Fe2.5O4. - Kích thước tinh thể của Li0.5Fe2.5O4. - Kích thước hạt của Li0.5Fe2.5O4 ủ tại các nhiệt độ khác nhau. - Mômen từ bão hòa và lực kháng từ của Li0.5Fe2.5O4. - Độ dày lớp vỏ phi từ và tỷ số D/d của hạt nano Li0.5Fe2.5O4. - Nhiệt độ Curie của mẫu Li0.5Fe2.5O4. - Mômen từ phụ thuộc vào nhiệt độ của ferit spinel. - Sơ đồ tổng hợp hạt nano Li0.5Fe2.5O4 bằng phương pháp sol-gel. - Giản đồ phân tích nhiệt DTA-TGA của mẫu Li0.5Fe2.5O4. - Tổng hợp giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Li0.5Fe2.5O4. - Hằng số mạng phụ thuộc vào nhiệt độ ủ. - Kích thước tinh thể phụ thuộc vào nhiệt độ ủ. - Ảnh TEM của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 500oC. - Ảnh TEM của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 600oC. - Ảnh TEM của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 700oC. - Ảnh TEM của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 800oC. - Kích thước hạt phụ thuộc vào nhiệt độ ủ. - 44Hình 3.14. - Đường cong từ trễ của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 500oC. - Đường cong từ trễ của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 600oC. - Đường cong từ trễ của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 700oC. - Đường cong từ trễ của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 800oC. - Tổng hợp đường cong từ trễ của mẫu Li0.5Fe2.5O4. - 47Hình 3.19. - Tổng hợp đường từ nhiệt của mẫu Li0.5Fe2.5O4. - Sự phụ thuộc của nhiệt độ Curie vào kích thước hạt. - 57 Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 1MỞ ĐẦU Công nghệ nano là một trong những lĩnh vực mới đã và đang được nghiên cứu rất nhiều hiện nay. - Các hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel, với nhiệt độ ủ thay đổi trong khoảng 500oC - 800oC, phương pháp này khai thác lợi thế chế tạo đơn giản, có thể điều khiển được cấu trúc và tính chất từ của vật liệu gốm, kết quả mẫu bột có hạt mịn và đồng đều. - Tính chất từ tốt nhất đạt được khi ủ mẫu tại 600oC, với mômen từ bão hòa đạt 64,6 emu/g và nhiệt độ Curie là 677oC, xấp xỉ các giá trị tương ứng của vật liệu khối là Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 265 emu/g và 680oC. - Luận văn với tiêu đề: “Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4” gồm 3 chương: Chương 1. - Kết quả và thảo luận Kết luận Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 3Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU FERIT SPINEL Các vật liệu ferit có mômen từ tự phát ở dưới nhiệt độ Curie (TC) giống như các chất sắt từ. - Ô cơ bản của ferit spinel Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 4Ferit spinel có cấu trúc lập phương tâm mặt xếp chặt tạo bởi các ion oxy. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 6Fe3+[Me2+Fe3+]O42- Ở đây Me2. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 7Bảng 1.1. - Ferit M(µB) 2SMe(II) MnFe2O FeFe2O CoFe2O NiFe2O CuFe2O MgFe2O Li0.5FeFe2.5O4 2.6 2.5 Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 13a. - M - M MB MA Q M= MB-MA TC T MBM - M MA M= MB-MA P TC T T TC MA - M M MB N M= MB-MA TK a) b) c) Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 151.2.4. - Khi đó mômen từ bão hoà bằng không ở nhiệt độ Curie. - Nhiệt độ Curie của một số ferrite [1] Ferit MnFe2O4 FeFe2O4CoFe2O4NiFe2O4CuFe2O4MgFe2O4 Li0.5Fe2.5O4 TC(oC C 1.2.5. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 171.3. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 19 Với hạt có kích thước giới hạn thì sẽ tồn tại một nhiệt độ TB được gọi là nhiệt độ khoá (Blocking). - Hằng số Mômen từ và hướng của nó Hướng của từ trường Hướng của hạt theo trục dễ Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 20mạng lập phương của nó là 8,33 Å [12]. - Khi thiêu kết mẫu ở nhiệt độ 1273 K (cao tương đương nhiệt độ chế tạo của phương pháp gốm), mẫu Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 21thu được có hằng số mạng là 8,336 Å, mômen từ bão hòa ở nhiệt độ phòng là 64,4 emu/g, nhiệt độ Curie là 905K. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 22Chương 2 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU 2.1. - M(OR)x + H2O Æ M(OH)x + xH2O 2M(OH)x Æ M2Ox + H2O Trong dung dịch Alkol/nước các nhóm alkôxít được thay thế dần bởi nhóm OH thông qua phản ứng thuỷ phân và sau đó là phản ứng ngưng tụ loại nước và loại rượu tạo ra mạng oxít hữu cơ hỗn hợp (M-O-M) Si-(OR)n + xH2O → (OR)n-x- Si-(OH)x + R-OH (phản ứng thuỷ phân) (OR)n-1- Si-OH + RO-Si-(OR)n-1 → (OR)n-1- Si-O-Si-(OR)n-1 + ROH (Phản ứng ngưng tụ loại rượu) (OR)n-1- Si-OH + HO-Si-(OR)n-1 → (OR)n-1- Si-O-Si-(OR)n-1 + H2O ( Phản ứng ngưng tụ loại nước) Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 25 Ở đây các phản ứng thuỷ phân, trùng ngưng và polyme hoá bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như là tỷ lệ mol của nước với alkôxít kim loại, tính chất của dung môi, nhiệt độ và pH (yếu tố pH được coi là nồng độ của xúc tác acid hoặc bazơ). - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 26 Hình 2.2. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 27 Hình 2.3. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 28 Hình 2.4. - Máy đo VSM Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 302.2.4. - Dung dịch Fe(NO3)3 1M - Dung dịch LiNO3 1M - Dung dịch Cr(NO3)3 1M - Dung dịch axit citric C6H8O7.H2O 1M Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 31- Dung dịch NH4OH 2.3.2. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 33Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. - Trên đường DTA có một đỉnh tỏa nhiệt nhỏ thứ hai ở nhiệt độ xấp xỉ 420oC (hình nhỏ phía trên là hình ảnh phóng to của đỉnh này), có thể Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 34là do quá trình đốt cháy các chất hữu cơ còn lại, giải phóng khí NO và NO2. - Kết quả nhiễu xạ tia X Mẫu ferit Li0.5Fe2.5O4 sau khi đốt gel ở 450oC và ủ trong không khí ở các nhiệt độ 5000C, 6000C, 7000C và 8000C trong 2 giờ. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O oC700oC600oC500oCC- êng ®é ( ®¬n vÞ tï y ý)Gãc nhiÔu x¹ (®é) Hình 3.2. - Vì ferit Li0.5Fe2.5O4 có cấu trúc lập phương, nên ta có thể xác định được hằng số mạng a qua công thức: Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 36222221 hklda. - Nhiệt độ ủ (oC d220 (Å d d d d d Bảng 3.1. - Giá trị hằng số mạng của Li0.5Fe2.5O4 Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 37Dựa vào bảng 3.2 ta thấy khi thay đổi nhiệt độ ủ từ 500oC – 800oC giá trị hằng số mạng nằm trong khoảng Å, gần với hằng số mạng của vật liệu khối (8,33 Å). - Hằng số mạng phụ thuộc vào nhiệt độ ủ Trên hình 3.3 ta thấy có sự thay đổi đáng kể trong hằng số mạng theo nhiệt độ ủ mẫu Li0.5Fe2.5O4. - D = kλ/β.cosθ (3.3) Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 38Với D là kích thước tinh thể, k=0,9 là hệ số tỷ lệ, β là độ rộng bán vạch, 2θ là góc tại đỉnh nhiễu xạ cực đại. - Nhiệt độ ủ (oC DXRD (nm Bảng 3.3. - Sự thay đổi của kích thước tinh thể theo nhiệt độ ủ được thể hiện trong hình 3.3. - Kích thước tinh thể phụ thuộc vào nhiệt độ ủ Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 39Trên hình 3.4 ta có thể thấy rằng kích thước tinh thể tăng gần như tuyến tính khi tăng nhiệt độ ủ mẫu. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 40 Hình 3.6. - Ảnh TEM của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 600oC Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 41 Hình 3.8. - Ảnh TEM của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 700oC Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 42 Hình 3.10. - Ảnh TEM của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 800oC Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 43 Hình 3.12. - Nhiệt độ ủ (oC DTEM (nm Bảng 3.4. - Kích thước hạt của Li0.5Fe2.5O4 ủ tại các nhiệt độ khác nhau Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 44 Hình 3.13. - Kích thước hạt phụ thuộc vào nhiệt độ ủ Sự thay đổi của kích thước hạt theo nhiệt độ ủ được thể hiện trong hình 3.13. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O M(emu/g)H(Oe) Hình 3.14. - Đường cong từ trễ của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 500oC MS(emu/g)H(Oe M(emu/g)H(Oe)M(emu/g)H(Oe) Hình 3.15. - M(emu/g)H(Oe) Hình 3.16. - Đường cong từ trễ của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 700oC Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O M(emu/g)H(Oe) Hình 3.17. - Đường cong từ trễ của mẫu Li0.5Fe2.5O4 ủ tại 800oC oC800oC600oC500oCM(emu/g)H(Oe) Hình 3.18. - Tổng hợp đường cong từ trễ của mẫu Li0.5Fe2.5O4 Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 48Hình 3.18 tổng hợp đường cong từ trễ của các mẫu ủ ở các nhiệt độ 500 oC – 800oC. - Mômen từ bão hòa và lực kháng từ của Li0.5Fe2.5O4 Hình 3.19. - Hình 3.20. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 50D (nm d (nm D/d Bảng 3.6. - Độ dày lớp vỏ phi từ và tỷ số D/d của hạt nano Li0.5Fe2.5O4 Hình 3.21. - Hình 3.22. - Ở vùng đơn đô men (D < DC), lực kháng từ giảm khi kích thước hạt giảm do hiệu Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 52ứng từ nhiệt. - Hình 3.23. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 53 Hình 3.24. - Hình 3.25 đến 3.28 là đường cong biểu thị sự phụ thuộc của mômen từ vào nhiệt độ trong từ trường ngoài H =100 Oe của mẫu Li0.5Fe2.5O4 khi ủ tại nhiệt độ 500oC ÷ 800 oC. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 54 Hình 3.25. - Đường từ nhiệt của mẫu ủ tại 600oC Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 55 Hình 3.27. - Đường từ nhiệt của mẫu ủ tại 800oC Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 56 Hình 3.29. - Tổng hợp đường từ nhiệt của mẫu Li0.5Fe2.5O4 Đường từ nhiệt của các mẫu cho thấy sự giảm mômen từ khi nhiệt độ tăng. - Nhiệt độ Curie của mẫu Li0.5Fe2.5O4 Nhiệt độ ủ (oC TC (K Nhiệt độ Curie của các mẫu khá cao, đạt giá trị lớn nhất là 950 K (hay 677oC) khi ủ mẫu tại 600oC. - Sự thay đổi Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 57của nhiệt độ TC có thể liên quan đến kích thước hạt hay sự phân bố ion giữa hai phân mạng … Hình 3.30. - Sự phụ thuộc của nhiệt độ Curie vào kích thước hạt Hình 3.30 biểu diễn sự thay đổi của TC theo kích thước hạt ferit liti. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 58KẾT LUẬN Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn đã chế tạo được mẫu ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 bằng phương pháp sol-gel tại các nhiệt độ ủ từ 500oC - 800oC. - Kết quả nghiên cứu cho thấy với công nghệ chế tạo như đã trình bày ta có thể chế tạo được mẫu Li0.5Fe2.5O4 đơn pha và có kích thước nanomet, với hằng số mạng và nhiệt độ Curie gần với các giá trị của mẫu khối. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 59TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. - Chế tạo và nghiên cứu tính chất của hạt nano ferit spinel Li0.5Fe2.5O4 6011
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt