Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Vật liệu nano perovskite cấu trúc $ABO_3$ và các hệ vật liệu perovskite pha tạp nhận được sự quan tâm nghiên cứu sâu rộng nhờ sở hữu nhiều tính chất vật lý - hóa học đặc thù, bao gồm tính dẫn điện, từ tính, hoạt tính xúc tác, khả năng siêu dẫn ở nhiệt độ cao và hiệu ứng từ trở khổng lồ. Những đặc tính này mang lại tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực linh kiện điện tử, công nghệ thông tin, pin nhiệt điện, thiết bị làm lạnh và các hệ xúc tác mới. Trong số các cấu trúc perovskite, lantan ferrit ($LaFeO_3$) là một vật liệu từ điển hình. Việc pha tạp các cation kim loại chuyển tiếp như niken ($Ni^{2+}$) vào vị trí của sắt ($Fe^{3+}$) trong mạng tinh thể $LaFeO_3$ là một giải pháp kỹ thuật nhằm điều chỉnh cấu trúc mạng và biến đổi các tham số từ tính của vật liệu.

Về mặt công nghệ chế tạo, phương pháp gốm truyền thống (phản ứng pha rắn) đòi hỏi nhiệt độ nung rất cao ($t > 1200^\circ\text{C}$), dẫn đến kích thước hạt lớn và độ đồng nhất kém. Các phương pháp hóa ướt như sol-gel, thủy nhiệt hay điện hóa tạo được hạt nano đồng đều nhưng quy trình lại phức tạp, đòi hỏi kiểm soát khắt khe nhiều thông số (nhiệt độ tạo gel, giá trị pH, tỷ lệ chất tạo phức/ion kim loại) và thời gian ủ nhiệt kéo dài. Để giải quyết hạn chế này, tác giả lựa chọn phương pháp đồng kết tủa cải tiến thông qua giai đoạn thủy phân từ từ các cation kim loại trong nước nóng ($t > 90^\circ\text{C}$) trước khi đưa tác nhân kết tủa vào ở nhiệt độ phòng.

Khóa luận xác định các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

  1. Tổng hợp thành công hệ vật liệu nano perovskite $LaFeO_3$ và hệ pha tạp $LaFe_{1-x}Ni_xO_{3-\delta}$ ($x = 0; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25$) bằng phương pháp đồng kết tủa có tiền thủy phân trong nước nóng.
  2. Khảo sát quá trình biến đổi nhiệt của mẫu kết tủa để xác định nhiệt độ nung thích hợp cho sự hình thành đơn pha tinh thể perovskite.
  3. Nghiên cứu đặc trưng cấu trúc tinh thể, các thông số mạng và kích thước pha tinh thể của vật liệu tổng hợp được bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD).
  4. Phân tích hình thái học, kích thước hạt và thành phần nguyên tố của vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX).
  5. Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ pha tạp $Ni^{2+}$ đến các đặc trưng từ tính (lực kháng từ $H_c$, từ độ bão hòa $M_s$, từ dư $M_r$) thông qua phép đo từ kế mẫu rung (VSM) tại nhiệt độ phòng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ vật liệu nano perovskite $LaFeO_3$, hệ pha tạp $LaFe_{1-x}Ni_xO_{3-\delta}$ ($x = 0; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25$) và các mẫu oxit đơn pha đối chứng ($Fe_2O_3$, $NiO$).
  • Phạm vi không gian: Thực nghiệm tổng hợp và phân tích nhiệt được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Vật liệu Vô cơ, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh; đo XRD và TEM tại Trường Đại học Bách khoa - ĐHQG TP.HCM; đo SEM-EDX tại Phòng thí nghiệm Khu Công nghệ cao TP.HCM; đo VSM tại Viện Công nghệ hóa học.
  • Phạm vi thời gian: Nghiên cứu được hoàn thành và bảo vệ vào tháng 4 năm 2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên nền tảng lý thuyết tinh thể học perovskite và lý thuyết từ tính chất rắn:

  • Cấu trúc perovskite $ABO_3$ và thừa số dung hạn Goldschmidt ($t$): Cấu trúc perovskite lý tưởng thuộc hệ lập phương với các bát diện $BO_6$ nội tiếp trong ô mạng cơ sở, góc liên kết $B-O-B$ bằng $180^\circ$. Mức độ biến dạng của cấu trúc khi thay thế ion được xác định qua thừa số dung hạn $t = \frac{r_A + r_O}{\sqrt{2}(r_B + r_O)}$. Cấu trúc trực thoi (orthorhombic) hình thành khi $0,76 < t < 0,96$. Với bán kính các ion sử dụng ($r_{La^{3+}} = 0,115\text{ nm}$, $r_{Fe^{3+}} = 0,064\text{ nm}$, $r_{Ni^{2+}} = 0,069\text{ nm}$, $r_{O^{2-}} = 0,140\text{ nm}$), giá trị $t$ của hệ $LaFe_{1-x}Ni_xO_{3-\delta}$ nằm trong khoảng $0,863 - 0,884$, dự đoán vật liệu tạo thành có cấu trúc trực thoi.
  • Phân loại vật liệu từ: Dựa trên đường cong từ trễ $M(H)$, vật liệu từ được phân chia thành vật liệu từ mềm ($H_c < 100\text{ Oe}$, dễ từ hóa và khử từ) và vật liệu từ cứng ($H_c > 100\text{ Oe}$, lực kháng từ cao, giữ năng lượng từ lâu).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và trang thiết bị sử dụng:

  • Phân tích nhiệt trọng lượng và quét vi sai đồng thời (TG-DSC): Thực hiện trên máy Labsys Evo (TG-DSC 1600°C) trong môi trường không khí khô với tốc độ nâng nhiệt 10°C/phút từ nhiệt độ phòng đến 1100°C.
  • Nhiễu xạ tia X (XRD): Đo trên thiết bị D8-ADVANCE (Bruker, Đức) với bức xạ $CuK\alpha$ ($\lambda = 0,15406\text{ nm}$), góc quét $2\theta$ từ $10^\circ$ đến $80^\circ$, tốc độ quét $0,02^\circ/\text{s}$. Kích thước tinh thể trung bình ($D$) được tính theo phương trình Debye - Scherrer: $D = \frac{k\lambda}{\beta \cos\theta}$ (với hằng số hình dạng $k = 0,89$).
  • Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM): Đo trên thiết bị JEM-1400 (JEOL, Nhật Bản) để khảo sát kích thước và hình thái hạt.
  • Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX): Thực hiện trên hệ máy FE-SEM S4800 (Hitachi) nhằm quan sát hình thái bề mặt và định lượng sơ bộ thành phần nguyên tố.
  • Từ kế mẫu rung (VSM): Đo trên thiết bị MICROSENSE EV11 tại nhiệt độ phòng (300K) với từ trường ngoài cực đại 15 kOe để xác định các thông số từ tính ($H_c, M_s, M_r$).

Nguồn hóa chất và tiền chất sử dụng:

  • Tiền chất kim loại: $La(NO_3)_3\cdot 6H_2O$ (Đức), $Fe(NO_3)_3\cdot 9H_2O$ (Đức), $Ni(NO_3)_2\cdot 6H_2O$ (Đức).
  • Tác nhân kết tủa: Dung dịch $KOH$ 5% (Trung Quốc).
  • Chất chỉ thị và dung môi: Dung dịch phenolphtalein, nước cất hai lần.
  • Dữ liệu đối chiếu: Thẻ phổ chuẩn JCPDS-ICDD bao gồm PDF 00-037-1493 ($LaFeO_3$), PDF 00-033-0664 ($Fe_2O_3$) và PDF 00-047-1049 ($NiO$).

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Chương 1 hệ thống hóa các cơ sở lý luận về khoa học và công nghệ nano, phân loại vật liệu nano theo số chiều không gian (0D, 1D, 2D, 3D) và điểm qua các lĩnh vực ứng dụng thực tiễn trong y sinh, thực phẩm, công nghệ thông tin, môi trường, năng lượng và công nghiệp hàng không - quốc phòng. Tác giả trình bày chi tiết bản chất của hiện tượng từ tính, định nghĩa các thông số kỹ thuật trên đường cong từ trễ gồm từ độ bão hòa ($M_s$), từ dư ($M_r$), lực kháng từ ($H_c$) và nhiệt độ Curie ($T_c$), đồng thời phân biệt đặc tính của vật liệu từ mềm so với vật liệu từ cứng. Cấu trúc mạng tinh thể perovskite $ABO_3$ được mô tả cụ thể về hình học phối trí, vị trí các cation trong ô mạng và điều kiện hình thành pha trực thoi thông qua thừa số dung hạn Goldschmidt. Cuối chương, tác giả so sánh ưu - nhược điểm của các phương pháp chế tạo perovskite (phương pháp gốm, phương pháp sol-gel thủy phân muối/tạo phức và phương pháp đồng kết tủa), qua đó làm rõ căn cứ lựa chọn quy trình đồng kết tủa kết hợp thủy phân cation trong nước nóng.

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 trình bày nguyên lý đo đạc và cấu hình thiết bị của 6 phương pháp phân tích vật lý - hóa học: TG-DSC, XRD, TEM, SEM, EDX và VSM. Tiếp đó, quy trình thực nghiệm tổng hợp hệ nano perovskite $LaFe_{1-x}Ni_xO_{3-\delta}$ được mô tả chi tiết:

  1. Hòa tan hỗn hợp muối nitrat $La(NO_3)_3$, $Fe(NO_3)_3$, $Ni(NO_3)_2$ theo tỷ lệ mol $1 : (1-x) : x$ trong 50 mL nước cất.
  2. Nhỏ từ từ dung dịch muối vào 500 mL nước cất đang gia nhiệt trên máy khuấy từ ($t > 90^\circ\text{C}$), đun tiếp trong 5 phút thu được hệ keo phân tán màu nâu đỏ, sau đó để nguội về nhiệt độ phòng.
  3. Nhỏ từ từ dung dịch $KOH$ 5% vào hệ keo, duy trì khuấy từ trong 30 phút, để lắng kết tủa 15 phút.
  4. Lọc hút chân không và rửa kết tủa nhiều lần bằng nước cất cho đến khi dịch lọc đạt môi trường trung tính (thử bằng phenolphtalein không đổi màu).
  5. Làm khô mẫu tự nhiên ở nhiệt độ phòng, nghiền mịn rồi nung trong lò nung ở 900°C trong thời gian 1 giờ. Quy trình tương tự cũng được thực hiện để tổng hợp các mẫu đơn oxit $Fe_2O_3$ và $NiO$ làm mẫu đối chứng.

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Chương 3 tập trung phân tích các dữ liệu thực nghiệm thu được:

  • Phân tích nhiệt mẫu kết tủa $LaFeO_3$: Đường cong TG-DSC từ 60°C đến 1100°C ghi nhận tổng độ giảm khối lượng là 41,88%, phân bố qua 3 giai đoạn: giai đoạn 1 (60 - 350°C) mất 23,325% do giải hấp nước bề mặt và mất nước từ $Fe(OH)_3$ tạo $FeOOH$; giai đoạn 2 (350 - 550°C) mất 11,711% do phân hủy hoàn toàn các hidroxit; giai đoạn 3 (550 - 850°C) mất 6,828% do nhiệt phân muối bazơ-cacbonat lantan. Từ trên 850°C, đường TG nằm ngang và phản ứng pha rắn tạo $LaFeO_3$ diễn ra ổn định, xác lập nhiệt độ nung mẫu thích hợp là 900°C.
  • Khảo sát cấu trúc mẫu $LaFeO_3$: Giản đồ XRD của mẫu nung ở 900°C, 950°C và 1050°C (trong 1h) đều chứng minh sự hình thành đơn pha $LaFeO_3$ cấu trúc trực thoi (khớp phổ chuẩn PDF 00-037-1493). Ảnh SEM và TEM của mẫu nung 900°C cho thấy các hạt có dạng hình cầu hoặc bầu dục với kích thước dao động 40 - 60 nm (một số ít đạt 70 - 100 nm).
  • Khảo sát hệ pha tạp $LaFe_{1-x}Ni_xO_{3-\delta}$ ($x = 0,1; 0,15; 0,2; 0,25$): Giản đồ XRD chứng minh tất cả các mẫu nung ở 900°C/1h đều duy trì cấu trúc đơn pha orthorhombic, đỉnh nhiễu xạ sắc nét, không xuất hiện pha lạ của $Fe_2O_3$ hay $NiO$. Vị trí đỉnh phản xạ (121) dịch chuyển nhẹ về phía góc $2\theta$ lớn hơn khi tăng hàm lượng niken. Kích thước tinh thể tính theo công thức Scherrer dao động từ 24,5 nm đến 28,6 nm.
  • Hình thái học và thành phần: Ảnh TEM mẫu pha tạp cho thấy kích thước hạt riêng rẽ nằm trong khoảng 50 - 70 nm, tồn tại sự kết tụ thành đám hạt. Phổ EDX ghi nhận sự hiện diện của các nguyên tố $La, Fe, Ni$ nhưng không phát hiện được pic oxy và có sự sai lệch định lượng so với tỷ lệ tính toán lý thuyết do hạn chế của thiết bị đo.
  • Đặc trưng từ tính: Phép đo VSM ở 300K cho thấy mẫu $LaFeO_3$ thuần mang tính từ mềm với lực kháng từ $H_c = 16,843\text{ Oe}$, từ độ bão hòa $M_s = 2,51\text{ emu/g}$, từ dư $M_r = 0,08\text{ emu/g}$. Khi pha tạp niken, vật liệu chuyển sang tính chất từ cứng với lực kháng từ tăng mạnh lên mức $160,760 - 173,984\text{ Oe}$, trong khi $M_s$ và $M_r$ suy giảm đáng kể.

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương 4 đúc kết các kết quả đạt được về quy trình tổng hợp, các thông số cấu trúc tinh thể và sự biến đổi tính chất từ tính của hệ vật liệu nano perovskite khi pha tạp niken. Đồng thời, tác giả đưa ra các kiến nghị mở rộng hướng nghiên cứu về dải tỷ lệ pha tạp cũng như đo đạc thêm các tính chất dẫn điện và hoạt tính xúc tác.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm đầy đủ về cấu trúc tinh thể và tính chất từ của hệ vật liệu nano $LaFe_{1-x}Ni_xO_{3-\delta}$ sau khi nung ở 900°C trong 1 giờ.

Mẫu vật liệu Góc $2\theta$ mặt (121) (°) Hằng số mạng $a$ (Å) Hằng số mạng $b$ (Å) Hằng số mạng $c$ (Å) Kích thước tinh thể $D$ (nm) Lực kháng từ $H_c$ (Oe) Từ độ bão hòa $M_s$ (emu/g) Từ dư $M_r$ (emu/g)
$LaFeO_3$ - 5,566 7,855 5,553 - 16,843 2,510 0,080
$LaFe_{0,9}Ni_{0,1}O_3$ 32,1886 5,566 7,855 5,553 24,9 168,137 0,470 0,016
$LaFe_{0,85}Ni_{0,15}O_3$ 32,1979 5,555 7,839 5,542 25,6 171,438 0,690 0,019
$LaFe_{0,8}Ni_{0,2}O_3$ 32,1765 5,544 7,824 5,531 28,6 173,984 0,550 $20,2 \times 10^{-3}$
$LaFe_{0,75}Ni_{0,25}O_3$ 32,3066 5,543 7,822 5,530 24,5 160,760 0,470 0,017

Các kết quả phân tích nhiệt TG-DSC đối với mẫu kết tủa $LaFeO_3$:

  • Tổng độ hụt khối thực tế từ 60°C đến 1100°C: 41,88% (sai lệch 23,68% so với lý thuyết tạo hidroxit nguyên chất 18,20% do $La(OH)_3$ hút ẩm và hấp phụ $CO_2$ tạo muối bazơ-cacbonat).
  • Giai đoạn 1 (60 - 350°C): Mất 23,325% khối lượng (quá trình giải hấp, mất nước bề mặt và tạo $FeOOH$).
  • Giai đoạn 2 (350 - 550°C): Mất 11,711% khối lượng (nhiệt phân hoàn toàn hidroxit kim loại).
  • Giai đoạn 3 (550 - 850°C): Mất 6,828% khối lượng (nhiệt phân $La_2(CO_3)_3$ thành oxit).

Đóng góp của đề tài:

  1. Xác lập thành công quy trình thực nghiệm đồng kết tủa cải tiến thông qua bước thủy phân cation trong nước nóng ($t > 90^\circ\text{C}$) trước khi tạo tủa bằng $KOH$ 5%, giúp tổng hợp đơn pha nano perovskite $LaFe_{1-x}Ni_xO_{3-\delta}$ ở nhiệt độ 900°C với thời gian ủ nhiệt ngắn (1 giờ).
  2. Chứng minh sự thay thế thành công ion $Fe^{3+}$ bằng $Ni^{2+}$ trong ô mạng trực thoi của $LaFeO_3$ ở các dải nồng độ $x$ từ 0,1 đến 0,25 mà không làm phân tách pha oxit riêng lẻ ($Fe_2O_3$, $NiO$).
  3. Phát hiện hiện tượng chuyển hóa bản chất từ tính: Việc pha tạp ion $Ni^{2+}$ làm tăng tính dị hướng từ tinh thể và tương tác giữa các ion, chuyển hóa vật liệu từ trạng thái từ mềm ($H_c = 16,843\text{ Oe}$) sang vật liệu từ cứng ($H_c = 160,760 - 173,984\text{ Oe}$).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Phép phân tích phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) chưa ghi nhận được tín hiệu của nguyên tố oxy và tỷ lệ phần trăm khối lượng thực nghiệm có sự sai lệch so với tính toán lý thuyết do giới hạn của thiết bị đo.
  • Mẫu vật liệu nano sau nung vẫn tồn tại hiện tượng kết tụ hạt thành các đám hạt lớn do lực tương tác bề mặt đặc thù của phương pháp đồng kết tủa.
  • Đề tài chỉ mới khảo sát đặc trưng từ tính ở nhiệt độ phòng (300K), chưa thực hiện đo đường cong từ nhiệt để xác định chính xác nhiệt độ Curie ($T_c$).

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng khảo sát nồng độ pha tạp niken ở các khoảng giá trị $x$ khác nhau và nghiên cứu pha tạp đồng thời nhiều cation kim loại chuyển tiếp.
  • Đo đạc và đánh giá các tính chất điện trở, hằng số điện môi, phổ hấp thụ quang học và thử nghiệm hoạt tính xúc tác xử lý môi trường của hệ vật liệu nano thu được.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Hóa học Vô cơ, Hóa lý thuyết và Hóa lý, Khoa học Vật liệu và Vật lý chất rắn.
  • Các nhóm nghiên cứu đang thực hiện đề tài về tổng hợp oxit phức hợp đa kim loại, vật liệu cấu trúc nano perovskite và vật liệu từ tính ứng dụng.

Nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu:

  • Quy trình tổng hợp đồng kết tủa thủy phân cation trong nước nóng tại Chương 2 (có thể áp dụng cho các hệ oxit perovskite và spinel khác nhằm kiểm soát kích thước hạt).
  • Phương pháp luận phân tích giản đồ nhiệt đồng thời TG-DSC để giải thích cơ chế chuyển pha và hình thành đơn pha oxit.
  • Kỹ thuật xử lý số liệu XRD để xác định hằng số mạng hệ trực thoi (orthorhombic) và tính toán kích thước pha tinh thể bằng công thức Debye - Scherrer.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao tác giả áp dụng bước thủy phân cation trong nước nóng ($t > 90^\circ\text{C}$) trước khi thêm tác nhân kết tủa $KOH$?
Việc đưa hỗn hợp muối kim loại vào nước nóng ($t > 90^\circ\text{C}$) giúp quá trình thủy phân các cation $La^{3+}, Fe^{3+}, Ni^{2+}$ diễn ra từ từ và đồng đều trong toàn khối dung dịch, hình thành các mầm kết tủa bền vững. Khi để nguội rồi mới nhỏ tác nhân kết tủa $KOH$, tốc độ tạo mầm và phát triển tinh thể được kiểm soát, giúp hạn chế sự lớn lên của kích thước hạt và giảm mức độ kết tụ so với phương pháp kết tủa trực tiếp ở nhiệt độ phòng.

2. Nguyên nhân nào khiến tổng độ giảm khối lượng trên giản đồ TG-DSC của mẫu kết tủa $LaFeO_3$ lên tới 41,88%, cao hơn nhiều so với mức lý thuyết 18,20%?
Sự chênh lệch 23,68% khối lượng xuất phát từ đặc tính của hidroxit đất hiếm $La(OH)_3$. Trong quá trình lưu mẫu ở môi trường không khí, $La(OH)_3$ hút ẩm mạnh và hấp phụ khí $CO_2$ để tạo thành muối bazơ-cacbonat $xLa_2(CO_3)_3 \cdot yLa(OH)_3 \cdot zH_2O$. Do đó, khi nung mẫu ở nhiệt độ cao, ngoài quá trình mất nước của hidroxit còn xảy ra quá trình phân hủy nhiệt của cacbonat lantan ($La_2(CO_3)_3 \rightarrow La_2O_3 + 3CO_2$) trong khoảng 550 - 850°C, làm tăng tổng độ hụt khối.

3. Kích thước hạt và cấu trúc tinh thể của hệ vật liệu nano pha tạp $LaFe_{1-x}Ni_xO_{3-\delta}$ sau khi nung ở 900°C đạt giá trị bao nhiêu?
Kết quả XRD xác nhận tất cả các mẫu đều đạt cấu trúc đơn pha trực thoi (orthorhombic) với kích thước tinh thể tính theo công thức Debye - Scherrer dao động trong khoảng 24,5 - 28,6 nm. Quan sát trên ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho thấy các hạt nano riêng rẽ có dạng hình cầu hoặc bầu dục với kích thước thực tế nằm trong khoảng 50 - 70 nm, phân bố thành các đám hạt kết tụ.

4. Sự pha tạp ion $Ni^{2+}$ làm thay đổi bản chất từ tính của vật liệu nano $LaFeO_3$ như thế nào?
Mẫu $LaFeO_3$ không pha tạp mang đặc trưng của vật liệu từ mềm với lực kháng từ nhỏ ($H_c = 16,843\text{ Oe} < 100\text{ Oe}$), từ độ bão hòa $M_s = 2,51\text{ emu/g}$ và từ dư $M_r = 0,08\text{ emu/g}$. Khi pha tạp $Ni^{2+}$ với nồng độ từ 10% đến 25%, lực kháng từ tăng mạnh lên mức $160,760 - 173,984\text{ Oe}$, chuyển hóa vật liệu thành vật liệu từ cứng do làm tăng tính dị hướng từ tinh thể và tăng cường tương tác trao đổi giữa các trạng thái hóa trị của sắt và niken. Đồng thời, các giá trị $M_s$ ($0,47 - 0,69\text{ emu/g}$) và $M_r$ ($0,016 - 0,020\text{ emu/g}$) của hệ pha tạp đều giảm so với mẫu thuần.

5. Kết quả phân tích thành phần nguyên tố bằng phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) gặp phải vấn đề gì?
Phổ EDX xác nhận sự hiện diện của các nguyên tố chính gồm $La, Fe$ và $Ni$, không phát hiện tạp chất lạ. Tuy nhiên, phổ đo không hiển thị pic của nguyên tố oxy và tỷ lệ phần trăm khối lượng thực nghiệm giữa các kim loại có sự chênh lệch so với công thức danh định ban đầu (tác giả nhận định nguyên nhân xuất phát từ lỗi kỹ thuật của thiết bị đo phổ EDX tại thời điểm phân tích).

Kết luận

Khóa luận đã nghiên cứu và ứng dụng thành công phương pháp đồng kết tủa cải tiến kết hợp thủy phân cation trong nước nóng để tổng hợp hệ vật liệu nano perovskite $LaFeO_3$ và $LaFe_{1-x}Ni_xO_{3-\delta}$ ($x = 0,1 - 0,25$). Kết quả thực nghiệm xác định nhiệt độ nung 900°C trong 1 giờ là điều kiện tối ưu để tạo thành sản phẩm đơn pha cấu trúc trực thoi với kích thước hạt nano dao động từ 50 đến 70 nm. Đặc biệt, nghiên cứu đã chứng minh sự thay thế ion $Fe^{3+}$ bằng $Ni^{2+}$ tạo ra bước chuyển biến rõ rệt về tính chất từ, đưa vật liệu từ trạng thái từ mềm chuyển sang trạng thái từ cứng với lực kháng từ tăng gấp hơn 10 lần. Toàn bộ quy trình công nghệ và các dữ liệu phân tích cấu trúc, từ tính cung cấp cơ sở thực nghiệm tin cậy cho các nghiên cứu tiếp theo về vật liệu nano ferrite pha tạp.