Khóa luận tốt nghiệp hóa học nghiên cứu cấu trúc và tính chất hoá lí của vật liệu nano trên cơ sở ce fe o tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước ethanol với tác nhân ammonia

Khóa luận nghiên cứu cấu trúc và tính chất hóa lý của vật liệu nano ce fe o tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong dung môi nước ethanol.

• Tác giả: Huỳnh Thị Mỹ Như
• Người hướng dẫn: ThS. Trần Phương Dung
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa học
• Đề tài: Nghiên cứu cấu trúc và tính chất hoá lí của vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước - ethanol với tác nhân ammonia
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NANO, VẬT LIỆU NANO
• 1.1. Tổng quan về công nghệ nano, vật liệu nano
• 1.2. Tổng quan về các vật liệu oxide (CeO, và Fe;O;)
• 1.2.1. Vật liệu cerium(IV) oxide (CeO;)
• 1.2.2. Vật liệu hematite Fe;O;
• 1.3. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano
• 1.3.1. Phương pháp phản ứng pha rắn
• 1.3.2. Phương pháp đồng kết tủa
• 1.3.3. Phương pháp sol-gel
• 1.3.4. Phương pháp thủy nhiệt
• 1.3.5. Phương pháp tổng hợp đốt cháy
• 2. MỤC ĐÍCH, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục đích nghiên cứu
• 2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu cấu trúc vật liệu nano Ce Fe O

Nghiên cứu cấu trúc và tính chất hóa lý của vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O đang thu hút sự quan tâm lớn trong lĩnh vực khoa học vật liệu. Vật liệu nano có kích thước nhỏ, thường từ 1 đến 100 nm, thể hiện nhiều tính chất độc đáo mà các vật liệu thông thường không có. Đặc biệt, vật liệu nano Ce-Fe-O có tiềm năng ứng dụng cao trong các lĩnh vực như xúc tác, cảm biến và xử lý môi trường. Việc tổng hợp vật liệu này bằng phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước - ethanol với tác nhân ammonia hứa hẹn sẽ mang lại những kết quả khả quan.

1.1. Cấu trúc và tính chất của vật liệu nano Ce Fe O

Vật liệu nano Ce-Fe-O có cấu trúc tinh thể đặc biệt, ảnh hưởng đến tính chất hóa lý của chúng. Các nghiên cứu cho thấy rằng kích thước và hình dạng của các hạt nano có thể được điều chỉnh thông qua các điều kiện tổng hợp khác nhau. Điều này giúp tối ưu hóa các tính chất như độ dẫn điện, từ tính và khả năng xúc tác.

1.2. Ứng dụng của vật liệu nano Ce Fe O trong thực tiễn

Vật liệu nano Ce-Fe-O được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xúc tác trong phản ứng hóa học, xử lý khí thải và trong các thiết bị điện tử. Sự kết hợp giữa cerium và sắt trong cấu trúc nano giúp tăng cường khả năng xúc tác và độ bền của vật liệu.

II. Thách thức trong nghiên cứu vật liệu nano Ce Fe O

Mặc dù có nhiều tiềm năng, việc nghiên cứu và phát triển vật liệu nano Ce-Fe-O cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là kiểm soát kích thước và độ đồng nhất của các hạt nano trong quá trình tổng hợp. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất hóa lý và hiệu suất của vật liệu trong ứng dụng thực tế.

2.1. Kiểm soát kích thước hạt nano trong tổng hợp

Việc kiểm soát kích thước hạt nano là rất quan trọng để đảm bảo tính đồng nhất và hiệu suất của vật liệu. Các yếu tố như nhiệt độ, nồng độ và pH của dung dịch đều có thể ảnh hưởng đến kích thước và hình dạng của các hạt nano.

2.2. Đánh giá tính chất hóa lý của vật liệu nano

Đánh giá tính chất hóa lý của vật liệu nano Ce-Fe-O cần sử dụng nhiều phương pháp phân tích khác nhau như PXRD, FTIR và TEM. Những phương pháp này giúp xác định cấu trúc, hình dạng và kích thước của các hạt nano, từ đó đánh giá khả năng ứng dụng của chúng.

III. Phương pháp đồng kết tủa trong tổng hợp vật liệu nano

Phương pháp đồng kết tủa là một trong những phương pháp hiệu quả để tổng hợp vật liệu nano Ce-Fe-O. Phương pháp này đơn giản, tiết kiệm chi phí và không yêu cầu thiết bị phức tạp. Việc sử dụng dung môi nước - ethanol kết hợp với tác nhân ammonia giúp tối ưu hóa quá trình tổng hợp và cải thiện tính chất của vật liệu.

3.1. Quy trình tổng hợp vật liệu nano Ce Fe O

Quy trình tổng hợp vật liệu nano Ce-Fe-O bằng phương pháp đồng kết tủa bao gồm các bước như chuẩn bị dung dịch, thêm tác nhân kết tủa và kiểm soát các điều kiện phản ứng. Các yếu tố như nhiệt độ và thời gian phản ứng cần được điều chỉnh để đạt được kích thước và hình dạng mong muốn.

3.2. Ưu điểm của phương pháp đồng kết tủa

Phương pháp đồng kết tủa có nhiều ưu điểm như dễ thực hiện, chi phí thấp và khả năng kiểm soát tốt kích thước hạt. Ngoài ra, phương pháp này cũng cho phép tổng hợp các vật liệu với độ tinh khiết cao, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của vật liệu nano

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu nano Ce-Fe-O tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa có tính chất hóa lý vượt trội. Các thử nghiệm cho thấy vật liệu này có khả năng xúc tác tốt trong các phản ứng hóa học, đồng thời có thể được ứng dụng trong lĩnh vực xử lý môi trường và y sinh.

4.1. Kết quả phân tích tính chất vật liệu nano

Các kết quả phân tích cho thấy vật liệu nano Ce-Fe-O có cấu trúc tinh thể ổn định và tính chất từ tính tốt. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực như cảm biến và thiết bị điện tử.

4.2. Ứng dụng trong xử lý môi trường

Vật liệu nano Ce-Fe-O có khả năng hấp phụ tốt các ion kim loại nặng trong nước, giúp cải thiện chất lượng nước. Điều này rất quan trọng trong việc xử lý nước thải và bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu vật liệu nano Ce Fe O

Nghiên cứu cấu trúc và tính chất hóa lý của vật liệu nano Ce-Fe-O tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa đã cho thấy nhiều kết quả khả quan. Tương lai, việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp và mở rộng ứng dụng của vật liệu này sẽ là những hướng nghiên cứu quan trọng.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vật liệu nano

Nghiên cứu về vật liệu nano Ce-Fe-O sẽ tiếp tục được mở rộng, với mục tiêu phát triển các ứng dụng mới trong công nghệ và y sinh. Việc cải thiện tính chất và hiệu suất của vật liệu sẽ là ưu tiên hàng đầu.

5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc kết hợp vật liệu nano Ce-Fe-O với các vật liệu khác để tạo ra các hợp chất mới với tính chất vượt trội hơn. Điều này sẽ mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật vật liệu nano, các hệ vật liệu trên cơ sở nguyên tố đất hiếm kết hợp với kim loại chuyển tiếp (R-Fe-O, với R là Y, La, Ce, Nd...) thể hiện độ nhạy cao về các đặc tính điện, quang và từ khi kích thước hạt giảm xuống cấp độ nanomet. Các vật liệu này có tiềm năng ứng dụng trong cảm biến hóa học, điện cực pin nhiên liệu, xúc tác quang hóa, linh kiện quang điện tử và vật liệu từ tính. Trong đó, cerium(IV) oxide ($\text{CeO}_2$) là vật liệu đa chức năng có khả năng xúc tác ở nhiệt độ thấp, bền nhiệt và điều tiết oxygen hiệu quả nhờ chu trình chuyển đổi hóa trị thuận nghịch $\text{Ce}^{3+}/\text{Ce}^{4+}$. Hoạt tính của $\text{CeO}_2$ được ghi nhận gia tăng khi phối hợp với các oxide kim loại chuyển tiếp như iron oxide ($\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$, $\text{Fe}_3\text{O}_4$) – nhóm vật liệu bền hóa học, có hoạt tính quang xúc tác cao dưới ánh sáng khả kiến và tiềm năng ứng dụng trong xử lý môi trường.

Tuy nhiên, các công trình công bố trước đây chủ yếu tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O bằng phương pháp đồng kết tủa trong môi trường dung môi thuần nước. Môi trường này gây khó khăn cho việc kiểm soát độ phân tán và kích thước hạt do đòi hỏi sự khống chế khắt khe về nhiệt độ, pH và lực ion. Ngược lại, việc đồng kết tủa trong hệ dung môi hỗn hợp nước – ethanol ở nhiệt độ cao nhằm hạn chế sự kết tụ hạt vẫn chưa được khảo sát đầy đủ. Xuất phát từ thực tế đó, tác giả Huỳnh Thị Mỹ Như đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài "Nghiên cứu cấu trúc và tính chất hoá lí của vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước – ethanol với tác nhân ammonia" tại Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh (năm 2024).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của khóa luận được xác định cụ thể như sau:

1. Tổng quan các công trình nghiên cứu liên quan đến công nghệ nano, vật liệu oxide $\text{CeO}_2$, $\text{Fe}_2\text{O}_3$ và hệ vật liệu Ce-Fe-O.
2. Xây dựng quy trình thực nghiệm tổng hợp vật liệu nano dạng bột trên cơ sở Ce-Fe-O bằng phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước – ethanol với tác nhân kết tủa dung dịch ammonia ($\text{NH}_3$).
3. Xác định cấu trúc pha, hình thái hạt, thành phần nguyên tố và khảo sát tính chất quang, từ tính của vật liệu nano Ce-Fe-O tổng hợp được ở các nhiệt độ nung khác nhau.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ vật liệu nano dạng bột trên cơ sở Ce-Fe-O. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào quy trình thực nghiệm tổng hợp 0,01 mol sản phẩm trong hệ dung môi nước – ethanol (tỉ lệ thể tích 1:1), khảo sát cấu trúc và tính chất hóa lý của mẫu sau khi nung ở hai mốc nhiệt độ 750 °C và 850 °C trong thời gian 1 giờ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khóa luận xây dựng trên nền tảng lý thuyết về cấu trúc tinh thể của $\text{CeO}_2$ (cấu trúc fluorite lập phương) và hematite $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ (cấu trúc corundum hệ lục phương), cùng cơ chế điều tiết oxygen của cặp oxi hóa - khử $\text{Ce}^{4+}/\text{Ce}^{3+}$. Về phương pháp chế tạo, tác giả phân tích và so sánh các kỹ thuật tổng hợp vật liệu nano vô cơ phổ biến bao gồm: phương pháp phản ứng pha rắn (gốm truyền thống), phương pháp thủy nhiệt, phương pháp sol-gel, phương pháp tổng hợp đốt cháy và phương pháp đồng kết tủa. Trong đó, phương pháp đồng kết tủa kết hợp hệ dung môi phân cực nước – ethanol được lựa chọn nhờ ưu điểm thao tác đơn giản, nhiệt độ phản ứng thấp, rút ngắn quãng đường khuếch tán ion xuống 10–15 lần kích thước ô mạng cơ sở và khả năng kiểm soát kích thước hạt tốt hơn môi trường nước thuần túy.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được triển khai đồng bộ qua các kỹ thuật phân tích hóa lý hiện đại:

• Nhiễu xạ tia X bột (PXRD): Sử dụng máy EMPYREAN – PANalytical (Hà Lan), bức xạ $\text{CuK}\alpha$ ($\lambda = 0,154\text{ nm}$), dải góc quét $2\theta = 10^\circ - 80^\circ$, tốc độ quét $0,02^\circ/\text{giây}$ để xác định thành phần pha tinh thể và tính kích thước tinh thể trung bình theo công thức Scherrer: $D = (k\lambda) / (\beta\cos\theta)$ với hệ số $k = 0,89$.
• Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR): Ghi phổ trên thiết bị Nicolet 6700 (hãng Thermo) tại dải số sóng $400 - 4000\text{ cm}^{-1}$ nhằm nhận diện các liên kết dao động đặc trưng của mạng lưới kim loại - oxy.
• Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX và EDX-Mapping): Đo trên thiết bị EDX H-7593 HORIBA (Anh) để định lượng thành phần nguyên tố và đánh giá độ đồng đều phân bố nguyên tử trên bề mặt vật liệu.
• Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM): Thực hiện trên máy JEM-1400 (Nhật Bản) nhằm khảo sát trực tiếp hình thái hình học và phân bố kích thước hạt nano.
• Từ kế mẫu rung (VSM): Đo trên hệ thiết bị MicroSense EV11 tại nhiệt độ phòng (300 K) để xác định các thông số từ tính gồm lực kháng từ ($H_c$), độ từ hóa bão hòa ($M_s$) và độ từ dư ($M_r$).
• Phổ hấp thụ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis): Ghi phổ hấp thụ trong bước sóng $220 - 1400\text{ nm}$ trên máy Shimadzu UV-2600 gắn quả cầu tích phân ISR-2600 Plus; xác định năng lượng vùng cấm quang học ($E_g$) theo mô hình hàm truyền Tauc: $(\alpha h\nu)^2 = A(h\nu - E_g)$.

Nguồn dữ liệu trong khóa luận bắt nguồn trực tiếp từ các phép đo thực nghiệm độc lập tại các phòng thí nghiệm chuyên sâu (Hải quan TP.HCM, Khu Công nghệ cao TP.HCM, Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương Hà Nội, Viện KH&CN Ứng dụng - ĐHBK Hà Nội, Viện Vật lý - Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) và hệ thống 31 tài liệu tham khảo chuyên ngành trong và ngoài nước.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về công nghệ nano và vật liệu nano từ cuối thập niên 80 đến nay. Tác giả trình bày chi tiết tính chất vật lý, hóa học của cerium(IV) oxide ($\text{CeO}_2$, màu vàng, nhiệt độ nóng chảy $2400\text{ }^\circ\text{C}$, trơ hóa học) và iron oxide ($\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$, màu nâu đỏ, dạng thù hình bền nhất của hematite). Nội dung chương phân tích ưu nhược điểm của 5 phương pháp tổng hợp hạt nano vô cơ, làm rõ nguyên nhân lựa chọn đồng kết tủa kết hợp dung môi phân cực ethanol để khống chế lực ion và giảm thiểu kết tụ hạt.

Bên cạnh đó, chương tổng thuật các nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến hệ vật liệu Ce-Fe-O (như nghiên cứu của M. Stefa năm 2019, Farghali năm 2015, Tang năm 2013). Tác giả chỉ ra rằng sự tạo thành pha perovskite $\text{CeFeO}_3$ tinh khiết thường gặp trở ngại lớn do tính bền nhiệt vượt trội của $\text{CeO}_2$, đồng thời xác nhận việc sử dụng dung môi hỗn hợp nước – ethanol để tổng hợp hệ oxide Ce-Fe-O chưa từng được thực hiện trước đó. Phần cuối chương giới thiệu nguyên lý vận hành của 6 phương pháp thực nghiệm phân tích cấu trúc và tính chất hóa lý.

Chương 2: Thực nghiệm

Chương 2 mô tả chi tiết danh mục hóa chất tinh khiết phân tích gồm $\text{Ce(NO}_3)_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$ (99,0%), $\text{Fe(NO}_3)_3\cdot 9\text{H}_2\text{O}$ (99,6%), dung dịch $\text{NH}_3$ (25%, pha loãng thành 5%), ethanol (99,5%) và nước cất. Quy trình điều chế 0,01 mol vật liệu bột nano Ce-Fe-O được thực hiện qua các bước thực nghiệm chuẩn hóa:

1. Hòa tan hỗn hợp muối $\text{Ce(NO}_3)_3\cdot 6\text{H}_2\text{O}$ và $\text{Fe(NO}_3)_3\cdot 9\text{H}_2\text{O}$ trong 50 mL nước cất, khuấy đều bằng máy khuấy từ đến tan hoàn toàn.
2. Nhỏ từ từ 50 mL dung dịch muối trên vào 500 mL hỗn hợp dung môi nước – ethanol ($V_{\text{H}2\text{O}} : V{\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}} = 1:1$) đang sôi trên máy khuấy từ gia nhiệt ở nhiệt độ $t > 90\text{ }^\circ\text{C}$. Duy trì gia nhiệt thêm 3–5 phút sau khi nhỏ hết muối.
3. Để nguội hệ phản ứng về nhiệt độ phòng, sau đó nhỏ từ từ dung dịch tác nhân kết tủa $\text{NH}_3$ 5% cho đến khi kết tủa hoàn toàn (kiểm soát pH đạt khoảng 9–10). Hỗn hợp kết tủa được khuấy đều 30 phút, để lắng 15 phút, lọc hút chân không và rửa nhiều lần bằng nước cất cho đến khi nước lọc đạt môi trường trung tính ($\text{pH} = 7$).
4. Mẫu kết tủa được làm khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng, nghiền mịn rồi nung trong lò nung Nabertherm GmbH ở 750 °C và 850 °C trong thời gian 1 giờ để khảo sát.

Chương này cũng xác định rõ thông số kỹ thuật và địa điểm thực hiện của toàn bộ các phép đo PXRD, FTIR, TEM, EDX, VSM và UV-Vis.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm thu được và biện luận chi tiết về mối liên hệ giữa nhiệt độ nung với cấu trúc, hình thái và tính chất của vật liệu:

• Thành phần pha và cấu trúc tinh thể (PXRD): Giản đồ PXRD của mẫu nung ở 750 °C và 850 °C xuất hiện các vạch nhiễu xạ sắc nhọn, cường độ cao, mũi hẹp. Kết quả đối chiếu với thẻ chuẩn xác định mẫu là hỗn hợp của 2 pha tinh thể riêng biệt: pha $\text{CeO}_2$ lập phương (thẻ chuẩn ICDD 04-002-0220) và pha $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ lục phương (thẻ chuẩn ICDD 04-015-9572), không xuất hiện pha tạp ngoại lai hay pha perovskite $\text{CeFeO}_3$. Kích thước tinh thể trung bình ($D$) tính toán theo công thức Scherrer tăng thuận theo nhiệt độ nung: ở 750 °C đạt 26 nm (với pha $\text{CeO}_2$ là 26 nm tại $2\theta = 28,55^\circ$, pha $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ là 29 nm tại $2\theta = 33,15^\circ$); ở 850 °C tăng lên 40 nm (pha $\text{CeO}_2$ là 45 nm tại $2\theta = 28,58^\circ$, pha $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ là 53 nm tại $2\theta = 33,17^\circ$).

Mẫu vật liệu và công trình so sánh	Phương pháp tổng hợp	Nhiệt độ nung (°C)	Kích thước tinh thể $D$ (nm)
Hệ Ce-Fe-O (Khóa luận này)	Đồng kết tủa (nước - ethanol)	750	26
Hệ Ce-Fe-O (Khóa luận này)	Đồng kết tủa (nước - ethanol)	850	40
$\text{CeO}_2$ (Tài liệu [27])	Đồng kết tủa	800	72
$\text{CeO}_2$ (Tài liệu [29])	Thủy nhiệt	950	79
$\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ (Tài liệu [28])	Thủy nhiệt	600	35
$\text{CeFeO}_3$ (Tài liệu [30])	Nhiệt vi sóng	700	60

• Độ tinh khiết và phân bố nguyên tố (EDX & EDX-Mapping): Phổ EDX chỉ ghi nhận các vạch phát xạ đặc trưng của 3 nguyên tố Ce, Fe và O, hoàn toàn không có pic tạp chất. Bản đồ phân bố nguyên tố (EDX-Mapping) chứng minh các nguyên tử Ce, Fe và O phân tán đồng đều trên toàn bộ bề mặt vật liệu.
• Liên kết dao động phân tử (FTIR): Phổ FTIR ghi nhận dải hấp thụ rộng tại $3450 - 3300\text{ cm}^{-1}$ đặc trưng cho liên kết $\text{Ce-O}$ và dao động hóa trị liên kết $\text{O-H}$ của nước hấp phụ; pic tại $1540,3\text{ cm}^{-1}$ đặc trưng cho dao động biến dạng của liên kết $\text{C-O}$ trong nhóm $\text{CO}_3^{2-}$ do hấp phụ $\text{CO}_2$ từ khí quyển; các đỉnh hấp thụ mạnh tại $534,5\text{ cm}^{-1}$ và $445,8\text{ cm}^{-1}$ tương ứng với dao động hóa trị của liên kết $\text{Fe-O}$ và $\text{Ce-O}$.
• Hình thái học hạt (TEM): Ảnh TEM của mẫu nung ở 750 °C cho thấy các hạt nano có dạng hình cầu với kích thước dao động trong khoảng 5–15 nm. Các hạt có hiện tượng kết tụ tạo thành chùm hạt do kích thước siêu mịn dẫn đến năng lượng tự do bề mặt lớn.
• Đặc trưng từ tính (VSM): Phép đo đường cong từ trễ ở 300 K của mẫu nung ở 750 °C (khối lượng mẫu $m = 0,024\text{ g}$) ghi nhận lực kháng từ lớn $H_c = 500,023\text{ Oe}$, độ từ hóa bão hòa $M_s = 0,143\text{ emu/g}$ và độ từ dư $M_r = 0,079\text{ emu/g}$. Do $H_c > 100\text{ Oe}$, vật liệu thể hiện tính chất của vật liệu từ cứng.
• Tính chất quang học (UV-Vis và Tauc plot): Vật liệu có độ hấp thụ quang mạnh trong dải bước sóng $200 - 600\text{ nm}$. Khi nhiệt độ nung tăng từ 750 °C lên 850 °C, cường độ hấp thụ ánh sáng giảm do hạt phát triển kích thước làm giảm diện tích bề mặt tiếp xúc. Đồ thị Tauc tuyến tính hóa cho thấy độ rộng vùng cấm quang học ($E_g$) có xu hướng mở rộng khi tăng nhiệt độ nung:

Pha tinh thể cấu thành	$E_g$ tại nhiệt độ nung 750 °C (eV)	$E_g$ tại nhiệt độ nung 850 °C (eV)	Giá trị $E_g$ mẫu đơn lẻ trong tài liệu tham khảo
$\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$	1,79	1,90	2,3 eV (Thủy nhiệt [28])
$\text{CeO}_2$	1,92	2,53	2,7 – 3,9 eV (Tài liệu [4], [29])

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã đạt được các kết quả thực nghiệm định lượng rõ ràng:

• Xây dựng thành công quy trình tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O bằng phương pháp đồng kết tủa sử dụng hệ dung môi phân cực nước – ethanol ($1:1$) và tác nhân $\text{NH}_3$ 5%.
• Sản phẩm sau khi nung ở 750 °C và 850 °C trong 1 giờ kết tinh thành hỗn hợp hai pha $\text{CeO}_2$ và $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ có độ tinh khiết cao, không chứa tạp chất ngoại lai. Kích thước tinh thể trung bình đo được qua PXRD đạt 26 nm (ở 750 °C) và 40 nm (ở 850 °C). Kích thước hạt thực tế xác định qua ảnh TEM đạt từ 5 đến 15 nm với dạng hình cầu.
• Xác lập đặc trưng từ tính của hệ Ce-Fe-O nung ở 750 °C với giá trị lực kháng từ cao $H_c = 500,023\text{ Oe}$, $M_s = 0,143\text{ emu/g}$, $M_r = 0,079\text{ emu/g}$, khẳng định vật liệu thuộc nhóm vật liệu từ cứng ở nhiệt độ phòng.
• Xác định vật liệu hấp thụ mạnh trong vùng tử ngoại và ánh sáng khả kiến ($200 - 600\text{ nm}$). Năng lượng vùng cấm quang học của vật liệu biến thiên từ 1,79 eV đến 2,53 eV tùy thuộc vào pha tinh thể và nhiệt độ nung.

Về mặt đóng góp khoa học so với các công trình đi trước, đề tài chứng minh việc bổ sung ethanol vào môi trường phản ứng ở nhiệt độ sôi (>90 °C) đã kiểm soát hiệu quả quá trình thủy phân và mầm kết tinh, giúp kích thước tinh thể của hệ vật liệu Ce-Fe-O nhỏ hơn đáng kể so với các nghiên cứu tổng hợp $\text{CeO}_2$ hay $\text{CeFeO}_3$ đơn lẻ bằng phương pháp đồng kết tủa thuần nước (72 nm ở 800 °C), thủy nhiệt (79 nm ở 950 °C) hoặc nhiệt vi sóng (60 nm ở 700 °C). Đồng thời, độ rộng vùng cấm quang học của hệ oxide hỗn hợp Ce-Fe-O ($E_g = 1,79 - 2,53\text{ eV}$) thu hẹp rõ rệt so với $\text{CeO}_2$ nguyên chất ($E_g = 2,7 - 3,9\text{ eV}$) và $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ nguyên chất ($E_g = 2,3\text{ eV}$), chứng minh tiềm năng xúc tác quang hóa dưới ánh sáng mặt trời vượt trội hơn các pha oxide đơn lẻ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận đã thẳng thắn ghi nhận những hạn chế kỹ thuật trong quá trình thực nghiệm:

• Ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho thấy các hạt nano có xu hướng kết tụ mạnh tạo thành các chùm, đám xếp chồng lên nhau do lực hút tĩnh điện và năng lượng bề mặt cao của hạt kích thước nhỏ, gây khó khăn cho việc quan sát chính xác ranh giới biên hạt. Hiện tượng này một phần xuất phát từ hạn chế trong khâu phân tán mẫu vào dung môi trước khi chụp ảnh hiển vi.
• Quá trình xử lý nhiệt ở 750 °C và 850 °C chưa tạo ra được pha perovskite $\text{CeFeO}_3$ đơn pha mà tồn tại ở dạng hỗn hợp hai pha oxide tách biệt ($\text{CeO}_2$ và $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$), nguyên nhân do $\text{CeO}_2$ là hợp chất có năng lượng mạng lưới và độ bền nhiệt rất cao.

Các hướng mở rộng nghiên cứu được tác giả đề xuất bao gồm:

1. Nghiên cứu khảo sát quy trình đồng kết tủa với các điều kiện thay thế: thử nghiệm các tác nhân kết tủa dạng base khác (thay thế $\text{NH}_3$) hoặc thay đổi các hệ dung môi hữu cơ khác nhau nhằm đánh giá, tối ưu hóa quá trình tạo mầm tinh thể.
2. Khảo sát sâu hơn ảnh hưởng của thời gian nung và nồng độ dung dịch tác nhân kết tủa đến các thông số cấu trúc vi mô và tính chất lý hóa của vật liệu.
3. Triển khai thử nghiệm hoạt tính xúc tác quang học thực tế của vật liệu nano Ce-Fe-O trong việc phân hủy các hợp chất hữu cơ độc hại và dư lượng dược phẩm trong môi trường nước (cụ thể là phẩm nhuộm methylene blue và kháng sinh tetracycline).

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo thực nghiệm giá trị đối với sinh viên, học viên cao học và nghiên cứu viên thuộc các chuyên ngành Sư phạm Hóa học, Hóa học vô cơ, Hóa lý thuyết và Hóa lý, Khoa học vật liệu và Công nghệ nano.

Các nội dung có giá trị ứng dụng cao bao gồm:

• Quy trình thực nghiệm chi tiết về kỹ thuật đồng kết tủa trong hệ dung môi hỗn hợp nước – ethanol tỷ lệ $1:1$ ở nhiệt độ sôi kết hợp dung dịch ammonia.
• Phương pháp luận bài bản trong việc kết hợp đa kỹ thuật phân tích hóa lý hiện đại (PXRD, FTIR, EDX, TEM, VSM, UV-Vis) để khảo sát toàn diện cấu trúc tinh thể, trạng thái liên kết, hình thái hạt và tính chất quang - từ của vật liệu vô cơ.
• Bảng số liệu đối sánh kích thước tinh thể và năng lượng vùng cấm với nhiều công trình công bố quốc tế, cung cấp dữ liệu nền tảng cho các đề tài nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc tác quang hoặc vật liệu từ cứng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao sản phẩm sau khi nung ở 750 °C và 850 °C lại tồn tại ở dạng hỗn hợp hai pha $\text{CeO}_2$ và $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ thay vì tạo thành perovskite $\text{CeFeO}_3$ đơn pha?
Theo kết quả nhiễu xạ tia X (PXRD) và tổng thuật tài liệu của khóa luận, $\text{CeO}_2$ là một oxide kim loại có độ bền nhiệt rất cao và năng lượng hình thành mạng lưới lớn. Trong điều kiện nung ở 750 °C và 850 °C trong 1 giờ, các ion $\text{Ce}^{4+}$ và $\text{Fe}^{3+}$ có xu hướng kết tinh thành các pha oxide riêng biệt tương ứng là $\text{CeO}_2$ lập phương (thẻ chuẩn 04-002-0220) và $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ lục phương (thẻ chuẩn 04-015-9572) thay vì kết hợp tạo mạng tinh thể perovskite $\text{CeFeO}_3$ một pha.

2. Nhiệt độ nung ảnh hưởng cụ thể như thế nào đến kích thước tinh thể và khả năng hấp thụ quang học của vật liệu?
Khi tăng nhiệt độ nung từ 750 °C lên 850 °C:

• Kích thước tinh thể trung bình tính theo công thức Scherrer tăng từ 26 nm lên 40 nm (pha $\text{CeO}_2$ tăng từ 26 nm lên 45 nm; pha $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ tăng từ 29 nm lên 53 nm) do hiện tượng kết khối tinh thể ở nhiệt độ cao.
• Độ hấp thụ ánh sáng trong vùng $200 - 600\text{ nm}$ giảm xuống và năng lượng vùng cấm ($E_g$) mở rộng (với $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ tăng từ 1,79 eV lên 1,90 eV; với $\text{CeO}_2$ tăng từ 1,92 eV lên 2,53 eV) do diện tích bề mặt riêng của các hạt bị suy giảm khi kích thước hạt tăng.

3. Mẫu vật liệu nung ở 750 °C được xếp vào nhóm vật liệu từ mềm hay từ cứng dựa trên cơ sở thông số nào?
Dựa trên kết quả đo từ kế mẫu rung (VSM) tại nhiệt độ phòng (300 K), mẫu Ce-Fe-O nung ở 750 °C có lực kháng từ $H_c = 500,023\text{ Oe}$. Theo lý thuyết vật liệu từ, các vật liệu có lực kháng từ $H_c > 100\text{ Oe}$ được phân loại là vật liệu từ cứng (vật liệu từ mềm có $H_c < 100\text{ Oe}$). Do đó, mẫu nghiên cứu mang đặc trưng của vật liệu từ cứng, có tiềm năng ứng dụng trong chế tạo nam châm vĩnh cửu.

4. Sự khác nhau giữa kích thước hạt quan sát trên ảnh TEM và kích thước tinh thể tính toán qua giản đồ PXRD được giải thích như thế nào?
Ảnh TEM ghi nhận kích thước hạt vật lý nằm trong khoảng 5–15 nm, trong khi kích thước tinh thể trung bình tính từ phương trình Scherrer qua giản đồ PXRD là 26 nm (ở 750 °C). Sự chênh lệch này xuất phát từ việc công thức Scherrer phản ánh kích thước của các miền tán xạ kết tinh mạch lạc dọc theo một phương phản xạ mạng nhất định, trong khi ảnh hiển vi điện tử TEM phản ánh kích thước hình thái thực tế của từng hạt đơn lẻ. Đồng thời, sự kết tụ mạnh của các hạt nano khi phân tán mẫu đo TEM cũng ảnh hưởng đến việc phân định ranh giới hình học.

5. Vì sao tác giả lựa chọn dung môi hỗn hợp nước – ethanol thay vì thuần nước trong quá trình đồng kết tủa?
Trong môi trường thuần nước, việc kiểm soát kích thước và độ đơn phân tán của hạt đòi hỏi khống chế rất nghiêm ngặt về pH, nhiệt độ và nồng độ chất tham gia phản ứng. Việc sử dụng dung môi ethanol kết hợp với nước ở nhiệt độ sôi (>90 °C) tận dụng tính phân cực của ethanol để kiểm soát sự ổn định, diện tích bề mặt của hạt trong dung dịch và hạn chế hiện tượng kết tụ hạt nano trong giai đoạn thủy phân tạo mầm kết tủa ban đầu.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Huỳnh Thị Mỹ Như đã xây dựng thành công quy trình tổng hợp vật liệu nano trên cơ sở Ce-Fe-O bằng phương pháp đồng kết tủa trong hệ dung môi nước – ethanol ($1:1$) với tác nhân kết tủa $\text{NH}_3$ 5%. Các kết quả phân tích cấu trúc và hình thái khẳng định sản phẩm sau khi nung là hệ nanocomposite hai pha gồm $\text{CeO}_2$ và $\alpha\text{-Fe}_2\text{O}_3$ có độ tinh khiết cao, hạt hình cầu kích thước 5–15 nm và kích thước tinh thể 26–40 nm. Vật liệu thể hiện tính chất từ cứng với lực kháng từ lớn ($H_c = 500,023\text{ Oe}$) cùng khả năng hấp thụ quang mạnh trong vùng ánh sáng khả kiến ($E_g = 1,79 - 2,53\text{ eV}$), mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực xúc tác quang xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ và chế tạo vật liệu từ tính.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu, 3 chương chính văn, kết luận và kiến nghị. Cau trúc khóa luận gồm 33 trang chính văn, 15 hình vẽ, đô thị, 11 bảng biểu và 31 nguồn tài liệu tham khảo. Tổng quan về công nghệ nano, vật liệu nano Cuối thập niên 80, công nghệ nano bắt dau phát triển và thu được nhiều thành quả to lớn không chi trong nghiên cứu mà còn mở rộng phạm vi ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Ở các vật liệu và linh kiện nano xuất hiện nhiều hiện tượng, tính chất vật lý và hóa học mới mẻ không có trong các vật liệu khối thông thường cùng thành phan hóa học [1].

Công nghệ và vật liệu nano ngày nay được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực từ khoa học, kĩ thuật, y tế đến an ninh quốc phòng. Sản phẩm của nên công nghệ nano đã, đang vả sẽ có mặt trên thị trường và chiếm lĩnh trong phân lớn các lĩnh vực hiện đại mà con người đang quan tâm như: công nghệ điện tử (chất bán dẫn). công nghệ hóa học môi trường (xúc tác xử lí môi trưởng), công nghệ năng lượng (vật liệu dự trữ nang lượng, pin nhiên liệu). công nghệ hàng không vũ trụ (vật liệu chịu nhiệt, siêu bèn, siêu nhẹ), công nghệ y sinh học (dẫn truyền thuốc, robot phẫu thuật, chân đoán hình ảnh, mô nhân tạo).

Một trong những loại vật liệu nano được sử dụng rộng rãi trong thực tế là vật liệu từ. Vật liệu từ được ứng dụng trong các thiết bị như máy biến thé, máy phát điện, động cơ điện,.2; Tổng quan về các vật liệu oxide (CeO, va Fe;O;) 1. Vật liệu cerium(IV) oxide (CeO;) Cerium(IV) oxide (CeO;) là một vật liệu oxide tiềm năng, được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau đo có những tính chất hóa lý riêng rất đặc biệt: độ cứng cơ học, độ trơ hóa học, bên cháy vả đặc biệt là khả năng dẫn oxygen cao,. Do tinh dé lưu trữ và tinh dé dàng nha oxygen, CeO, điều tiết áp suất riêng phần của oxygen, tạo ra một siêu bão hòa oxygen tại vùng lân cận của những nguyên té hoạt tính xúc tác như Pt, Pd,.

và sử dung oxygen này dé oxi hóa các cau tử khác nhau. Khi oxi hóa hạt nano CeO; nhận oxygen và nhường oxygen khi khử, dam bảo hoạt tính xúc tác của nó. Do đó, vật liệu nano CeO, đã được nghiên cứu cho quá trình oxi hóa muội than và các hydrocarbon có trong khí thải của động cơ ở vùng nhiệt độ thấp [4]. CeO, là bột mau vàng, khó nóng chảy (Tạ.

= 2400 °C), không bay hơi, bên nhiệt, CeO, không hòa tan trong nước, hòa tan vừa phải trong acid vô cơ mạnh như HCl, H;SO,. CeO, hút âm và CO, từ khí quyền tạo thành muối base — carbonate. CeO, được hình thành khi nung cerium(IV) oxalate Ce(COO), hoặc cerium(IV) hydroxide — Ce(OH),, theo phương trình hoá học (1.1) Ce(COO); — CeO, + 4CO +0; (1.2) Cerium cũng tạo cerium(IIT) oxide — CezOa nhưng kém bên hơn CeO; là chất oxi hóa mạnh trong môi trường acid, ôn định trong môi trường kiểm. Không phản ứng với nước, khi kết tinh từ dung dich tạo tinh thé hydrate CeOz.

Trong những năm gan đây, CeO, có kích thước nano đang được các quốc gia nghiên cứu rộng rai do các đặc tính ưu việt của nó, điện tích bề mặt lớn nên có nhiều ứng dụng phong phú trong nhiều lĩnh vực như phản ứng nhiên liệu ran, xúc tác xử lý khí thải ba chức năng, làm vật liệu hấp thụ tia UV, chế tạo vật liệu phát quang [11]. Hoạt tính xúc tác của CeO, có được là nhờ vào khả nang điều tiết O> tốt do xảy ra sự chuyên đôi qua lại giữa hai trang thái oxi hoá (Ce**/CeTM*), và do đó nó thúc day phản ứng ở nhiệt độ thấp và làm bền xúc tác ở nhiệt độ cao [11]. Bên cạnh đó, hoạt tính xúc tác của CeO, sẽ tăng lên đáng kẻ khi được kết hợp với một số oxide kim loại khác. Do đó, việc nghiên cứu tông hợp vật liệu nano CeO; tiếp tục thu hút sự quan tâm của nhóm chúng tôi.

Vật liệu hematite Fe;O; Iron oxide là một trong những oxide kim loại phố biến và có nhiều ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Cau trúc iron oxide được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghệ khác nhau như xúc tac, xử lý môi trường. chế tạo các vật liệu tử tinh,. Các đặc tính đó đã được các nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu và đã thu được nhiều kết quả khả quan.

Hematite là dạng hình thái iron oxide ôn định nhất và nó có vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng. Fe,O; có tính thuận từ, màu nâu đỏ. Hematite thể hiện nhiều hình thai khác nhau bao gồm a-Fe,O, (hình thoi) và y-Fe:O: (hình lập phương). Don vị tinh thể khác nhau của hematite (a) ơ-FezO¿, (b) y-EezO; [12] Hematite không chỉ là một vật liệu dùng trong chiến lược công nghiệp mà nó còn là một hợp chất được sử đụng rộng rãi trong việc nghiên cứu tính đa hình và sự thay đổi hình dang trong các hat nano.

Hematite với tat cả các dang thù hình của nó là một trong những oxide kim loại được sử dụng nhiều nhất với các ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học và công nghiệp. Hematite có thê được điều chế thành các hạt siêu mịn có kích thước khoảng một vài nanometer. Lợi thể của việc sử dung các hạt FeO; kích thước nano là do chúng có tính én định hoá học. Fe:O: được hình thành trong quá trình nhiệt phân của Fe(OH); ở 170 °C trong chân không.

Hematite cũng được nghiên cứu hoạt tinh xúc tác bởi Farrauto và Heck [13]. Các tác giả đều cho rằng Fe;O; có hoạt tính xúc tác tốt nhất trong các iron oxide. Hematite œ-Fe;O; gần đây đã được phát hiện là một ứng cử viên thay thế quan trọng và đây triển vọng cho quang xúc tác mặt trời, có thẻ phân hủy thuốc nhuộm hữu cơ với hoạt tính oxi hóa quang tuyệt vời [ 14]. Với nhiều đặc tính tốt của Iron(HI) oxide và cerium(IV) oxide thì việc tông hợp hỗn hợp hai oxide kim loại đã được nghiên cứu dé làm tăng kha năng xử lý khí thải và tăng khả năng hấp phụ xử lý môi trường.

Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano Trong những năm qua, việc tông hợp các vật liệu nano có kích thước từ 1 đến 100 nm đã phát triển mạnh trên cả lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng. Những tính chất điện, quang, từ và cá tính chất hóa học đặc biệt của chúng phụ thuộc rất nhiều vào kích thước hạt nanometer. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nói chung rất phong phú và đa dạng. Mỗi phương pháp tông hợp vật liệu đều có tinh wu việt riêng.

Tùy vào mục dich sử dụng vật liệu mà lựa chọn phương pháp thích hợp và mang lại hiệu quả mong muốn. Một số phương pháp tổng hợp vật liệu bằng phương pháp hóa học điển hình được sử dụng rộng rãi dé téng hợp vật liệu ứng dung trong lĩnh vực xúc tác, hap phụ bảo vệ môi trường như: phương pháp phản ứng pha rắn, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp sol-gel, phương pháp thủy nhiệt va phương pháp tông hợp đốt cháy. Phương pháp phản ứng pha rắn Đây là phương pháp truyền thống là một trong những phương pháp chế tạo vật liệu phô biến nhất, cho phép tổng hợp vật liệu nano perovskite trực tiếp từ pha ran bang cách nung hỗn hợp các oxide sau khi nghiền trộn ở nhiệt độ cao (hơn 1100 °C). Quá trình chế tạo mẫu theo phương pháp này có thé được minh họa bang sơ đồ (Hình 1.

Cân nguyên liệu Nghiên trộn lan 1 Gia công mẫu và khảo sát tính chất Hình 1. Sơ đồ tạo mẫu bằng phương pháp gốm Trong phương pháp nảy, phản ứng xảy ra hoàn toàn trong trạng thái rắn. ` £ Phản ứng xảy ra trước tiên ở các vùng biên của các hạt sau đó là quá trình khuêch tán của các phan tử cho đến khi hình thành pha sản phẩm. Sản phẩm ở vùng biên của các hạt chính là rào cản.

Như chúng ta đã biết, các tính chất của vật liệu gốm chịu ảnh hưởng rất mạnh bởi tất cả các điều kiện công nghệ chế tạo nó. Vì vậy dé chế tạo được gồm có chất lượng tốt, mọi quá trình công nghệ phải được tuân thủ một cách triệt đẻ. Phản ứng pha rắn xảy ra khi nung hỗn hợp bột các oxide ở nhiệt độ cao (bằng khoảng 2/3 so với nhiệt độ nóng chảy của chúng). Ở nhiệt độ này, các chất phản ứng vẫn nằm ở trạng thái rắn, chính vì vậy phản ứng xảy ra chậm.

Ban đầu phản ứng xảy ra nhanh khi hai hạt tiếp xúc với nhau ở nhiệt độ cao, sau đó lớp sản phẩm lớn lên thì quãng đường khuếch tán của các ion từ vùng này sang vùng khác càng — dai hơn, do đó tốc độ phán ứng chậm đi, Muốn tăng tốc độ phản ứng, cần phải tăng nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng, sự kết khối giữa các hạt tăng theo. Để tăng tính đồng nhất của sản phẩm, phải lặp lại quá trình nung nghiên nhiều lần [16]. Quá trình nghiên như vậy có nhược điểm là vừa mắt nhiều thời gian vừa có thé làm ban sản phẩm.

San phẩm cudi cùng thường là hỗn hợp của các pha mong muốn và các pha không mong muốn. Ưu điểm của phương pháp gồm truyền thông là đơn giản và thu được sản phẩm đúng tỷ lệ các nguyên tổ trong cấu trúc vật liệu, các thao tác dé tự động hoá nên dé đưa vào dây chuyền sản xuất với số lượng lớn, chi phi thấp phù hợp với điều kiện của phòng thí nghiệm ở nước ta nên phương pháp này được sử dụng khá phố biến trong các phòng thí nghiệm hiện nay đê chế tạo vật liệu gốm điện tử. Phương pháp gốm truyền thống có nhược điểm là kích thước các hạt không đồng đều, thưởng có tạp chất và các tạp chat này sẽ làm thay đôi tính chất của vật liệu. Phương pháp thủy nhiệt Phương pháp thuỷ nhiệt là phương pháp tông hợp vật liệu nano dùng sự hoà tan trong nước của các chất tham gia phản ứng ở nhiệt độ cao hơn 100 °C và áp suất lớn hơn | atm trong điều kiện kín [17].

Ưu điểm của phương pháp thuỷ nhiệt là cho phép khuếch tán các chất tham gia phản ứng đồng đều ở cấp độ phân tử và tăng điện tích bề mặt của chúng, do đó có thé điều chế được nhiều nhóm vật liệu mong muốn như vật liệu nano oxide, sulfide, nitride,. Ngoài ra, có thé điều chỉnh kích thước và hình thái hạt nano bằng cách điều chỉnh nhiệt độ và thời gian thuỷ nhiệt, giá trị pH của môi trường, tỷ lệ tiền chất,.