CHƯƠNG 1. CÔNG NGHỆ NANO. 9 VD «RARE NM a sssasssssssscsseacssasssasssassssassecesessseacssassoassssarseassoassearsoastsaaseoessess! 9 HT HN uc n0 nan 12 1.3 Điều chế vật liệu nano oxit bằng phương pháp đồng kết tủa. VAT LIEU PEROVSKITE ABO¿.
ABOs Chuan hố. ABOs biến CM. ccsecssesssesssesssessseessessveesvessvensessvensnnsvsnsvensnnnnrsnses 17 DDD, THƠ. c0 nô 02 18 NET NA sscesssssspescescassssnsaazsecsssazsacvscaavesassanceessescicecunssussastosissssnousvnuaunuanestueenanociusaaees 18 LBD Sate ccceccccecccccccssecssecsssssecssecssecssesseessessesseeesseessessnessuessuessucesneesnessneesees 19 "1111.SS 220 22222222222 12 E11 SEEcEctrrrrrsves 24 YLÍTI OXỈ(,.
cece cece Q1 SH TY H1 SH ST HH KH TH cv SE 25 J,3:3. (SŠĂOHl::iocccoosoororioorrioerririiogtiogitioittt21010311610131205610203028135552666918888573859052 26 MU T1 ẻ. sec 28 Khả năng gây độc của Cađm1. c2 1 ng nh 1 n2 yey 29 1.
QUÁ TRINH HAP PHỤ,. 1Xe2 30 DAs, THnGHgnpHHDDBIoaoaooaoanoaaaaaonaoaaoaoaoeeanaaaaoa 30 1. Hấp phụ trong môi trường nước. Động học hấp phye.
Cân bang hap phụ - Các phương trình đăng nhiệt hap phụ. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Phuong pháp phân tích DTA/ TGA. Phuong pháp nhiễu xạ tia X (XRĐ).
Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM). Phương pháp phô tán sắc năng lượng tia X (EDXS). Phương phap do dG iW Gai siiciscsiisciicaisssssscssseissossiesissasivesveassscteosieee 36 1. Phương pháp quang phô hap phụ nguyên tử.---------2 37 Phương pháp nguyên tử hóa bằng ngọn lửa.
THỰC NGHIỆM - KET QUA VÀ THẢO LUẬN .CHÁT = THIẾT BỊ VÀ DỤNGCU. TONG HỢP BỘT NANO Yạ;Sra;EeO; BẰNG PHƯƠNG PHAP DONG KẾT TVA scccsssccccasscssccsissassssessoasszoccsssscasssaissoassnncsssssonsssasssosscaaasadé cosseasscasssoassssiced40 2. Kết quả phân tích DTA/TGA của vật liệu Y¿;Sro xFeO:. Kết quả XRD của vật liệu Yo ;Sra yFeOx,.
Kết quả SEM của vật liệu Yo7Sro3FeO3. Kết quả EDXS của vật liệu Ya+Srạ yFeO¿. Tir tính của vat liệu Yo7Srp3FeO3. Khả năng hap phu ion Cd” của vật liệu Ya+Sro+FeO+.
Các điều kiện do phô hap phụ nguyên tứ và phát xạ ngọn lửa của CdỶ” 2. Dựng đường chuân xác định nồng độ ion kim loại theo phương pháp hấp thụ nguyên tử. Khao sát thời gian đạt cân bằng hap phụ của Yo7Sro3FeO; đối với CS —. 51 GHUGNG'S:, KET RUAN = DE XUẤT se eeeejieaeeieeeseee 53 Sil,KEP(NIỄTÖcgianggnuniniiiiiii1t1413431112011320163016340430844168411883151331138144588393326333488848884 53 Ce n.IắÝŸã TAIEIRDTHAM NHA -=-ằẽằẽằẰằ=ẽẽằễ.eẽ=— s4 DANH MỤC HÌNH VE VA BANG BIEU Danh mục hình vẽ Hình 1.
Phân loại vật liệu nano theo Rich FÍHƯỚC. ch nền gà na 12 Binh 2: Did thoat MOM: cciscavscsissssisavsecazisasssaeacasssasssaszscacesatscorscasssasssoese sxsacasseavasasaeass 12 Hình 3. Mô hình tách té bào bằng từ Ag o. Mỏ hình dẫn thuốc dùng hạt nano từ tinh .----c-se©ccccccssczssecsseece l4 Hình 5.
Biểu đô thứ nghiệm đốt nhiệt từ trên thỏ. 5:55 55s cv Stc2s222ztcrkrcsrcvei i4 HÌNH 6: Má 196 HHỨC HHHÔ. (a) Cau trúc lý tưởng perovskite ABO ;, (b) Sự sắp xép các bát điện trong cau UCP HHƯỜI HE ssesissssissiiseisesiee ši19883783536553861458588238 (50106505: 53ši8498655661385188185585384543813987588558538 17 Hình &. TẾ bào đơn vị của YFSÖb,.
Kim Ìoqi SắC.- ng S1 201 2n 01 2n n2 121 sa 19 Hình 10. Dạng bột và mạng không gian của sắt (IID) oXit.---©-5ec2cscccscce 21 Hình 11. Cấu trúc của e-F€a):.csScc St S0 20221022122212221210110111 cau 22 ĐINH: 12: KUHIÏ00Ì1VlHTDUH::::::iistiiniiiiiiiiiiig11221155151331353513813335358352313325333558325535385333535838558 24 Hình 13. cọ TH Tnhh sàn xà kn nàn ky 26 Hình 14.
Ảnh TEM của Y¿(),. KiRlDQIGSIFðONIHHHoaooopiiiainistiiotititiitisiT4411151136511651105145648165318561386818631858153385358 27 Hình Tổ Citric Rabe SiO ec oi nicnnktiaiiitikiiietiititt4401210401012101310121003410630102030436 28 THHỆNH TZ: IKH([DGIGGÄNHListiooairaiiisiiiitiiaaiiaotiiiiiiigt0210140114611851066658ã9162858ã81353385815659585618255 29 Hình 18. M6 tả thí ng ÏHÌỆDH. SH HH nà nọ HH nh Kho Tà Hàn 41 Hình 19.
(a) Giản đồ phân tích TGA/DTG của mẫu bột điều chế bằng phương pháp 1,(b) Giản dé phân tích DTG cia mau bột điều chế bằng phương pháp. Gian do XRD của mau bột điều chế theo phương pháp 1, sau khi nung ở CSO C PONG LÍ GÌỒ kiitoiiiiiiiiisi0i3130342146381316811851383556318318888ã681883956ã138831838388ã388358081388853838838 44 Hình 21. Giản đồ XRD của mau bột điều chế theo phương pháp I, sau khi nung ở TOO CIT0HE Ï BÌ‹::--s:c-ccsiisnincipiisaiasiiosssiasioosinosgliasgE8y3. Phé XRD của mau Y¿;Sra ;FeO; tong hợp theo 3 phương pháp trên sau khi nung ở 750°C (t = Igiờ) (a, b, e tương ứng với số thứ tự phương pháp điều ché).
Anh SEM của mau bột Yạ;Srs¿FeO› điều chế bằng phương pháp 1. Ảnh SEM của mẫu bột Yạ;Sr, ;FeO; điều chế bằng phương pháp 2. Ảnh SEM của mau bột Yo 7Sro;FeO, điều chế bằng phương pháp 3. Phổ tán sắc năng lượng tia X của mau Ya;Sra xFeO; điều chế bang phương PROD Ã)!:¡¿:::::::cc:12i21122122311533553512553553342339633853538235263313535865358353538053338338833172335633558555653883526238 5362 50 Hình 28.
Đường chuẩn xác định nông độ CA? coeccccccccscsscsssvvssvvesvveseveseeesseesseeeseenseenseen 52 Hình 29. Anh hưởng của thời gian đến sự hấp phụ Cá ””. Sự phụ thưộc của dung lượng hap phụ theo thời gian.2--52-552 33 Đanh mục bảng Bảng 1. Một vài hằng số vật lý quan trọng của sất,.---sc5ccccccccsccsceccsecce 20 Bang 2.
Một vài hãng sô vật l quan trọng của YUTIWM. scccscccscccscvv cv cv cce 25 Bang 3. Một vài hang số vật lý quan trọng của ONIt sroni.-s©ccsccccs-cccce- 28 Bang 4. Một vài hằng số vật lì quan trọng của €dlHÌ.- -cs-ccsScsecsscsseeccrrsce 29 Bang 5.
Két qua phan tich nhiều xa tia X của mau Y,075% 93F €O: diéu ché theo phương BI Ï:::::::i. Thông số từ tính của vật liệu Yạ;Sra;FeO; được tổng hợp theo phương pháp Bang 7. Sự phụ thuộc cua mặt độ quang vào nông độ CđẺ”. ác Su ung 32 Bang 8.
Ảnh hướng của thời gian đến sự hap phụ Cd”. 255cc ccsccsscccccee 53 Với sự phát triển của khoa học và kĩ thuật trong vài thập niên trở lại đây, việc tông hợp và nghiên cứu các tính chất của vật liệu nano đang thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước. Điều này xảy ra là do vật liệu nano có tô hợp các tính chất mới rất khác với các vật liệu khối thông thường cùng thành phần hoá học. Trong các oxit bán dẫn có kích thước hạt nhỏ thi ferrite va các kim loại đất hiểm chiếm một vị trí đặc biệt do thé hiện tinh chất từ.
Các hat ferrite nano do có từ tính mà chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vuc kỹ thuật hiện dai như điện tử nano, công nghệ sản xuất điện thoại di động, máy tính, dụng cụ y tế, chế tạo hợp kim chống ăn mon, vật liệu chịu nhiệt làm lò phản ứng hạt nhân, vật liệu laze, chất a zx siêu dan v. Các ferrite loại ABO với cau trúc lệch perovskite (A là các kim loại đất hiểm như La, Y; B là các kim loại chuyên tiếp họ d như Mn, Fe, Co, Ni) cũng đã được nghiên cứu nhiều trong lĩnh vực xúc tác. Phương pháp thông thường và dé nhất dé điều chế các ferrite ABO; là nung các oxit, hydroxit, cacbonat hay nitrat của kim loại tương ứng ở nhiệt độ cao. Nhược điểm của phương pháp này là yêu cầu nhiệt độ cao (T > 1200°C) đẻ thu được pha đơn tính thé, dan đến các ferrite thu được có kích thước hạt lớn và không đồng nhất về hình đạng, diện tích bẻ mặt thấp do sự kết tụ giữa các hạt, Ngày nay, dé điều chế vật liệu oxit phức hợp người ta thường sử dụng phương pháp sol- gel (trong trường hợp riêng, đồng kết tủa các cấu tử từ dung địch lỏng), phương pháp này đảm bảo được tính dong nhất hoá học và hoạt tính cao của vật liệu bột thu được.
Thực nghiệm cho thấy rằng, khi thay thế một phần kim loại La hay Y trong ABO, bang các kim loại hoá trị II như Ca, Sr sẽ làm thay đôi cau trúc mạng tinh thé perovskite, dẫn đến thay đổi các tính chat hoá lý của vật liệu được điều chế từ chúng. Vì thế, trong bài này tôi nghiên cứu tông hợp vật liệu bột nano Y›;Sr¿FeOa bằng các phương pháp khác nhau, nghiên cứu một số đặc trưng cấu trúc, từ tính và khả năng hap phụ ion Cd** của chúng. CONG NGHE NANO 1.1 Khai niém Hang ngàn năm trước đây, kế tir khi các nhà bác học cô Hy Lạp xác lập các nguyên tắc đầu tiên về khoa học (đúng hơn là siêu hình học), thì các ngành khoa học đều được tập trung thành một môn duy nhất đó là triết học, chính vì thế người ta gọi ho là nha bác học vì họ biết hau hết các van dé của khoa học. Đối tượng của khoa học lúc bay giờ là các vật thé vĩ mô.
Cùng với thời gian, hiệu biết của con người cảng tăng lên, va do đó, độ phức tạp cũng gia tăng, khoa học được phân ra theo các ngành khác nhau như toán học, vật lí, hóa học, sinh học,. đẻ nghiên cứu các vật thé ở cap độ lớn hơn micro mét. Sự phân chia đó đang kết thúc và khoa học một lần nữa lại tích hợp với nhau khi nghiên cứu các vật thể ở cấp độ nano mét, Nếu ta gọi sự phân chia theo các ngành toán, lí, hóa, sinh là phân chia theo chiều dọc, thì việc phân chia thành các ngành khoa học nano, công nghệ nano, khoa học vật liệu mới,. là phân chia theo chiều ngang.
Điều nay có thé được thay thông qua các tạp chí khoa học có liên quan. Vi dụ các tạp chí nôi tiếng về vật lí như Physical Review có số dau tiên từ năm 1901, hoặc tap chí hóa học Journal of the American Chemical Society có số đầu tiên từ năm 1879, đó là các tạp chí có mặt rat lâu truyền tải các nghiên cứu khoa học sôi nôi nhất trong thé ky trước. Trong thời gian gan đây, người ta thay xuất hiện một loạt các tạp chí không theo một ngảnh cụ thé nao ma tích hợp của rất nhiều ngành khác nhau như tạp chí uy tín Nano Letters có số đầu tiên từ năm 2001, tạp chí Nanotoday có số đầu tiên từ năm 2003. Chúng thé hiện xu hướng mới của khoa học đang phân chia lại theo chiều ngang tương tự như khoa học hàng ngàn năm về trước.
Chữ “nano”, gốc Hy Lap, được gắn vào trước các đơn vị đo để tạo ra đơn vị ước giảm đi | tỷ lần (10°). Ví dụ: nanogam = | phan tỷ gam; nanomet = | phan tỷ mét hay Inm = 10”m. Khoa học nano là ngành khoa học nghiên cứu về các hiện tượng và sự can thiệp vào vật liệu ở quy mô nguyên tử, phân tử và đại phân tử. Tại các quy mô đó, tính chất của vật liệu khác hăn với tính chất của chúng tại các quy mô lớn hơn.
Loại vật liệu này đã và đang được quan tâm đo chúng có tính chất vật lý, hoá học và nhiều ứng dụng , <a rm. khác đặc biệt hon so với khi nghiên cứu về hat micro. Công nghệ nano là tô hợp các quá trình chế tạo ra vật liệu, các thiết bị máy móc va các hệ kỹ thuật ma chức nang của chúng được xác định boi cấu trúc nano, tức là các đơn vị cau trúc có kích thước từ 1 đến 100 nm. Công nghệ nano xuất hiện trên cầu nỗi của một số ngảnh 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. Vat liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét. Các vật liệu với kích thước như vậy có những tính chat hóa học, nhiệt, điện, từ, quang, xúc tác.
rất đặc biệt, khác han các vật liệu có kích thước lớn.