Luận án tiến sĩ: Cấu trúc phân bố cation và tính chất từ trong pherit spinen hỗn hợp MFe2O4 kích thước nanomét

• Tác giả: Nguyễn Kim Thanh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Phúc Dương
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật liệu điện tử
• Đề tài: Nghiên cứu cấu trúc, phân bố cation và tính chất từ trong các pherit spinen hỗn hợp MFe2O4 (M= Cu2+, Ni2+, Mg2+) có kích thước nanomét
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHERIT SPINEN
• 1.1. Cấu trúc, tính chất của pherit spinen mẫu khối
• 1.2. Cấu trúc tinh thể của pherit spinen
• 1.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phân bố cation trong mạng tinh thể. Tính chất từ của pherit spinen
• 1.4. Tương tác siêu trao đổi trong pherit spinen
• 1.5. Mômen từ của pherit spinen
• 1.6. Lý thuyết trường phân tử về pherit spinen
• 1.7. Các đặc tính của vật liệu từ có kích thước nanomét
• 1.7.1. Dị hướng từ bề mặt
• 1.7.2. Sự suy giảm mômen từ theo cấu trúc lõi vỏ
• 1.7.3. Sự thay đổi của nhiệt độ Curie
• 1.7.4. Mômen từ bão hòa phụ thuộc nhiệt độ theo hàm Bloch
• 1.7.5. Lực kháng từ phụ thuộc kích thước hạt, tính chất siêu thuận từ
• 1.8. Các nghiên cứu về hệ pherit spinen hỗn hợp MFe2O4 có kích thước nanomét (M = Cu2+, Ni2+, Mg2+)
• 1.8.1. Ảnh hưởng hiệu ứng kích thước nanomét đến cấu trúc, tính chất từ
• 1.8.2. Ảnh hưởng của phân bố cation đến cấu trúc, tính chất từ
• 1.8.2.1. Phân bố cation trong vật liệu khối của CuFe2O4 và MgFe2O4
• 1.8.2.2. Ảnh hưởng của công nghệ chế tạo tới phân bố cation và tính chất từ
• 1.8.2.3. Ảnh hưởng của việc pha ion tới phân bố cation và tính chất
• 1.9. Kết luận và xác định nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Phương pháp chế tạo hạt có kích thước nanomét
• 2.1.1. Phương pháp đồng kết tủa
• 2.1.2. Phương pháp tự bốc cháy
• 2.1.3. Chế tạo mẫu CuFe2O4 và CuxNi1-xFe2O4 có kích thước nanomét bằng phương pháp phun sương đồng kết tủa
• 2.1.4. Chế tạo mẫu MgFe2O4 có kích thước nanomét bằng phương pháp bốc cháy
• 2.2. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc và tính chất vật liệu
• 2.2.1. Nhiễu xạ tia X và phổ hấp thụ tia X dùng nguồn synchrotron
• 2.2.2. Phân tích Rietveld
• 3. CHƯƠNG 3: CẤU TRÚC, PHÂN BỐ CATION VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA PHERIT SPINEN CuFe2O4 CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN SƯƠNG ĐỒNG KẾT TỦA
• 3.1. Cấu trúc tinh thể và hình thái hạt của hệ mẫu CuFe2O4 có kích thước nanomét
• 3.2. Tính chất từ của hệ mẫu CuFe2O4 có kích thước nanomét
• 3.3. Ảnh hưởng của phân bố cation đến tính chất từ của hệ CuFe2O4 có kích thước nanomét chế tạo bằng phương pháp phun sương đồng kết tủa
• 3.4. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ẢNH HƯỞNG CỦA ION Ni2+ TỚI CẤU TRÚC, PHÂN BỐ CATION VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA PHERIT SPINEN Cu1-xNixFe2O4 CÓ KÍCH THƯỚC NANOMÉT CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHUN SƯƠNG ĐỒNG KẾT TỦA
• 4.1. Cấu trúc tinh thể, hình thái học và trạng thái oxi hoá của hệ Cu1-xNixFe2O4 (x= 0; 0,3; 0,5; 0,7; 1)
• 4.2. Ảnh hưởng của thành phần Ni2+ tới tính chất từ của hệ Cu1-xNixFe2O4 (x= 0; 0,3; 0,5; 0,7; 1)
• 4.3. Ảnh hưởng của ion Ni2+ đến phân bố cation của hệ mẫu Cu1-xNixFe2O4 (x= 0; 0,3; 0,5; 0,7; 1)
• 4.4. Kết luận chương 4
• 5. CHƯƠNG 5: CẤU TRÚC, PHÂN BỐ CATION VÀ TÍNH CHẤT TỪ CỦA PHERIT SPINEN MgFe2O4 CÓ KÍCH THƯỚC NANOMÉT CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ BỐC CHÁY
• 5.1. Phân tích cấu trúc và phân tích nhiệt tiền chất (Mg,Fe) stearat C17H35COOx(Mg, Fe)
• 5.2. Cấu trúc tinh thể và kích thước và hình thái hạt của hệ MgFe2O4
• 5.3. Phân bố cation và hóa trị của MgFe2O4 chế tạo bằng phương pháp tự bốc cháy
• 5.4. Tính chất từ của hệ mẫu MgFe2O4 có kích thước nanomét
• 5.4.1. Đường cong từ hóa và mômen từ bão hòa
• 5.4.2. Nhiệt độ Curie TC
• 5.4.3. Đường từ hóa FC-ZFC
• 5.5. Kết luận chương 5
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Cấu trúc phân bố cation trong pherit spinen

Nghiên cứu tập trung vào cấu trúc phân bố cation trong các pherit spinen hỗn hợp MFe2O4 (M= Cu2+, Ni2+, Mg2+). Cấu trúc tinh thể của pherit spinen được phân tích chi tiết, đặc biệt là sự phân bố của các cation trong mạng tinh thể. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố cation, như nhiệt độ và phương pháp chế tạo, được khảo sát kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy sự phân bố cation ảnh hưởng đáng kể đến tính chất vật lý và hóa học của vật liệu.

1.1. Cấu trúc tinh thể của pherit spinen

Cấu trúc tinh thể của pherit spinen được mô tả chi tiết, với sự phân bố của các cation ở vị trí tứ diện và bát diện. Các nghiên cứu sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X và phổ hấp thụ tia X (XAS) để xác định cấu trúc và phân bố cation. Kết quả cho thấy sự thay đổi trong phân bố cation khi kích thước hạt giảm xuống mức nanomét.

1.2. Ảnh hưởng của kích thước nanomét đến phân bố cation

Kích thước nanomét của các hạt pherit spinen ảnh hưởng đáng kể đến sự phân bố cation. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, khi kích thước hạt giảm, sự phân bố cation trở nên phức tạp hơn, dẫn đến thay đổi trong tính chất từ và vật lý của vật liệu.

II. Tính chất từ trong pherit spinen hỗn hợp MFe2O4

Nghiên cứu tập trung vào tính chất từ của các pherit spinen hỗn hợp MFe2O4. Các tính chất từ học, bao gồm mômen từ, nhiệt độ Curie, và lực kháng từ, được khảo sát chi tiết. Kết quả cho thấy sự thay đổi trong phân bố cation và kích thước hạt ảnh hưởng đáng kể đến tính chất từ của vật liệu.

2.1. Mômen từ và nhiệt độ Curie

Mômen từ và nhiệt độ Curie của các pherit spinen được đo lường và phân tích. Kết quả cho thấy sự thay đổi trong phân bố cation và kích thước hạt ảnh hưởng đến mômen từ và nhiệt độ Curie. Các nghiên cứu sử dụng phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) để đo lường các tính chất từ.

2.2. Lực kháng từ và tính chất siêu thuận từ

Lực kháng từ và tính chất siêu thuận từ của các pherit spinen được khảo sát. Kết quả cho thấy sự thay đổi trong kích thước hạt và phân bố cation ảnh hưởng đến lực kháng từ và tính chất siêu thuận từ của vật liệu.

III. Ứng dụng của vật liệu nano pherit spinen

Nghiên cứu cũng tập trung vào ứng dụng của các vật liệu nano pherit spinen trong các lĩnh vực như điện tử, y sinh, và môi trường. Các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu được khảo sát để đánh giá tiềm năng ứng dụng trong thực tế.

3.1. Ứng dụng trong điện tử

Các pherit spinen có kích thước nanomét được nghiên cứu để ứng dụng trong các thiết bị điện tử, như công nghệ ghi từ và lưu trữ thông tin. Các tính chất từ học của vật liệu được tối ưu hóa để phù hợp với các ứng dụng cụ thể.

3.2. Ứng dụng trong y sinh và môi trường

Các pherit spinen cũng được nghiên cứu để ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, như dẫn thuốc và xử lý môi trường. Các tính chất vật lý và hóa học của vật liệu được khảo sát để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong các ứng dụng này.