Nghiên Cứu Tổng Hợp Vật Liệu Nano Tại Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp hóa học nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano lưỡng nguyên tố đất hiếm y1 xlaxfe03 x 0 1 0 2, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Thị Thúy An
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Anh Tiên
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Vật Liệu Nano: Ứng Dụng và Phương Pháp
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu về vật liệu nano và công nghệ nano
• 1.2. Một số khái niệm và phân loại vật liệu nano
• 1.3. Ứng dụng của vật liệu nano
• 1.4. Cấu trúc tinh thể perovskite ABO
• 1.5. Cấu trúc tinh thể YFeO
• 1.6. Tổng quan về oxit của yttri, lantan và sắt
• 2. CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU ABO
• 2.1. Các phương pháp tổng hợp
• 2.1.1. Phương pháp truyền thống
• 2.1.2. Phương pháp đồng kết tủa
• 2.2. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu perovskite
• 2.2.1. Phương pháp phân tích nhiệt (DTA/TGA)
• 2.2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.2.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền (TEM)
• 2.2.4. Phương pháp đo độ từ hóa (VSM)
• 2.2.5. Phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X
• 3. THỰC NGHIỆM - KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả phân tích nhiệt
• 3.2. Kết quả XRD của vật liệu nano Yp
• 3.3. Kết quả thực nghiệm
• 3.4. Kết quả EDX của mẫu vật liệu
• 3.5. Kết quả từ tính của vật liệu nano
• 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Nghiên Cứu Tổng Hợp Vật Liệu Nano

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong khoa học vật liệu. Vật liệu nano có kích thước từ 1 đến 100 nm, mang lại nhiều tính chất độc đáo so với vật liệu thông thường. Công nghệ nano không chỉ mở ra những ứng dụng mới trong y học, công nghệ thông tin mà còn trong lĩnh vực môi trường. Việc hiểu rõ về vật liệu nano và các phương pháp tổng hợp là cần thiết để phát triển các ứng dụng thực tiễn.

1.1. Khái niệm và Phân loại Vật Liệu Nano

Vật liệu nano được phân loại thành ba loại chính: vật liệu không chiều, một chiều và hai chiều. Mỗi loại có những đặc điểm riêng biệt và ứng dụng khác nhau trong các lĩnh vực như điện tử, y học và môi trường.

1.2. Tính Chất Đặc Biệt của Vật Liệu Nano

Vật liệu nano có tính chất quang học, điện từ và cơ học khác biệt so với vật liệu thông thường. Những tính chất này mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng trong công nghệ cao và y học.

II. Vấn Đề và Thách Thức trong Nghiên Cứu Vật Liệu Nano

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nghiên cứu vật liệu nano cũng đối mặt với nhiều thách thức. Các vấn đề như tính ổn định, khả năng tái chế và tác động đến môi trường cần được xem xét kỹ lưỡng. Việc phát triển các phương pháp tổng hợp hiệu quả và bền vững là rất quan trọng.

2.1. Tác Động Môi Trường của Vật Liệu Nano

Vật liệu nano có thể gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường nếu không được quản lý đúng cách. Cần có các nghiên cứu để đánh giá tác động lâu dài của chúng.

2.2. Khó Khăn trong Quy Trình Tổng Hợp

Quy trình tổng hợp vật liệu nano thường phức tạp và tốn kém. Việc tìm kiếm các phương pháp đơn giản và tiết kiệm chi phí là một thách thức lớn cho các nhà nghiên cứu.

III. Phương Pháp Tổng Hợp Vật Liệu Nano Hiện Đại

Có nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu nano, mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và tính chất của vật liệu nano.

3.1. Phương Pháp Đồng Kết Tủa

Phương pháp đồng kết tủa là một trong những phương pháp phổ biến để tổng hợp vật liệu nano. Phương pháp này cho phép kiểm soát kích thước và hình dạng của hạt nano.

3.2. Phương Pháp Nhiệt Phân

Phương pháp nhiệt phân được sử dụng để tổng hợp vật liệu nano từ các tiền chất. Phương pháp này giúp tạo ra các vật liệu có tính chất tốt và ổn định.

3.3. Phương Pháp Hóa Học Ướt

Phương pháp hóa học ướt cho phép tổng hợp vật liệu nano trong môi trường lỏng, giúp cải thiện tính đồng nhất và khả năng phân tán của vật liệu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Vật Liệu Nano

Vật liệu nano đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y học, công nghệ thông tin và môi trường. Những ứng dụng này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn mở ra những hướng đi mới cho nghiên cứu và phát triển.

4.1. Vật Liệu Nano trong Y Học

Vật liệu nano được sử dụng trong việc phát triển các thiết bị y tế, thuốc điều trị và phương pháp chẩn đoán mới. Chúng giúp nâng cao hiệu quả điều trị và giảm tác dụng phụ.

4.2. Vật Liệu Nano trong Công Nghệ Thông Tin

Trong công nghệ thông tin, vật liệu nano được ứng dụng để phát triển các linh kiện điện tử siêu nhỏ, giúp tăng cường hiệu suất và giảm kích thước thiết bị.

4.3. Vật Liệu Nano trong Bảo Vệ Môi Trường

Vật liệu nano có khả năng xử lý ô nhiễm và làm sạch môi trường. Chúng được sử dụng trong các hệ thống lọc nước và xử lý khí thải.

V. Kết Luận và Tương Lai của Nghiên Cứu Vật Liệu Nano

Nghiên cứu vật liệu nano đang trên đà phát triển mạnh mẽ. Tương lai của lĩnh vực này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều đột phá trong công nghệ và ứng dụng thực tiễn. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp tổng hợp mới sẽ là chìa khóa để khai thác tiềm năng của vật liệu nano.

5.1. Xu Hướng Nghiên Cứu Mới

Các xu hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực vật liệu nano đang tập trung vào việc phát triển các vật liệu thông minh và bền vững.

5.2. Tương Lai của Ứng Dụng Vật Liệu Nano

Vật liệu nano sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực, từ y học đến công nghệ thông tin và bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

——— =e KK eo BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG ĐẠI HỌC SU PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH KHOA HOA HOC ----- C52 ÌŒsk)----- KHOA LUẬN TOT NGHIEP CU NHAN HOA HOC CHUYEN NGANH: HOA VO CO y NGHIÊN CUU TONG HỢP VAT LIEU š NANOLUONG NGUYEN TO DAT HIEM ˆ Y,. Nguyễn Anh Tiến SVTH: Nguyễn Thị Thúy An MSSV: K36.001 | Trưởng Đại-H 3/-P} nm des Thanh phố Hé Chi Minh, tháng 9 năm 2014 „it —E+eXxejẰ=s-co=——— KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYEN ANH TIÊN LOI CAM ON Loi đầu tiên em xin chân thành cam ơn sự giúp đờ va chi day tận tình của thay Nguyễn Anh Tién trong suốt qua trình quá học tập và thực hiện đẻ tải. Em cũng xin gửi lời cám ơn chân thành đến các thay cô Khoa Hóa trường đại hoc Sư Phạm Tp.

cam ơn thay cô đã truyền đạt kiến thức cho em suốt 4 năm vừa qua. Những kiến thức nảy sẽ là hanh trang giúp em vững bước vao đời. Cuối cùng em xin gửi lời cám ơn đến gia đình và bạn bè đã luôn dong hành va giúp đỡ em trong quả trình thực hiện dé tài. Nhờ những lời động viên của gia đình cũng như việc học hỏi thêm ở bạn bẻ đã giúp em hoản thánh khỏa luận tốt hơn.

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh có những thiếu sót, mong thay cô niệm tinh bỏ qua va góp ý chan thành dé bai khóa luận hoàn chỉnh hơn. Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Thủy An SVTH: NGUYÊN THỊ THÚY AN Trang! KHÓA LUAN TOT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYÊN ANH TIỀN MỤC LỤC |, no. ———- 1 TIeeeea 2 DANH MUC TING VB soi ii ee is 4 DANH MỤC BANG BIÊU 566C ca 6 ĐEN NÓ BA sie 006G 00002 GG L0 7 CHUONG 1.

TONG QUAN VE VAN ĐÈ NGHIÊN CỨU.1 Giới thiệu về vật liệu nano và công nghệ nano! !!,.1 Một số khải niệm va phân loại vật liệu nano.2 Ứng dung củe vật liệu namo. Vẽ Nrorde AB Cu eniỷyeeienssenees=se=see 10 1.1 Cấu trúc tinh thể perovskite ABO;.2 Cau trúc tỉnh thể YFEO.3 Tổng quan về oxit của yttri, lantan và sắt!” Ì,.--szceezxeszxszcr 13 bội OANH ssc¿szaxdstoasesddtadd6sszgsxuentta lầ 92) Conia BHDREE ssi ei mre tear 14 135 Oxieelt (I ce ene eR 14 CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHAP TONG HỢP VA NGHIÊN CỨU CÁC ĐẶC TRƯNG VAT LIỆU ABS2 << 17 2.1 Các phương pháp tong hợp.1 Phương pháp trayén thống! !®lU'”Ì,.2 Phuong pháp đồng kết tủa!”!. 3 ener aceite cance sot 18 2:12 Phan Phila waka ga aii iscicsissssccsicsiasanaceasenssansccnaaeausassesses 20 2.2 Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu perovskite.1 Phuong pháp phân tích nhiệt (DTA/TGA eet .2 Phương pháp nhiễu xạ tia XỈỬ,.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền (TEM)Ï”.4 Phương pháp đo độ từ hóa (VSM).5 Phương pháp phê tan sắc năng lượng tia XỈ!®Ì.

THỰC NGHIỆM - KET QUA - THẢO LUAN. 28 31 Hides chile wii Gages te iss 28 Sit Héeebibiwosuccsiee vee cere 28 SVTH: NGUYEN TH] THUY AN Trang2 KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYEN ANH TIEN a Oe 3. Phú mg (ĐBẾ ngHo e=e=en=esnsennnnnnssnnseeeesnsensessonoeoseeoo 29 3.3 Kết qua thực nghiệm.

IESE, STOR OYEĐENES2ZC-€ NOOR 31 3.1 Két quả phân tích nhiệt.--2--2222522zzztZ2Zzccvcce Bere 31 S3 Ki Quê SEMRID ;21/571100042626Gi0)120023G30ã000140202u/6 02488 3.1 Kết qua XRD của vật liệu nano Yp olay yFeO¡.2 Kết qua XRD của vật liệu nano Yp slap ;FeO:. Kết qua XRD cua vật liệu nano Yg 7Lay yFeO:. in 42 XE TT uvaesnteeoadeevttivoaeaarseondeyeeeesnnoooi 47 3.1 Kết quá EDX của mẫu vật liệu Yo olay ¡FeO:.2 Kết quả EDX của mẫu Yo play yFeO.3 Kết qua EDX của mẫu vật liệu Yo Lao yFeO:.- $1 So BO, |, | ae, 54 H1 TA aa nT ae eee 56 3.1 Kết quả từ tinh của vật liệu nano Yo oLag ¡FeOy,.2 Kết qua từ tinh của hai mẫu vật liệu Yạ „Lao ;FeO; va Yo 7Lag sFeOy.———— 61 KET LUẬN VA DE XUÁT. EIS STEER ETE OE TRF.

64 TAT ĐIỆU THÂM KH siscsssisiisssississsssacsbcahssbaisasass sient anacleg 65 SVTH: NGUYEN TH] THUY AN Trang3 KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYEN ANH TIÊN DANH MỤC HÌNH VẼ Hinh I.Phân loại vật liệu nano theo số chiều. § Hinh 2 (a) Cau trúc lý tưởng perovskite ABO:. 2022252222212 e6 10 (b) Sự sắp xếp các bát điện trong cấu trúc ly tưởng perovskit.Sự biển dang của cau trúcperovskit khi góc liên kết B-O-B#1§0°.Tế bao đơn vị YFeO,.

=lt&= = SG Sữa¿ 12 Hình 5.Cau trúc lập phương tâm mặt của Y+O;,.Sơ đô khéi của phương pháp gém truyền thống sản xuất vật liệu gôm.Sự phụ thuộc giữa pH của hỗn hợp vả lượng T¡!”,Nđ`” còn lại trong dung địch vào giá trị pH.- SH HH HH HH1 156 19 HialtNHiEnse HH Gái cGGGic0(2Ẽ2G2G000120G23002)16608866L0866100i6 22 Hình 9.Đường cong từ trễ của chat sắt từ cứng va chat sắt từ MEM. Nguyên ly của phô tan sắc năng lượng tia X.Sơ đô mô tả quy trình tông hợp vật liệu nano Y,.„La,FeO;băng phương giáp đồng Lễ ĐỀN: uc cu 0222020 aceasta 0070661033503 0330600664800.Gian 46 phân tích nhiệt TGA-DTA-DrTGA của mẫu Y,.,La,FeO, với "` .ƑFc HH E001 1221660206151 seisisfsirsszzesiiainszssassuibi 31 Hình 13.Gian đồ XRD đã chồng phé chuẩn của mẫu YoLay ,FeO; sau khi nung ở TU CC tùng Ít eooGsiskoiecotecbai660:iG611058661i1<6600446,x534038646/2ã 4834000060 33 Hình 14. Giản 46 XRD đã chồng phổ chuẩn của mẫu Yo 9Lao ¡FeO; sau khi nung ở 800°C trong lh.Gian đồ XRD đã chồng phô chuan của mẫu Yo ola» ;FeO› sau khi nung ở OG eisai lì TU T ng TC To san asada peli i 35 Hình 16.Giản đổ XRD chồng phổ của Yo ol-ao ;FeO; sau khi nung ở 700°C, 800°C, tk Oe) | | 8.Gian 46 XRD đã chong phô chuẩn của mẫu Yo sLae ;FeO sau khi nung ở TU Cừ BI xoá 26cc)0206565403501i26G40106 eect Ate stent Ga 38 Hình 18. Giản đồ XRD đã chồng phô chuẩn của mẫu Yạ slay FeO, sau khi nung ở TT UY.

————————=ssise===eesse 39 Hình 19, Giản đồ XRD đã chồng phô chuẩn của mẫu Yo ¢Lap FeO, sau khi nung ớ OMIA hong Ằh2ái:16 G400 664060240000022GG2tiaiadbisxsaytiatelakessteissad 40 Hình 20.Giàn 46 XRD đã chồng phé chuẩn của mẫu Yo Lao ;FeO; sau khi nung ở UUA. 4I SVTH: NGUYÊN THỊ THÚY AN Trang4 KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYÊN ANH TIỀN ——ễễ————ễễễ——————————ễễ— Hinh 21 Giản 46 XRD đã chông phô chuân của mẫu Yạ -Lao ;FeO; sau khi nung ở c0. | aoe 42 Hình 22,Gian đô XRD đã chồng phô chuẩn của mẫu Yạ;La¿ sFeO, sau khi nung ở GID trong 18 cua aie RE 43 Hinh 23, Giản đỏ XRD đã chong phô chuân của mẫu Yo ->Lao jFeO; sau khi nung ở DI 1100008110 oe ee eee a Te 44 Hình 24.Gián 46 XRD đã chồng phô chuẩn của mẫu Yp-Lap ;FeO, sau khi nung COG trong 3Ä hugt tát) 0202200120 NON 45 Hình 25.Phê EDX của mẫu vật liệu Y¿sLao JFeO; tại vị trí 1.Phé EDX của mẫu vật liệu Yo oLap ¡FeO; tại vị trí 2.Phỏ EDX của mẫu vật liệu YssLao ¡FeO; tại vị trí 3.Ph6 EDX của mẫu vật liệu Yo „Lao ;FeO; tại vị trí Ì.

49 Hinh 29,Phé6 EDX của mẫu vật liệu Yo gla ›FeO; tại vị tri 2.Phô EDX của mẫu vật liệu Y¿sLao ;FeO; tại vị tri 3.Phỏ EDX của mau vật liệu Yo ;Lao yFeO; tại vị trí l.Ph6 EDX của mẫu vật liệu Yo 7Lag yFeO; tại vị trí 2.Phô EDX của mẫu vật liệu Yo 7Lag yFeO; tại vị trí 3.Ảnh TEM của mẫu vật liệu Y„Laạ FeO; được nung ở 900°C trong Ih s0 30410409/6011630666.006i6:a05540880801fA0AG0326E150::001/66003402313040AE404G1248ã40GG02//0648 54 Hình 35.Anh TEM của mẫu vật liệu Yo slap FeO, sau khi nung ở 800°C trong | TL NT 54 Hinh 36.Anh TEM của mẫu vật liệu Yo ;Laạ yFeO: sau khi nung ở 800°C trong TM TY once a eee eee ee ROR ee eet ey eee he eee ae er 55 Hình 37.D6 thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yo olay )FeO, sau khi nung ở TK | TT LE TTT TCE 56 Hình 38.Đò thị đường cong từ trễ của mẫu vat liệu Yo Lap ¡FeO; sau khi nung ở GS Brena G2066 661 2cccG002)/04c3GGG2 i0400062G00000600103GGGG22)001200 57 Hình 39.Đỏ thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yo ola ¡FeO; sau khi nung ở _- ó ¡ y 5 ` D | ï8NNRRMINaWEiiiiisslaiiapasiniiniaiosiloglsoobki 58 Hình 40.D6 thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yo.oLao)FeO, sau khi nung ở các miệt độ khảo nhau treme: ẨN:6204<0cc(c46 c6 6220666002016 ¿ 59 Hình 41.D6 thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yo ¢Lap ;FeO; sau khi nung ở Da tin S2.Đè thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yo7Lao3FeO, sau khi nung ở 00C tong 23D :o:cGG12ic6GG06001000)0050GG00AL00G2230)0ISkG220acii66 62 Hình 43.Đô thị đường cong từ trễ của mẫu vật liệu Yạ gLaạ ;FeO; va Yạ;Lay jFeO; ở 800C trong 2h301. 22 220 2112111 11212211171110211121117102111172151115172131011 X7 63 SVTH: NGUYEN THỊ THUY AN Trangs KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYEN ANH TIEN DANH MUC BANG BIEU Bang |.Bang một số oxit-hydroxit và hydroxit của sắt.52- 525555522 l4 ee A cài can (HO 1c rae er nna 28 Bang 3. Thiết bị- đG CỤ Giá 42034444 iydj4iasyu 28 Bang 4 Thanh phan nguyén tổ của mẫu Yo oLag ¡FeO; ở các vị trí.Thanh phan nguyên tổ của mẫu Yo «Lap yFeO; ở các vị trí.

Thanh phan nguyên tô của mau Y; ;Lao ›FeO; ở các vị trí.Công thức hoa học của các mẫu vật liệu đã được chẻ tạo.So sánh các đặc trưng từ tinh của mẫu vật liệu Yo 9Lay ¡FeO; ở ba nhiệt độ Khác nhau HO Ni óc c0 66626260 vip cá c2 scevsr6i7t0xG2CGGSGPS2SSA014107550E 60 Bang 9. So sánh các đặc trưng tir tính của mẫu vật liệu Yo «Lap ;FeO: va RÀNG INNO «eSSeennenerensresessesnesnrsrsneootecose= 62 SVTH: NGUYEN THỊ THUY AN Trang6 KHÓA LUẬN TOT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYEN ANH TIEN Vật liệu perovskite ABO; được bắt dau biết đến từ đâu thé ky 19. Thời gian đâu các nhà khoa học cũng chưa thực sự quan tâm đến những vật liệu này, Trong thời gian gần đây, bước dau đã có rat nhiều nghiên cứu vẻ vật liệu perovskite.

Bởi các vật liệu perovskite ABO; có độ bên nhiệt rất cao nên có thê hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao. Ngoài ra, khi pha tạp thay the một số nguyên tổ (ví dụ: Ba, Sr, Fe, Ni, Y, Nd, Ti.) vào vị tri A hoặc B sẽ dẫn đến một số hiệu ứng vật lý ly thú: hiệu ứng nhiệt điện (Thermoelectric effect), hiệu ứng từ nhiệt (Magnetocaloric effect), từ trở khổng 16 (Collosal- magenetoresistance effect). Điều đó đã mở ra những ứng dụng mới của vật liệu perovskite trong một số lĩnh vực công nghiệp hiện đại như: điện tử, thông tin, làm lạnh ma không gay 6 nhiễm môi trường, hóa dau, pin nhiệt điện, máy phát điện. Trong những năm gan đây, vật liệu orthoferrit LnFeO; (Ln là vị trí các nguyên tổ đất hiểm như La, Nd, Eu.) được chú ý đi sâu vào nghiên cứu các tính chất của chúng, đặc biệt với chất nên là YFeO:.

Chính vì vậy chúng tôi chọn và thực hiện dé tài "NGHIÊN CỨU VA TONG HỢP VAT LIEU NANO LUONG NGUYEN TO DAT HIEM Y. SVTH: NGUYEN TH] THUY AN Trang? KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP GVHD: TS. NGUYÊN ANH TIEN 1.1 Giới thiệu về vật liệu nano và công nghệ nano” 1.