Nghiên Cứu Cấu Trúc và Tính Chất của Vật Liệu Nano Ce-Fe-O

Tài liệu nghiên cứu Thành phần phase cấu trúc và tính chất của hệ vật liệu nano trên cơ sở ce fe o tổng hợp bằng phương, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Đề tài: Nghiên Cứu Vật Liệu Nano Ce-Fe-O: Cấu Trúc, Tính Chất và Phương Pháp Tổng Hợp

Tóm tắt

I. Vật Liệu Nano Ce Fe O Tổng Quan Toàn Diện Về Tiềm Năng

Vật liệu nano đang mở ra những chân trời mới trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ nhờ các tính chất độc đáo so với vật liệu dạng khối. Trong số đó, vật liệu nano đa kim loại trên cơ sở oxit của Ceri (Ce) và Sắt (Fe) đang thu hút sự quan tâm đặc biệt. Hệ CeO2-Fe2O3 không chỉ là một sự kết hợp đơn thuần, mà là một hệ vật liệu phức hợp với các tương tác синерги mạnh mẽ giữa hai thành phần, tạo ra các đặc tính quang, từ và xúc tác vượt trội. Nghiên cứu về hạt nano Ce-Fe-O tập trung vào việc khám phá mối liên hệ mật thiết giữa cấu trúc, hình thái và các tính chất vật lý-hóa học của chúng. Việc kiểm soát thành phần pha, kích thước hạt và diện tích bề mặt riêng (BET) là chìa khóa để tối ưu hóa hiệu suất của vật liệu cho các ứng dụng cụ thể. Các nghiên cứu gần đây cho thấy, hệ vật liệu này có tiềm năng lớn trong lĩnh vực xúc tác xử lý môi trường, đặc biệt là trong việc phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ và các ứng dụng năng lượng sạch như pin nhiên liệu oxy rắn (SOFC). Hiểu rõ về bản chất của oxit hỗn hợp Ceri-Sắt là bước đi nền tảng để khai thác tối đa tiềm năng, tạo ra các sản phẩm công nghệ tiên tiến, hiệu quả và bền vững.

1.1. Tầm quan trọng của hệ CeO2 Fe2O3 trong công nghệ mới

Hệ oxit hỗn hợp CeO2-Fe2O3 là một ví dụ điển hình của vật liệu composite Ce-Fe-O với nhiều tính năng ưu việt. Cerium dioxide (CeO₂) nổi tiếng với khả năng lưu trữ và giải phóng oxy, trong khi oxit sắt (Fe₂O₃) lại có các tính chất từ và quang học thú vị. Khi kết hợp ở quy mô nano, hai thành phần này tạo ra các hiệu ứng tương hỗ, làm thay đổi cấu trúc điện tử và tăng cường các đặc tính vốn có. Cụ thể, sự hiện diện của Fe trong mạng lưới CeO₂ (hoặc ngược lại) có thể tạo ra các sai hỏng mạng tinh thể, làm tăng số lượng tâm hoạt động trên bề mặt. Điều này cực kỳ quan trọng đối với các ứng dụng xúc tác, nơi các phản ứng hóa học chủ yếu xảy ra trên bề mặt vật liệu. Các công trình nghiên cứu đã chỉ ra rằng vật liệu này có thể hoạt động hiệu quả như chất xúc tác quang dưới ánh sáng khả kiến, một ưu điểm lớn so với các vật liệu chỉ hoạt động dưới tia UV.

1.2. Vai trò của oxit hỗn hợp Ceri Sắt đa chức năng

Tính đa chức năng của oxit hỗn hợp Ceri-Sắt là yếu tố cốt lõi tạo nên sức hấp dẫn của nó. Vật liệu này không chỉ thể hiện tính chất quang và tính chất từ, mà còn có thể được ứng dụng đồng thời trong nhiều lĩnh vực. Ví dụ, trong xử lý môi trường, nó vừa có thể hấp phụ chất ô nhiễm nhờ diện tích bề mặt lớn, vừa có thể phân hủy chúng thông qua hoạt tính quang xúc tác. Trong lĩnh vực năng lượng, nó có thể được sử dụng làm vật liệu điện cực cho pin nhiên liệu hoặc siêu tụ điện. Khả năng điều chỉnh ảnh hưởng của tỷ lệ Ce/Fe cho phép các nhà khoa học "thiết kế" vật liệu với các đặc tính mong muốn, tối ưu hóa cho từng ứng dụng cụ thể. Chính sự linh hoạt này làm cho hạt nano Ce-Fe-O trở thành một đối tượng nghiên cứu đầy hứa hẹn, mở đường cho việc phát triển các thiết bị thông minh và các giải pháp công nghệ bền vững.

II. Thách Thức Khi Tổng Hợp Vật Liệu Nano Ce Fe O Tinh Khiết

Việc tổng hợp vật liệu nano Ce-Fe-O với cấu trúc và thành phần pha được kiểm soát chặt chẽ là một thách thức lớn. Một trong những khó khăn chính là trạng thái oxy hóa không ổn định của Ceri. Ion Ce³⁺ rất dễ bị oxy hóa thành Ce⁴⁺ trong môi trường không khí, đặc biệt là trong quá trình xử lý nhiệt. Điều này dẫn đến sự hình thành pha CeO₂ bền vững thay vì pha perovskite CeFeO₃ mong muốn. Theo nghiên cứu của Phan Hà Thu Hiền (2024), khi tổng hợp bằng phương pháp đồng kết tủa trong môi trường không khí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp hai pha gồm CeO₂ và α-Fe₂O₃, thay vì một pha duy nhất. Hơn nữa, việc kiểm soát kích thước hạt đồng đều và ngăn chặn sự kết tụ của các hạt nano Ce-Fe-O cũng là một vấn đề nan giải. Do năng lượng bề mặt cao, các hạt nano có xu hướng tự kết tụ lại thành các hạt lớn hơn trong quá trình tổng hợp và nung, làm giảm diện tích bề mặt riêng (BET) và các tâm hoạt động. Điều này trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu suất của vật liệu, đặc biệt là trong các ứng dụng xúc tác và cảm biến.

2.1. Vấn đề oxy hóa Ceri và sự hình thành pha không mong muốn

Như đã đề cập, sự oxy hóa từ Ce³⁺ sang Ce⁴⁺ là rào cản chính để tạo ra pha perovskite CeFeO₃ tinh khiết. Hầu hết các phương pháp tổng hợp, đặc biệt là những phương pháp có giai đoạn nung ở nhiệt độ cao trong không khí, đều ưu tiên tạo ra CeO₂. Tài liệu gốc đã chứng minh rõ điều này thông qua phân tích nhiễu xạ tia X (XRD), không phát hiện sự tồn tại của pha perovskite mà chỉ có các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho CeO₂ và α-Fe₂O₃. Để khắc phục điều này, các nhà nghiên cứu cần áp dụng các điều kiện tổng hợp đặc biệt như thực hiện trong môi trường khí trơ hoặc môi trường khử, hoặc sử dụng các phương pháp tổng hợp ở nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, các phương pháp này thường phức tạp và tốn kém hơn, đặt ra bài toán cân bằng giữa hiệu quả và chi phí sản xuất.

2.2. Kiểm soát hình thái học bề mặt và sự kết tụ hạt nano

Việc kiểm soát hình thái học bề mặt và kích thước hạt là yếu tố sống còn quyết định tính chất của vật liệu nano. Sự kết tụ làm giảm hiệu quả hoạt động của vật liệu. Trong nghiên cứu được phân tích, ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cho thấy các hạt nano có xu hướng kết tụ và xếp chồng lên nhau. Mặc dù đây là hiện tượng phổ biến, việc tìm ra giải pháp để hạn chế nó là rất cần thiết. Các phương pháp như sử dụng chất hoạt động bề mặt, tối ưu hóa độ pH, nhiệt độ và thời gian phản ứng có thể giúp phân tán tốt hơn các hạt nano. Việc kiểm soát này không chỉ giúp tăng diện tích bề mặt mà còn tạo ra các cấu trúc nano đồng nhất, từ đó cải thiện các tính chất quang và tính chất từ của hệ vật liệu.

III. Hướng Dẫn Tổng Hợp Nano Ce Fe O Bằng Phương Pháp Đồng Kết Tủa

Trong số nhiều kỹ thuật tổng hợp vật liệu nano, phương pháp đồng kết tủa được lựa chọn trong nghiên cứu của Phan Hà Thu Hiền (2024) vì những ưu điểm vượt trội: quy trình đơn giản, chi phí thấp, dễ thực hiện và cho phép tạo ra các hạt nano có độ tinh khiết cao. Quy trình này dựa trên nguyên tắc thủy phân đồng thời các ion kim loại tiền chất trong dung dịch để tạo thành hydroxit hoặc oxit-hydroxit không tan. Cụ thể, dung dịch chứa muối Ce(NO₃)₃ và Fe(NO₃)₃ được nhỏ từ từ vào nước nóng (trên 90°C) đang khuấy liên tục để xảy ra quá trình thủy phân. Sau đó, một tác nhân kết tủa như dung dịch amoniac (NH₃) được thêm vào để điều chỉnh pH lên khoảng 9, đảm bảo quá trình kết tủa diễn ra hoàn toàn. Kết tủa thu được sau đó được lọc, rửa sạch, sấy khô và cuối cùng là nung ở nhiệt độ cao (ví dụ 750°C và 850°C) để hình thành các pha oxit tinh thể. Phương pháp này cho phép các cation kim loại được trộn lẫn ở cấp độ ion, tạo ra sản phẩm cuối cùng có độ đồng nhất cao.

3.1. Quy trình chi tiết của phương pháp đồng kết tủa

Quy trình bắt đầu bằng việc hòa tan các muối nitrat của Ce và Fe theo tỷ lệ mol xác định. Dung dịch muối này sau đó được thủy phân trong nước nóng. Việc sử dụng nước nóng giúp tăng tốc độ phản ứng và tạo ra các mầm tinh thể nhỏ, đồng đều. Tác nhân kết tủa là dung dịch amoniac được chọn vì nó dễ bay hơi và các muối amoni tạo thành cũng dễ bị phân hủy trong quá trình nung, hạn chế đưa tạp chất ion lạ vào sản phẩm cuối cùng. Sau khi đạt pH mong muốn, hỗn hợp được khuấy trong một thời gian nhất định để đảm bảo sự đồng nhất trước khi lọc và sấy. Giai đoạn nung là bước quyết định để chuyển đổi tiền chất hydroxit thành các pha oxit tinh thể, đồng thời ảnh hưởng đến kích thước và cấu trúc tinh thể của vật liệu.

3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ Ce Fe và nhiệt độ nung đến cấu trúc

Ảnh hưởng của tỷ lệ Ce/Fe và nhiệt độ nung là hai yếu tố quan trọng nhất. Tỷ lệ mol giữa Ce và Fe ban đầu sẽ quyết định thành phần pha của sản phẩm cuối cùng. Nhiệt độ nung có tác động trực tiếp đến mức độ tinh thể hóa và kích thước hạt. Dữ liệu từ tài liệu gốc cho thấy khi tăng nhiệt độ nung từ 750°C lên 850°C, kích thước tinh thể của cả hai pha CeO₂ (từ 29,14 nm lên 45,78 nm) và α-Fe₂O₃ (từ 40,78 nm lên 54,37 nm) đều tăng lên. Sự gia tăng kích thước này là do quá trình khuếch tán và kết tinh lại của các nguyên tử ở nhiệt độ cao, dẫn đến các hạt lớn hơn và có độ tinh thể cao hơn. Việc hiểu rõ các ảnh hưởng này giúp tối ưu hóa quy trình tổng hợp để thu được vật liệu với các đặc tính mong muốn.

IV. Phương Pháp Phân Tích Cấu Trúc Vật Liệu Nano Ce Fe O

Để hiểu rõ bản chất của vật liệu composite Ce-Fe-O, việc phân tích đặc trưng cấu trúc và hình thái là không thể thiếu. Các phương pháp phân tích hiện đại cung cấp thông tin chi tiết từ cấu trúc nguyên tử đến hình dạng vĩ mô của vật liệu. Nghiên cứu được tham chiếu đã sử dụng một tổ hợp các kỹ thuật tiên tiến để mô tả toàn diện sản phẩm tổng hợp được. Nhiễu xạ tia X (XRD) là công cụ cơ bản để xác định thành phần pha và cấu trúc tinh thể. Kỹ thuật này cho phép xác nhận sự tồn tại của các pha CeO₂ và α-Fe₂O₃, đồng thời tính toán các thông số mạng và kích thước tinh thể trung bình thông qua phương trình Scherrer. Bên cạnh đó, các phương pháp hiển vi điện tử đóng vai trò quan trọng trong việc quan sát trực tiếp hình thái vật liệu. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và hiển vi điện tử quét (SEM) cung cấp những hình ảnh chân thực về hình dạng, kích thước, sự phân bố và mức độ kết tụ của các hạt nano. Cuối cùng, phổ tán sắc năng lượng (EDX), thường được tích hợp với kính hiển vi điện tử, giúp xác định thành phần nguyên tố có trong mẫu, khẳng định sự hiện diện của Ce, Fe và O.

4.1. Phân tích pha và cấu trúc tinh thể bằng nhiễu xạ tia X XRD

Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) dựa trên hiện tượng nhiễu xạ của tia X khi đi qua mạng lưới tinh thể của vật liệu. Mỗi pha tinh thể có một giản đồ nhiễu xạ đặc trưng riêng, giống như "dấu vân tay". Bằng cách so sánh giản đồ thu được với cơ sở dữ liệu chuẩn, các nhà khoa học có thể xác định chính xác các pha có mặt trong mẫu. Trong nghiên cứu này, kết quả XRD đã khẳng định mẫu vật liệu bao gồm hai pha chính là CeO₂ (cấu trúc lập phương) và α-Fe₂O₃ (cấu trúc lục phương). Độ rộng của các đỉnh nhiễu xạ cũng cung cấp thông tin về kích thước tinh thể: đỉnh càng hẹp, kích thước tinh thể càng lớn và độ tinh thể hóa càng cao.

4.2. Khảo sát hình thái qua hiển vi điện tử truyền qua TEM

Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) là một công cụ mạnh mẽ để nghiên cứu hình thái học bề mặt và cấu trúc bên trong của vật liệu nano. Bằng cách chiếu một chùm electron qua một mẫu siêu mỏng, TEM có thể tạo ra hình ảnh với độ phân giải rất cao, cho phép quan sát hình dạng và kích thước của từng hạt riêng lẻ. Kết quả TEM trong tài liệu gốc cho thấy các hạt nano Ce-Fe-O có dạng gần hình cầu, với kích thước dao động từ 16 nm đến 40 nm (đường kính trung bình là 25,87 nm). Hình ảnh cũng cho thấy mức độ kết tụ của các hạt, một thông tin quan trọng để đánh giá chất lượng của quy trình tổng hợp.

V. Khám Phá Tính Chất Quang Và Từ Của Oxit Hỗn Hợp Ce Fe O

Các tính chất vật lý của oxit hỗn hợp Ceri-Sắt là yếu tố quyết định tiềm năng ứng dụng của chúng. Nghiên cứu đã tập trung làm rõ hai đặc tính quan trọng là tính chất quang và tính chất từ. Về mặt quang học, phổ hấp thụ UV-Vis cho thấy vật liệu hấp thụ mạnh trong cả vùng tử ngoại và vùng khả kiến. Điều này mở ra khả năng ứng dụng làm vật liệu xúc tác quang hoạt động dưới ánh sáng mặt trời. Năng lượng vùng cấm (band gap), một thông số quan trọng của vật liệu bán dẫn, đã được xác định. Kết quả cho thấy năng lượng vùng cấm của cả hai pha CeO₂ và α-Fe₂O₃ đều giảm khi nhiệt độ nung tăng, cho thấy khả năng điều chỉnh tính chất quang học thông qua xử lý nhiệt. Về mặt từ tính, phép đo từ kế mẫu rung (VSM) đã vẽ ra đường cong từ trễ đặc trưng của vật liệu. Một kết quả đáng chú ý là vật liệu này thể hiện lực kháng từ (coercivity) rất cao, trong khi độ từ dư và độ từ hóa bão hòa lại tương đối thấp. Những đặc tính này cho thấy đây là một loại vật liệu từ cứng, có tiềm năng ứng dụng trong các lĩnh vực đòi hỏi nam châm vĩnh cửu hoặc vật liệu ghi từ.

5.1. Đánh giá tính chất quang và năng lượng vùng cấm Band Gap

Phổ UV-Vis là phương pháp chính để nghiên cứu tính chất quang. Kết quả chỉ ra rằng hệ vật liệu có khả năng hấp thụ ánh sáng trong một dải rộng, từ 220 nm đến 570 nm. Năng lượng vùng cấm (Eg) được tính toán từ dữ liệu này. Cụ thể, ở nhiệt độ nung 850°C, pha CeO₂ có Eg là 2,82 eV và pha α-Fe₂O₃ có Eg là 1,32 eV. Các giá trị này đều nằm trong vùng bán dẫn, xác nhận tiềm năng của vật liệu trong các ứng dụng quang điện tử và hoạt tính quang xúc tác. Việc giá trị Eg thấp hơn so với các oxit tinh khiết cho thấy sự tương tác điện tử mạnh mẽ giữa hai pha, một minh chứng cho cơ chế xúc tác синерги.

5.2. Phân tích tính chất từ và đường cong từ trễ

Tính chất từ được khảo sát bằng VSM ở nhiệt độ phòng. Đường cong từ trễ cho thấy vật liệu có lực kháng từ cao (H_c ≈ 500,021 Oe). Lực kháng từ cao là đặc trưng của vật liệu từ cứng, có khả năng chống lại sự khử từ từ bên ngoài. Tuy nhiên, độ từ dư (M_r) và độ từ hóa bão hòa (M_s) lại thấp (M_s ≈ 0,11967 emu/g). Sự kết hợp giữa lực kháng từ cao và độ từ hóa bão hòa thấp làm cho vật liệu này trở nên độc đáo, phù hợp cho các ứng dụng chuyên biệt như trong các thiết bị ghi từ mật độ cao hoặc nam châm vĩnh cửu siêu nhỏ, nơi khả năng lưu trữ trạng thái từ quan trọng hơn cường độ từ trường tạo ra.

VI. Tương Lai Và Ứng Dụng Đột Phá Của Vật Liệu Nano Ce Fe O

Dựa trên những phân tích về cấu trúc và tính chất, vật liệu nano Ce-Fe-O hứa hẹn nhiều ứng dụng đột phá trong tương lai. Tiềm năng lớn nhất nằm trong lĩnh vực xúc tác xử lý môi trường. Nhờ khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến và diện tích bề mặt lớn, vật liệu này có thể được sử dụng để phân hủy chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy trong nước thải công nghiệp, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước. Hơn nữa, với các đặc tính bán dẫn có thể điều chỉnh, chúng là ứng cử viên sáng giá cho việc chế tạo các loại cảm biến khí nhạy và chọn lọc, có khả năng phát hiện các loại khí độc hại ở nồng độ thấp. Trong lĩnh vực năng lượng, khả năng lưu trữ oxy của CeO₂ kết hợp với tính dẫn điện của Fe₂O₃ mở ra triển vọng ứng dụng làm vật liệu điện cực cho pin nhiên liệu oxy rắn (SOFC), một công nghệ năng lượng sạch hiệu suất cao. Các đặc tính từ cứng độc đáo cũng gợi ý tiềm năng trong công nghệ lưu trữ thông tin và y sinh, chẳng hạn như trong các hạt nano từ tính dẫn thuốc. Để hiện thực hóa những tiềm năng này, các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp để tạo ra vật liệu có cấu trúc perovskite CeFeO₃ tinh khiết hoặc kiểm soát chính xác hơn sự phân bố pha trong vật liệu composite.

6.1. Hướng tới xúc tác xử lý môi trường và phân hủy ô nhiễm

Khả năng phân hủy các chất ô nhiễm như thuốc nhuộm dệt may hay các hợp chất hữu cơ bền vững là một trong những ứng dụng được kỳ vọng nhất. Cơ chế xúc tác của hệ Ce-Fe-O dựa trên việc tạo ra các cặp electron-lỗ trống khi được chiếu sáng. Các cặp này sau đó phản ứng với nước và oxy để tạo ra các gốc tự do có khả năng oxy hóa mạnh, tấn công và phá vỡ cấu trúc của các phân tử ô nhiễm. Sự kết hợp giữa CeO₂ và Fe₂O₃ giúp tăng hiệu quả tách cặp electron-lỗ trống, giảm sự tái hợp và do đó nâng cao hoạt tính quang xúc tác tổng thể.

6.2. Triển vọng trong cảm biến khí và pin nhiên liệu SOFC

Đối với cảm biến khí, nguyên lý hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở của vật liệu khi nó tương tác với các phân tử khí mục tiêu. Cấu trúc nano với diện tích bề mặt lớn của hạt nano Ce-Fe-O làm tăng tối đa diện tích tiếp xúc với môi trường khí, giúp cải thiện độ nhạy của cảm biến. Trong pin nhiên liệu oxy rắn (SOFC), vật liệu này có thể được sử dụng làm thành phần của cathode, nơi diễn ra phản ứng khử oxy. Khả năng vận chuyển ion oxy của CeO₂ và độ bền hóa học cao làm cho nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn để thay thế các vật liệu quý hiếm và đắt tiền hiện nay, góp phần hạ giá thành và thúc đẩy thương mại hóa công nghệ SOFC.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Téng quan ~ Tổng quan các nghiên cứu trong và nước, các lý thuyết và cơ sở khoa học liên quan đến để di “Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu — Trình bày các bước tiễn "hành tổng hợp vật liệu và các phương pháp nghiên cứu được dùng để xác định thành. phần phase, cầu trúc và tính chất quang từ của hệ vật liệu. Chương 3: Kết quả và thảo luận ~ Trinh by cdc két quả nghiền cứu về thành phẩn phase, cấu trúc và tính chat quang, tính chất từ của vật liệu. Chương 4: Kết luận và đỀ xuất ~ Tôm tất các kết quả đạt được của đề ti và để xuất các hưởng nghiên cứu để mở rộng và phát triển hướng nghiên cúu của để tài tong tong li CHUONG 1.

Tổng quan về vật 1 nano trén cori A-Fe-O (A la nguyên tổ đất hiểm) 1-11. Giới thiệu và cẫu trúc tỉnh thể “Một trong những vật liệu nano trên cở sở A~Fe—O (A là nguyên tổ đất hit ) được. «quan tam nghiên cứu hiện nay là vật iệu xide perovskite, Provskite litn go chung của các vật liệu có cấu trúc tương tự cấu trúc của khoángchất caleium titanate (CaTiOs) với công thức tổng quất ABX) [3]. Khoáng chất này được phát hiện tại vùng núi Uran của Nga vào năm 1839 bởi nhà khoáng vật học người Nga Lev Perovski (1792 ~ 1856) (|.

Các oxide perovelite ABO; cổ nhiu tính chất mang tính ứng dụng như vật liệu ‘bin din, chit ác quang, vật liệu từ. Do đó, loại vật liệu oxide perovskite được nhiễu nhà nghiên cứu quan tâm: Cấu trúc perovsi ite dang ABOs, vj ti A các nguyên tổ có bán kính lớn hơn thường là các on kim loại kiềm thổ (Ca, Ba, r.) hoặc kim loi đất :m họ lanthanide (Y, La, Pr, Nd, Bu.) vị trí B là các on kim loại chuyển tiếp hod (Mn, Fe, Co, N Tỉ.) sö bán kính nhỏ hơn, “Trong edu trite perovskite If tưởng, ô mang cơ sở là một hình lập phương tâm. khỏi với các thông số mạng y = 90%, Tại vị trí các đỉnh của hình lập phương l ede eaton A, tâm của sân mặt hình lập phương l vị tí củ on phi tí, thường là ion O* và tại tâm của hình lập phương là vị trí của ion B. Cation vị trí B được bao quanh bởi 8 cation vị trí A và 6 ion O°„ © Vitricationa*® — © Vj trication BY © Vjtrianion 0» Hinh 1.

(a) Cấu trúc lý tưỡng perovskite ABO›,(b) Sự sắp xếp các bất diện trong cấu trie perovskite I tung 1. Tính chất và ứng đụng của vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O Tỉnh chất của vật liệu. Nhiều vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O thể hiện tính chất đẫn điện, khi pha tạp. sắc loại vật liệu nano trên cơ sở Á- Fe-O thì tính chất dẫn điện của vật liệu có thể bị thay d3i, Mét sé perovskite la chit sigu dẫn ở nhiệt độ cao.

Ngoài ra, vật liệu nano trên sơ sở A-Fe-O thể hiện tính chất s điện dưới tác dụng của điện trường ngoài. Các fete perovskite dang AFcO có thành phần là ron, do đồ cic ferite perovskite c6 tính chất từ [29]. Bên cạnh đó, một số vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O có đặc tính ‘quang hoc c6 thể xú tác cho các phản ứng quang hóa; các ậtiệu nano trên cơ sở Á Fe-O có thể có tính chất hóa lý với bẻ mặt hấp phụ tốt [30]. Ủng dụng của vật liệu Trong số các chat ban din oxide kim loại có kích thước nano, orthoferrite đắth AFO; (A — La, Y,Pr, Sm, Ho) đã được nghiên cứu để ng dụng trong nhiều lĩnh vực như thuốc nhuộm vô cơ, chất xúc tác quang học, cảm biển khí, vật liệu từ tính hoặc điện cực cho pin L-ion [31].

Ngoài ra, vit ligu loi perovskite th hit tr quan im lớn ứng dụng trong các công nghệ tin én như pin nhiên ligu oxide rin, cm bién hóa học, màng thắm oxygen. Vi dy, perovskite LaFeOs pha tạp Ni đã được sử dụng để chế tạo. ật liệu cathode cho pữn nhiên liệ oxide rắn, hoạt động xúc tc tốt để giảm oxygen ở nhiệt độ hoạt động từ 700 °C và là chất giãn nở nhiệt phù hợp với chất điện phân [32]. Một số vật liệu nano trên cơ sở A-Fe-O như vật liệu nano với hành phần Ee:O-Y:O, .được nghiên cứu ứng dụng trong các phương pháp chn đoán t, chẳng hạn như xét nghiệm hấp thụ miễn địch liên kết enzymne, lăng thân nhiệt và vận chuyển thuốc bằng vật nano từ tính [33].

Bên cạnh đó, vật liệu oxide perovskile có ứng dụng làm pin mặt ti [3] 1. Các đặc trưng từ tính và quang học của vật liệu nano trên cơ sở A~Ee-O 'Về đặc trưng từ tính, nhiều nghiên cứu về từ tính của vật liệu trên cơ sở A-Fe-O, đặc biệt là loại vật liệu nano femile perovskdte đã được công bổ, Kết quả của một nghiên cứu năm 2019, cho thấy mảng nano của ytrium ferite là vật liệu từ mm, độ từ hóa tăng lên khi tăng độ đầy của mùng, sự hiện điện pha tạp chất của oxide ro trong các mẫu làm tăng giá trị từ hóa và tăng phạm vi ứng dụng của hệ vật liệu [33]. Trong nghiền cứu năm 2030 của Nguyễn Anh Tiển và cộng sự, vật liệu nano PrFeOs doe khảo sắc là thuận từ vớ lực khẳng ừ thấp nên vật liệu nano PiEeO› có tim năng ứng dụng trong các thiết bị hoạt động ở từ trường cao [35]. Năm 2022, Nguyễn Thị Kim “Chung và cộng sự nghiên cứu từ tỉnh cia vat ligu neodymium orthofenite pha tạp ceadmium, kết quả nghiên cứu thu được vật liệu nano NdEeO; pha tạp cadmium có lực kháng từ cao có thể được áp dụng làm nam châm vĩnh cửu hoặc vật liệu ghỉ từ tính.

trongỗ cứng [36] Về đặc tính quang học, một số nghiên cứu về đặc tính quang học của vật liệu. perovekit được thực hiện, một công trnh nghiên cứu về vật lệu nano PrFeO› được khảo sắt có các dải hắp phụ mạnh trong phạm vi UV ~ Vis [35]. Trong nghiên cứu về tinh chit quang ita vt liga NdFeOs pha tap cobalt, kết quả đặc ỉnh quang học của vật liệu cho thấy các giá tr khoảng cách dải hắp thụ quang giảm [37] 1. Một số phương pháp tổng hợp vật liệu nano 1.

Phuong pháp phản ứng phase rin Phương pháp phản ứng phase rắn (phương pháp gốm) là phương pháp truyền. thống để chế tạo các oxide phúc hợp, các nguyên liều thổ và các sản phẩm đều ở trang thái rắn. Vật liệu nano có thành phần phase với cấu trúc perovskite có thể được tổng. hợp bằng phương pháp phản ứng phase rn bằng cách trộn các muỗi carbonate hose ‘oxide cia ci kim loại A, B trong công thức chung của perovkite ABOtheotỉ lệ thích hợp và nghiền trộn trong thời gian dài tạo thảnh hỗn hợp đồng nk ủi được thiêu kết ở nhiệt độ cao [38].

Tổng hợp vật liệu nano bằng phương pháp phản ứng phase rắn được thực hiện khi đơn giản, chỉ phí không guả cao. Tuy nhin, rong trường hợp cằn tổng hợp vật liệu nano có:chất lượng đồng nhất, giảm kích. thước hạt theo mong muốn, bước nghiền — trận ép vién va nung thường được lặp li nhiề lần và kéo dải thời gian nung mẫu, gol tong qu nh ngiễntộn đề ông độ đồng nht củ bổ hợp ấn v giảm kích thước hại thường được thêm các tạp chất làm cản trở quả tình điều khiển hình dạng hạt Trong quá tình sử lý ở nhiệt độ cao có thể xuất hiện các thành ph không mong muốn [38]. Phương pháp thủy nhí Phuong pháp thủy nhiệt dựa trên nguyên tắc hòa tan các chất tham gia trong nước.

với điều kiện nhiệt độ và áp suất cao. Khi tăng nhiệt độ, các tiền chất bị hòa tan liên tye, ting sự va chạm có hiệu quả và tăng mức độ phản ứng giữa chúng. Khi thực hiện phương pháp này sẽ diỄn ra quá trình thủy phân nhanh của các dung địch muỗi kim loại hình thành các hydroxide tương ứng, sau đó các hydroxide bi khir nude tao thin cdc oxide kim loai [39, 40]. "rong phương pháp này, bằng cách thay đổi ti I tên chất, nhiệt độ, áp suất và thời gian phản ứng cỏ thê điều kiến được kích thước và hình thái hạt với độ tỉnh khi sao, vật liệu có mức độ đồng nhất và độ mịn cao, cấu trúc tính thể thu được khá hoàn chinh, Tuy nhiên, phương pháp này cần nhiều thời gian đẻ thực hiện, thiết bị phức tạp.

và cần sử đụng các thêm các chất hoạt động bề mặt [39,40] 8 1.33, Phurong php sol-gel Phuong php sol ~ gel la phuromg pháp hóa học dựa trên cơ sở của phần ứng thủy phân và ngưng tụ các tiễn chất. Nguyên liệu của phương pháp sol ~ gel thường là các. mui được hồa tan theo ỉlệ nhất định, sol được hình thành do sự phân tần hệ keo của các hạt ấn tong môi trường chất lòng. Trong quá trình sơl - gel, các nguyên tổ kim loại bị bao quan bởi các ligand khác nhau, khi phản ứng tạo thảnh có hơn hai liên kế thì phân từ có kích thước không giới hạn và chiếm toàn bộ th ích dung dịch ạo thành gel [38], Phuong phip sol ~ gel c6 nhigu ưu điểm như: tổng hợp vật liệu có độ đồng nhất cao do khả năng trộn lẫn các chất ở quy mô nguyên tử, vật liệu sau khi tổng hợp có độ.

tỉnh khiết cao va trong quá trình tổng hợp có thể điều khiển kích thước, hình dạng hạt vật liệu. Ngoài ra, phương pháp sol — gel có thẻ đùng tống vật liệu ở nhiều hình dạng. khác nhau như dạng sợi, dạng mảng mỏng, dạng khối. [38] L4, Phương pháp đồng kết tủa Phương pháp đồng kết tủa là phương pháp hóa học tổng hợp vật liệu nano được sử dụng phổ biến hiện nay.

Phương pháp này thường được đùng tổng hợp các dom vi oxide va cae oxide phức hợp. Các oxide phức hợp được điều chế từ các dung dịch muối. ương ứng và được kết ta bằng các tác nhin ahir ammonia, sodium hydroxide. Các kết tủa sau khi lọc và rửa sẽ được làm khô tự nhiên, sé nt đồ được nghiễn mịn và nung ở nhiệt độ thích hợp để thu được vật liga, Kich thug hat ật liệu có thể được kiểm soát thông qua các yêu tổ như pÏT của dung dịch, nhiệt độ, <dung môi thủy phân catin và lệ nguyên liệu ban đầu,.

I0, I2, 40} Phương pháp đồng kết tia có nhiễu tu điểm như: tổng hợp được vật liệu có độ tỉnh khiết và tính đồng nhất ao, trang thiết bị không quả đắ tiễn, quy trình thực hiện không quá phúc tạp và quá trình nung mẫu có thể thực hiện ở nhiệt độ không chế cao.