Ảnh hưởng của nhiên liệu lên cấu trúc của hạt nano LaMnO3 chế tạo bằng phương pháp kích nổ vi sóng

Bài viết trình bày các kết quả về việc chế tạo hạt nano LaMnO3 bằng phương pháp kích nổ vi sóng. Dung dịch muối nitrate của các kim loại La và Mn sẽ tác dụng với nhiên liệu thích hợp trong phản ứng kích nổ. Nhiên liệu có vai trò rất quan trọng trong phản ứng là cung cấp nhiệt cần thiết cho sự hình thành sản phẩm perovskite LaMnO3.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của nhiên liệu lên cấu trúc của hạt nano LaMnO3 chế tạo bằng phương pháp kích nổ vi sóngNghiên cứu khoa học công nghệẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU LÊN CẤU TRÚC CỦA HẠT NANO LaMnO3 CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP KÍCH NỔ VI SÓNG Nguyễn Thị Diệu Thu1, Nguyễn Việt Tuyên2, Trần Thị Hà1,* Tóm tắt: Trong báo cáo này, chúng tôi trình bày các kết quả về việc chế tạo hạt nano LaMnO3 bằng phương pháp kích nổ vi sóng. Dung dịch muối nitrate của các kim loại La và Mn sẽ tác dụng với nhiên liệu thích hợp trong phản ứng kích nổ. Nhiên liệu có vai trò rất quan trọng trong phản ứng là cung cấp nhiệt cần thiết cho sự hình thành sản phẩm perovskite LaMnO3. Chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của lượng chất đóng vai trò nhiên liệu (analine) trong phản ứng kích nổ lên sản phẩm thu được. Kết quả cho thấy các amino axit cho sản phẩm tinh khiết và kết tinh tốt. Các sản phẩm thu được đã được nghiên cứu cấu trúc và hình thái học bằng phép đo nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét và phép phân tích tán xạ năng lượng tia X.Từ khóa: LaMnO3; Hạt nano; Kích nổ vi sóng; Nhiên liệu. 1. MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, sự cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch và ô nhiễm môi trường lànhững vấn đề cấp thiết. Một nhóm giải pháp là tìm các nguồn năng lượng tái tạo sạch nhưnăng lượng mặt trời, gió, sóng biển… Một hướng đi khác là tìm cách nâng cao hiệu suấtsử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch đã có. Cụ thể, các pin nhiên liệu oxit rắn(SOFCs) đã được nghiên cứu rộng rãi và thu hút nhiều sự chú ý vì nó có nhiều tiềm năngđể sản xuất điện với hiệu suất cao và chi phí thấp. Đối với ứng dụng như vậy, vật liệudùng để làm catốt phải đáp ứng một số tiêu chí như: độ dẫn điện tốt, độ xốp cao để chophép khuếch tán khí, hệ số giãn nở nhiệt phù hợp với chất điện phân rắn cũng như sự ổnđịnh hóa học ở nhiệt độ cao [1-4]. Do các yêu cầu như vậy đều được đáp ứng bởi vật liệuperovskite LaMnO3 nên vật liệu này rất phù hợp để làm catốt trong SOFCs [5-8]. Sự tổng hợp vật liệu có sự hỗ trợ bằng lò vi sóng được đề xuất lần đầu tiên vào năm1985 và nhanh chóng trở thành một lĩnh vực nghiên cứu phát triển mạnh. Kể từ đó, visóng đã được sử dụng rộng rãi cho lĩnh vực tổng hợp hóa học với mục đích tăng tốc độphản ứng hóa học và tạo ra sản phẩm đồng nhất. Phương pháp kích nổ vi sóng rất thíchhợp cho việc chế tạo các vật liệu nano perovskite do những ưu điểm đáng chú ý như: bốtrí thí nghiệm đơn giản, tiện lợi, tiết kiệm thời gian, tiết kiệm năng lượng và cho sảnphẩm đồng nhất. Những ưu điểm này là kết quả của sự hòa trộn triệt để giữa các thànhphần trong môi trường dung dịch nước dưới sự chiếu xạ vi sóng và phản ứng oxi hoágiữa nhiên liệu và chất oxy hóa giải phóng ra một lượng nhiệt lớn cần thiết cho sự hìnhthành pha perovskite [9-12]. Trong bài báo này, bột nano LaMnO3 được điều chế bằng phương pháp kích nổ visóng, trong đó, analine được sử dụng làm nhiên liệu trong phản ứng và các muối nitrat củalantan và mangan đóng vai trò là chất oxi hóa. Chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng củachất nhiên liệu lên tính chất của các sản phẩm nano thu được thông qua nhiễu xạ tia X(XRD), kính hiển vi quét điện tử (SEM) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS). 2. THỰC NGHIỆM Bột nano LaMnO3 được chế tạo bằng phương pháp kích nổ vi sóng với tiền chất làLa2O3 (99.99%), Mn(NO3)2.4H2O (99%) và analine được sử dụng làm nhiên liệu cho phảnứng. La2O3 được hòa tan trong axit HNO3 để lấy dung dịch La(NO3)3. Sau đó, các dungdịch La (NO3)3 1M và Mn (NO3)2 1M trong nước ở tỷ lệ mol 1: 1 được trộn đều trước khiđưa thêm analine vào dung dịch. Chúng tôi thay đổi tỷ lệ mol của nhiên liệu đối với ionkim loại để nghiên cứu ảnh hưởng lên sản phẩm nano thu được. Sau khi đun nóng ở 150Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san CBES2, 04 - 2018 193 Vật lý & Khoa học vật liệu°C, dung dịch tiền chất có màu hồng nhạt chuyển thành một chất trong suốt không màu vàsau đó là gel nhớt màu nâu. Gel được chuyển sang một bình chứa bằng thủy tinh được đậynắp hở và sau đó chuyển sang lò vi sóng ở công suất 900W. Gel nhớt sau khi sôi sẽ tựđộng bốc cháy để tạo ra bột mịn màu nâu. Bốn mẫu với tỉ phần mol F (tỷ lệ analine trênLathaninum nitrate) là 2, 3, 3,5 và 4 ... đã được chế tạo để nghiên cứu ảnh hưởng củanhiên liệu lên sản phẩm. Một mẫu (F = 3 (no)) đã được điều chế bằng phương pháp kíchnổ nhưng không sử dụng chiếu xạ vi sóng để so sánh. Độ kết tinh của các vật liệu đã chế tạo được khảo sát bằng hệ nhiễu xạ tia X (SiemensD5005, Bruker, Ger-many) với bức xạ K1= 0.154056 nm của Cu. Hình thái học của sảnphẩm được quan sát bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM 1010-JEOL). Thành phần củacác mẫu được xác định bằng phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS) (Oxford Isis 300) tíchhợp vào kính hiển vi điện tử quét JEOL-JSM 541 ...