Study of size controlled synthesis and chaaccteristic of manganese (III) oxide nanoparticle

Bài báo trình bày nghiên cứu sử dụng phương pháp sol-gel có sử dụng các chất phụ gia hữu cơ để tổng hợp nano Mn2O3. Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất phụ gia hữu cơ (axit xitric và SDS (sodium dodecyl sulfate)) và nhiệt độ nung đến kích thước của sản phẩm nano tạo thành. Các sản phẩm tạo ra đều được xác định các tính chất vật lý dựa trên phổ XRD, EDS và hình ảnh SEM.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Study of size controlled synthesis and chaaccteristic of manganese (III) oxide nanoparticleTạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh học – Tập 20, số 4/2015 STUDY OF SIZE CONTROLLED SYNTHESIS AND CHAACCTERISTIC OF MANGANESE (III) OXIDE NANOPARTICLE Đến tòa soạn 31 – 3 – 2015 Thi Thu Ha Lai, Nguyen Bich Ngan, Van Thao Ta Department of chemistry, Hanoi National University of Education, Vietnam TÓM TẮT TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA HẠT MANGAN (III) OXIT Ở CÁC KÍCH THƯỚC NANO KHÁC NHAUBài báo trình bày nghiên cứu sử dụng phương pháp sol-gel có sử dụng các chất phụ gia hữucơ để tổng hợp nano Mn2O3. Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất phụ giahữu cơ (axit xitric và SDS (sodium dodecyl sulfate)) và nhiệt độ nung đến kích thước của sảnphẩm nano tạo thành. Các sản phẩm tạo ra đều được xác định các tính chất vật lý dựa trênphổ XRD, EDS và hình ảnh SEM. Kết quả cho thấy, khi nồng độ của axit xitric tăng dần từ0.5M đến 4.0M thì kích thước của nano Mn2O3 tạo thành giảm dần và đồng đều hơn, trong khinồng độ của SDS (0.5M – 2.0M) gần như không ảnh hưởng đến kích thước của nano Mn2O3.Hình ảnh SEM cũng cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến kích thước hạt nano Mn2O3,trong đó sản phẩm nung ở 600oC được xem là tối ưu hơn so với nung ở 500oC hay 700oC.Như vậy, việc tổng hợp nano Mn2O3 với các kích thước khác nhau (trong khoảng 50nm đến400nm) có thực hiện dễ dàng dựa vào việc thay đổi nồng độ của axit xitric hay nhiệt độ nung.Do tính chất vật lý của các vật liệu nano thay đổi phụ thuộc vào kích thước hạt, nên việc tạora nano Mn2O3 ở các kích thước khác nhau có thể giúp mở rộng hơn các ứng dụng của vậtliệu này trong công nghệ nano cũng như công nghệ vật liệu.1. INTRODUCTION catalysis, gas sensors, electrochromic films,Manganese oxides are important materials battery cathodes, heterogeneous catalyticand have many applications in many fields materials and magnetic materials [6,7]. Itsuch as catalysis, electrodes, high-density has been widely used for the preparation ofmagnetic storage media, ion exchangers, Li-Mn-O electrodes for rechargeablesensors, molecular adsorption, and lithium batteries and for soft magneticelectronics [1-5]. Particularly Mn2O3 is a materials such as manganese zinc ferrite,very important material extensively used in 339which is applicable as magnetic cores in Mn2O3 as expected. Significantly, resultstransformers for power supplies [8]. show clearly the effect of citric acidMn2O3 nanoparticles have prepared by concentration on Mn2O3 nanoparticle size,various methods like surfactant-mediated the increase of citric acid concentrationsynthesis, thermal decomposition, polymer- leads to the decrease of nanoparticle size.matrix assisted synthesis and spray- Whereas, it was not found any influence ofpyrolysis [9,10]. Some of the above SDS concentration on the size of preparedmethods suffer from the difficulty in size- Mn2O3 nanoparticle products. Furthermore,homogeneity and well dispersion of Mn2O3 600oC was found to be the best annealingnanoparticles. Recently, the strategy of temperature in this study. Altering the citricusing organic templates or additives to acid concentration or annealing temperaturecontrol the nucleation, growth, and allows us to achieve Mn2O3 nanoparticlesalignment of inorganic particles has been with different sizes, this might open newwidely applied to the bio-mimetic applications of obtained matterials inmorphogenesis of inorganic materials with nanotechnology field.complex forms [11]. In this method organic 2. EXPERIMENTAL AND MATERIALSadditives are used as emulsifiers. The main Manganese nitrate, citric acid, sodiumadvantage of this method is lowering the dodecyl sulfate (SDS), were purchasedcalcination temperature [12]. Moreover, the from Sigma-Aldrich supplier. Doublerapid evolution of a large volume of gases distilled (DD) water was used as the solventduring the annealing process of the method throughout the experiment.cools the product immediately, limits the 2.1. Characterization Methodsoccurrence of agglomeration due to the The crystal structure of Mn2O3aggregation of small particles under high nanoparticles was analyzed by a Richtemperature, thus leading to nanocrystalline Siefert 3000 diffractometer with Cu-Kα1powders [13,14]. In spite of those radiation (λ = 1.5406 Å). The morphologyadvantages, an intensive study for the of the materials was analyzed by SEMsynthesis of Mn2O3 nanoparticle using this HITACHI SU6600 scanning electronmethod has been not performed – for our microscopy respectively.best knowledge until now. 2.2. Synthesis of Mn2O3 NanoparticlesHere, we demonstrates a sol-gel method Mn2O3 was prepared by thermalusing the various concentration of SDS or decomposition of manganesecitric acid as organic additives for size citrate/manganese dodecyl sulfate. Thecontrolled Mn2O3 nanoparticle preparation. manganese citrate/manganese dodecylAnnealing temperature was also sulfate was prepared by reacting aqueous oinvestigated at 500 to 700 C. The solutions of 1 M manganese nitrate withcharacterization of final samples by XRD citric acid (0.5 - 4 M)/sodium dodecyland EDS revealed high purity, had cubic sulfate (SDS) (0.5 – 2 M). The obtainedphase structure and chemical formular is suspension was firstly ...