ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA HOÁ HỌC -------- ---------
Đ TÀI
:
Ề
Ổ
Ằ
C NANO B NG PH Ạ Ộ Ấ
2 KÍCH TH Ớ
ƯƠ Ề Ặ
T NG H P CeO NG ƯỚ Ợ PHÁP T B C CHÁY V I CH T HO T Đ NG B M T Ự Ố LÀ POLYVINYLALCOL
KHOÁ LU N T T NGHI P Đ I H C CHÍNH QUY Ệ
Ạ Ọ
Ố
Ậ
Hà N i, 6/2007
ộ
1
M t s ng d ng c a CeO ụ
ộ ố ứ
ủ
2
ượ
ề
• Xeri oxit đ ệ
c s d ng trong nhi u lĩnh ậ ệ
ử ụ ố
ứ
ỷ
v c: luy n kim, g m s , thu tinh, v t li u ự phát quang, xúc tác…
ng ( khí th i ôtô, xe máy…).
• Xúc tác - x lí môi tr ử
ườ
ả
2
2 siêu m nị
t sol-gel (Hydrothermal sol-gel).
ỷ
ệ
- Ph - Ph - Ph
ươ ươ ươ
ng pháp thu nhi ng pháp l ng đ ng đ ng th (hamognous deposition). ể ồ ọ ng pháp l ng đ ng phun (spray deposition). ọ
ắ ắ
ng pháp t
b c cháy (The auto-combustion method
ươ
ự ố
M t s ph ộ ố ươ ng pháp đi u ch CeO ề ế
).
ng pháp đ u:
ượ
ủ
ể
- Ph Nh c đi m c a ba ph ươ - Khó ki m soát và khó đi u khi n ph n ng thu đ ề
ầ ả ứ
c ể ượ
ể ẩ s n ph m nh ý mu n. ả ư ố
- Khó khăn v m t kĩ thu t, đòi h i thi
3
t b đ t ti n. ề ặ ậ ỏ ế ị ắ ề
Ph
ng pháp t
b c cháy
ự ố
ươ (The auto-combustion method)
• Là ph
ng pháp l
ươ
ừ
cháy
t
ự ề
i d ng nhi ệ ợ ụ ả ứ ủ ự ả
ệ
oC) đ t o ra nhi
ể ạ
ầ
bên ngoài.
t phát ra t kh năng t cháy c a ph n ng do các ả ch t đ u đ u có kh năng t nhi ấ ầ ở t đ đ th p (150-500 ệ ộ ộ ấ cao (1000-1500oC) mà không c n cung c p thêm năng l ng t ấ
ượ
ừ
4
u đi m
Ư ể
• D đi u khi n kích th
c h t, đ đ ng
ễ ề
ể
ướ
ộ ồ
ạ
đ u.ề
ứ
t b ph c ế ị ng nên
quy mô l n.
• Chi phí th p, không đòi h i thi ỏ i v m t năng l ậ ợ ề ặ ượ i cho vi c đi u ch ề
ấ t p, thu n l ạ thu n l ậ ợ
ế ở
ệ
ớ
5
2 b ng ph
ng pháp t ổ ự ố b c cháy v i ớ
Axit xitric 3M
Polivinyl ancol
Ce(NO3)3 1M
T ng h p CeO ợ ấ ươ ch t ho t đ ng b m t là polivinyl ancol ề ặ ằ ạ ộ
+
+
c)
ạ
t, khu y đ bay h i n ể
ơ ướ
ấ
T o gel (gia nhi ệ
. Nâng nhi
t đ lên 130
oC
ệ ộ
Gel t
b c cháy
ự ố
Làm khô gel ( Ng ng khu y) ừ ấ
S n ph m d ng b t, màu vàng nh t ạ ộ ạ ả
6
ẩ
Các ph
ng pháp v t lý nghiên c u đ c tr ng v t li u
ươ
ậ ệ
ứ
ư
ặ
ậ
ễ • Phân tích nhi u x tia X: S n ph m đ ạ ượ ễ ả ẩ
a ủ
c ghi nhi u x tia X trên máy nhi u x D8 ADVANCE (Brucker- ạ ạ ễ Đ c) c a Khoa hoá h c, ĐHKHTN v i b c x CuK ớ ứ ạ ọ ứ (l =0.15406nm, 40kV, 40mA), gãc ®o 25- 70o.
q
l 9.0=d b cos
KÝch thíc h¹t trung b×nh ®îc tÝnh theo c«ng thøc Debye-Scherrer:
7
¶nh hiÓn vi ®iÖn tö truyÒn qua TEM vµ ¶nh nhiÔu x¹ ®iÖn tö ®îc ghi trªn m¸y TEOL – TEM 1010, NhËt B¶n (ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam).
K t qu và th o lu n ậ ế ả ả
nh h
ưở
ế
ạ c h t 3+/axit
c ti n hành v i t l
ng c a nhi ủ ệ
ệ ộ ạ ượ
ế
Ả Các thí nghi m đ
ướ mol Ce ng ượ oC, 60oC, 80oC và
t đ t o gel đ n kích th ớ ỉ ệ ng polyvinylancol b ng 25% l t đ t o gel thay đ i: 40 ệ ộ ạ
ằ ổ
xitric = 1:3, L ượ Ce(NO3)3 và nhi 90oC.
ạ
ẫ
ủ
ẫ
2 oC (a),
ồ ả ng v i nhi ớ
ễ ủ t đ t o gel thay đ i: 40 ệ ộ ạ
ổ
Ả t đ t o gel là 80
nhi
oC
Hình 1. nh nhi u x tia X c a m u ễ ạ ở
ệ ộ ạ
Gi n đ nhi u x tia X c a các m u CeO ứ 60oC (b), 80oC (c), 90oC (d)
8
K t qu và th o lu n
ế
ả
ả
ậ
Bảng 1. KÝc h thíc h¹t trung b ình (nm ) c ña Ce O2 p hô thué c v µo nhiÖt ®é t¹o g e l
Nhi
t đ t o gel
40oC 60oC 80oC 90oC
ệ ộ ạ
Kích th
c h t (nm)
16.8
15.7
9.4
10.8
ướ
ạ
KÝch thíc h¹t (nm) 18
16.8
16
15.7
14
12
10.8
10
9.4
8
40
60
80
100
NhiÖt ®é t¹o gel (oC)
9
Hình 2. KÝc h thíc h¹t trung b ình (nm ) c ña Ce O 2 p hô thué c v µo nhiÖt ®é t¹o g e l
nh h
ng c a t l
mol Ce
3+/axit xitric
Ả
ưở
ủ ỉ ệ
mol Ce ượ
ờ ưở
ng polyvinylancol 3+/axit xitric và l ng đ n th i gian t o gel và thu c tính ạ ế c và ng đ n kích th ộ ướ ưở ế ả
ố ử ạ
• T l ỉ ệ nh h ả c a gel mà còn nh h ủ 2. hình thái c a h t CeO ủ ạ c xem nh ph i t Axit xitric đ ượ ủ ỉ ề ạ
t o ph c và tác ứ ư nhân đi u ch nh pH c a quá trình t o thành sol- gel.
Polyvinylancol là tác nhân đi u khi n kích th ể ề
ừ ạ ấ
10
c ướ t và hình thái h t, v a là tác nhân cung c p nhi ệ cho s b c cháy. ự ố
T l
mol Ce
3+/axit xitric và l
ng
ỉ ệ
ượ
PVA
3+/axit xitric đ
mol Ce c l y là 1:2, 1:3, 1:4 còn
ượ ấ
3)3 và ti n ế oC.
11
• T l ỉ ệ l ng polyvinylancol đ ượ 20%, 25%, 30% kh i l ố ượ nhi hành thí nghi m ượ ấ c l y b ng 10%, 15%, ằ ng c a Ce(NO t đ t o gel là 80 ủ ệ ộ ạ ệ ở
nh h
ng c a t l
mol Ce
3+/axit xitric v i PVA
Ả
ưở
ủ ỉ ệ
ớ
3+
/axit xitric
ng c a t l Ả • B ng 2. nh h
10%
15%
20%
25%
30%
ả và l ượ ưở ng PVA đ n kích th ế ủ ỉ ệ ướ mol Ce c h t CeO ạ 2
1:2
10.8
9.9
10.9
10.2
10.6
1:3
10.1
9.5
9.7
9.4
9.5
1:4
16.2
12.5
11.0
9.4
10.2
12
% PVA Ce3+/xitric
ế ả ụ ả ạ ệ ễ ả
K t qu ch p nh TEM và nh nhi u x đi n tử
1:2 10%PVA
1:2 25%PVA
1:3 10%PVA
1:3 25% PVA
1:4 10% PVA
1:4 25% PVA
c a m u
ạ ệ ử ủ
ẫ
3+/axit xitric=1:3
nh nhi u x đi n t ễ ớ ỉ ệ
Ả CeO2 v i t l
Ce và 25% PVA
13
ậ
ế
K t lu n • Tõ nh÷ng kÕt qu¶ thùc nghiÖm ®iÒu chÕ CeO2 vµ nghiªn cøu c¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh tæng hîp CeO2, chóng t«i rót ra mét sè kÕt luËn sau ®©y: 1. Tæng hîp thµnh c«ng bét CeO2 (tinh thÓ) kÝch thíc nanomÐt cã ®é tinh khiÕt cao b»ng ph¬ng ph¸p tù bèc ch¸y.
14
2. §· kh¶o s¸t ¶nh hëng cña nhiÖt ®é t¹o gel ®Õn kÝch thíc h¹t trung b×nh, c¸c kÕt qu¶ cho thÊy nhiÖt ®é tèi u cho qu¸ tr×nh t¹o gel lµ 80-90oC.
K t lu n
ế
ậ
3. §· kh¶o s¸t ¶nh hëng cña tØ lÖ mol Ce3+/axit xitric tíi kÝch thíc h¹t CeO2, tõ ®ã t×m ®îc tØ lÖ Ce3+: axit xitric tèi u lµ 1:3. 4.§· kh¶o s¸t ¶nh hëng cña lîng polyvinyl ancol ®Õn kÝch thíc h¹t CeO2 thÊy r»ng l îng polyvinylancol lµ 25% th× kÝch thíc h¹t nhá nhÊt ®¹t 9.4nm vµ ®é ph©n t¸n tèt nhÊt.
15
• Em xin chân thành c m n !
ả ơ
16
Công th c ứ Debye-Sherrer
l
q
9.0=d b cos
c h t trung bình (nm)
iạ n aử chi uề cao v chạ nhi uễ xạ c cự đ iạ
.p
=
Trong đó : d: Kích th ướ ạ λ : B cướ sóng tia X (nm) β : Độ r ngộ t FWHM (rad) b (rad) 180
θ: Góc nhi uễ xạ c aủ v chạ nhi uễ xạ c cự đ iạ (độ)
17
18
nhi
t đ t o gel là
Ả
ủ
ẫ ở
ệ ộ ạ
Hình 2. nh nhi u x tia X c a m u ễ ạ 80oC
19
