Luận văn Thạc sĩ Hoá học: Tổng hợp oxit nano CeO2 bằng phương pháp đốt cháy

Khoa học và công nghệ nano đóng vai trò trọng yếu trong nhiều lĩnh vực, từ vật lý, hóa học, sinh học đến y học, nhờ vào các tính chất độc đáo của vật liệu nano so với vật liệu khối. Đặc biệt, oxit nano CeO2, một hợp chất quan trọng của nguyên tố đất hiếm, đang thu hút sự chú ý lớn do khả năng ứng dụng rộng rãi trong vai trò xúc tác công nghiệp, vật liệu hấp thụ tia UV, phụ gia gốm, và cả trong y học, công nghệ sinh học như bảo vệ thần kinh, chống phóng xạ. Tuy nhiên, các phương pháp tổng hợp truyền thống thường phức tạp và đắt đỏ. Vì vậy, đề tài này tập trung vào nghiên cứu và tổng hợp oxit nano CeO2 bằng phương pháp đốt cháy nhằm tìm kiếm một quy trình đơn giản, hiệu quả và kinh tế hơn.

Các nhà nghiên cứu, sinh viên sau đại học và chuyên gia trong lĩnh vực hóa học vô cơ, khoa học vật liệu, công nghệ nano và các ngành liên quan quan tâm đến tổng hợp và ứng dụng oxit nano.

Nghiên cứu này tập trung vào việc tổng hợp oxit nano CeO2 bằng phương pháp đốt cháy, một kỹ thuật được đánh giá cao vì sự đơn giản, chi phí thấp, tiết kiệm thời gian và khả năng sản xuất vật liệu nano với quy mô lớn, có độ tinh khiết, đồng nhất và hoạt tính cao. Luận văn đã sử dụng glyxin làm nhiên liệu và tác nhân tạo phức, cùng với amoni ceri nitrat là nguồn cung cấp ion Ceri và chất oxi hóa ban đầu. Các vật liệu được tổng hợp theo quy trình bao gồm hòa tan tiền chất, điều chỉnh pH, gia nhiệt, sấy khô và nung, sau đó được đặc trưng bằng nhiều phương pháp như phân tích nhiệt (DTA, TGA), nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM) và truyền qua (TEM), cùng với đo diện tích bề mặt riêng (BET). Kết quả nghiên cứu đã xác định các điều kiện tối ưu để tổng hợp oxit nano CeO2 hiệu quả. Cụ thể, nhiệt độ nung tối ưu là 400°C, pH ban đầu của hỗn hợp là 4, nhiệt độ phản ứng tối ưu là 80°C, tỉ lệ mol Ce4+/glyxin là 1/3 và tỉ lệ mol Ce4+/NH4NO3 là 1/2. Dưới những điều kiện này, sản phẩm CeO2 thu được có kích thước hạt trung bình là 28,6 nm, diện tích bề mặt riêng đạt 18,25 m²/g, và có cấu trúc nano dạng tổ ong, đồng đều. Những kết quả này không chỉ cung cấp một phương pháp tổng hợp oxit nano CeO2 tối ưu, mà còn mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực yêu cầu vật liệu nano hiệu năng cao như xúc tác, vật liệu quang học và y sinh.