Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Mở đầu
Trong những năm gần đây vật liệu perovskite đã thu hút đuợc nhiều sự chú ý bởi chúng thể hiện những tính chất thú vị, thê hiện các ứng dụng tiềm năng trong thưong mại [15], kỳ thuật cao [16], y sinh học [13]. Một số loại vật liệu perovskite mang từ trở không lồ [14], là siêu dần nhiệt độ cao , có trật tự điện tích hay dần dòng spin [11]. Các tính chất điện, từ, nhiệt của chúng cũng rất thú vị và đặc biệt khi chúng kết hợp với nhau. Chúng được dùng để làm vật liệu ghi từ, cảm biến, điện cực trong acquy dùng cho ôtô hybrid. Ngoài ra chúng là những vật liệu tiềm năng đê chế tạo thiết bị ghi nhớ hay ứng dụng trong thiết bị spintronics. Với rất nhiều ứng dụng như vậy nên vật liệu perovskite được coi là một trong số những vật liệu lý thú. ờ Việt Nam vật liệu perovskite được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng rất mạnh nhưng với hướng nghiên cứu chủ yếu là đi sâu tính vào tính chất điện và tính chất từ [1]. Ngày nay tính chất quang của vật liệu perovskite cũng đã bắt đầu được quan tâm của các nhà nghiên cứu, đặc biệt là các hạt nano perovskite phát quang mạnh với tiềm năng ứng dụng trong việc đánh dấu các phân tử sinh học. cảm biến sinh học, phát hiện các tế bào ung thư...
LaMnOỉ là một perovskite với cấu trúc ABO3, trong đó A là nguyên tố đất hiếm, B là kim loại chuyền tiếp. Các ion La có thể được thay thế bởi các ion đất hiếm khác, vị trí của Mn có thê thay thế bằng các ion kim loại chuyến tiếp nhò vậy mà từ gốc này ta có thê thu được rất nhiều hợp chất. Không chỉ vậy ta còn có thê thay đôi nồng độ của các chất tham gia nhằm tạo ra nhiều hợp chất vói tính chất khac nhau. Đê chế tạo vật liệu có tính phát quang định hướng ứng dụng trong y sinh ta có thê đưa vào vật liệu nền Eu là một nguyên tố thuộc nhóm đất hiếm có tính phát quang mạnh để thay thế vị trí của La.
Các vật liệu perovskite được chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp gốm, bốc bay nhiệt, nguội nhanh nhưng cũng có thể được chế tạo bằng phương pháp hóa như phương pháp đồng kết tủa hay phương pháp sol-gel. Phương pháp sol-gel là phương pháp đơn giản nhưng có khả năng tạo ra những hạt nano với độ đồng đều cao [1].
Trong khuôn khô khóa luận này tui xin trình bày những kết quả bước đầu trong việc chế tạo nano perovskite Lai.xEuxMno.9Zno.i03+d bằng phương pháp sol-gel hướng ứng dụng trong y sinh học. Ket quả nghiên cứu ban đầu cho thấy sự thay đôi cấu trúc và tính chất của vật liệu nano perovskite theo chế độ tạo mẫu và thành phần vật liệu ban đầu.
■?
Chương 1: Tông quan
Trong phần này, tui giới thiệu một số vấn đề liên quan như: cấu trúc tinh thê của vật liệu perovskite, một số tính chất trong các vật liệu perovskite LaMn03 và hợp chất pha tạp của chúng, phương pháp chế tạo mẫu, khái quát về đặc điềm và tính chất của các nguyên tố đất hiếm.
1.1. Khái quát chum về perovskite :
1.1.1. Cấu trúc tinh thể của vât liêu perovskite:
Perovskite là tên gọi chung của các vật liệu có cấu trúc tinh thê giống với cấu trúc của canxi titanat (CaTi03). Tên gọi của perovskite được đặt theo tên gọi của nhà khoáng học người Nga L.A.Perovski (1792 - 1856), người có công nghiên cứu và phát hiện ra vật liệu này ờ vùng núi Uran của Nga năm 1839 [2].
Cấu trúc perovskite AB03 do H.D.Megaw phát hiện lần đầu tiên năm 1864 trong khoáng chất CaTi03. A ở đây có thể là cation kim loại kiềm thô, đất hiếm,... Tùy theo nguyên tố ở vị trí B mà có thê phân thành nhiều họ perovskite khác nhau. Ví dụ khi B = Mn ta có họ manganite, B = Ti ta có họ titanate. cấu trúc perovskite lý tưởng (không pha tạp) AB03 được mô tả trên hình 1.
0 mạng cơ sở là một hình lập phương với các hằng số mạng làa = b = cvàa = p = y = 90°. Các cation A nằm ở vị trí có số phối vị là 12 với các ion lân cận là anion oxy. Các cation B nằm tại tâm của bát diện (số phối vị là 6) với 6 anion oxy nằm tại 6 đỉnh của bát diện [2]. Đặc trưng của cấu trúc perovskite là tồn tại bát diện BÛ6 nội tiếp trong ô mạng cơ sở với 6 anion oxy tại các đỉnh của bát diện và 1 cation B tại tâm của bát diện, cấu trúc tinh thê có thế thay dải từ lập phương sang dạng khác như trực giao hay trực thoi khi các ion A hay B bị thay thế bởi các nguyên tố khác.
b
Ặ
# o
Hình 1: cấu trúc perovskite lý tưởng ABO3
Đê đặc trưng cho mức độ méo mạng của tinh thê ABO3 (điều kiện bền vừng của cấu trúc perovskite ), V.Gold Schmidt đã đưa ra định nghĩa về thừa so Gold Schmidt t [12]:
t= r_ạ± ro
V2 ịrb +rj
(trong đó ra, rb, r0 lần lượt là bán kính của các ion ở vị trí A, B, 0)
Cấu trúc perovskite được coi là ồn định khi 0,79 < t < 1,00 (theo Goldschmit) với bán kính oxy là r0 = 1,36 Ả.
t = 1: trường hợp các ion có bán kính lý tưởng (cấu trúc perovskite lập phương lý
tưởng)
0.96 < t < 1: cấu trúc hình thoi (rhombohedral)
0,76 < t < 0.96: cấu trúc trực giao (orhorhombic) kèm góc liên kết B - 0 - B (0) bị uốn và lệch khỏi 180°
1.1.3. Vắt liêu perovskite ho manganite ;
Các vật liệu perovskite họ manganite (gọi là perovskite manganite) bắt đầu được nghiên cứu một cách cơ bản từ những năm 1950. Từ sau 1993 đến nay, do sự phát hiện ra hiệu ứng từ trở khống lồ (Colossal MagnetoResistance, CMR) và sự phát triển vũ bão trong lĩnh vực vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao với cấu trúc cơ sở perovskite, các vật liệu này đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trên thế giới [6].
Hiệu ứng từ trở không lồ (CMR) của perovskite maganite là sự biến đôi rất lớn của điện trở suất tương đối khi có tác dụng của từ trường ngoài. CMR phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: hóa trị của ion Mn trong tinh thê, kích thước cation ở vị trí A, sự biến đôi cấu trúc tinh thê và các ion tạp chất thay thế vị trí Mn, v.v...
Trong những năm gần đây, hợp chất LaMnOỉ+d có thể được sử dụng làm vật liệu nền cho những ion tạp chất đất hiếm khác, những ion kim loại kiềm và những ion kim loại kiềm thô, nhằm chế tạo các vật liệu phát quang mạnh [8]. Nhừng nghiên cứu gần đây cho thấy sự thay thế vị trí của ion La bằng ion đất hiếm khác, hay thay thế vị trí của ion Mn bằng các ion kim loại kiềm thố có thể thu được các hợp chất với rất nhiều tính chất hóa học và vật lý mới. Trong số các ion đất hiếm, ion Eu3+ được coi là tạp chất phát huỳnh quang màu đỏ hiệu suất nhất vì các chuyển dời SD 1F. (với j =
0,1,2, 3,4) bên trong ion này. Vì vậy, ion tạp chất Eu3 đẫ được pha vào rất nhiều vật liệu nền vô cơ. Trong nghiên cứu này chúng tui đã thử nghiệm sử dụng ion Eu3' đế thay thế vị trí của La, với hy vọng tông hợp được vật liệu phát huỳnh quang mạnh.
1.2. Các nguyên tố đất hiếm:
1.2.1. Khái quát chung:
Các nguyên tố kim loại thuộc họ đất hiếm hay nhóm Lantan gồm các nguyên tố (các nguyên tố thuộc nhóm kim loại 4f) gồm các nguyên tố La(Z=57), Ce(58), Pr(59), Nd(60), Pm(61), Sm(62), Eu(63), Gd(64), Tb(65), Dy(ốố),
Kết luân
Trong khóa luận chúng tui đã đạt được một số kết quả chính sau:
♦ Trong khóa luận này chúng tui đã chế tạo thành công hạt nano perovskite Lai.xEuxMno,9Zno5i03+d bằng phưong pháp sol-gel.
♦ Bằng phép phân tích nhiễu xạ tia X, đã tiến hành nghiên cứu và đánh giá được cấu trúc của mẫu LaMn09Zn()!|O3+d không pha tạp và pha tạp chất Eu3+ với các nồng độ khác nhau
J Hạt tinh thể tạo thành có cấu trúc hình thoi với các giá trị hằng số mạng phù hợp với phô chuẩn:
a = 5,51 ± 0,01 Ả, c= 13,53 ±0,11 Ả
V Kích thước các hạt tinh thế: 23 nm
z Đã khảo sát được sự thay đôi cấu trúc dưới ảnh hưởng của chế độ xử lí nhiệt. Khi mẫu dược ủ tại nhiệt độ trong khoảng 800-1000 °c trong 6 h thì mẫu có tính kết tinh tốt nhất.
♦ Khi pha tạp chất Eu3+ vào vật liệu nền perovskite LaMno.9Zno.i03+d đã quan sát được hiện tượng phát quang vói các cực đại tại các bước sóng: 538 nm, 559 nm, 565 nm, 602 nm; Các cực đại huỳnh quang này được giải thích là do các chuyển dời: 5Do —> 7FO , 5DO —> 7F1 5DQ —> 7F2 bên trong ion Eu3+.
Tuy nhiên đây chỉ là những nghiên cứu bước đầu tạo tiền đề cho quá trình chế tạo và nghiên cứu sâu cấu trúc và tính chất quang của vật liệu Lai.xEuxMno9Znoii03+d cũng như các vật liệu nanoperovskite phát quang khác.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Mở đầu
Trong những năm gần đây vật liệu perovskite đã thu hút đuợc nhiều sự chú ý bởi chúng thể hiện những tính chất thú vị, thê hiện các ứng dụng tiềm năng trong thưong mại [15], kỳ thuật cao [16], y sinh học [13]. Một số loại vật liệu perovskite mang từ trở không lồ [14], là siêu dần nhiệt độ cao , có trật tự điện tích hay dần dòng spin [11]. Các tính chất điện, từ, nhiệt của chúng cũng rất thú vị và đặc biệt khi chúng kết hợp với nhau. Chúng được dùng để làm vật liệu ghi từ, cảm biến, điện cực trong acquy dùng cho ôtô hybrid. Ngoài ra chúng là những vật liệu tiềm năng đê chế tạo thiết bị ghi nhớ hay ứng dụng trong thiết bị spintronics. Với rất nhiều ứng dụng như vậy nên vật liệu perovskite được coi là một trong số những vật liệu lý thú. ờ Việt Nam vật liệu perovskite được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng rất mạnh nhưng với hướng nghiên cứu chủ yếu là đi sâu tính vào tính chất điện và tính chất từ [1]. Ngày nay tính chất quang của vật liệu perovskite cũng đã bắt đầu được quan tâm của các nhà nghiên cứu, đặc biệt là các hạt nano perovskite phát quang mạnh với tiềm năng ứng dụng trong việc đánh dấu các phân tử sinh học. cảm biến sinh học, phát hiện các tế bào ung thư...
LaMnOỉ là một perovskite với cấu trúc ABO3, trong đó A là nguyên tố đất hiếm, B là kim loại chuyền tiếp. Các ion La có thể được thay thế bởi các ion đất hiếm khác, vị trí của Mn có thê thay thế bằng các ion kim loại chuyến tiếp nhò vậy mà từ gốc này ta có thê thu được rất nhiều hợp chất. Không chỉ vậy ta còn có thê thay đôi nồng độ của các chất tham gia nhằm tạo ra nhiều hợp chất vói tính chất khac nhau. Đê chế tạo vật liệu có tính phát quang định hướng ứng dụng trong y sinh ta có thê đưa vào vật liệu nền Eu là một nguyên tố thuộc nhóm đất hiếm có tính phát quang mạnh để thay thế vị trí của La.
Các vật liệu perovskite được chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp gốm, bốc bay nhiệt, nguội nhanh nhưng cũng có thể được chế tạo bằng phương pháp hóa như phương pháp đồng kết tủa hay phương pháp sol-gel. Phương pháp sol-gel là phương pháp đơn giản nhưng có khả năng tạo ra những hạt nano với độ đồng đều cao [1].
Trong khuôn khô khóa luận này tui xin trình bày những kết quả bước đầu trong việc chế tạo nano perovskite Lai.xEuxMno.9Zno.i03+d bằng phương pháp sol-gel hướng ứng dụng trong y sinh học. Ket quả nghiên cứu ban đầu cho thấy sự thay đôi cấu trúc và tính chất của vật liệu nano perovskite theo chế độ tạo mẫu và thành phần vật liệu ban đầu.
■?
Chương 1: Tông quan
Trong phần này, tui giới thiệu một số vấn đề liên quan như: cấu trúc tinh thê của vật liệu perovskite, một số tính chất trong các vật liệu perovskite LaMn03 và hợp chất pha tạp của chúng, phương pháp chế tạo mẫu, khái quát về đặc điềm và tính chất của các nguyên tố đất hiếm.
1.1. Khái quát chum về perovskite :
1.1.1. Cấu trúc tinh thể của vât liêu perovskite:
Perovskite là tên gọi chung của các vật liệu có cấu trúc tinh thê giống với cấu trúc của canxi titanat (CaTi03). Tên gọi của perovskite được đặt theo tên gọi của nhà khoáng học người Nga L.A.Perovski (1792 - 1856), người có công nghiên cứu và phát hiện ra vật liệu này ờ vùng núi Uran của Nga năm 1839 [2].
Cấu trúc perovskite AB03 do H.D.Megaw phát hiện lần đầu tiên năm 1864 trong khoáng chất CaTi03. A ở đây có thể là cation kim loại kiềm thô, đất hiếm,... Tùy theo nguyên tố ở vị trí B mà có thê phân thành nhiều họ perovskite khác nhau. Ví dụ khi B = Mn ta có họ manganite, B = Ti ta có họ titanate. cấu trúc perovskite lý tưởng (không pha tạp) AB03 được mô tả trên hình 1.
0 mạng cơ sở là một hình lập phương với các hằng số mạng làa = b = cvàa = p = y = 90°. Các cation A nằm ở vị trí có số phối vị là 12 với các ion lân cận là anion oxy. Các cation B nằm tại tâm của bát diện (số phối vị là 6) với 6 anion oxy nằm tại 6 đỉnh của bát diện [2]. Đặc trưng của cấu trúc perovskite là tồn tại bát diện BÛ6 nội tiếp trong ô mạng cơ sở với 6 anion oxy tại các đỉnh của bát diện và 1 cation B tại tâm của bát diện, cấu trúc tinh thê có thế thay dải từ lập phương sang dạng khác như trực giao hay trực thoi khi các ion A hay B bị thay thế bởi các nguyên tố khác.
b
Ặ
# o
Hình 1: cấu trúc perovskite lý tưởng ABO3
Đê đặc trưng cho mức độ méo mạng của tinh thê ABO3 (điều kiện bền vừng của cấu trúc perovskite ), V.Gold Schmidt đã đưa ra định nghĩa về thừa so Gold Schmidt t [12]:
t= r_ạ± ro
V2 ịrb +rj
(trong đó ra, rb, r0 lần lượt là bán kính của các ion ở vị trí A, B, 0)
Cấu trúc perovskite được coi là ồn định khi 0,79 < t < 1,00 (theo Goldschmit) với bán kính oxy là r0 = 1,36 Ả.
t = 1: trường hợp các ion có bán kính lý tưởng (cấu trúc perovskite lập phương lý
tưởng)
0.96 < t < 1: cấu trúc hình thoi (rhombohedral)
0,76 < t < 0.96: cấu trúc trực giao (orhorhombic) kèm góc liên kết B - 0 - B (0) bị uốn và lệch khỏi 180°
1.1.3. Vắt liêu perovskite ho manganite ;
Các vật liệu perovskite họ manganite (gọi là perovskite manganite) bắt đầu được nghiên cứu một cách cơ bản từ những năm 1950. Từ sau 1993 đến nay, do sự phát hiện ra hiệu ứng từ trở khống lồ (Colossal MagnetoResistance, CMR) và sự phát triển vũ bão trong lĩnh vực vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao với cấu trúc cơ sở perovskite, các vật liệu này đã thu hút sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trên thế giới [6].
Hiệu ứng từ trở không lồ (CMR) của perovskite maganite là sự biến đôi rất lớn của điện trở suất tương đối khi có tác dụng của từ trường ngoài. CMR phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: hóa trị của ion Mn trong tinh thê, kích thước cation ở vị trí A, sự biến đôi cấu trúc tinh thê và các ion tạp chất thay thế vị trí Mn, v.v...
Trong những năm gần đây, hợp chất LaMnOỉ+d có thể được sử dụng làm vật liệu nền cho những ion tạp chất đất hiếm khác, những ion kim loại kiềm và những ion kim loại kiềm thô, nhằm chế tạo các vật liệu phát quang mạnh [8]. Nhừng nghiên cứu gần đây cho thấy sự thay thế vị trí của ion La bằng ion đất hiếm khác, hay thay thế vị trí của ion Mn bằng các ion kim loại kiềm thố có thể thu được các hợp chất với rất nhiều tính chất hóa học và vật lý mới. Trong số các ion đất hiếm, ion Eu3+ được coi là tạp chất phát huỳnh quang màu đỏ hiệu suất nhất vì các chuyển dời SD 1F. (với j =
0,1,2, 3,4) bên trong ion này. Vì vậy, ion tạp chất Eu3 đẫ được pha vào rất nhiều vật liệu nền vô cơ. Trong nghiên cứu này chúng tui đã thử nghiệm sử dụng ion Eu3' đế thay thế vị trí của La, với hy vọng tông hợp được vật liệu phát huỳnh quang mạnh.
1.2. Các nguyên tố đất hiếm:
1.2.1. Khái quát chung:
Các nguyên tố kim loại thuộc họ đất hiếm hay nhóm Lantan gồm các nguyên tố (các nguyên tố thuộc nhóm kim loại 4f) gồm các nguyên tố La(Z=57), Ce(58), Pr(59), Nd(60), Pm(61), Sm(62), Eu(63), Gd(64), Tb(65), Dy(ốố),
Kết luân
Trong khóa luận chúng tui đã đạt được một số kết quả chính sau:
♦ Trong khóa luận này chúng tui đã chế tạo thành công hạt nano perovskite Lai.xEuxMno,9Zno5i03+d bằng phưong pháp sol-gel.
♦ Bằng phép phân tích nhiễu xạ tia X, đã tiến hành nghiên cứu và đánh giá được cấu trúc của mẫu LaMn09Zn()!|O3+d không pha tạp và pha tạp chất Eu3+ với các nồng độ khác nhau
J Hạt tinh thể tạo thành có cấu trúc hình thoi với các giá trị hằng số mạng phù hợp với phô chuẩn:
a = 5,51 ± 0,01 Ả, c= 13,53 ±0,11 Ả
V Kích thước các hạt tinh thế: 23 nm
z Đã khảo sát được sự thay đôi cấu trúc dưới ảnh hưởng của chế độ xử lí nhiệt. Khi mẫu dược ủ tại nhiệt độ trong khoảng 800-1000 °c trong 6 h thì mẫu có tính kết tinh tốt nhất.
♦ Khi pha tạp chất Eu3+ vào vật liệu nền perovskite LaMno.9Zno.i03+d đã quan sát được hiện tượng phát quang vói các cực đại tại các bước sóng: 538 nm, 559 nm, 565 nm, 602 nm; Các cực đại huỳnh quang này được giải thích là do các chuyển dời: 5Do —> 7FO , 5DO —> 7F1 5DQ —> 7F2 bên trong ion Eu3+.
Tuy nhiên đây chỉ là những nghiên cứu bước đầu tạo tiền đề cho quá trình chế tạo và nghiên cứu sâu cấu trúc và tính chất quang của vật liệu Lai.xEuxMno9Znoii03+d cũng như các vật liệu nanoperovskite phát quang khác.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links