Báo cáo " Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt oxit niken được điều chế bằng quá trình tự bốc cháy gel " doc

Tgp chi Hoa hgc, T. 47 (3), Tr. 333 - 337, 2009
KHAO SAT CAC YEU TO ANH HUONG DEN KICH
THUdC
HAT
CUA OXIT NIKEN DUOC DIEU CHE BANG QUA TRINH TU
BOC CHAY GEL
De'n Tod sogn 23-6-2008
LUU MINH DAI,
DAO
NGOC NHIEM, VU THE NINH, PHAM NGOC CHUC
Vien Khoa hgc Vdt vieu - Vien Khoa hgc vd Cdng nghe Viet Nam
ABSTRACT
Nickel oxide with tiny particle sizes is formed by auto combustion process of nickel nitrates
and polyvinyl alcohol (PVA) gel. Factors affecting on particle sizes of nickel oxide including pH
and temperature of gel
formation,
mole ratio of concentration of nickel and the concentration of
polyvinyl alcohol used to produce gel were examined. The particle size distribution of nickel
oxide was measured by particles analyzer. The powders morphology was observed by
Transmission Electron Microscopy (TEM).
I - MO DAU
Niken va cac hgp chit cua niken da dugc
nghien cdu, dng dung vio rat nhiiu cac nghanh
nhu luyen kim, vat lieu td, bgt mau, hda hgc xuc
tic
[3 - 5, 7, 8]. Cho de'n ngay nay cang dugc
quan tam do cic tinh nang dac biet cua chdng.
Gin day vdi viec phat triin khdng ngdng cua
cae loai vat lieu mdi nhu vat lieu cd kfeh thudc
nanomet dang dugc nghien cdu rit manh me, ed
nhiiu cdng trinh cdng bd vi chdng. Trong cdng

trinh trudc day chung tdi da nghien cdu ve anh
hudng cua nhiet do nung de'n su tao thinh pha
cua NiO tha'y ring di thu dugc NiO don pha
phai nung miu d
600"C
trong 2h, nhiet do tao
gel 80°C, ty
le mol
Ni/PVA = 1/3, pH tao gel la
4.
Trong bii bao niy chdng tdi khio sat cic ye'u
td anh hudng tdi qui trinh
hinh
thinh hat NiO
cd kich thudc nanomet dugc diiu che bing qua
trinh tu bdc chiy gel polyvinyl aneol. Phuang
phip niy da dugc chdng
tdi
nghien cdu de diiu
che thanh cdng mgt sd oxit dat hie'm, vat lieu
chda oxit dat hie'm cd
kfeh
thudc nanomet [1, 2].
II - THUC NGHIEM
\. Hoa chat
Dung dich mudi niken nitrat ed do saeh
99,9%
(PA).'
Polyvinyl
aneol,

sin phim (PA) cua hang
Peking (Trung Qude).
Cic loai hoa chat khie deu cd do tinh khiet
PA.
Ld nung, tu say, miy khua'y tu, may ly tam,
may sieu am va mdt sd dung cu thuy tinh.
Cic phuang phip xic dinh:
Xic dinh kfeh thude, su phan bd hat bing
miy
Fpar-1000
paticles analyzer cua Hang
Orsuka electronic Co. Ltd. (Nhat Ban).
Chup anh vi ca'u
true,
kfeh thudc hat va hinh
thii hgc cua miu bing kfnh hiin vi dien td
truyin qua (TEM) (Nhat Ban).
Giin dd nhiiu xa Ranghen dugc thuc hien
tren may Siemens D-5000 (CHLB Ddc) vdi bdc
xa
CuKa
budc sdng X =
1,5406
A.
333
Ill
- KET QUA VA THAO LUAN
1.
Anh hudng cua nhiet do nung
Miu dugc diiu che vdi ty le mol Ni/PVA

1/3, nhiet do tao gel
80°C,
pH = 4 va nung
d cac
nhiet do khae nhau trong 2h. Cac miu dugc xac
dinh kfeh thudc hat tren may Fpar-1000. Ket
qua thuc nghiem dugc trinh bay trong bang 1.
Bdng
1:
Anh hudng cua nhiet do
Nhiet dd nung, °C
Kfeh thudc hat trung
binh
cua NiO, pm
600
0,206
700
0,694
nung
800
1,092
900
1,265
1000
1,422
Td bang
1
ta nhan thiy nhiet do cang cao
thi
kfeh

thudc hat cang ldn diiu niy phu hgp vdi ly
thuye't va cdng trinh nghien cdu trudc day
[1,2].
Do vay chung tdi chgn 600°C cho cac thf
nghiem tiep theo.
2.
Anh hudng ciia pH tao gel de'n
kich
thudc
hat
Diiu kien thi nghiem; ti le ndng do mol
niken va PVA li 1/3, nhiet do tao gel; 80°C, pH
tao gel tu
1
din 5. Cie miu sau khi tao gel dugc
xd ly nhiet d 600°C trong 2h. Cac miu duge xic
dinh kfeh thude hat tren may Fpar-1000. Ke't
qua thuc nghiem dugc trinh bay trong bang 2.
Qua bang 2 ta thiy kfeh thudc hat nhd nha't tai
pH = 4, kfeh thudc hat ldn nhat d pH = 1 cd thi
mdt phin PVA da phan dng vdi dung dich axit
lam cho qua trinh phan bd niken tren polyme
khdng dugc ddng nha't, din tdi qua trinh tu hoc
chiy cua gel trong qua trinh xd ly nhiet xay ta
kem . Do dd trong cic thi nghiem tie'p theo
chpn
pH
=
4 de tao gel.
3.

Anh hudng cua
ti
le nong do mol niken
va
polyvinyl
aneol
Cic thi nghiem dugc tie'n hanh
vol sir tao
gel
cua niken va PVA theo ti le ndng do mol: 6/1,
3/1,
1/1, 1/3, 1/6, nhiet do tao gel: 86°C, pH tao
gel:
4. Cac miu sau khi tao gel dugc nung 6
600°C trong 2h. Cac miu dugc xic dinh
kfeh
thudc hat tren miy Fpar-1000. Kit qua thuc
nghiem dugc trinh biy trong bang 3.
Bdng
2:
Anh hudng eua pH
pH tao gel
Kich thudc hat trung binh cua NiO, pm
1
0,374
ao gel den
kich
thudc hat
2
0,335

3
0,266
4
0,206
5
0,313
Bdng
3:
Anh hudng cua ti le ndng do mol niken va polyvinyl
aneol
Ti le ndng dd mol niken va PVA
Kfeh thudc hat trung binh eua NiO, pm
6/1
1,274
3/1
0,954
1/1
0,757
1/3
0,206
1/6
1,136
Qua bing 3 oxit niken cd kfeh thudc hat be
nha't niu dugc tao gel vdi PVA theo ti le ndng
do mol niken vi polyvinyl aneol la 1/3, cd le d
ty le tao gel nay vda dd cho qua trinh tu bdc
ehiy xay ra mdt
each
thuan lgi khdng lam kit tu
lai thanh hat ldn

hon,
edn khi d ty le mol niken/
PVA li 1/6 hoac 6/1 thi kich thudc hat thu duac
la ldn nha't d day, khi nong do niken qua cao thi
khd xay ra qua trinh ttf bdc chiy din tdi
kfeh
thudc hat ldn cdn khi nong do PVA cao thi xay
ra qua trinh chay manh liet Iam cho cac hat lai
cd kha nang lien kit vdi nhau tao ra hat to hon.
Do dd trong cic thf nghiem tie'p theo chgn ti le
1/3 de tao gel.
334
4.
Anh hudng cua nhiet do tao gel
Thf nghiem dugc tien hanh vdi su tao gel
cua niken va PVA theo ti le ndng dd mol 1/3,
nhiet do tao gel; 40°C,
60°C,
80°C, 100°C, pH
tao gel; 4. Cac miu sau khi tao gel dugc nung d
600°C trong 2h. Dem miu di phan tfch xac dinh
kfeh thudc hat trin miy Fpar-1000. Ke't qua
thirc nghiem dugc trinh bay trong bang 4.
Bdng
4:
Anh hudng cua nhiet do tao gel de'n kfeh thudc hat.
Nhiet do tao gel | 40°C
Kich
thudc hat trung binh cua NiO, pm | 0,399
60°C

0,421
80°C
0,206
100°C
0,447
Bang 4 cho thiy, oxit niken cd
kfeh
thudc
hat be nhat ne'u dugc tao gel vdi PVA d nhiet do
80°C,
diiu nay hoan toan phu hgp vdi cic khao
sat trudc day [2]. Chung tdi chgn nhiet do tao
gel la 80°C cho cac nghien cdu sau.
5. Anh hudng
ciia
thdi gian nung
Thf nghiem duge tie'n hanh vdi miu dai dien
la gel cua Nitrat niken va PVA theo ti le ndng
do mol 1/3, nhiet do tao gel 80°C, pH = 4. Cic
miu dugc nung d 600°C trong thdi gian td lh
din 2,5h. Cac miu dugc xac dinh kfeh thude hat
tren miy Fpar-1000. Kit qua thuc nghiem dugc
trinh bay trong bang 5.
Td bang 5 ta nhan thiy khi nung miu trong
thdi gian td 60 phut din 120 phut thi kich thude
hat nhd din diiu nay ed the do d thdi gian 60
phut va 90 phut miu vin edn mdt phin nhd
hidroeacbon cua gel chua chay he't hinh thinh
cac hat to ban cdn d 120 phut thi lugng
hidroeacbon da chiy hit len thu dugc kich

thudc hat nhd nhat. Khi thdi gian tang len
150
phut va 180 phut thi kich thudc hat cung tang
len (d day cd the xay ra hien tugng kit hat do
khung ca'u trdc eua miu bi sup dd). Do vay eac
nghien cdu tie'p theo ehdng
tdi
chgn thdi gian
nung la 120 phdt.
Chung tdi chgn miu diiu che d pH = 4, ty le
niken/PVA = 1/3, nhiet do tao gel
80°C,
nhiet do
nung 600°C trong 120 phut dem xic dinh cau
true bang nhiiu xa tia X, hinh thii hgc bang
kfnh hien vi dien td truyen qua(TEM) vi su
phan bd kfeh thudc hat trung binh cua NiO bing
miy
Fpar-1000
paticles analyzer. Kit qui trinh
biy d Itinh 1, 2 vi 3.
Bdng 5: Anh hudng
Thdi gian nung, phdt
•Kich thudc hat trung binh, cua NiO, pm
cua thdi g
60
0,255
an nung
90
0,225

120
0,206
150
0,320
180
0,421
Hitih
1:
Anh TEM cua NiO
335
"sislHiBlH!
aim] ^a]fil!iii.i sja*-ilS
ii*'
PoWlle[«(tiV
IBHFSJJOI
BtriMI.
13309
InMilsSiIiptl nsoi
= '
'
hlI>Hd>ll:
Dlxi^to'
{-)
r
— •- •• \ ••
I
i£i-¥?"-v^-
.
^j-~-wmm&mmamammmm;
• ""-\

,-,:.,r.B"-;^
Hinh
2:
Su phan bo
kich thirdc
hat trung
binh
cua NiO
iiEnENS
Dsaae,
J
u
^'Vi^v.v.v-^
0.6i.
SS3.33Qd3,
UL .
Hinh
3:
Gian dd tia X cua NiO
Ta tha'y NiO thu dugc la dan pha (hinh 3),
ddng nha't ed kich thudc < 50 nm (hinh 1) va
dugc phan bd tap trung vdi kfeh thudc hat NiO
trung binh 206,1 nm = 0,206 pm (hinh 2). Sd dt
cd su khic nhau vi kich thudc hat cua NiO khi
chup TEM vi xac dinh kfeh thudc hat trung binh,
theo chdng tdi, diiu nay la do cic hat NiO tao
336
thanh cd the kit tu lai vdi nhau de tao thinh mot
chum hat hay NiO cd ca'u true nano (hinh 1).
IV - KET LUAN

Da khao sit cic ye'u td anh hudng tdi
Icfch
thudc hat NiO va da tim dugc diiu kien tdi uu
de tdng hgp NiO dan pha cd kfeh thudc < 50 nm
vdi kfeh thudc hat NiO trung binh 206,1 nm =
0,206
pm bing qua trinh tu bd'e chiy gel PVA
la: pH = 4, ti le ndng do mol niken/PVA =1/3,
nhiet do tao gel 80°C, nhiet dd nung 600°C trong
120 phut.
TAI
LIEU THAM
KHAO
1. Luu Minh Dai, Nguyin Gia Hung, Dio
Nggc Nhiem, Nguyin Thi Td Loan. Tap chi
Hoa hgc, T. 44(4), 471 - 474 (2006).
2.
N.
Iwasa,
M. Takizawa, M. Aral. Appl.
Catal. A, 314, 32(2006).
3.
D.K. Kim, K. Stoawe, F. Mua Her, W. F.
Maier. J. Catal., 247, 101 (2007).
4.
Z. Boukha, M. Kacimi, M.F.R. Pereira, J. L.
Faria, J. L. Figueiredo, M. Ziyad. Appl.
Catal. A, 317, 299(2007).
5.
M. Rezaei, S. M.

Alavi,
S. Sahebdelfar, Z. -
F.
Yan. Energ. Fuel., 20, 923 (2006).
6. J. -S. Choi, K. -I. Moon, Y. G. Kim, J. S.
Lee,
C. -H. Kim, D. L. Trimm. Catal. Lett.,
52,43(1998).
7.
Z. Zhang, X. E. Verykios, S. M.
MacDonald, S. Affrossman. J. Phys. Chem.,
100,744(1996).
8. Y. -H. Wang, H. Wang, Y. Lia, Q. -M. Zhu,
B.
-Q. Xu. Top. Catal., 32, 109 (2005).
9. N.
Sahli,
C. Petit, A. C. Roger, A.
Kiennemann, S. Libs, M. M. Bettahar. Catal.
Today, 113, 187(2006).
10.
Z. Hou, T. Yashima. Appl. Catal. A, 261,
205 (2004).
11.
B. Pawelee, S. Damyanova, K. Arishtirova,
J. L. G. Fierro, L. Petrov. Appl. Catal. A,
323,
188 (2007).
12.
S. Wang, G. Q. Lu.

Appl.
Catal. A, 169, 271
(1998).
13.
A. M. Gadalla, B. Bower. Chem. Eng. Sci.,
42,3049(1988).
14.
B. S. Liu, C. T. Au. Appl. Catal. A, 244,
181
(2003).
15.
X. Gao, I.E. Wachs. Catal. Today, 51, 233
(1999).
16.
R. J. Davis, Z. Liu. Chem. Mater., 9, 2311
(1997).
Tdc gid lien
he:
Luu
Minh Dai
Vien Khoa hgc Vat lieu, Vien Khoa hgc va Cdng nghe Viet Nam.
337