nghiên cứu bảo vệ bột sắt siêu mịn trong môi trường nghèo ôxy

i

B GIÁO DO





  






BÙI TIN TRNH





NGHIÊN CU BO V BT ST SIÊU MN
NG NGHÈO ÔXY



LUN ÁN TIC VT LIU

HÀ NI - 2014

ii

B GIÁO DO





  

BÙI TIN TRNH



NGHIÊN CU BO V BT ST SIÊU MN
NG NGHÈO ÔXY



LUN ÁN TIHOA HC VT LIU







NG DN KHOA HC
PGS. TS. Lê Xuân Qu






HÀ NI - 2014
iii

LI C

Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS. TS. Lê Xuân Quế
và PGS. TS. Tô Duy Phương, các thầy đã trực tiếp hướng dẫn tận tình và t
ạ
o mọi
điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi hoàn thành luận án n
à
y
.
Xin trân trọng cảm ơn Bộ Giáo dục và Đào tạo, Viện Khoa học vật liệu, Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực
hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam; Trường
Đại
học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội; Phòng
Khí tài, Viện Hoá học - Môi trường Quân sự, Bộ Tư lệnh Hoá học; Phòng thí
nghiệm khoa Hoá, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho
tôi thực hiện luận án. Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thiếu tướng
AHLLVT Lê Mã Lương và đại tá Lê Thị Hồng Vân - Bảo tàng Lịch sử Quân sự Việt
Nam đã t
ạ
o mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi thực hiện đề tài nghiên cứu này.
Tôi xin chân thành cảm ơn GS. TS. Đào Trần Cao và PGS. TS. Nguyễn Văn
Tích đã có những góp ý quí báu cho bản luận án, cùng những lời động viên góp
phần giúp tôi hoàn thành luận án.
Tôi cũng xin cảm ơn sự giúp đỡ của TS. Uông Văn Vỹ, TS. Vũ Hồng Kỳ, TS.

Nguyễn Đức Văn, TS. Lê Văn Khu, NCS. Đỗ Thị Bích Hằng và CN. Phạm Văn
Định đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi sử dụng thiết bị, giúp tôi thực hiện luận án.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới gia đình tôi, bố, mẹ
hai bên nội, ngoại và mọi người thân trong gia đình, đặc biệt là vợ và hai con yêu
quí và các bạn đồng nghiệp của tôi đã luôn động viên, khích lệ và hỗ trợ tận tình
về mọi mặt trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận án.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2014
Tác gi
iv

L

u ci s ng
dn ca PGS. TS. Lê Xuân Qu và PGS. TS. t c các s liu,
kt qu nêu trong luc trích dn li t c xut
bn ca tôi và các cng s. Các s liu, kt qu này là trung thng
c ai công b trong bt kì công trình nào khác./.
Tác gi


Bùi Tin Trnh

v

MC
L

C

Trang ph bìa

Li cm n

Li cam an

Danh mc các ký hiu, các ch vit tt
i
Danh mc các bng, biu
vi
Danh mc các hình v,  th
viii
M U 1
 TNG QUAN V T VÀ BO QUN CHNG ÔXI
HOÁ ST TRONG KHÍ QUYN 6
i 6
1.1.1. Khái nii 6
1.1.2. Phân loi 6
ng gp 10
1.1.4. Mt s ng gp 11
ng khí quyn 13
1.2.1. Lý thuyng khí quyn 13
1.2.2 nhing hc ci vi st 14
i vi st -  sunphat 16
h t trong không khí m 17
1.2.5. Nhing hoá ht trong khí quyn 20
1.3. St bng khí quyn 23
1.3.1. Din tích b mt riêng ca st 23
1.3.2. Bii t tính trong quá trình st bt b n 24
t bt trong khí quyn 25

1.3.4. i 27
1.4. Bo qun nghèo ôxy 28
1.4.1. Vai trò cng bo qun 28
1.4.2. Mt s háp bo qun bng cách loi b ôxy 29
1.5. Tng quan vng dng bt st siêu mn 31
 31
 32
 THC NGHIM U 37
2.1. Thc nghim ch to bt st 37
2.1.1. n phân ch to bt st nguyên liu 37
2.1.2. Nghin ng cao 38
ng Fe
0
và ôxít trong mu bt st 40
2.1.3.1. Phương pháp sử dụng 40
2.1.3.2. Cơ sở tính toán 42
vi

u s ôxi hoá st bt 47
ng ht st 47
2.2.1.1. Phương pháp khối lượng 47
2.2.1.2. Phương pháp thể tích 50
 52
2.2.2.1. Phương pháp hiển vi điện tử 52
2.2.2.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X 54
2.2.2.3. Phương pháp từ kế mẫu rung 55
2.2.2.4. Phương pháp xác định diện tích bề mặt riêng và phân bố lỗ xốp 56
2.2.2.5. Phân tích nhiệt vi sai và nhiệt trọng lượng 58
2.2.2.6. Phương pháp ôxi hóa (khử) chương trình hóa nhiệt độ 59
2.2.2.7. Phương pháp tán xạ lazer xác định phân bố kích thước hạt 61

2.3. Thc nghim nghiên cu s ôxi hoá bt st 62
ng nghèo ôxy 62
c tin hành nghiên cu o v bt st siêu mn 64
2.3.3. Hoá ch 66
  67
3.1. Các tính cht ca bt s to 67
3.1.1. Bt st ch to bn phân dung dch 67
3.1.2. Bt st siêu mn ch to bng cao 69
ng Fe
0
và ôxít trong mu bt st ngh 83
3.2. ng cc hn s ôxi hoá bt st 95
m ca mu bt st nghiên cu 95
m 95
3.2.3. Bii mt s tính cht ca bt st trong quá trình th nghim ôxi hóa 95
ng ht bt 100
ng ng dng bt st siêu mn ch to cht kh ôxy 116
3.3. ng ca n n s ôxi hoá bt st 117
3.3.1. ng ca n n cu trúc pha ca bt st 117
3.3.2. ng ca n n s bii khng ca mu bt st 119
u sut bo v bt st siêu mn cng nghèo ôxy 126
ng 126
ng cong t tr 129
3.4.3. Tho lun 132
KT LUN 136
NHM MI CA LUN ÁN 137
DANH MC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG B 138
TÀI LIU THAM KHO 140
i

DANH MC KÍ HIU, CH VIT TT

1. Các ch vit tt
BCC : Li
BET p ph - gii hng nhi
(Brunauer-Emmett-Teller)
CVC  hoá hc t Chemical Vapor Condensation)
 u kin tiêu chun
DTA : Phân tích nhit vi sai (Differential Thermal Analysis)
DLS nh phân b c ht bng tán x laze
(Laser Scattering Particle Size Distribution Analyze)
DTPA : Diethylene Triamine Penta Acetic Acid
EDX (EDS) : Ph tán x ng tia X (Energy-DispersiveX-ray Spe
ctro
sc
opy
)
FE-SEM : Hin t quét phát x ng
Fe
0
: St hoá tr không
FOCOAR 9 : Tên sn phm cht kh ôxy không khí
M(H) ng cong t tr
nZVI : Nano Fe
0
(nano Zero Valent Iron)
P6.1 : Ch  nghin
PDF : Tn s liu tinh th (Powder Diffraction Files)
P
kq

: Áp sut khí quyn
PVC : Poly Vinyl Clorua
R
H
 m i
RT : Nhi phòng
SEM : Hin t quét
TCD : Tín hi dn nhit (Thermal Conductivity Detector)
TEM : Hin t truyn qua
TGA : Phân tích nhit trng (Thermogravimetry Analysis)
TOW : Thm hay thi gian tht b mt

TPO/R : Ôxi hóa/kh 
ii

(Temperature-Programmed Oxidation/Reduction)
TPR-O
2
/H
2
: Ôxi hóa bng O
2
/ H
2

 nh hình
VMT ng
VMT21 : VMT th nghim có [O
2
] = 21 %, R

H
= 75%, RT, P
kq

VMT15 : VMT th nghim có [O
2
] = 15 %, R
H
= 75%, RT, P
kq

VMT10 : VMT th nghim có [O
2
] = 10 %, R
H
= 75%, RT, P
kq

VMT5 : VMT th nghim có [O
2
] = 5 %, R
H
= 75%, RT, P
kq

VMT0 : VMT th nghim có [O
2
] < 0,1 %, R
H
= 75%, RT, P

kq

VSM : T k mu rung
XRD : Nhiu x tia X

2. Các kí hiu
cs
A
: Din tích mt phân t cht b hp ph
c 
C
0
: Bii khi
C
1
 m ca mu sau khi th nghim trong VMT
C
0-max
: Bii khng ci sau khi th nghim trong VMT
C
o
1
: N ôxy trong Vu
C
o
t
: N ôxy trong VMT sau th nghim ti thm t
d : Khong cách gia hai mt tinh th
d
0

ng kính ca bi st hình cu
d
cor
: T theo chiu dày
d
i
:

ng kính ca bi st hình cu th i
d
hh
: Chiu dày ca lp hot hoá
D
crys
: Kích tc ht tinh th
D
t
ng kính trng nghin
D
tb
c ht trung bình
D
DLS
c h laze
D
pore
c l xp
iii

BET

D
c ht tính theo BET
maxP
D
c ht có phân b ci
E
o
: Sng c u kin tiêu chun
E : Sng
F : Hng s Faraday, 96.485 C mol
-1

H
pro
: Hiu sut bo v bt st cng
S
M
pro
H
,
S
M
H
: Hiu sut bo v bt st c
S
S
pro
H
,
S

S
H
: Hiu sut bo v bt st ca VMT theo 
H
c
: Lc kháng t
H
Pmax
: Mc lt sàng ng vi phân b c ht ci
I 
k
1
, k
2,
k
3
, k
4
: H s ng ht st
k
1n
: Hng s t c ng logarit
k
p
: Hng s t c ng parabol
K
:
H s hình dng (K = 0,9)
m : Khng
cor

m
: Khng st b ôxi hóa
m
Fehh
: Khng st hot hoá
m
t
: Khng kim loi to thành  n cc
m
0
: Khng mu bt sc th nghim
m
O
2
: Khng khí ôxy trong VMT b tiêu tn
M : Mômen t
M
A
: Khng nguyên t các kim loi A
M
m
: T  khng
M
S
: T  bão hòa
n : Bc nhiu x (s nguyên)
n
TH
: T quay ti hn ca tang nghin
n

HQ
: T quay hiu qu ca tang nghin
N : S vòng dây
iv

N
A
: S 
P : Áp sua cht b hp ph
P
0
: Áp sua cht b hp ph  nhi T
P
max
: Phân b c ht ci
R
1,
R

: H s 
S
m
: Tit din vòng dây
S
s0
: Din tích b mt riêng ng vi bi st hình cu d
0

S
si

: Din tích b mt riêng ng vi bi st hình cu d
i

S
s
: Din tích b mt riêng
S
s-pore
: Din tích b mt riêng ca ca các vi l xp
t : Thi gian
t
k
: Thi gian kh hoàn toàn ôxy trong VMT
t
m
: Thi gian ng vi t ln nht
 : T l gia khng bt st so vi th tích không khí
V : Th tích cht b hp ph
V
cor
: Tc  ôxi hoá ca bt st hay t
V
cor.ti
: T i thm t
i
S
M
cor
V
: M i t  bão hòa

S
S
cor
V
: T tính theo s n tích b mt
V
m
: Th tích hp ph ci
V
k-O2
: T trung bình kh hoàn toàn ôxy trong VMT
V
pore
: Th tích l xp
V
Ss
: T n tích b mt
v
k-O
2
: T trung bình kh ôxy trong VMT
v : Vn tc phn ng
υ
1
 kh 1 gram mu bt st
υ
2
ng ôxy tiêu t ôxi hóa 1 gram mu bt st
υ
2

’ : ng ôxy tiêu t ôxi hóa Fe có trong 1 gram mu
υ
2
” ng ôxy tiêu t ôxi hóa Fe
3
O
4
có trong 1 gram mu
vol.% : Ph tích
v

W  rng ci nhiu x
W
tt
: H s chuyn hóa khng thc t
W
lt
: H s chuyn hóa khi ng lý thuyt
W
m
ng hp ph tính bng gam
X
cor
: M ôxi hoá ca bt st hay m (%)
X
Ms
: M suy gim t  bão hoà
X
O2
: M làm nghèo ôxy trong VMT

X
Ss
: M n tích b mt
X
Ss
cor
: M heo s n tích b mt
X
cor.max
: M n nht
S
M
cor
X
: M t bt tính theo bii t  bão hòa
z : Hóa tr ca kim loi
wt.% : Phng
0
.%
Fe
wt
ng st hoá tr không theo khng
 : Khng riêng

Fe
: Khng riêng ca st
λ : Bc sóng
θ
:
Góc nhiu x

γ
tt

: T i tiêu tn khí ôxy theo thc t
γ
lt
: T i tiêu tn khí ôxy theo lý thuyt
ΔG
o
cor
: Bing t do ca phn 
ΔH
0
cor
: Bin thiên enthanpy ca phn 
ΔS
0
cor
: Bin thiên entropy ca phn 
∆M
S
: Bin thiên t  bão hòa
∆M
S
max
: Bin thiên ci ca t  bão hòa
∆m ng
C
O2
: Tn hao n ng.

vi

DANH MC CÁC BNG, BIU

Th t bng và chú thích
Trang
 
21
 

22
 S
S

24
 máy -6
40
 
42
3: Dung dch mui bão hoà to  VMT
63
 
69
  
70
 
74
4: Kích thình ca mu bt st nghin
79
5: 

83
B: Lng khí H
2

-H
2

85
B: Hàm lng Fe
0
-H
2

86
B: -H
2
và TPO-O
2

87
B: ng Fe
0

87
B: ng khí O
2
u N0
88
B: ng khí O
2


89
B: ng khí O
2

89
B: ng lng cao
93
B 3.14: 
95
vii

B: 
98
B: ng m C
1
(%) và t l ng theo lý thuyt
W
lt
(%) ca các mu bt st sau th nghim
100
B: S
S
, D
pore
và V
pore
ca mu bt st N6 sau
quá trình th nghim theo phng pháp BET
110

B: ng pháp TPO-O
2

115
B:  ca các mu bt st ti
thi t
m

119
B: n mòn 
t
m
n mòn din ra mnh nht
129
B: n mòn 

129
B: n mòn 

129
B: n mòn ca VMT nghèo ôxy 
N6 tính theo M
S

131
B: n mòn kim loi st bt trong VMT th nghim ti
thi t
m
n mòn xy ra mnh nht và hiu sut bo v chng n mòn
133

viii

DANH MC CÁC HÌNH V TH

Th t  và chú thích
Trang
Hình 1.1: S ình n mòn 

+

9
Hình 1.2: n mòn
10
Hình 1.3: S n mòn st trong khí quyn vi s kh ca ôxy
14
Hình 1.4: - - H
2

o
C, P = 1atm
15
Hình 1.5: S n mòn c mt st
16
Hình 1.6: S n mòn ca st trong khí quyn
18
Hình 1.7: 
26
Hình 2.1: Máy 
39

Hình 2.2: S  
39
Hình 2.3:  

o
C trong khí Ar
45
Hình 2.4: 
47
Hình 2.5: 
54
Hình 2.6:-
57
Hình 2.7: 
57
Hình 2.8: ý ph
60
Hình 2.9: ý h thng quang hc trong thit b 
61
Hình 2.10: Mô hình cu to vi môi tr
62
Hình 2.11:
63
Hình 2.12: 
2

63
Hình 2.13: 
64
Hình 2.14: c tin hành nghiên ct st trong VMT

66
Hình 3.1: 
68
Hình 3.2: nh SEM ca mu N0 (thanh t l trên hình là 100 µm)
68
Hình 3.3: 
68
Hình 3.4:
69
Hình 3.5: 
69
Hình 3.6: 
70
Hình 3.7: Hình thái b mt bt ca mu N0 (a) và N1(b)
71
Hình 3.8: -
71
Hình 3.9: 
72
Hình 3.10: 
73
ix

Hình 3.11: 

73
Hình 3.12: trung bình D
DLS



s

75
Hình 3.13: 
76
Hình 3.14:P
max
(a) và D
Pmax
(b)
77
Hình 3.15: 
77
Hình 3.16: 
78
Hình 3.17: S
s

ình D
BET

78
Hình 3.18: 
80
Hình 3.19: ão hòa ca các mu
80
Hình 3.20: M
S
và H
C


81
Hình 3.21: H
c

81
Hình 3.22: -H
2
ình ca mu bt st 5 gi nghin (N3)
84
Hình 3.23: 
2
ình kh (a) và
 (N3)
84
Hình 3.24: -H
2

85
Hình 3.25: -O
2

86
Hình 3.26: -O
2

 t
88
Hình 3.27: 
2

ình ôxi
hóa (N0
88
Hình 3.28: 

90
Hình 3.29: 

2
, R
H
= 75%, RT, P
kq
)
96
Hình 3.30: N6
01 ngày (b) và sau 
96
Hình 3.31: N6

97
Hình 3.32: N6 
ngày (N6-8) và 35 ngày (N6-35)
97
Hình 3.33:

98
Hình 3.34: N0 
99
Hình 3.35: N1 

99
Hình 3.36: N3 
99
x

Hình 3.37: N4 
99
Hình 3.38: N6 
100
Hình 3.39:
101
Hình 3.40: ng st b ôxi hoá theo thi gian th nghim trong VMT21
101
Hình 3.41: T t st theo thi gian th nghim trong VMT21
101
Hình 3.42: T t bt trong VMT21 ph thuc vào din tích
b mt riêng: toàn khong nghiên cu (a); khong ph thuc tuyn tính (b)
102
Hình 3.43: Bii h s k
3
cng hc bt st
theo thi gian th nghim
103
Hình 3.44: Ph n ôxy trong VMT th nghiu bt st vi t l
kh g/lít KK
103
Hình 3.45: Khng ôxy trong VMT b u bt st vi [O
2
]
u 21%, t l 

103
Hình 3.46: u ph khng ôxy trong VMT b tiêu hao khi th nghim
các mu bt st, vi n 
104
Hình 3.47: T t st trong VMT ph thuc vào thi gian th nghim
u kin có cùng t l khng bt s
104
Hình 3.48: 
2
N6, i
106
Hình 3.49: ng ôxy trong VMT b kh u N6, t l khi
106
Hình 3.50: T kh và thi gian kh hoàn toàn ôxy ca VMT bi bt st 
104 nm theo t l khng st/th tích KK
107
Hình 3.51: T kh ôxy trong VMT ca bt st cp ht 104 nm theo thi
gian th nghim vi t l khi
107
Hình 3.52: ng cong t tr ca mu N6 theo thi gian th nghim
108
Hình 3.53: ão hoà ca mu theo thi gian th nghim
108
Hình 3.54: nh m (a) và t (b) ôxi hoá bt st theo
thi gian th nghim
109
Hình 3.55:    -      N6  

110
Hình 3.56: N6

gian khác nhau
110
Hình 3.57: S n tích b mt ca bt st N6 theo thi gian th nghim
trong VMT21
111
Hình 3.58: Bii th tích l xp ca mu N6 theo thi gian th nghim trong
VMT21
111
Hình 3.59: ng ht st theo s n tích b mt riêng ca
mu bt st N6 theo thi gian th nghim
113
Hình 3.60: ng ca nhi n m ôxi hóa ca các m
N6.
113
xi

Hình 3.61:  

115
Hình 3.62: N6
trong các VMT nghèo ôxy
118
Hình 3.63: Gi nhiu x tia X ca mu bt st N6 
các VMT có n ôxy khác nhau
118
Hình 3.64: Gi nhiu x tia X ca mu bt s   
trong VMT21 (N6-35).
119
Hình 3.65: ng mu theo thi gian th nghim trong VMT15
120

Hình 3.66: ng st b ôxi hoá theo thi gian th nghim trong VMT15
120
Hình 3.67: T t st theo thi gian th nghim trong VMT15
120
Hình 3.68: ng mu theo thi gian th nghim trong VMT10
121
Hình 3.69: ng st b ôxi hoá theo thi gian th nghim trong VMT10
121
Hình 3.70: T t st theo thi gian th nghim trong VMT10
121
Hình 3.71: ng mu theo thi gian th nghim trong VMT5
122
Hình 3.72: ng st b ôxi hoá theo thi gian th nghim trong VMT5
122
Hình 3.73: T t st theo thi gian th nghim trong VMT5
122
Hình 3.74: ng mu theo thi gian th nghim trong VMT0
123
Hình 3.75: ng st b ôxi hoá theo thi gian th nghim trong VMT0
123
Hình 3.76: T t st theo thi gian th nghim trong VMT0
123
Hình 3.77: Bii khng ca mu bt st 310 nm khi th nghim trong

123
Hình 3.78: T t st ph thuc vào [O
2
] ti thm t
m

124
Hình 3.79: òn ti thi t
m


125
Hình 3.80: Hiu sut bo v bt st cp ht 104 nm ca VMT nghèo ôxy
127
Hình 3.81: Hiu sut bo v bt st cp ht 220 nm ca VMT nghèo ôxy
128
Hình 3.82: Hiu sut bo v bt st cp ht 310 nm ca VMT nghèo ôxy
128
Hình 3.83: Hiu sut bo v bt st cp ht 700 nm ca VMT nghèo ôxy
128
Hình 3.84: Hiu sut bo v bt st cp ht 161 µm ca VMT nghèo ôxy
128
Hình 3.85: ng cong t tr ca mu N6 sau 48 gi  

130
Hình 3.86: M
S
ca m
2
] trong VMT
130
Hình 3.87: Hiu sut bo v cht st N6 ph thuc m nghèo
ôxy ca VMT trong thu th nghim (theo VSM)
132
1


Vic có khí hu nhii nóng ng b
bin kéo dài, các yu t ng rt ln s 
hy các kim lot ra v li vi bo quc, thc
phm, quân trang, quân dt b, vt liu và các công
trình kt cu t kim loi. Trên th gii, thit hi do  mòn kim loi hàng nm rt
ln, chim 10 % tng sng kim loc sn xu [57]i vi
nhng c công nghip, tng thit hi do n mòn gây ra chim 4 - 6 % thu nhp
quc dâ        ng nguy hi   
nhing và trong nhing hp là nguyên nhân trc tip dn mt
ng. Nghiên cu v im lo tìm ra các bin pháp bo v
 chng li là cn thit trong các v
c quan tâm nht hin nay.
Bt st siêu mc ng dng trong rt nhiu ngành kinh t,
c ci sng và sn xu luyn kim bt ch to thit
b bng thiêu kt; ch to bt mài, bt hàn; ch to các sn phm t mm; ch to
các lo tính, các sn phm mui st và rt nhiu các ng d
vc hoá hc in c bit là ch to cht kh ôxy và ng
d x lý ô nhing. Tu tng m di ta dùng
các dng bt st vc ht khác nhau, t n nanomét.
Bt sc ch to bng nhi
khác nhau có th to ra sn phm bt sc ht ging nhau, tuy nhiên
các tính cht khác ca b m xp, thành phn li khác nhau,
vì vy hot tính b mt ca bt st hoàn toàn khác nhau. Trong quá trình ch to,
bo qun và s dng thì bt st vn b ôxi hoá  m n
bc ht càng mn thì kh t st b ôxi hoá
càng ln k c u king bo v. Bi vì trên thc t không th
m bc n t mc không tuyi, mà vn  n 
vy mà bt st vn s b ôxi hoá. Kt qu ng st hoá tr không (Fe

0
)
gim xui chng bt st b gin ca bt st
2


u này s làm gim hiu qu s dng bt st và n quá
trình công ngh ng ca sn phm to thành t bt st, nht là i
vi bt sc ht siêu mc bit là nano st.
i ta có th ch tc bt st có chng cao, vng Fe
0

l bo v bt s duy trì chn khi s
dng mà vn gi c hot tính b mt ca bt st và không làm n
quá trình công ngh ch to s dng nguyên liu st bt hoc nâng cao hiu qu
ng dng bt st là v lt ra. Bi ng cng bo v 
ng hp bo v bt st bng cht c ch, dung môi, du m hot
hoá b mt gim xung.
n nay,  u công trình nghiên cu v bo v
kim loi nói chung, tuy vy v o v st bc quan tâm
nghiên cc bii vi bt st siêu mn. Mt khác, nhiu lo
pháp bo v kim loi nhm làm gim t  cách li; s dng
cht c ch, dung môi; bo v n hóa; khng ch  m c
c nghiên cu và ng dng. Tuy thi b trc tip ôxy, làm
nghèo thành phn      t   ng bo v ng
chng ôxi hoá nói chung và chn   i nói riêng mi ch bu
c nghiên cu và ng dng  Vi lc ht cho
bo qun chng ôxi hóa thóc, go d trt qu nghiên cu khai thác, ng
dng hic li ca nhóm nghiên cu ca
chúng tôi ti Vin K thut nhii. C th là s c

xem là hing có hi, thì nay tr thành quá trình tích cc, có l ch to
cht kh ôxy (mà bt st là mt thành phn ch yu) nhm to ra và duy trì môi
ng bo qun nghèo ôxy.
Trong thc ti ta có th t st trong bao bì, hoc bo
qun bt sc
cho v bt sng nghèo ôxy. Tuy v hiu rõ và
  ng hc quá trình ôxi hoá bt st siêu mn x  ng
nghèo ôxy, lua ch tài nghiên cu v u bo v
3


bt st siêu m, vi ni dung và nhim v ch yu
là ch to và nghiên cu s ôxi hoá ca bt sc ht siêu mn trong các
có n u kin vi khí hu khác
cc duy trì ging khí quyn t nhiên.
ng ngc to ra bng cách s dng cht kh ôxy sn
có ti Vin K thut nhi ng bo v c t
gin, tin li, li gt vi thc t bo qun và s dng bt st.
Mc tiêu ca lun án:
Trên thc t có nhng mu bt s  c ht siêu mn khác nhau
hoàn toàn có th t mua trên th ng bi hin nay có rt nhiu hãng cung cp
bt sa bt si cao, mà chm
bo, thành phn khó kim soát. S ôxi hoá ca bt st hay kh p thu ôxy
ph thung st hoá tr không (Fe
0
) trong mu. Nu s dng bt st
i thì vn phnh lng Fe
0
ct bt s
c bo qu nào và trong quá trình ch to, bo qu ôxi

hoá bao nhiêu phn phi có th c yêu cu ca
h mu nghiên cu v cp ht, song các mu bt s tính cht
c bi hot tính b mng Fe
0
n phm
i Fe
0
chim khoc tiên là
ch tc h mu bt su ôxi hoá có dc ht
trung bình t n siêu mc các yêu cu v cp h hot
tính b mt, din tích b m xc bit là thành phn Fe
0
trong mu
phc kim soát. Vì vy, cn phi khnh các tính ch
ca h mu bt s to, và nghiên cnh s bii mt s tính cht
 tính, din tích b m xp và kh ng vi ôxy không
khí ca các mu bt sng thng hc quá trình ôxi hoá ca các
mu bt s tc khi th nghing có mc
 nghèo ôxy khác nhau so vi môi tng khí quyng (có n
 tài nghiên cu ca lut ra mc mi liên h
gic ht, n ôxy cng vi s ôxi hoá bt st, t 
4


c m (hiu sut) bo v bt st siêu mn ca ng nghèo ôxy
thông qua t ng ng dng s ôxi hoá bt st
siêu mn làm cht kh ôxy dùng trong bo qun nghèo ôxy và x ng.
ng nghiên cu ca lun án:
ng nghiên cu ca lun án là st bt siêu mn t ch to vi kích
c ht t t st c h161

c ch to b    
ng cao ch to bt st siêu mn vc ht  104 
ng có các
mc n ôxy là 21; 15; 10; 5 ho m 75 %; nhi phòng
và áp sut khí quyc to ra và duy trì bi cht kh
ôxy không khí sn có, vi tên gi là Focoar 9 do Vin K thut nhii ch to.





-
         
-

-




c và thc tin ca lun án:
Lun án nghiên cu v o v, chng ôxi hoá cho h mu bt
sc ht siêu mn nanomét t ch tu kin
ng không khí b gii hn thành phn cu t O
2
bng cht kh ôxy sn có.
V mt khoa h  s ng cc ht và
n ôxy cn quá trình ôxi hoá bt st nhm hoàn thin, b
sung vào h thng khoa hc nghiên cu v bo v kim loi vi kim
loi bc bii vi bt sc ht siêu m

5


s khoa hc và góp phn h tr tích cng nghiên cu ng dng bt st
hi     ng   c và trên th gii. Ngo  tài
nghiên cu ca luc mt s u kin ti
gian nghin hiu qu) trong quy trình công ngh c
ng cao s dng thit b nghin hành tinh Fritsch P- ch to bt st vi kích
c hn nanomét, thông qua kho sát các tính cha
bt st ch to theo thi gian nghin.
 tài nghiên cu ca luc tin nhm nâng cao hiu qu
s dng bt st siêu mc hn nanomét trong nhic bit
là ng dng bt st ch to cht kh ôxy dùng trong bo qun kín khí nghèo ôxy
và x lý, khc phc rt nhiu tác nhân gây ô nhing hin nay.
Các kt qu chính ca luc công b mt phn trong 12 công trình
khoa hi trên tp chí và các báo cáo khoa hc
ti các hi ngh khoa hc và quc t7
                
Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology  5 















6






1.1.1. Khái nii
m gây hm
chng và tính cht ca kim loi do s a chúng vng xâm
thc gây ra [1].
n ph ý ri có tác dng tích
cc. Ví d, s ôxi hoá nhôm to ra b mt có lp ôxit nhôm bn vng chng li s 
mòn nhôm ti ng gây ra, hoc s ôxi hoá nhôm còn có th góp
ph   i màu trang trí cho sn phm. Vic x lý b mt kim loi bng
c ho bóng ca sn phng gn lin
vi s u ki 
i là mt phn ng không thun nghch xy ra trên b mt gii
hn gia vt liu kim long xâm thc làm mc to ra mt thành
ph mt kim lou king [1].
Nu xem hii x n hoá thì s 
kim loi li có th i là quá trình ôxi hoá xy ra
trên mt gii hn tip xúc gia kim long chn ly, chuyn hóa kim
long thi kèm theo phn ng kh n [1].
Tuy nhiên cáng vt lý  sinh
hng sut, nhi, hàu hà, rêu m
kim loi là mt quá trình phc tp, xy ra khá ph bin trong thc t. V thc cht có

th hiu m gii là phn ng lý hóa ca kim loi vi
ng [2].
1.1.2. Phân loi
  biu dii trong
khí quy
Kim long khí quyn phn mòn, (1.1)
7


Nng cha ôxy  nhi cao thì kim loi s b 
hóa hc do nó phn ng trc tip vi ôxy  pha khí. Tuy thng khí
quyn  nhi phòng, kim loi h c mà b òn
u bii phi có dung dn
ly. Vng hp này dung dn ly  y dung
dn ly, song trên thc t ch cn mt màng m mc hp ph trên b mt
kim loi  i ln hóa có th xy
i vi khái nin biu thn ra  trên tr nên
có dng:
Kim lom + Ôxy + Y = Sn ph (1.2)
p hp các yu t khác t
b mt, nhi, yu t sinh hu d
  chuyn tích trong quá trình ôxi hóa có th
phân loi thành hai dng chín hoá.
1. Ăn mòn hoá học
c là quá trình phá hu vt liu kim long hóa hc
n) cng xung quanh.
Các phn ng hoá hi xin ly,
 dng l nhi cao),
sn phm ngay trên b mt kim loi tip xúc vng [3, 4].
ng quát biu din s ôxi hoá kim loi Me b

nm
OMeOMe 
2
(1.3)
vi m và n là h s hp thc trong công thc phân t ôxit. Sn ph
gi m li ngay trên b mt ranh gii gia kim long. S 
ng khí xy ra  nhi cao là mt dc bit c
n quá trình ôxi hoá  nhi cao [5]. Thc t, kim loi có th b 
hc to nên sunfua, nitrit, cacbua, hay các ôxit [6 - 8]. Các dng
gây nên s c nghiêm trng trong các ngành công nghin, du khí, hàng không,
hoá hc, luyn kim, ô tô [9, 10].
 ôxi hoá kim loi sch và hp kim  nhi c xem là chui các
8


c ca quá trình phn p ph hoá hc thành phn khí xâm thc;
kim lo  n t     phát trin pha mi (sn ph 
mòn); khuch tán và chuyn thành phn khí xâm thc qua lp sn ph
V mng hc, có ba dng ch yu cu din t ôxi
hoá kim loi [4 - 5].
 Thứ nhất: u din t ôxi hoá kim loi có dng logarit
Attkx
n
 )ln(
01
, (1.4)
hay
)1ln(
1
 Btkx

n
, (1.5)
A và B là hng s; k
1n
là hng s t; t là thi gian và x có th là biu
din chiu dày l ng ôxy tiêu th trên m  din tích, hay trng
 diu din t tuân
theo quy lung xu ca quá trình ôxi hoá.
 Thứ hai: u din t ôxi hoá kim loi có dng parabôn
x
k
dt
dx
p

, (1.6)
hay
pp
Ctkx 
2
, (1.7)
k
p
là hng s t và C
p
là hng s ng hc tuân
theo quy lut parabôn khi s khui vi t 
mòn kim loi.
 Thứ ba: u din t ôxi hoá kim loi có dng tuyn tính
1

k
dt
dx

, (1.8)
hay
11
Ctkx 
, (1.9)
k
1
là hng s t và C
1
là hng s tích phân. Quy lut tuyn tính biu
din t phát trii. Quy lung g
mòn hóa hc kim loi kim, kim thng hp có ng sut gãy
lp sn ph hin lp sn ph mt không có kh 
bo v kim loi nn).
Thc t cho thy rng không có dt phù hp cho tt
c n ôxi hoá kim loi [11].