Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và tính chất của coban ferit và niken ferit cấp hạt nano

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
  




VŨ ĐÌNH NGỌ



TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ
TÍNH CHẤT CỦA COBAN FERIT VÀ
NIKEN FERIT CẤP HẠT NANO


Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số: 62 44 25 01




LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC



Người hướng dẫn khoa học :
1. PGS. TS. NGÔ SỸ LƢƠNG
2.

Hà Nội - 2012
GS.TS. PHAN VĂN TƢỜNG
Formatted: Top: (Thin-thick small gap, Auto,
3 pt Line width, Margin: 1 pt Border spacing: ),
Bottom: (Thick-thin small gap, Auto, 3 pt Line
width, Margin: 1 pt Border spacing: ), Left:
(Thin-thick small gap, Auto, 3 pt Line width,
Margin: 4 pt Border spacing: ), Right:
(Thick-thin small gap, Auto, 3 pt Line width,
Margin: 4 pt Border spacing: )
Formatted: Font: 15 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 15 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 16 pt, Font color: Text 1
Formatted: Tab stops: 2.47", Left
Formatted: Font: 15 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 16 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 16 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 15 pt, Font color: Text 1,
Vietnamese (Vietnam)

MỤC LỤC

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 5
1.1. Cấu trúc tinh thể và tính chất của ferit spinen 5
1.1.1. Cấu trúc tinh thể 5
1.1.2. Tính chất và ứng dụng của ferit spinen 7
1.1.2.1. Tính chất từ và ứng dụng 7
1.1.2.2. Tính chất xúc tác và ứng dụng 12
1.1.3. Cấu trúc tinh thể, tính chất của coban ferit và niken ferit 13
1.2. Các phương pháp tổng hợp ferit spinen cấp hạt nano 14
1.2.1. Phương pháp gốm truyền thống 15
1.2.2. Phương pháp đồng kết tủa 18
1.2.3. Phương pháp sol- gel 22
1.2.4. Phương pháp thủy nhiệt 31
CHƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40
2.1. Nội dung nghiên cứu 40
2.2. Phương pháp nghiên cứu 41
2.2.1. Hóa chất để tổng hợp vật liệu 41
2.2.2. Tổng hợp vật liệu bằng phương pháp đồng kết tủa 41
2.2.3. Tổng hợp vật liệu bằng phương pháp thủy nhiệt 42
Formatted: Font: 14 pt, Not Bold, Font color:
Text 1
Formatted: Line spacing: Multiple 1.35 li
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple
1.35 li
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple
1.35 li
Formatted: Normal, Justified, Level 1, Line
spacing: Multiple 1.35 li, Tab stops: Not at
6.1"
Formatted: Line spacing: Multiple 1.35 li

2.2.4. Tổng hợp coban ferit và niken ferit cấp hạt nano phân tán trong
nền SiO
2
bằng phương pháp sol - gel 42
2.3. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của
vật liệu 43
2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 43
2.3.2. Phương pháp phân tích nhiệt (DTA-TG) 45
2.3.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 46
2.3.4. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 47
2.3.5. Phương pháp xác định từ tính của vật liệu bằng từ kế mẫu rung
(VSM) 49
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 50
3.1. Tổng hợp coban ferit và niken ferit cấp hạt nano 50
bằng phương pháp đồng kết tủa 50
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch 50
3.1.1.1. Cấu trúc tinh thể 52
3.1.1.2. Tính chất từ 54
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cation kim loại 55
3.1.2.1. Cấu trúc tinh thể 55
3.1.2.2. Tính chất từ 58
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ dung dịch và thời gian khuấy 58
3.1.3.1. Cấu trúc tinh thể 59
3.1.3.2. Tính chất từ 62
3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trong dung dịch kết tủa 62
3.1.4.1. Cấu trúc tinh thể 62
3.1.4.2. Tính chất từ 65
3.1.5. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung 65
3.1.5.1. Kết quả phân tích nhiệt (DTA-TG) để xác định nhiệt độ nung mẫu 65
3.1.5.2. Cấu trúc tinh thể 68

3.1.5.3. Tính chất từ 71
3.1.6. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung 75
3.1.6.1. Cấu trúc tinh thể 75
3.1.6.2. Tính chất từ 76
3.2. Tổng hợp coban ferit và niken ferit hạt nano bằng phương pháp
thủy nhiệt 83
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cation kim loại trong dung dịch
thủy nhiệt 83
3.2.1.1. Cấu trúc tinh thể 83
3.2.1.2. Tính chất từ 88
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ etanol/nước trong dung dịch thủy nhiệt 89
3.2.2.1. Cấu trúc tinh thể 89
3.2.2.2. Tính chất từ 92
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ thủy nhiệt 93
3.2.3.1. Cấu trúc tinh thể 93
3.2.3.2. Tính chất từ 96
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian thủy nhiệt 99
3.3.4.1. Cấu trúc tinh thể 99
3.2.4.2. Tính chất từ 102
3.3. Tổng hợp coban ferit và niken ferit cấp hạt nano phân tán trong nền
SiO
2
bằng phương pháp sol - gel 106
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH dung dịch đến quá trình tạo gel 106
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ nung 109
3.3.2.1. Cấu trúc nanocomposite 111
3.3.2.2. Tính chất từ của nanocomposite 114
3.3.3.Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nung 118
3.3.3.1. Cấu trúc nanocomposite 118
3.3.3.1. Tính chất từ nanocomposite 119

3.3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng ferit trong nanocomposite 120
3.3.4.1. Cấu trúc nanocomposite 120
3.3.4.2. Tính chất từ của nanocomposite 118
KẾT LUẬN 130
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN
QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 132
PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT


CA : Citric Acide
CTAB : Cetyltrimetyl Amonium Bromide
CVD : Chemical Vapour Deposition
DTA : Diffrential Thermal Analysis
EG : Ethylene Glycol
Hc (Oe) : Lực kháng từ
HWHM (rad): Bề rộng tại ½ chiều cao pic cực đại trên giản đồ XRD
Ms (emu/g) : Từ độ bão hòa
Mr (emu/g) : Từ dư
PA : Pure Analysis
PVA : Polyvinyl Alcohol
PVC : Polyvinyl Chloride
PVD : Physical Vapour Deposition
SEM : Scaning Electron Microscopy
TGA : Thermal Gravity Analysis
TEM : Tranmission Electron Microscopy
TEOS : Tetraethorxyorthorsilicate
VSM : Vibrating Sample Magnetometer

XRD : X-Ray Diffraction






Formatted: Left, Indent: First line: 0.5"
DANH MỤC CÁC BẢNG
Formatted: Font: 16 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 16 pt, Font color: Text 1


Bảng 1.1. Một số công trình tổng hợp nano ferit bằng phương pháp gốm 17
Bảng 1.2. Một số công trình tổng hợp nano ferit bằng phương pháp đồng kết tủa . 21
Bảng 1.3. Một số công trình tổng hợp nano ferit bằng phương pháp sol - gel30
Bảng 1.4. Một số công trình tổng hợp nano ferit bằng phương pháp thủy nhiệt 38
Bảng 3.1. Kích thước tinh thể ferit và giá trị pH dung dịch thuỷ phân 53
Bảng 3. 2. Các giá trị đặc trưng cấu trúc tinh CoFe
2
O
4
thể và NiFe
2
O
4
tổng
hợp với nồng độ khác nhau 56
Bảng 3.3. Kích thước tinh thể các mẫu đồng kết tủa ở nhiệt độ khác nhau 60
Bảng 3.4. Đặc trưng cấu trúc tinh thể nano ferit đươc tổng hợp ở các thời gian

khuấy khác nhau 60
Bảng 3.5: Đặc trưng cấu trúc tinh thể CoFe
2
O
4
tổng hợp với các tỉ lệ etanol
trong dung dịch khác nhau 63
Bảng 3.6. Các đặc trưng cấu trúc và từ tính của các mẫu NiFe
2
O
4
nung ở nhiệt
độ khác nhau, thời gian lưu 2 giờ 72
Bảng 3.7. Các đặc trưng cấu trúc và từ tính của các mẫu CoFe
2
O
4
nung ở các
nhiệt độ khác nhau, thời gian lưu 2 giờ 73
Bảng 3.8. Đặc trưng cấu trúc tinh thể và từ tính của mẫu NiFe
2
O
4
nung ở nhiệt
độ 700
0
C với thời gian nung khác nhau 77
Bảng 3.9. Đặc trưng cấu trúc và từ tính của các mẫu CoFe
2
O

4
nung ở 700
0
C
với thời gian khác nhau 78
Bảng 3.10. Sự phụ thuộc của kích thưc tinh thể NiFe
2
O
4
vào tỷ lệ etanol/nước
(% thể tích dung dịch) 90
Bảng 3.11. Đặc trưng từ tính các mẫu nano ferit thủy nhiệt ở nhiệt độ 150, 200 và
250
0
C, thời gian thủy nhiệt 1,5 giờ, nung 500
0
C/ 2 giờ 97
Formatted: Line spacing: Multiple 1.15 li
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1,
Condensed by 0.4 pt
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1,
Condensed by 0.3 pt
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Bảng 3.12. Đặc trưng từ tính các mẫu nano ferit thủy nhiệt ở nhiệt độ 200
0
C
với thời gian thủy nhiệt khác nhau, nung 500
0
C/2 giờ 103
Bảng 3.13. Kích thước tinh thể và từ tính của các mẫu nano ferit tổng hợp so
sánh với kết quả của các tác giả khác 105
Bảng 3.14. Kết quả khảo sát khả năng tạo gel các mẫu (MFe
2
O
4
/SiO
2
) ở các
pH khác nhau 107
Bảng 3.15. Đặc trưng cấu trúc tinh thể MFe
2
O
4
/SiO
2
tổng hợp ở pH 1 - 2 109
Bảng 3.16. Kích thước tinh thể ferit và từ tính các mẫu MFe
2

O
4
/SiO
2
nung ở
các nhiệt độ khác nhau, lưu 1 giờ 116
Bảng 3.17. Kích thước tinh thể và từ tính mẫu MFe
2
O
4
/SiO
2
nung ở 1100
0
C
với thời gian nung khác nhau: 45, 60 và 90 phút 120
Bảng 3.18. Kích thước tinh thể và từ tính của các mẫu tổng hợp với các tỉ lệ
ferit trong nanocomposite khác nhau 125

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể ferit spinen [112] 5
Hình 1.2. Đường cong từ trễ (B- H) của ferit từ mềm [21] 9

Hình 1.3. Đường cong từ trễ (B- H) của ferit từ cứng [21] 10
Hình 1.4. Sự phụ thuộc lực kháng từ Hc vào kích thước hạt (MD - vùng hạt đa
đômen; SD- vùng hạt đơn đômen; SP- vùng hạt siêu thuận từ) [28] 11
Hình 1.5. Hình ảnh ổ đĩa cứng lưu trữ thông tin [21] 12
Hình 1.6. Mô tả cơ chế khuếch tán trong phản ứng pha rắn tạo spinen [15] 16
Hình 1.7. Sự phụ thuộc của áp suất hơi nước vào nhịêt độ ở các thể tích không
đổi [29] 35
Hình 1.8. Bình thuỷ nhiệt - autoclab được sử dụng để nuôi các đơn tinh thể 36
Hình 2.1. Hiện tượng nhiễu xạ tia X theo mô hình nghiên cứu của Bragg 44
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý hệ hiển vi điện tử quét SEM 46
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý hệ hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 48
Hình 3.1. Giản đồ XRD của các mẫu NiFe
2
O
4
tổng hợp ở pH = 8 (P8), pH=9
(P9), pH = 10 (P10), pH = 11 (P11), pH = 12 (P12), sau nung
800
0
C /2 giờ 53
Hình 3.2. Giản đồ XRD của các mẫu CoFe
2
O
4
tổng hợp ở pH = 9 53
Hình 3.3. Ảnh SEM (a) và TEM (b) của mẫu CoFe
2
O
4
tổng hợp ở pH = 9 54

Hình 3.4. Đường từ trễ của mẫu niken ferit (a) và coban ferit (b) được tổng hợp
ở pH = 9 55
Hình 3.5. Giản đồ XRD các mẫu CoFe
2
O
4
(A1 - A6) tổng hợp ở các nồng độ khác
nhau, nung 700
0
C/2 giờ 57
Hình 3.6. Ảnh SEM mẫu A4- CoFe
2
O
4
(a) và ảnh TEM của mẫu A9-
NiFe
2
O
4
(b) 58
Hình 3.7. Đường từ trễ mẫu CoFe
2
O
4
- A4 (a) và mẫu NiFe
2
O
4
- A9 (b) 58
Hình 3.8. Giản đồ XRD mẫu CoFe

2
O
4
(a) đồng kết tủa ở nhiệt độ 30
0
C (E1),
60
0
C (E2) và 90
0
C (

E3) và mẫu NiFe
2
O
4
(b) đồng kết tủa ở nhiệt độ
30
0
C (E4) và 60
0
C (E5) 59
Formatted: Line spacing: Multiple 1.25 li
Hình 3.9. Giản đồ XRD các mẫu NiFe
2
O
4
(a) với thời gian khuấy khác nhau
M1:15 phút, M2: 30 phút, M3: 45 phút, M4: 60 phút và các mẫu
CoFe

2
O
4
(b) với thời gian khuấy M5: 15 phút, M6: 30 phút, M7: 45
phút, M8: 60 phút 60
Hình 3.10. Ảnh SEM các mẫu CoFe
2
O
4
(M7) và mẫu NiFe
2
O
4
(M3) 61
Hình 3.11. Đường từ trễ mẫu NiFe
2
O
4
- M1 và M3 (a) và mẫu CoFe
2
O
4
- M7 (b) 62
Hình 3.12. Giản đồ XRD của các mẫu CoFe
2
O
4
với tỷ lệ etanol trong dung dịch
khác nhau: K1: 0 %, K2: 5 %, K3:10 %, K4: 15 %, K5: 20 % 63
Hình 3.13. Giản đồ XRD của các NiFe

2
O
4
mẫu tổng hợp với tỷ lệ 1,2 - propadiol là
0 % (mẫu P0 %), 5 % (mẫu P5 %) và 10 % (mẫu P10 %) 64
Hình 3.14. Giản đồ phân tích nhiệt precursor tổng hợp NiFe
2
O
4
(mẫu đồng
kết tủa với nồng độ Ni
2+
= 2,5.10
-3
M, Fe
3+
= 5.10
-3
M, lượng dung
môi etanol 15 %, nhiệt độ khuấy 60
0
C thời gian 45 phút, pH = 9,5) . 66
Hình 3.15. Giản đồ phân tích nhiệt precursor tổng hợp CoFe
2
O
4
(mẫu đồng kết tủa
với nồng độ Co
2+
= 4.10

-3
M, Fe
3+
= 8.10
-3
M, lượng dung môi etanol
15%, nhiệt độ khuấy 60
0
C thời gian 45 phút, pH = 9,5) 67
Hình 3.16. Giản đồ XRD mẫu NiFe
2
O
4
nung ở các nhiệt độ: 400, 500, 600, 700,
800, 850 và 900
0
C, lưu 2 giờ 69
Hình 3.17. Giản đồ XRD các mẫu CoFe
2
O
4
nung ở các nhiệt độ 500, 600, 700,
800 và 900
0
C, lưu 2 giờ. 70
Hình 3.18. Ảnh SEM mẫu CoFe
2
O
4
(a) và ảnh TEM mẫu CoFe

2
O
4
(b) nung ở
700
0
C/2 giờ 71
Hình 3.19. Đường từ trễ của các mẫu NiFe
2
O
4
(a) và CoFe
2
O
4
(b) nung ở các
nhiệt độ khác nhau, lưu 2 giờ 72
Hình 3.20. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc kích thước tinh thể (a) và từ độ bão hòa
(b) của nano ferit vào nhiệt độ nung 74
Hình 3.21. Giản đồ XRD các mẫu NiFe
2
O
4
nung ở 700
0
C với thời gian lưu khác
nhau: 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7 giờ 75
Hình 3.22. Giản đồ XRD các mẫu CoFe
2
O

4
nung 700
0
C với thời gian lưu khác
nhau: 1, 2, 3, 4, 5 và 6 giờ 76
Hình 3.23. Đường từ trễ của các mẫu NiFe
2
O
4
với thời gian nung khác nhau 77
Hình 3.24. Sự phụ thuộc kích thước hạt (a) và từ độ bão hòa của ferit vào thời
gian nung (b) 78
Hình 3.25. Qui trình tổng hợp coban ferit và niken ferit cấp hạt nano bằng
phương pháp đồng kết tủa 83
Hình 3.26. Giản đồ XRD các mẫu NiFe
2
O
4
với nồng độ Ni
2+
thay đổi từ
2.10
-2
÷ 10
-1
M, thủy nhiệt ở 200
0
C/1,5 giờ 84
Hình 3.27. Đồ thị sự phụ thuộc của kích thước tinh thể NiFe
2

O
4
vào nồng độ ion
Ni
2+
trong dung dịch thuỷ nhiệt
Hình 3.28. Giản đồ XRD các mẫu CoFe
2
O
4
tổng hợp thủy nhiệt với nồng độ
Co
2+
bằng: 0,02, 0,04, 0,06 và 0,08 M sau nung 500
0
C/ 2 giờ 86
Hình 3.29. Sự phụ thuộc của kích thước tinh thể CoFe
2
O
4
vào nồng độ ion Co
2+
trong dung dịch thuỷ nhiệt 86
Hình 3.30. Ảnh SEM và ảnh TEM mẫu NiFe
2
O
4

(a), (c) và mẫu CoFe
2

O
4

(b),
(d) tổng hợp ở nồng độ Ni
2+
bằng 4.10
-2
M và Co
2+
bằng 6.10
-2
M 87
Hình 3.31. Đường từ trễ mẫu NiFe
2
O
4
(a) và CoFe
2
O
4

(b) tổng hợp với nồng độ
Ni
2+
bằng 4.10
-2
M và nồng độ Co
2+
bằng 6.10

-2
M 88
Hình 3.32. Giản đồ XRD các mẫu NiFe
2
O
4
tổng hợp với các tỉ lệ etanol/ nước từ
5 – 50 % trong dung dịch thủy nhiệt 89
Hình 3.33. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của kích thước tinh thể NiFe
2
O
4
vào tỉ
lệ etanol trong dung dịch thủy nhiệt 91
Hình 3.34. Giản đồ XRD mẫu CoFe
2
O
4
tổng hợp ở 200
0
C với tỷ lệ etanol bằng
15 % thể tích dung dịch thủy nhiệt 91
Hình 3.35. Ảnh SEM và ảnh TEM mẫu NiFe
2
O
4

(a), (c) và mẫu CoFe
2
O

4

(b), (d)
được tổng hợp với lượng etanol bằng 15 % thể tích dung dịch 92
Hình 3.36. Đường từ trễ mẫu NiFe
2
O
4
(a) và CoFe
2
O
4
(b) tổng hợp ở nồng độ
Ni
2+
bằng 4.10
-2
M; mẫu có Co
2+
bằng 5.10
-2
M, tỉ lệ etanol 15 % thể tích
dung dịch. 93
Hình 3.37. Giản đồ XRD các mẫu NiFe
2
O
4
được tổng hợp thủy nhiệt ở 100,
150, 200, 250
0

C với thời gian 1,5 giờ, nung 500
0
C/2 giờ 94
Hình 3.38. Giản đồ XRD các mẫu CoFe
2
O
4
được tổng hợp thủy nhiệt ở 100,
130, 150, 170, 190, 210, 250
0
C với thời gian 1,5 giờ, nung
500
0
C/2 giờ 94
Hình 3.39. Đồ thị sự phụ thuộc của kích thước tinh thể ferit vào nhiệt độ thủy
nhiệt các mẫu NiFe
2
O
4
(1), CoFe
2
O
4
(2), nung ở 500
0
C/2giờ 95
Hình 3.40. Ảnh TEM mẫu NiFe
2
O
4

tổng hợp ở 170
0
C (a), 200
0
C (c) và mẫu
CoFe
2
O
4

tổng hợp ở 170
0
C (b), 190
0
C (d), nung 500
0
C/2 giờ 96
Hình 3.41. Đường từ trễ mẫu NiFe
2
O
4
và CoFe
2
O
4
tổng hợp ở các nhiệt độ thủy
nhiệt 150, 200, 250
0
C, thời gian 1,5 giờ, nung 500

0
C/ 2 giờ 98
Hình 3.42. Giản đồ XRD các mẫu NiFe
2
O
4
tổng hợp thủy nhiệt ở 180
0
C với thời
gian khác nhau: 30, 60, 90, 120, 150 và 180 phút, nung 500
0
C/2 giờ 99
Hình 3.43. Giản đồ XRD các mẫu CoFe
2
O
4
tổng hợp thủy nhiệt ở 180
0
C với
thời gian khác nhau: 30, 60, 90, 120, 150 và 180 phút, nung
500
0
C/2giờ 100
Hình 3.44. Ảnh SEM mẫu NiFe
2
O
4
(a) và mẫu CoFe
2
O

4
(b)

thủy nhiệt 200
0
C
thời gian 90 phút 101
Hình 3.45. Ảnh TEM mẫu NiFe
2
O
4

thời gian thủy nhiệt 60 phút (c),

90 phút (e)
và mẫu CoFe
2
O
4

thủy nhiệt 60 phút (d), 90 phút (f) ở 200
0
C, sau khi
nung 500
0
C/ 2 giờ 101
Hình 3.46. Đồ thị quan hệ giữa kích thước tinh thể NiFe
2
O
4

(1) và CoFe
2
O
4
(2)
thủy nhiệt ở 180
0
C với thời gian khác nhau: 30, 60, 90, 120, 150 và
180 phút, nung 500
0
C/2 giờ 102
Hình 3.47. Đường từ trễ mẫu NiFe
2
O
4

thủy nhiệt ở 200
0
C thời gian 60 phút (a),
90 phút (b) 102
Hình 3.48. Đường từ trễ mẫu CoFe
2
O
4

thủy nhiệt ở 200
0
C thời gian 60 phút (a),
90 phút (b) sau khi nung 500
0

C/2 giờ 103
Hình 3.49. Sơ đồ qui trình tổng hợp ferit cấp hạt nano bằng phương pháp
thủy nhiệt 106
Hình 3.50. Giản đồ XRD các mẫu CoFe
2
O
4
/SiO
2
và NiFe
2
O
4
/SiO
2
tạo gel ở
pH=1 - 2, sau nung 1100
0
C/ 1 giờ 108
Hình 3.51. Giản đồ DTA-TG mẫu gel CoFe
2
O
4
/ SiO
2
110
Hình 3.52. Giản đồ XRD các mẫu CoFe
2
O
4

/SiO
2
nung ở các nhiệt độ: 800, 900,
1000, 1100 và 1200
0
C, lưu 1 giờ 112
Hình 3.53. Giản đồ XRD các mẫu NiFe
2
O
4
/SiO
2
nung ở các nhiệt độ 900, 1000,
1100 và 1200
0
C, lưu 1 giờ 112
Hình 3.54. Ảnh SEM các mẫu NiFe
2
O
4
/SiO
2
(a) và CoFe
2
O
4
/SiO
2
(b) sau nung
1100

0
C, lưu 1 giờ. 113
Hình 3.55. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa nhiệt độ nung và kích thước tinh thể
CoFe
2
O
4
(1) và NiFe
2
O
4
(2) trong nền SiO
2
114
Hình 3.56. Đường từ trễ các mẫu CoFe
2
O
4
/SiO
2
nung ở các nhiệt độ 800, 900,
1000, 1100
0
C, lưu 1 giờ 114
Hình 3.57. Đường từ trễ các mẫu NiFe
2
O
4
/SiO
2

nung ở các nhiệt độ: 900 (a),
1100
0
C (b) lưu 1 giờ 115
Hình 3.58. Đồ thị quan hệ giữa nhiệt độ nung và từ độ bão hòa (a) của các mẫu
CoFe
2
O
4
/SiO
2
, và mẫu NiFe
2
O
4
/SiO
2
và quan hệ giữa lực kháng từ của
các mẫu CoFe
2
O
4
/SiO
2
với nhiệt độ nung (b) 117
Hình 3.59. Giản đồ XRD các mẫu CoFe
2
O
4
/SiO

2
nung 1100
0
C, thời gian 30, 45,
60 và 90 phút 118
Hình 3.60. Giản đồ XRD các mẫu NiFe
2
O
4
/SiO
2
nung ở 1100
0
C, thời gian 45,
60 và 90 phút 119
Hình 3.61. Giản đồ XRD các mẫu CoFe
2
O
4
/SiO
2
với tỉ lệ khối lượng ferit 121
Hình 3.62. Giản đồ XRD các mẫu NiFe
2
O
4
/SiO
2
với tỉ lệ khối lượng ferit
bằng 10, 20, 30 và 40 % trong nanocomposite, nung ở 1100

0
C/1giờ 121
Hình 3.63. Ảnh SEM mẫu CoFe
2
O
4
/SiO
2
: (a), (b) ứng với mẫu có tỉ lệ CoFe
2
O
4

bằng 20 % và 30 % và mẫu NiFe
2
O
4
/SiO
2
: (c), (d) có tỉ lệ NiFe
2
O
4

bằng 20 % và 30 % trong nanocomposite 122
Hình 3.64. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa kích thước tinh thể ferit và tỉ lệ khối
lượng ferit trong nanocomposite 123
Hình 3.65. Đường từ trễ các mẫu CoFe
2
O

4
/SiO
2
với tỉ lệ khối lượng CoFe
2
O
4

khác nhau trong nanocomposite 124
Hình 3.66. Đường từ trễ các mẫu NiFe
2
O
4
/SiO
2
với tỉ lệ khối lượng NiFe
2
O
4

bằng 20 % và 40 % trong nanocomposite 124
Hình 3.67. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa từ độ bão hòa và tỉ lệ khối lượng ferit
trong nanocomposite 126
Hình 3.68. Sơ đồ qui trình tổng hợp nanocomposite MFe
2
O
4
/SiO
2
(với M là Ni

và Co) với pha tinh thể ferit cấp hạt nano phân tán trong nền SiO
2
vô
định hình bằng phương pháp sol - gel 128
Formatted: Justified, Line spacing: Multiple
1.4 li
Formatted: Font color: Text 1, English (United
States)


1
MỞ ĐẦU

Tổng hợp và ứng dụng của vật liệu nano là những lĩnh vực đang được
nhiều quốc gia và đông đảo các nhà khoa học quan tâm đặc biệt, bởi vì những
tính chất hóa học, vật lý của các vật liệu nano khác nhiều so với vật liệu khối
[2, 6, 12,]. Sự khác biệt về tính chất đó xuất phát từ hai nguyên nhân là: Khi
kích thước vật liệu giảm đến cỡ nanomet tỷ số nguyên tử nằm trên bề mặt và
nguyên tử bên trong các hạt tăng lên nhiều làm thay đổi tính chất bề mặt vật
liệu. Hai là, khi hạt vật liệu giảm kích thước đến cỡ nanomet tương ứng với
bán kính Bohr sẽ xuất hiện hiệu ứng kích thước lượng tử (Quantum Size
Effects), trong đó các trạng thái electron cũng như các dao động trong hạt
nano bị lượng tử hóa. Các trạng thái bị lượng tử hóa trong cấu trúc nano sẽ
quyết định tính chất điện, quang, tính chất từ, tính chất hóa học của cấu trúc
đó [2, 5, 7, 112].
Các vật liệu từ cấu trúc nano nói chung và các ferit cỡ hạt nano nói riêng
đã cho thấy một số đặc trưng từ tính mới, rất đặc biệt, khác với các vật liệu từ
thông thường. Một trong những nguyên nhân gây nên các hiệu ứng từ đặc biệt
đó là sự tương quan giữa kích thước cấu trúc nano và chiều dài đặc trưng từ
tính. Ví dụ, trong các hạt nano không thể tồn tại các vách đômen vì chiều dày

vách đômen lớn hơn kích thước hạt hay trong nhiều hệ vật liệu từ nano tinh
thể, chiều dài liên kết từ tính lớn hơn nhiều kích thước các tinh thể Mặt
khác, do cấu trúc nano làm thay đổi các đặc trưng bề mặt, tính đối xứng của
tinh thể làm xuất hiện các tính chất vật lý mới lạ [4, 5, 6, 14]. Một trong các
tính chất từ đặc biệt của các vật liệu nano đã được khám phá đó là, hiệu ứng
từ trở khổng lồ (Giant Magneto Resistance - GMR) trong các màng nano đa
lớp sắt từ và phi từ. Khám phá quan trọng này mở ra khả năng phát triển loại
linh kiện điện tử với nguyên tắc vật lý hoàn toàn mới dựa trên đặc tính spin
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1


2
của electron. Hiệu ứng đơn đômen (Single domain) của các hạt nano từ và
những ứng dụng trong chế tạo các ổ đĩa từ mật độ cao, các băng từ, các thiết
bị đọc và ghi từ; chế tạo các chất lỏng từ (Magnetic Liquid) ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực khoa học, công nghệ hiện đại: y - dược và công nghệ sinh học,
kỹ thuật bôi trơn và bảo vệ các trục quay, các máy in phun, các vật liệu đánh
bóng, các thiết bị giảm trấn và đệm từ, các loại sơn hấp thụ sóng rada [2, 5,
9, 21, 112].
Coban ferit (CoFe
2
O
4
) và niken ferit (NiFe
2
O
4
) là các ferit rất điển hình,
ở dạng vật liệu khối đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong đời sống
và kỹ thuật mà không có vật liệu từ nào thay thế được. Nhiều sản phẩm, linh

kiện được chế tạo từ các ferit này: cuộn cảm, lõi dẫn từ để chế tạo các linh
kiện trong radio, tivi, điện thoại, máy tính điện tử, thiết bị ghi từ, thiết bị sóng
ngắn, [1, 3, 4, 21, 86]. Tuy nhiên, ngày nay không dừng lại ở đó, các ứng
dụng của chúng ở dạng hạt nano, màng mỏng nano, sợi nano, các nano
composit đang mở ra những hướng nghiên cứu đầy tiềm năng. Một số kết quả
mới công bố về khả năng ứng dụng của các nano ferit, trong đó có CoFe
2
O
4

và NiFe
2
O
4
đang dành được quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học thuộc
nhiều lĩnh vực. Khi các hạt ferit này có kích cỡ 1 - 100 nm chúng có thể dùng
chế tạo các chất lỏng từ ứng dụng làm tăng độ tương phản của ảnh chụp cộng
hưởng từ hạt nhân (MRI) trong chuẩn đoán hình ảnh [2, 26, 112], làm tác
nhân phân tách các tế bào, thuốc điều trị khối u, chất dẫn truyền thuốc [42,
112], chế tạo các đĩa từ, băng mật độ cao, đầu đọc, đầu ghi [21, 24, 31, 117,
119, 121], các nguyên liệu chế tạo pin Liti dung lượng cao, chế tạo các
sensor khí [27, 69, 89, 107, 112], vật liệu xúc tác cho các phản ứng hóa học
và xử lý môi trường [25, 45, 56, 65, 104]. Ngoài ra, khi phân tán các hạt nano
coban ferit hoặc niken ferit vào các vật liệu nền phi từ sẽ cho các sản phẩm
nanocomposite với các tính chất từ rất đặc biệt, có thể kiểm soát được các


3
thông số từ tính bằng cách điều chỉnh các điều kiện tổng hợp để chế tạo các
sản phẩm theo yêu cầu sử dụng [18, 47, 58, 83, 94, 95].

Ở nước ta, việc nghiên cứu chế tạo và ứng dụng các vật liệu nano trong
các lĩnh vực của nền kinh tế và đời sống - xã hội đang là nhiệm vụ được Nhà
nước, các Bộ, Ngành đặc biệt quan tâm. Tuy vậy, những thành tựu thu được
còn rất khiêm tốn so với các quốc gia trong khu vực và thế giới. Vì vậy việc
nghiên cứu về lĩnh vực trên đang là đòi hỏi bức thiết, vừa có tính khoa học
vừa có tính thực tiễn đóng góp vào một lĩnh vực nghiên cứu mới đầy tiềm
năng ở nước ta.
Từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài “Tổng hợp, nghiên cứu cấu
trúc và tính chất của coban ferit và niken ferit cấp hạt nano” làm đề tài luận
án của mình.
*Mục đích của luận án là:
Nghiên cứu tổng hợp coban ferit và niken ferit cấu trúc tinh thể spinen,
kích thước nano bằng phương pháp đồng kết tủa và thủy nhiệt; tổng hợp các
nanocomposite CoFe
2
O
4
/SiO
2
và NiFe
2
O
4
/SiO
2
bằng phương pháp sol - gel;
khảo sát đặc trưng cấu trúc và tính chất từ của vật liệu.
* Những đóng góp mới của luận án:
- Đã tổng hợp được các nano ferit: CoFe
2

O
4
và NiFe
2
O
4
, cấu trúc tinh thể
đơn pha spinen, kích thước hạt trung bình 13-18 nm, đặc trưng của các hạt từ
đơn đômen. Các nano ferit tổng hợp được có kích thước hạt và đặc trưng từ
tính tương đương hoặc ưu việt hơn kết quả của một số công trình khoa học
của tác giả quốc tế mới công bố trong thời gian gần đây. Các nano ferit này có
khả năng ứng dụng trong thực tế để chế tạo chất lỏng từ và một số sản phẩm
khác dùng trong các kỹ thuật hiện đại.
- Đã khảo sát một cách chi tiết và có hệ thống các yếu tố ảnh hưởng tới
quá trình thực nghiệm và kích thước hạt nano ferit như: pH, nồng độ cation


4
kim loại, nhiệt độ và thời gian khuấy, lượng dung môi sử dụng, nhiệt độ
nung, thời gian nung…, tìm được các điều kiện tối ưu để xây dựng qui trình
tổng hợp vật liệu.
- Đã tổng hợp được các nanocomposite CoFe
2
O
4
/SiO
2
và NiFe
2
O

4
/SiO
2
với
các hạt nano CoFe
2
O
4
và NiFe
2
O
4
(10-13 nm) phân tán trong nền SiO
2
vô định
hình, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trính thực nghiệm và đặc trưng
các nanocomposite: pH, nhiệt độ nung, thời gian nung, tỷ lệ pha tinh thể trong
nanocomposite, từ đó xây dựng qui trình tổng hợp vật liệu, là cơ sở cho việc
chế tạo loại vật liệu từ mới với nhiều tính năng ưu việt như điện trở lớn, bền
nhiệt, bền hóa.
- Đã nghiên cứu được mối quan hệ giữa cấu trúc tinh thể, kích thước hạt
các nano ferit CoFe
2
O
4
và NiFe
2
O
4
và đặc trưng từ tính của chúng, cũng như

mối quan hệ giữa kích thước tinh thể, hàm lượng pha tinh thể nano ferit với
đặc trưng từ tính của các nanocomposite: CoFe
2
O
4
/SiO
2
và NiFe
2
O
4
/SiO
2
.
Luận án gồm 145 trang kể cả tài liệu tham khảo, 22 bảng, 78 hình vẽ và
đồ thị. Cấu trúc luận án bao gồm các phần sau: Mở đầu; Chương 1- Tổng
quan; Chương 2 - Nội dung và phương pháp nghiên cứu; Chương 3 - Kết quả
và bàn luận; Kết luận; Tài liệu tham khảo; Phụ lục.










5
CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN


1.1. Cấu trúc tinh thể và tính chất của ferit spinen
1.1.1. Cấu trúc tinh thể
Ferit spinen về mặt hóa học là oxit phức hợp có công thức hóa học
chung MFe
2
O
4
với M là các ion kim loại hóa trị 2 như: Zn, Cd, Cu, Ni, Co,
Mg hoặc Fe [15, 21, 57]. Các ferit spinen hỗn hợp có thể có nhiều hơn 2 ion
M. Ví dụ: Zn
0.5
Ni
0.5
Fe
2
O
4
, Zn
0.5
Co
0.5
Fe
2
O
4

Các ferit spinen có cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt xếp chặt bởi

các ion oxi, thuộc nhóm không gian Fd3m. Hằng số mạng của tinh thể (dạng
khối)  8,4 Å. Ví dụ, hằng số mạng của tinh thể niken ferit dạng khối bằng
8,3390 Å, coban ferit bằng 8,3890 Å, kẽm ferrit bằng 8,440 Å [21, 112]. Một
tế bào mạng của ferit spinen chứa 8 phân tử MFe
2
O
4
trong đó có 32 ion oxi
tạo nên 64 hốc tứ diện (hốc T) và 32 hốc bát diện (hốc O). Tuy nhiên, chỉ có 8
hốc tứ diện và 16 hốc bát diện có các ion kim loại chiếm chỗ. Các lỗ trống
được ion kim loại chiếm chỗ trên, qui ước gọi là vị trí A và B hay phân mạng
A (hốc tứ diện) và phân mạng B (hốc bát diện) tương ứng.

Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể ferit spinen [112]



6
Nếu 8 ion M
2+
chiếm các hốc tứ diện, 16 ion Fe
3+
chiếm các hốc bát
diện thì ferit có cấu trúc spinen thuận, công thức viết dưới dạng
M
2+
[Fe
2
3+
]O

4
2-
. Ví dụ, các ferit ZnFe
2
O
4
và CdFe
2
O
4

Nếu 8 ion M
2+
nằm ở các hốc bát diện còn 16 ion Fe
3+
chia đều nằm cả
ở hốc tứ diện và hốc bát diện thì ferit có cấu trúc spinen đảo, công thức viết
dưới dạng Fe
3+
[M
2+
Fe
3+
]O
4
2-
. Ví dụ, các ferit NiFe
2
O
4

, CoFe
2
O
4
và Fe
3
O
4

Trường hợp các ion M
2+
và Fe
3+
đồng thời phân bố vào hốc tứ diện và
hốc bát diện thì ferit có cấu trúc spinen trung gian với công thức:
M
2+
(1-

)
Fe
3+

[M
2+

Fe
3+
(2-


)
]O
4
2-
. Trong đó,

là độ đảo của spinen. Độ
đảo

của ferit phụ thuộc vào nhiệt độ theo biểu thức:
/
2
(1 )
(1 )
B
E k T
e






(1.1)
Với k
B

là hằng số Boltzmann: 1,3. 10
-23
J.K

-1
, T: Nhiệt độ (K), E: Năng lượng cần
thiết để tái phân bố ion giữa hai vị trí hốc tứ diện và hốc bát diện (kJ/mol) [62, 86].
Sự phân bố các ion kim loại vào các hốc tứ diện hay hốc bát diện phụ
thuộc vào các yếu tố: bán kính các ion kim loại, sự phù hợp về cấu hình điện
tử của ion kim loại và ion O
2-
và năng lượng tĩnh điện của mạng lưới.
* Bán kính các ion kim loại: Vì hốc tứ diện có kích thước bé hơn hốc bát
diện, mà thông thường bán kính ion M
2+
lớn hơn bán kính ion Fe
3+
nên ion
M
2+
có xu hướng chiếm các hốc bát diện còn ion Fe
3+
chiếm các hốc tứ diện.
* Cấu hình electron của ion kim loại M
2+
: Tuỳ thuộc vào cấu hình
electron của ion M
2+
mà chúng có thể chiếm cứ ở hốc tứ diện hay hốc bát
diện. Ví dụ, Zn
2+
, Cd
2+
có cấu hình điện tử 3d

10
, số phối trí thuận lợi là 4, nên
Formatted: Font color: Text 1, Swedish
(Sweden), Condensed by 0.4 pt


7
chiếm chủ yếu ở hốc tứ diện và tạo nên cấu trúc spinen thuận. Còn Ni
2+
, Co
2+

và Fe
2+
có cấu hình electron tương ứng là 3d
8
, 3d
7
và 3d
6
, số phối trí thuận lợi
là 6 nên chiếm cứ hốc bát diện và tạo nên cấu trúc spinen đảo [21, 112].
* Năng lượng tương tác tĩnh điện trong mạng lưới: Các cation trong
mạng lưới tinh thể ion có xu hướng sắp xếp sao cho tổng năng lượng tương
tác tĩnh điện là lớn nhất và lực đẩy tĩnh điện giữa các cation là bé nhất. Điều
này phụ thuộc nhiều vào qui trình tạo mẫu và chế độ xử lý nhiệt [21].
1.1.2. Tính chất và ứng dụng của ferit spinen
1.1.2.1. Tính chất từ và ứng dụng
Cấu trúc của ferit có các ion kim loại nằm giữa các ion oxi. Trật tự từ
trong các ferit spinen là do tương tác trao đổi gián tiếp (siêu tương tác) giữa

các ion kim loại qua cầu nối là ion oxi quyết định [6, 21, 114].
Theo quan điểm của Néel, các ion từ tính M
2+
và M
3+
trong ferit nằm ở
hai vị trí A và B và tạo thành hai phân mạng từ A và B tương ứng. Nhưng do
độ phân bố các ion từ ở hai phân mạng không tương đương nên tạo nên
momen từ của ferit. Thực tế, tương tác trong cùng một phân mạng là phản sắt
từ, nhưng do tương tác A - B mạnh nên các momen từ trong cùng một phân
mạng định hướng song song với nhau. Trong cấu trúc từ của ferit spinen, các
momen từ ở phân mạng A và B phân bố phản song song. Điều này được giải
thích nhờ sự phụ thuộc góc của tương tác siêu trao đổi giữa các ion trong cấu
trúc spinen: AOB  125
0
, AOA  80
0
, BOB  90
0
, trong đó tương tác phản sắt
từ giữa A và B là mạnh nhất. Trong ferit spinen đảo, do ion Fe
3+
có mặt cả ở
cả hai phân mạng với số lượng như nhau nên momen từ chỉ do ion M
2+
quyết
Formatted: Level 3, Line spacing: Multiple
1.65 li
Formatted: Level 4, Line spacing: Multiple
1.65 li

8
định. Do vậy khi ion M
2+
lần lượt là Mn
2+
, Fe
2+
, Co
2+
, Ni
2+
, Cu
2+
, Zn
2+
với số
điện tử 3d tương ứng là 5, 6, 7, 8, 9, 10, ta lần lượt có các ferit với momen từ
trên một đơn vị cấu trúc tính ra 
B
(Manheton Bohr)

lần lượt là 5, 4, 3, 2, 1, 0
[13, 21]. Trong ferit spinen thuận, phân mạng A không có momen từ, không
có tương tác A - B, chỉ có tương tác B - B trong cùng phân mạng, như đối với
ZnFe
2
O
4

là chất phản sắt từ.
Tính chất từ của ferit chịu sự tác động của kích thước hạt và quá trình
tổng hợp. Với các ferit kích thước nano do hiệu ứng kích thước làm cho số
nguyên tử, ion trên bề mặt hạt tăng lên, hằng số mạng giảm xuống, tương tác
giữa các ion trên bề mặt với các ion, nguyên tử xung quanh khác với các ion
nằm bên trong, làm thay đổi vị trí trong cấu trúc, từ đó tính chất của ferit cũng
thay đổi [21, 86, 102]. Bên cạnh đó sự giảm kích thước các tinh thể còn ảnh
hưởng tới cặp trao đổi và cơ chế lượng tử các tương tác trong các hạt ferit,
làm thay đổi cơ chế đảo từ. Với các hạt lớn đa tinh thể cơ chế đảo từ sẽ là dịch
chuyển vách đômen, với hạt nano đơn đômen thì đảo từ theo cơ chế quay [6].
Các ferit spinen tùy theo đặc trưng từ tính có thể được phân loại: ferit từ
mềm hoặc ferit từ cứng. Khái niệm “cứng” hay “mềm” xét dưới góc độ từ
tính đó là khả năng dễ hay khó từ hóa và khử từ của chúng. Đối với các ferit
spinen hạt nano, khi kích thước hạt nhỏ ở mức độ nào đó, hạt ferit từ có thể có
đặc trưng hạt đơn đômen hoặc siêu thuận từ [5, 6, 21, 30, 31, 32, 37, 39 ].
* Ferit spinen từ mềm:
Các ferit spinen từ mềm dễ từ hóa và dễ khử từ, chúng thường được sử
dụng trong từ trường ngoài như: các trường biến đổi tần số (họ ferit NiZn,
MnZn); các biến tử từ giảo, thu, phát siêu âm (họ ferit Ni); các ferit siêu cao


9
tần làm việc trong vùng bước sóng cỡ milimet đến centimet (ferit họ AlNi,
AlFe, MnMg ) [3, 6, 9, 21, 61, 71, 72, 84, 93, 105].
Đặc trưng cho ferit spinen từ mềm là độ từ thẩm và từ độ bão hòa lớn,
lực kháng từ nhỏ. Thông thường lực kháng từ nhỏ dưới 100 Oe, các ferit
spinen từ mềm tốt thậm trí có lực kháng từ rất nhỏ hơn 0,01 Oe. Độ từ thẩm
có thể đạt giá trị tới vài chục ngàn. Các ferit từ mềm điển hình là ferit họ
NiZn và MnZn [6, 71, 86, 92, 105]. Ngoài các thông số trên người ta còn xem
xét các thông số khác như tổn hao xoáy, tổn hao trễ, phẩm chất trong môi

trường biến đổi tần số, đặc trưng từ giảo v.v [6, 21]. Đường cong từ trễ của
vật liệu từ mềm có dạng như hình 1.2.

Hình 1.2. Đường cong từ trễ (B- H) của ferit từ mềm [21]



10
*Ferit từ cứng
Ngược lại với các ferit spinen từ mềm, các ferit từ cứng có lực kháng từ
lớn, thường Hc

100 Oe, thậm trí đến hàng ngàn Oe. Chúng thường được sử
dụng làm nam châm vĩnh cửu, các vật liệu ghi từ [3, 21]. Trên hình 1.3 cho
hình ảnh đường từ trễ của ferit từ cứng và một số thông số quan trọng trên
đường từ trễ. Nhìn vào đường từ trễ ferit từ mềm hình 1.2 và ferit từ cứng
hình 1.3 thấy, các ferit từ cứng có đường từ trễ có diện tích lớn hơn. Đối với
ferit từ cứng ngoài lực kháng từ lớn người ta còn quan tâm đến tích năng
lượng từ cực đại (B.H)
max
, độ từ dư Mr (hay Br), nhiệt độ Curie (càng cao
càng tốt), và mật độ từ hiệu dụng [6, 21].

Hình 1.3. Đường cong từ trễ (B- H) của ferit từ cứng [21]
* Ferit spinen hạt đơn đômen và siêu thuận từ
Thông thường trong vật liệu từ, giữa hai đômen có một vùng chuyển tiếp
được gọi là vách đômen [6, 7]. Độ dày của vách đô men tùy thuộc loại vật
liệu mà có thể dày từ 10 - 100 nm. Khi kích thước các hạt nano ferit chỉ bằng
hoặc nhỏ hơn độ dày vách đômen thì chúng trở thành các hạt đơn đômen hoặc
siêu thuận từ, các tính chất khác với vật liệu khối vì ảnh hưởng của các

nguyên tử ở đômen này tác động lên nguyên tử ở đômen khác trong ferit. Tùy