Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất hoạt động bề mặt đến sự hình thành nano tinh thể Ba2In2O5

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN




TRẦN KHẮC ĐỊNH




NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG
BỀ MẶT ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH NANO TINH THỂ Ba
2
In
2
O
5



LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - Năm 2015



ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN



TRẦN KHẮC ĐỊNH



NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG
BỀ MẶT ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH NANO TINH THỂ Ba
2
In
2
O
5



Chuyên ngành: Hóa Vô Cơ
Mã số: 60440113


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS - TS. Phan Thị Ngọc Bích
TS. Tạ Quốc Tuấn

Hà Nội - năm 2015



LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn thạc sỹ khoa học này, em xin được bày tỏ
lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy Tạ Quốc Tuấn - Viện AIST Trường
Đại học Bách Khoa Hà Nội và cô Phan Thị Ngọc Bích- Viện Hàn Lâm Khoa
Học Việt Nam đã hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn
thành bản Luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Hoá học, ban lãnh đạo
Phòng Hóa học, Viện AIST Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ,
tạo điều kiện thuận trong quá trình học tập và bảo vệ luận văn tốt nghiệp.
Em muốn gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Bộ môn hóa vô cơ,
các thầy cô trong Khoa Hóa học đã tham gia giảng dạy và tạo điều kiện giúp
đỡ, truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Bên cạnh đó, em cũng nhận được sự ủng hộ nhiệt tình và các ý kiến
đóng góp của các thành viên trong phòng thí nghiệm hóa học, viện tiên tiến
và công nghệ trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, em xin chân thành cảm ơn
sự giúp đỡ quý báu này.
Cuối cùng, em xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và người
thân đã luôn bên cạnh chia sẻ, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em
học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn của em.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 02 năm 2015

Học viên


TRẦN KHẮC ĐỊNH





DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU






- XRD
: Phương pháp nhiễu xạ tia X

- TEM : Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua
- SEM : Phương pháp kính hiển vi điện tử quét
- TG- : Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng – vi sai
- DSC : Phương pháp nhiệt lượng quét vi sai
- DTA : Phương pháp phân tích nhiệt vi sai quét
- TGA : Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng
- AC : Axit citic ( C
6
H
8
O

7
.H
2
O )
- PEG poly (etylene glycol)
- EDTA : Axit etylen diamin tetraaxetic (C
10
H
16
N
2
O
8
)
- AO : Axit oxalic (C
2
H
2
O
4
.2H
2
O)
- D : Kích thước tinh thể
- EDS : Phổ tán sắc năng lượng tia X
- FTIR : Phương pháp hồng ngoại
- HĐBM

: Hoạt động bề mặt
- KL : khối lượng

- M1 : Mẫu Ba
2
In
2
O
5
chế tạo bằng chất tạo gel AC
- M2 : Mẫu Ba
2
In
2
O
5
chế tạo bằng chất tạo gel EDTA
- M3 : Mẫu Ba
2
In
2
O
5
chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: AC = 1:1)
- M4 : Mẫu Ba
2
In
2
O
5
chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: AC = 1:1,5)
- M5 : Mẫu Ba
2

In
2
O
5
chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: Ure = 1:1)
- M6 : Mẫu Ba
2
In
2
O
5
chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: Ure = 1:2)
- M7 : Mẫu Ba
2
In
2
O
5
chế tạo bằng chất tạo đồng kết tủa AO



MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2
1.1. Cấu trúc perovskite và các hệ thống liên quan đến perovskite 2
1.1.1. Hệ thống perovskite ABO
3
2
1.1.2. Các hợp chất brownmillerite loại A

2
B
2
O
5
3
1.1.3. Cấu trúc tinh thể và sự chuyển pha cấu trúc của Ba
2
In
2
O
5
4
1.2. Tình hình nghiên cứu, chế tạo Ba
2
In
2
O
5
6
1.3. Phương pháp chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
10
1.3.1. Phương pháp sol- gel 10
1.3.1. Phương pháp đồng kết tủa 13
1.4. Tiềm năng ứng dụng của vật liệu Ba

2
In
2
O
5
13
CHƯƠNG 2: MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG
PHÁP THỰC NGHIỆM…………………………………………………… 15
2.1. Mục đích và nội dung nghiên cứu………………………………… … 15
2.1.1. Mục đích nghiên cứu……… …………………………………….… 15
2.1.2. Nội dung nghiên cứu………… ……………… …………………….15
2.2. Phương pháp thực nghiệm…………………… ……………… ………15
2.2.1. Dụng cụ và hoá chất thí nghiệm…………………………………… 1 5
2.2.2. Phương pháp chế tạo vật liệu nano tinh thểBa
2
In
2
O
5
16
2.2.2.1. Chế tạo Ba
2
In
2
O
5
theo phương pháp sol-gel 17
2.2.2.2. Chế tạo Ba
2
In

2
O
5
theo phương pháp đồng kết tủa 20
2.2.3. Các phương pháp khảo sát tính chất của vật liệu 21
2.2.3.1. Phương pháp phân tích nhiệt (TA) 21
2.2.3.2. Phương pháp phân hồng ngoại (FTIR) 22
2.2.3.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 23
2.2.3.4. Phương pháp xác định thành phần nguyên tố (EDS) 24
2.2.2.5. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 25



CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
3.1. Chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
bằng phương pháp sol - gel 28
3.1.1. Xác định chế độ nung cho quá trình chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
bằng
phương pháp phân tích nhiệt 28
3.1.2. Kết quả chế tạo Ba

2
In
2
O
5
với các chất tạo gel khác nhau 29
3.1.2.2. Chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
dùng chất tạo gel AC 29
3.1.2.2. Chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
dùng chất tạo gel EDTA 32
3.1.2.3. Chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
dùng chất tạo gel (EDTA: AC=1:1) 34
3.1.2.4. Chế tạo vật liệu Ba
2
In

2
O
5
dùng chất tạo gel (EDTA: AC =1:1,5). 37
3.1.2.5. Chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
dùng chất tạo gel (EDTA: Ure = 1:1) …39
3.1.2.6. Chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
dùng chất tạo gel (EDTA: Ure = 1: 2… 41
3.2. Kết quả chế tạo Ba
2
In
2
O
5
bằng chất tạo đồng kết tủa với AO 44
3.3. Tổng kết, đánh giá kết quả các mẫu Ba
2
In
2
O

5
đã chế tạo 46
3.3.1. Kết quả kích thước tinh thể của các mẫu 47
3.3.2. Kết quả ảnh EDS của các mẫu 48
3.3.3. Kết quả ảnh SEM của các mẫu 49
3.3.4. Kết quả mật độ tương đối của các mẫu 51
3.3.5. Kết quả chụp phổ FTIR 52
KẾT LUẬN 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
PHỤ LỤC CÁC HÌNH 58










DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. Tỷ lệ mol giữa Ba và In với các chất tạo gel khác nhau để chế tạo
Ba
2
In
2
O
5
……………………………………………………………………18

Bảng 2.2. Hóa chất để chế tạo Ba
2
In
2
O
5
, dùng chất tạo gel AC 18
Bảng 2.3. Hóa chất để chế tạo Ba
2
In
2
O
5
, dùng chất tạo gel EDTA 18
Bảng 2.4. Hóa chất để chế tạo Ba
2
In
2
O
5
, dùng chất tạo gel: EDTA, AC 19
Bảng 2.5. Hóa chất để chế tạo Ba
2
In
2
O
5
, dùng chất tạo gel: EDTA, URE 19
Bảng 2.6. Hóa chất để chế tạo Ba
2

In
2
O
5
,dùng chất tạo đồng kết tủa AO 20
Bảng 3.1. Kích thước tinh thể Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel với AC…30
Bảng 3.2. Kích thước tinh thể Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel EDTA 33
Bảng 3.3. Kích thước tinh thể Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: AC
là 1:1) ………………………………………………………………………36
Bảng 3.4. Kích thước tinh thể Ba
2
In

2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: AC
là 1:1,5)……………………………………………………………….…… 38
Bảng 3.5. Kích thước tinh thể Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: Ure
là 1:1)…………… ……………………………………………….……… 40
Bảng 3.6. Kích thước tinh thể Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: Ure
là 1:2)… … …………………….………………………………… …….42
Bảng 3.7. Kích thước tinh thể Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo đồng kết tủa
với AO…………………………………………………………… ……… 45
Bảng 3.8. Tổng hợp kết quả EDS của các mẫu Ba

2
In
2
O
5
đã chế tạo… ……48
Bảng 3.9. Bảng tỷ trọng và mật độ tương đối của 7 mẫu 51








DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Cấu trúc perovskite lý tưởng.………………………………………2
Hình 1.2. Cấu trúc brownmillerite lý tưởngcủa Ba
2
In
2
O
5
…… …………… 4
Hình 1.3. Sự chuyển pha cấu trúc Ba
2
In
2
O

5
…………………………………4
Hình 1.4. Sự chuyển pha có trật tự-mất trật tự trong tinh thểBa
2
In
2
O
5
5
Hình 2.1. Quy trình chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
, bằng phương pháp sol - gel 17
Hình 2.2. Quy trình chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
, bằng phương pháp đồng kết tủa
21
Hình 2.3. Nguyên lý thiết bị đo SEM ……………………………………….26
Hình 3.1. Giản đồ DTA– DSC của gel có tỷ lệ mol Ba
2+
: In
3+
: AC là 1:1:1 28

Hình 3.2. Giản đồ XRD của Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel AC………30
Hình 3.3. Phổ EDS của Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel AC……… … 31
Hình 3.4. Giản đồ XRD của Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel EDTA… 32
Hình 3.5. Phổ EDS của mẫu Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel EDTA… 34
Hình 3.6. Giản đồ XRD của Ba
2

In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: AC
là 1:1)……………………………………………………………………… 35
Hình 3.7. PhổEDS của Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel EDTA, AC là
1:1……………………………………………………………………… ….36
Hình 3.8. Giản đồ XRD của Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel(EDTA, AC là
1:1,5)…………………………… ……………………………………… 37
Hình 3.9. Phổ EDS của Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel(EDTA, AC là
1:1,5)…………………………………………………………………………38

Hình 3.10. Giản đồ XRD của Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: Ure
là 1:1) ………… …… ………………… ……………………………… 39
Hình 3.11. Phổ EDS của mẫu Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA:
Ure là 1:1) ……………… …………………… …… ………………….41



Hình 3.12. Giản đồ XRD của Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: Ure
là 1:2)……………………… …………………………………………….…42
Hình 3.13. PhổEDS của mẫu Ba
2
In

2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: Ure
là 1:2)………………………….…………………………….…………. 43
Hình 3.14. Giản đồ XRD của Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo đồng kết tủa với
AO …………………………………………………… …44
Hình 3.15. Phổ EDS của mẫu Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo đồng kết với
AO………………………………………………………………………… 46
Hình 3.16. Giản đồ XRD của 7 mẫu đã tổng hợp………………………… 47
Hình 3.17. Ảnh SEM của mẫu Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel … ……49
Hình 3.18. Ảnh SEM của mẫu Ba

2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo đồng kết tủa
với AO ……………………….50
Hình 3.19. Phổ FTIR của Ba
2
In
2
O
5
chế tạo bằng chất tạo đồng kết với
AO 52
Hình 3.20. Phổ FTIR củaBa
2
In
2
O
5
chế tạo bằng chất tạo gel AC…….….…53
Hình 3.21. Phổ FTIR của Ba
2
In
2
O
5
, chế tạo bằng chất tạo gel (EDTA: Ure là
1:1)………………………… ………………………………………………53

1


MỞ ĐẦU
Hiện nay trên thế giới khi xã hội càng phát triển thì nhu cầu sử dụng
năng lượng càng lớn, trong khi đối với nhiên liệu hóa thạch đóng, một vài trò
quan trọng trong việc đưa xã hội đến mức phát triển như ngày nay, cũng tồn
tại những vấn đề nhức nhối lớn: Ô nhiễm không khí, biến đổi khí hậu toàn cầu
cùng với sự nóng lên của trái đất. Ngoài ra, nhiên liệu hóa thạch chỉ là nguồn
tài nguyên hữu hạn không thể được tái tạo, và nền kinh tế dựa trên nhiên liệu
hóa thạch còn làm cho một số nước không có nhiều tài nguyên sẽ bị phụ
thuộc vào những nước vốn có nguồn dầu dồi dào ở vùng Trung Đông, từ đó
dẫn đến nhiều hậu quả chính trị và kinh tế khác, thậm chí cả những cuộc
chiến tranh giành dầu mỏ. Trong công cuộc đi tìm nguồn năng lượng mới
này, con người đã đạt được những thành công nhất định: đó là sự ra đời của
các trung tâm phát điện dùng năng lượng gió, năng lượng mặt trời với công
suất lên tới hàng mêga oát. Tuy nhiên những nguồn năng lượng đó còn phụ
thuộc nhiều vào tự nhiên.Việc nghiên cứu tìm ra các nguồn năng lượng
mớiđặc biệt là công nghệ thân thiện với môi trườngđã trở thành nghiên cứu
mũi nhọn của nhiều quốc gia, đặc biệt là các nước phát triển.
Trong những năm gần đây, một hướng nghiên cứu mới đầy triển vọng
đã được tìm ra, đó là việc sử dụng pin nhiên liệu.Pin nhiên liệu hiện nay đang
dần được phổ biến trên thị trường, dự đoán pin nhiên liệu có thể sử dụng
hydrogen làm nhiên liệu, cung cấp cho thế giới một nguồn điện năng sạch và

bền vững sẽ tạo nên cuộc cách mạng năng lượng trên thế giới trong tương lai.
Vật liệu dẫn ion Ba
2
In
2
O
5
có ứng dụng làm pin nhiên liệu oxit rắn hứa
hẹn sẽ mang lại nhiều tiềm năng do tính chất điện của loại vật liệu này.Đây
cũng chính là lý do chúng tôi lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của các
chất hoạt động bề mặt đến sự hình thành nano tinh thể Ba
2
In
2
O
5
” cho luận văn
thạc sỹ khoa học chuyên ngành hóa vô cơ của mình.


2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Cấu trúc perovskite và các hệ thống liên quan đến perovskite
1.1.1. Hệ thống perovskite ABO
3

Perovskite là tên gọi chung của các vật liệu, có cấu trúc tinh thể giống

với cấu trúc của vật liệu canxi titanat (CaTiO
3
). Tên gọi của perovskite được
đặt theo tên của nhà khoáng vật học người Nga L. A. Perovski (1792-1856),
người có công nghiên cứu và phát hiện ra vật liệu này ở vùng núi
Uran của Nga vào năm 1839.
CấutrúcperovskitABO
3
lýtưởnglà cấu trúclậpphươngđượcmôtảtrênhình
1.1.Trongcấutrúcnày,ômạngđơnvịđặctrưngchocấutrúclàmộthìnhlậpphương,tro
ng đócation A chiếm vịtrítámđỉnhhìnhlậpphương,cation B chiếm vịtrítâm
củahìnhlậpphương, tâm sáumặt củahìnhlậpphươnglàvịtrícủaionoxy. Như vậy
xungquanh mỗi cation Bcósáuionoxy, xung quanhmỗi
cationAcómườihaiionoxy, hằngsốmạngtinh thể:
a=b=cvàcácgócα=β=γ=90
o
.


Hình 1.1. Cấu trúc perovskite lý tưởng
A O
2-
BA O
2-
BA O
2-
B

3

Phương pháp chế tạovật liệu perovskite phổ biến nhất là phương pháp
gốm (phản ứng pha rắn). Để chế tạo vật liệu perovskite theo phương pháp
này, các nguyên liệu ban đầu là các oxit của các kim loại được nghiền trộn
trong thời gian dài để tạo sự đồng nhất, sau đó được ép thành viên và nung
thiêu kết ở nhiệt độ cao để tạo ra sản phẩm. Phương pháp này có ưu điểm là
rẻ tiền, đơn giản, dễ dàng chế tạo ra vật liệu với khối lượng lớn nhưng có
nhược điểm là quá trình nghiền trộn phảikỹ, thời gian thiêu kết lâu, nhiệt độ
thiêu kết cao.
Ngoài ra,vật liệu perovskite có thể được chế tạo bằng phương pháp sol-
gel, với ưu điểm nhiệt độ thiêu kết thấp hơn, vật liệu có kích thước đồng đều,
nhưng lại hạn chế khả năng tạo vật liệu với khối lượng lớn.
1.1.2. Các hợp chất Brownmilleriteloại A
2
B
2
O
5

Cấu trúc brownmillerite có cấu trúc trực thoi, và liên quan chặt chẽđến
cấu trúc perovskite. Trong một số trường hợp, hợp chất có cấu trúc perovskite
cósố vị trí chỗ trống oxy là tương đối lớn, sẽ biến đổi thành cấu trúc
brownmillerite A
2
B
2
O
5
, khi đó thông số mạng trong một ô mạng đơn vị của
cấu trúc brownmillerite có giá trị so với cấu trúc perovskite:

2
B P
a a

,
4
B P
b b
,
2
B P
c c

[2].Cấu trúc brownmillerite,có thể được mô tả như một cấu
trúc perovskite, với một phần sáu của oxy bị mất trong hàng dọc theo hướng
[101] vàcó thể được xem như là một chuỗi những lớp bát diện xen kẽ song
song với một chuỗi lớp tứ diện [1], các cation In có mặt trong cả hai lớp bát
diện In(1) và tứ diện In(2). Có ba vị trí oxi khác nhau O(1) nằm trong mặt
phẳng xích đạo của lớp bát diện, vị trí O(2) nằm ở các vị trí đỉnh nối các góc
thuộc lớp bát diện với các góc thuộc lớp tứ diện còn vị trí O(3) nằm ở lớp tứ
diện(hình 1.2) [2].



Hình 1.2. Cấ
u trúc brownmillerite lý t

1.1.3. Cấ
u trúc tinh th
Nghiên cứu sự

chuy
đoạn chuyển pha (
hình
Hình 1.3.

4

u trúc brownmillerite lý t
ưởng của Ba
2
In
2
O
5

u trúc tinh th
ể và sự chuyển pha cấu trúc của Ba
2
In
chuy
ển pha cấu trúc trong tinh thểBa
2
In
2
hình
1.3) [1, 2].
Hình 1.3.
sự chuyển pha cấu trúc Ba
2
In

2
O
5

In
2
O
5
2
O
5
có ba giai




Từ nhiệt độ
phòng
nhóm không gian Icmm
Từ 925
o
C đế
n 1040
không gian I4cm
(hình
Trên 1040
o
C,
tinh th
gian Pm3m (hình 1.3

c
Qua nghiên cứ
u cho th
đó độ dẫn củ
a ion oxy tăng đ
1
[5].Khi nhiệt độ
cao hơn nhi
vật liệu Ba
2
In
2
O
5
cao hơn ZrO
nhiệt độ cao của Ba
2
In
2
độ thấp, thay cho vật li
ệ
Hình 1.4. Sự
chuy


5
phòng
đến 925
o
C,tinh thểBa

2
In
2
O
5
có cấ
u trúc tr
nhóm không gian Icmm
(hình 1.3 a).
n 1040
o
C,tinh thể Ba
2
In
2
O
5
có cấu trúc tứ
di
(hình
1.3 b).
tinh th
ể Ba
2
In
2
O
5
có cấu trúc lập phương
có nhóm không

c
).
u cho th
ấy, ở 910
o
C xảy ra sự chuyể
n pha c
a ion oxy tăng đ
ột ngột khoảng từ 10
-3
Scm
-1
đ
ế
cao hơn nhi
ệt độ chuyển pha thì độ dẫn củ
a ion oxy trong
cao hơn ZrO
2
pha tạp Yttri(hình 1.4), việc
ổ
2
O
5
là nhằm phát triển một vật liệu dẫn
ion
ệ
u dẫn ion oxyYSZ đang được sử dụng.

chuy
ển pha có trật tự- mất trật tự trong tinh thể
Ba
u trúc tr
ực thoi có
di
ện có nhóm
có nhóm không
n pha c
ấu trúc trong
ế
n 5.10
-1
Scm
-
a ion oxy trong
ổ
n định pha ở
ion
oxy ở nhiệt

Ba
2
In
2
O
5


6

1.2. Tình hình nghiên cứu, chế tạo Ba
2
In
2
O
5
Trên thế giới, vật liệuBa
2
In
2
O
5
đã được nghiên cứu từ những năm 1990
[6],như vật liệu dẫn ion oxy. Trong các công trình nghiên cứu về độ dẫn ion
oxy của Ba
2
In
2
O
5
, các nhà khoa họcsử dụng hai phương pháp để chế tạo vật
liệu Ba
2
In
2
O
5
khác nhau là phương pháp gốm[3, 4,5, 6, 7, 8, 9] và phương

pháphóa mềm: phương pháp Pechini [10],phương pháp hóa mềm dựa trên quy
trình đốt cháy Glyxin - nitrat(GNP)[11].
Năm 1990,J.B. Goodenough[6]đã chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
bằng
phương pháp gốm, nguyên liệu ban đầu là bột BaCO
3
(99,9%), In
2
O
3
(99,9%)
được nghiền đều rồi ép viên sau đó nung ở 1000
o
C trong 24 giờ, thiêu kết lại
ở 1300
o
C, thời gian 10 giờ. Mẫu vật liệu Ba
2
In
2
O
5
sau khi chế tạo có mật độ
90%.Khi nghiên cứu về độ dẫn ion oxy trong vật liệu Ba
2

In
2
O
5
,J.B.
Goodenough cho biết,ở trên 910
o
C độ dẫn ion oxy trong vật liệu Ba
2
In
2
O
5
rất
cao,khoảng 10
-1
Scm
-1
. Đây là một tiền đề mở đầu cho hàng loạt các nghiên
cứuvề độ dẫn ion oxy của Ba
2
In
2
O
5
sau đó.
Năm 2002,nhóm các nhà nghiên cứu T. Hashimoto[4, 5]nghiên cứu chế
tạo vật liệu Ba
2
In

2
O
5
cũng bằng phương pháp gốm, nguyên liệu ban đầu là bột
BaCO
3
(99,9%), In
2
O
3
(99,9%) được trộn lẫn trong ethanol. Hỗn hợp bột sau
khi trộnđem nung ở 800
o
C trong 24 giờ, sau đó nén thành viên hình trụ có
đường kính 10-20 mm rồi thiêu kết lại ở 1400
o
C, thời gian 17 giờ trong không
khí. Nghiên cứu này đã xác địnhđược rằng từ nhiệt độ phòng tới 1400
o
C,trong
tinh thể Ba
2
In
2
O
5
tồn tại ba pha,nhiệt độ chuyển pha cấu trúc loại một và loại
hai trong tinh thể Ba
2
In

2
O
5
lần lượt được quan sát ở khoảng 910
o
C và khoảng
1070
o
C.Từ nhiệt độ phòng đến 900
o
C cócấu trúc trực thoi với thông số mạng:
a = 5,968 Ǻ; b = 6,106 Ǻ và c = 16,73 Ǻ,mật độ đo được là 86%, ở 1000
o
C
cấu trúc tinh thể Ba
2
In
2
O
5
cócấu trúc tứ diện, ở 1200
o
C cấu trúctinh thể
Ba
2
In
2
O
5
cócấu trúc lập phương.

7


Năm 2008, nhóm các nhà nghiên cứu J.F.Q Rey [9]đã chế tạo ba mẫu
vật liệu nano tinh thể Ba
2
In
2
O
5
,trong đó hai mẫu sử dụng các chất ban đầu là
BaCO
3
(99,8%), In
2
O
3
(99,9%) (hai mẫu này được gọi là mẫu S1 và S2), các
mẫu được nghiền nhỏ và đem trộn đều sau đó nén thành viên hình trụ rồi
nung từ 1300
o
C đến 1350
o
C. Một mẫusử dụng các chất ban đầu là các muối
nitrat:In(NO
3
)
3
.H

2
O (99,9%),Ba(NO
3
)
2
(mẫu này được gọi là mẫu N). Kết quả
nghiên cứu của J.F.Q Rey cho thấy: Thông số mạng tinh thể của ba mẫu đều
gần với giá trịthông số mạng tinh thểmà J.B. Goodenough công bố[6].Tuy
nhiên, điểm mới của nghiên cứu này là tính kích thước hạt nano tinh thể
Ba
2
In
2
O
5
(khoảng từ 32 đến 142 nm) và cho thấy kích thước hạt nano tinh thể
Ba
2
In
2
O
5
là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến nhiệt độ chuyển phatrong tinh
thể Ba
2
In
2
O
5
. Cụ thểmẫu S1 kích thước hạt tinh thể Ba

2
In
2
O
5
là 110,7 (nm) có
nhiệt độ chuyển pha mất trật tự - trật tự ở 922
o
C, mẫu S2 có kích thước hạt
tinh thể Ba
2
In
2
O
5
là 142,1 (nm) có nhiệt độ chuyển pha mất trật tự - trật tự ở
860
o
C,mẫu N với kích thước hạt tinh thể Ba
2
In
2
O
5
nhỏ nhất khoảng 32 (nm)
có nhiệt độ chuyển pha mất trật tự - trật tự ở 810
o
C thấp hơn nhiệt độ chuyển
pha mất trật tự - trật tự của hai mẫu (S1 và S2), đối với nhiệt độ chuyển pha
mất trật tự - trật tự của mẫu S1 cao hơnnhiệt độ chuyển pha mất trật tự - trật

tự của mẫu S2 mặc dù kích thước hạt tinh thểBa
2
In
2
O
5
củamẫu S1 nhỏ hơn
kích thước hạt tinh thểmẫuBa
2
In
2
O
5
của mẫuS2, J.F.Q Rey cho rằng trong
mạng tinh thể Ba
2
In
2
O
5
có các vị trí chỗ trống oxy nênmột số mẫu hấp phụ
OH, NO
3
đã ảnh hưởng đến nhiệt độ chuyển pha mất trật tự - trật tự trong tinh
thể Ba
2
In
2
O
5

.
Năm 2010, nhóm các nhà nghiên cứuXiaogan [10]đã chế tạo ba mẫu
vật liệu(Ba
1-x
La
x
)
2
In
2
O
5+x
(BLIO với x=0,4, x=0,5, x=0,6) bằng phương pháp
Pechini. Họ sử dụng các muối: Ba(NO
3
)
2
và In(NO
3
)
3
, La(NO
3
)
3
với các chất
tạo gel là AC, PEG, nhiệt độ thiêu kết cho giai đoạn cuối để hình thành pha
mẫu là 1400
o
C.Sản phẩm chế tạo vật liệuBLIO có mật độ tương đối lớn

8


khoảng 98 (%), có độ nhạy với khí CO vàđộ ổn định cao, có ứng dụng tiềm
năng dùng chế tạo cảm biến khí CO. Hình ảnh SEM của các mẫu có sự kết
đám, điểm mới của nghiên cứu này cho thấy thời gian nung từ 2 giờ đến 10
giờ không ảnh hưởng kích thước hạt và sự phân bố các hạt trên bề mặt.
Năm 2012, khi nghiên cứu chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
nhóm các nhà
nghiên cứu Rob Hui[11]cho thấy các yếu tố ảnh hưởng lớn đến độ dẫn ion
oxy bao gồm: môi trường, sự pha tạp, kích thước hạt tinh thểBa
2
In
2
O
5
. Rob
Huidùng phương pháp hóa mềm chế tạovật liệu nano tinh thể Ba
2
In
2
O
5
dựa

trên quá trình đốt cháy Glyxin – nitrat (GNP) và phương phápgốmchế tạovật
liệu nano tinh thể Ba
2
In
2
O
5
dựa trên phản ứng pha rắn (SS),đã chế tạonăm loại
mẫu khác nhau gồm có một mẫuBa
2
In
2
O
5
và bốn mẫu Ba
2
In
2
O
5
(pha tạp Ce,
La).
Trong phương pháp GNP,Rob Huidùng nguyên liệu ban đầu là:
Ba(CH
3
COO)
2
, Ce(NO
3
)

2
.6H
2
O, La(NO
3
)
2
.6H
2
O, In(NO
3
)
2
.15H
2
O vàGlyxin
(NH
2
CH
2
COOH) để tạo phức với các ion kim loại, ngoài ra một lượng Glyxin
dư nhằm mục đích ngăn cản sự tạo kết tủa của bari axetat,một lượng làm
nhiên liệu cho quá trình đốt cháy. Dung dịch được khuấy trong 2 giờ để các
muối tan hoàn toàn và tạo phức, sau quá trình gia nhiệt để đốt cháy phức và
lượng Glyxin dư sản phẩm đem nghiền kỹ thành bột và ép viên sau đó nung ở
nhiệt độ cao 1100
o
C đến 1500
o
C, thời gian 6 giờđể hình thành pha mẫu.

Trong phương pháp SS,Rob Hui và nhóm nghiên cứu dùng các muối
nitrat của các ion kim loại: Ba
2+
, Ce
2+
, In
3+
, La
3+
, được sấy ở 150
o
C để làm
khô hoàn toàn lượng nước có trong các mẫu, sau đó nghiền kỹ và ép viên rồi
nung ở nhiệt độ cao 1100
o
C đến 1500
o
C, thời gian 10 giờ, quá trình nghiền và
nung lặp lại hai lầnđể hình thành pha mẫu.
Kết quả nhóm nghiên cứu, khảo sát tính chấtcủa các mẫu cho thấy: Đối
với mẫu Ba
2
In
2
O
5
không pha tạp có nhiệt độ chuyển pha từ cấu trúc
Brownmilleritesang cubic ở 925
o
C, trong khi đó bốn mẫu Ba

2
In
2
O
5
(pha tạp

9


Ce, La) có nhiệt độ chuyển pha từ cấu trúc Brownmilleritesang cubic ở
khoảng từ 410
o
C đến 480
o
C như vậy nhiệt độ chuyển pha của mẫu không pha
tạp cao hơn nhiều so với các mẫu pha tạp. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng độ
dẫn ion oxy của các mẫu bị ảnh hưởng môi trường và kích thước hạt tinh thể:
Chế độ nung từ 1100
o
C đến 1500
o
C kích thước hạt tinh thể tăng 10 nm – 70
nm. Hơn thế nữa các mẫu chế tạo theo phương pháp GNP có kích thướchạt
tinh thể từ 40 nm – 42 nm trong khi các mẫu chế tạo theo phương pháp SS có
kích thước hạt tinh thể lớn hơn (57 nm – 65 nm). Nghiên cứu của Rob
Hui[11]đã cho thấy, một yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến độ dẫnion oxy trong
vật liệu dẫn Ba
2
In

2
O
5
chính là kích thước tinh thể nano Ba
2
In
2
O
5
, nghiên cứu
này cũng cho thấy việcchế tạovật liệu nano tinh thể Ba
2
In
2
O
5
từ pha mềm chỉ
cần nhiệt độ chế tạo thấp hơn và đạt được kích thước hạt nhỏ hơn so với việc
chế tạo từ pha rắn.Ngoài ra còn có các nghiên cứu khác cũng nghiên cứu về
độ ion trong vật liệu dẫn Ba
2
In
2
O
5
[16,17], nghiên cứu sự pha tạp trongvật liệu
dẫn Ba
2
In
2

O
5
[18,19, 20] vànghiên cứu về cấu trúc và sự chuyển pha cấu
trúctinh thể Ba
2
In
2
O
5
[ 21].
Trong khi các nghiên cứu và chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
trên thế giới
đang diễn ra hết sức sôi nổi thì tình hình nghiên cứu và chế tạo vật liệu
Ba
2
In
2
O
5
ở nước ta còn khá mới mẻ và chưa thực sự được quan tâm chú ý
nhiều. Đây cũng là một trong những lý do mà chúng tôi tiến hành nghiên cứu
chế tạovật liệu Ba
2
In
2

O
5
, cũng qua tài liệu tham khảo của các nhà khoa học đã
nghiên cứu và chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
, chúng tôi nhận thấy việc chế tạochế
tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
theo phương pháp hóa mềm cần nhiệt độ thấp hơn, thời
gian thiêu kết ngắn hơn và có kích thước tinh thể Ba
2
In
2
O
5
nhỏ hơn vì vậy
chúng tôi đã lựa chọn hướng nghiên cứu này để chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5

.



10


1.3. Phương pháp chế tạo vật liệu Ba
2
In
2
O
5
1.3.1. Phương pháp sol-gel
Hiện nay cóhai phương pháp tổng hợp vật liệu Ba
2
In
2
O
5
là: phương
pháp gốm truyền thống và phương pháp Sol-gel. Phương pháp sol-gel là
phương pháp do R.Roy đưa ra từ năm 1956, cho phép trộn lẫn các chất ở quy
mô nguyên tử. Phương pháp sol-gel có nhiều ưu điểm tiềm năng hơn các
phương pháp khác không chỉ ở chỗ tạo được mức độ đồng nhất của các cation
kim loại ở qui mô nguyên tử mà còn có thể chế tạo vật liệu ở dạng khối, màng
mỏng, sợi và hạt. Đây là một yếu tố công nghệ quan trọng khi chế tạo vật liệu
oxit phức hợp chất lượng cao.
Từ các muối kim loại tương ứng ban đầu, được tính toán theo một tỷ lệ
xác định và được hoà thành dung dịch. Từ dung dịch này, hệ keo của các hạt

rắn phân tán trong chất lỏng được tạo thành, gọi là sol.
Trong quá trình sol – gel, các ion kim loại bị bao quanh bởi các nhóm
chức như: -COOH, -OH, -NH
2
… Khi phản ứng tạo hơn 2 liên kết thì phân tử
có kích thước không giới hạn được hình thành và đến một lúc nào đó nó có
kích thước lớn chiếm toàn bộ thể tích dung dịch, tạo thành gel, như vậy gel là
một chất tạo bởi một pha rắn liên tục bao quanh một pha lỏng liên tục. Tính
liên tục của pha rắn tạo ra tính đàn hồi của gel, hầu hết các gel là vô định
hình. Khi sấy khô gel ở nhiệt độ khoảng 90
o
C, trong gel xuất hiện ứng suất
mao quản làm co mạng gel, chất này được gọi là xerogel. Quá trình già hóa
gel là quá trình biến đổi cấu trúc gel theo chiều hướng tạo thành trạng thái
tinh thể hoặc vô định hình sít đặc hơn. Gel khô đem thiêu kết ở nhiệt độ thích
hợp sau đó ép viên thiêu kết lại để tạo thành sản phẩm có mật độ cao.Gần
đây, cùng với sự ra đời và phát triển của kĩ thuật nano, phương pháp sol-gel
lại càng được quan tâm nhiều hơn vì nó rất thành công trong tổng hợp vật liệu
cấp hạt nano.

11


Trong phương pháp này, vật liệu xuất phát thông thường là muối vô cơ
kim loại, hoặc là hợp chất hữu cơ kim loại. Trong quá trình sol-gel, tiền chất
qua quá trình thủy phân và phản ứng polymer hóa tạo ra được keo huyền phù,
đó là sol. Sau khi xử lý nhiệt, làm bay hết nước ta có gel.
Bản chất của quá trình sol-gel là dựa trên các phản ứng thủy phân và
ngưng tụ các tiền chất. Bằng cách điều chỉnh tốc độ của hai phản ứng trên ta
sẽ thu được sản phẩm mong muốn. Quá trình sol-gel có thể cho ta gel chứa

toàn bộ các chất tham gia phản ứng và dung môi ban đầu hoặc kết tủa gel tách
khỏi dung môi.Bằng phương pháp sol-gel không những tổng hợp được các
oxit phức hợp siêu mịn (d<10 µm) có tính đồng nhất, độ tinh khiết hóa học
cao, cho phép tổng hợp được các tinh thể cỡ nanomet, các sản phẩm ở dạng
màng mỏng, sợi…
Bản chất của quá trình sol-gel là dựa trên các phản ứng thủy phân và
ngưng tụ các tiền chất. Bằng cách điều chỉnh tốc độ của hai phản ứng trên ta
sẽ thu được sản phẩm mong muốn. Quá trình sol-gel có thể cho ta gel chứa
toàn bộ các chất tham gia phản ứng và dung môi ban đầu hoặc kết tủa gel tách
khỏi dung môi.Bằng phương pháp sol-gel không những tổng hợp được các
oxit phức hợp siêu mịn (d<10 µm) có tính đồng nhất, độ tinh khiết hóa học
cao, cho phép tổng hợp được các tinh thể cỡ nanomet, các sản phẩm ở dạng
màng mỏng, sợi…
Phương pháp sol-gel phát triển rất đa dạng theo 3 hướng chính sau:
+ Sol-gel theo con đường thủy phân các muối
+ Sol-gel theo con đường thủy phân các alkoxide
+ Sol-gel theo con đường tạo phức
Phương phápPechinido N.P. Pechini đưa ra vàokhoảng năm 1967,ông
đã đưa ra phương pháp gel - citrat và đã phát triển rất mạnh trong thời gian
gần đây. Ở phương pháp này, các muối nitrat của các kim loại cần thiết được
hoà tan thành dung dịch, sau đó gel - citrat được hình thành trong axit citric

12


(AC) với nhiệt độ, độ pH và tỷ lệ mol giữa ion kim loại/AC xác định. Gel –
citrat được sấy khô thành xerogel và được nung ở nhiệt độ cao để thu được
sản phẩm oxit phức hợp. Axit citric (AC) và ethylene glycol (EG) là một cặp
tạo phức và ngưng tụ hình thành gel được sử dụng phổ biến nhất để tổng hợp
nhiều oxit phức hợp theo phương pháp Pechini.

Có 3 lý do mà cặp tạo phức – ngưng tụ này được sử dụng nhiều là:
+ Nhiều các cation kim loại (trừ các cation kim loại hoá trị 1) dễ dàng
tạo hợp chất phức với AC.
+ Ethylene glycol có hai nhóm chức alcohol có ái lực tạo phức mạnh
với các cation kim loại.
+ Phản ứng trùng ngưng xảy ra liên tục và dễ dàng giữa AC và EG để
tạo thành gel polyme do một phân tử AC có 3 nhóm carboxyl (-COOH)
và một phân tử EG có chứa 2 nhóm hyđroxyl (-OH).
Ưu điểm của phương pháp sol - gel:
Phương pháp sol-gel có nhiều ưu điểm tiềm năng hơn các phương pháp
khác không chỉ ở chỗ tạo được mức độ đồng nhất của các cation kim loại ở
qui mô nguyên tử mà còn có thể chế tạo vật liệu ở dạng khối, màng mỏng, sợi
và hạt. Đây là yếu tố công nghệ vô cùng quan trọng khi chế tạo vật liệu oxit
phức hợp chất lượng cao.
Nhờ khả năng trộn lẫn các chất ở quy mô nguyên tử, phương pháp sol-
gel có thể tạo ra sản phẩm có độ đồng nhất cao, độ tinh khiết hóa học cao và
một khả năng quan trọng là có thể khống chế được kích thước, hình dạng của
hạt.
Ngoài ra phương pháp này còn rất đơn giản, phù hợp với điều kiện
nghiên cứu tại Việt Nam, có thể điều khiển được các giai đoạn trong quá trình
để tạo ra được sản phẩm như mong muốn.

13


Do ưu điểm của phương pháp sol-gel nên chúng tôi quyết định sử dụng
phương pháp Sol-gel để chế tạo nano tinh thể Ba
2
In
2

O
5
, dùng chất HĐBM là
EDTA làm chất tạo gel cùng với các chất tạo gel khác là AC, ure.
1.3.2. Phương pháp đồng kết tủa
Đây là một phương pháp hóa học đi từ dung dịch thường dùng để chế
tạo các đơn oxit và chế tạo các oxit phức hợp.
Trong phương pháp này, oxit phức hợp Ba
2
In
2
O
5
được điều chế bằng
cách kết tủa từ dung dịch muối chứa các cation kim loại In
3+
và Ba
2+
dưới
dạng oxalat. Sau đó hỗn hợp kết tủa được lọc, tách, rửa sạch, sấy khô, nung ở
một khoảng nhiệt độ thích hợp, ta thu được mẫu bột với sự đồng đều,
mịn.Điều kiện để đảm bảo sự kết tủa đồng thời của hai kim loại In
3+
và
Ba
2+
cần phải tiến hành tổng hợp ở điều kiện quá bão hòa.Phương pháp này
khá đơn giản nên chúng tôi đã chọn để chế tạo nano tinh thể Ba
2
In

2
O
5
và
dùng chất tạo đồng kết tủa là axit oxalic.
1.4. Tiềm năng ứng dụng của vật liệu Ba
2
In
2
O
5

Vật liệu dẫn ion oxy trong Ba
2
In
2
O
5
có khả năng ứng dụng quan trọng
trong việc chế tạo pin nhiên liệu oxit rắn (SOFC), tế bào nhiên liệu
Pin nhiên liệu được kỳ vọng cho nguồn cung cấp năng lượng điện mới:
Điện – nhiệt, các phương tiện chạy bằng điện Hiệu suất hoạt động của pin
nhiên liệu cao và ít gây ô nhiễm môi trường nên pin nhiên liệu đang được
quan tâm và chú ý nhiều.
Trong khi thế kỉ 19 được mệnh danh là thế kỉ của động cơ hơi nước và
thế kỉ 20 là thế kỉ của động cơ đốt trong thì ta có thể nói, thế kỉ 21 sẽ là kỉ
nguyên của pin nhiên liệu. Pin nhiên liệu hiện nay đang dần được phổ biến
trên thị trường, dự đoán sẽ tạo nên cuộc cách mạng năng lượng trên thế giới
trong tương lai. Pin nhiên liệu có thể sử dụng hydrogen làm nhiên liệu, mang
đến triển vọng cung cấp cho thế giới một nguồn điện năng sạch và bền vững.

14


Năm 1962, công ty Siemens Westinghouse lần đầu tiên công bố tính
khả thi của quá trình tạo điện năng từ solid electrolyte fuel cell. Trải qua hơn
40 năm nghiên cứu và phát triển, Siemens Westinghouse đã xây dựng và cho
hoạt động thử nhà máy điện SOFC ở Hà Lan và cho kết quả khả quan. Kết
quả tương tự cũng thu được của công ty Ceramic Fuel Cells, Úc. Gần đây
Siemens Westinghouse đã đưa ra sản phẩm thương mại (pre-commercial)
SOFC với công suất 125kW.
Mới đây các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Pacific
Northwest – Hoa Kỳ (PNNL) đã thiết kế ra một loại pin nhiên liệu ôxít rắn
qui mô nhỏ với hiệu suất của hệ thống lên đến 57%, cao hơn hẳn so với hiệu
suất của các loại pin nhiên liệu ôxít rắn cùng loại, do đó có thể đáp ứng nhu
cầu về điện của các hộ dân. Mới đầu nhóm tập trung phát triển hệ thống với
công suất khoảng 2 kW để đáp ứng nhu cầu tiêu dùng về điện trung bình của
một hộ dân tại Mỹ, sau đó họ tiếp tục phát triển các hệ thống lớn hơn với
công suất đáp ứng cho khoảng 50 đến 100 hộ dân. Nghiên cứu này đã mang
đến một hướng mới về phát điện phục vụ nhu cầu tiêu dùng điện của các hộ
gia đình trong khi giảm phát thải khí CO
2
và giảm ô nhiễm môi trường.
Tế bào nhiên liệu được sử dụng trong lĩnh vực về phương tiện chạy
bằng điện: Từ 20 năm nay nhiều hãng (DaimlerChrysler, Ford, Honda, Opel)
đã nghiên cứu về xe có nhiên liệu là hiđrô, sử dụng tế bào nhiên liệu để
chuyển hóa năng lượng và dùng động cơ điện để vận hành. Kỹ thuật này đã
được phát triển cho xe buýt, xe du lịch, xe tải nhẹ ở Hamburg (Đức)
và Stuttgart (Đức). Các tế bào nhiên liệu còn được ứng dụng trong một số vật
dụng cầm tay như điện thoại di động, máy vi tính xách tay, máy quay phim,

vật liệu cắm trại hay quân sự cũng đang tiến tới ứng dụng loại nguồn cung
cấp năng lượng này.


15


CHƯƠNG 2: MỤC ĐÍCH, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

2.1. Mục đíchvà nội dung nghiên cứu
2.1.1.Mục đíchnghiên cứu
Trong đề tài này chúng tôi đặt ra mục tiêu: Nghiên cứu tìm phương
pháp đơn giản hơn để chế tạo vật liệu dẫn ion Ba
2
In
2
O
5
(điều khiển được hình
thái, kích thước của tinh thểBa
2
In
2
O
5
) và nghiên cứu ảnh hưởng của các thông
số chế tạo đến tính chất hóa lý của vật liệu Ba
2
In

2
O
5
.
2.1.2. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng hợp loại vật liệu nano tinh thể Ba
2
In
2
O
5
kích thước
cỡ nano bằng phương phápsol- gel từ các chất tạo gel khác nhau:
- Nghiên cứu tổng hợp loại vật liệu nano tinh thể Ba
2
In
2
O
5
kích thước
cỡ nano bằng phương pháp đồng kết tủa.
- Xác định các đặc trưng của vật liệu tổng hợp bằng các phương pháp:
Phương pháp phân tích nhiệt (DTA-DSC), phương pháp nhiễu xạ tia X
(XRD),phương pháp xác định thành phần nguyên tố (EDS), phương pháp
hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp hồng ngoại (FTIR).
- Sơ bộ đánh giá ảnh hưởng các chất tạo gel và tỷ lệ mol đến tính chất
hóa- lý củavật liệu nano tinh thể Ba
2
In
2

O
5
tổng hợp được.
2.2. Phương pháp thực nghiệm
2.2.1. Dụng cụ và hoá chất thí nghiệm
Dụng cụ thí nghiệm
- Cốc thủy tinh chịu nhiệt, loại 800 ml, 500 ml.
- Chén sứ chịu nhiệt, thuyền sứ chịu nhiệt, nhiệt kế.
- Phễu lọc, ống hút loại 5 ml, 10 ml, ống đong loại 200ml.
- Giấy lọc, giấy cân, giấy lau, giấy quỳ tím.
- Cân phân tích (độ chính xác 0,0001 gam).
- Bình định mức: 1000 ml, 100 ml…

16


- Máy khuấy từ gia nhiệt, máy rung siêu âm, máy hút chân không, máy
đo pH, tủ hút, tủ sấy, lò nung.
Hóa chất
Axitcitric (C
6
H
8
O
7
.H
2
O), Công ty cổ phần bột giặt và hóa chất Đức
Giang, độ tinh khiết 99,5%.
Axit etylendiamin tetraaxetic (C

10
H
16
N
2
O
8
), BIO – Canada INC, độ
tinh khiết 99,5%.
URE (NH
2
)
2
CO,BIO – Canada INC, độ tinh khiết 99,5%.

Axit oxalic (C
2
H
2
O
4
.2H
2
O),Công ty cổ phần bột giặt và hóa chất Đức
Giang độ tinh khiết 99,5%.
Axit nitric (HNO
3
),Công ty cổ phần bột giặt và hóa chất Đức Giang,
nồng độ 65%.
Baricacbonat (BaCO

3
),Merck KGaA- Đức, độ tinh khiết 99,5%.
Cồn tuyệt đối Etanol (C
2
H
5
OH), Công ty cổ phần bột giặt và hóa chất
Đức Giang, hàm lượng etanol 99,5% theo thể tích.
Natrihidroxit (NaOH),Công ty cổ phần bột giặt và hóa chất Đức Giang,
độ tinh khiết trên 99%.
Amonihidroxit (NH
4
OH), Công ty cổ phần bột giặt và hóa chất Đức
Giang.
Kim loại Indi (In), Merck KGaA- Đức, độ tinh khiết 99,999%.
2.2.2.Phương pháp chế tạo vật liệu nano tinh thể Ba
2
In
2
O
5
Thông qua tài liệu tham khảo về tình hình nghiên cứu và chế tạo vật
liệu Ba
2
In
2
O
5
trên thế giới, chúng tôi nhận thấy việc chế tạo vật liệu Ba
2

In
2
O
5

từ các pha mềm cần nhiệt độ thấp hơn, kích thướcnano tinh thể Ba
2
In
2
O
5
nhỏ
hơn so với việc chế tạovật liệu Ba
2
In
2
O
5
từ pha rắn. Tuy nhiêntrước khi sử
dụng các chất HĐBM để chế tạo nano tinh thể Ba
2
In
2
O
5
,chúng tôi đã tiến
hành sử dụng phương pháp sol-gel và phương pháp đồng kết tủa để chế tạovật
liệu Ba
2
In

2
O
5
.