Tổng hợp, nghiên cứu cấu trúc và tính chất của coban ferit và niken ferit cấp hạt nano : Luận án TS. Hóa học : 62 44 25 01

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

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

VŨ ĐÌNH NGỌ

TỔNG HỢP, NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC VÀ
TÍNH CHẤT CỦA COBAN FERIT VÀ
NIKEN FERIT CẤP HẠT NANO
Formatted: Font: 16 pt, Font color: Text 1

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.

GS.TS. PHAN VĂN TƢỜNG

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

Hà Nội - 2012

Formatted: Font: 15 pt, Font color: Text 1,
Vietnamese (Vietnam)


MỤC LỤC
MỤC LỤC

Formatted: Font: 14 pt, Not Bold, Font color:
Text 1

LỜI CAM ĐOAN

Formatted: Line spacing: Multiple 1.35 li

LỜI CẢM ƠN

Formatted: Justified, Line spacing: Multiple
1.35 li

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: 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 SiO2 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
SiO2 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

Formatted: Line spacing: Multiple 1.15 li

Bảng 1.1. Một số công trình tổng hợp nano ferit bằng phương pháp gốm..... 17

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

Bảng 1.2. Một số công trình tổng hợp nano ferit bằng phương pháp đồng kết tủa. 21

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1,
Condensed by 0.4 pt

Bảng 1.3. Một số công trình tổng hợp nano ferit bằng phương pháp sol - gel30

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

Bảng 1.4. Một số công trình tổng hợp nano ferit bằng phương pháp thủy nhiệt .. 38

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1,
Condensed by 0.3 pt

Bảng 3.1. Kích thước tinh thể ferit và giá trị pH dung dịch thuỷ phân .......... 53

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

Bảng 3. 2. Các giá trị đặc trưng cấu trúc tinh CoFe2O4 thể và NiFe2O4 tổng

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

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

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

Bảng 3.4. Đặc trưng cấu trúc tinh thể nano ferit đươc tổng hợp ở các thời gian

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

khuấy khác nhau ............................................................................ 60
Bảng 3.5: Đặc trưng cấu trúc tinh thể CoFe2O4 tổng hợp với các tỉ lệ etanol

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

trong dung dịch khác nhau ............................................................ 63
Bảng 3.6. Các đặc trưng cấu trúc và từ tính của các mẫu NiFe2O4 nung ở nhiệt

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

độ khác nhau, thời gian lưu 2 giờ .................................................... 72
Bảng 3.7. Các đặc trưng cấu trúc và từ tính của các mẫu CoFe2O4 nung ở các

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

nhiệt độ khác nhau, thời gian lưu 2 giờ ............................................ 73
Bảng 3.8. Đặc trưng cấu trúc tinh thể và từ tính của mẫu NiFe2O4 nung ở nhiệt

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

độ 700 0C với thời gian nung khác nhau ....................................... 77

Bảng 3.9. Đặc trưng cấu trúc và từ tính của các mẫu CoFe2O4 nung ở 700 0C

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

với thời gian khác nhau ................................................................. 78
Bảng 3.10. Sự phụ thuộc của kích thưc tinh thể NiFe2O4 vào tỷ lệ etanol/nước

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

(% 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 0C, thời gian thủy nhiệt 1,5 giờ, nung 500 0C/ 2 giờ ................. 97

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 0C

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

với thời gian thủy nhiệt khác nhau, nung 500 0C/2 giờ .............. 103
Bảng 3.13. Kích thước tinh thể và từ tính của các mẫu nano ferit tổng hợp so

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

sánh với kết quả của các tác giả khác ......................................... 105
Bảng 3.14. Kết quả khảo sát khả năng tạo gel các mẫu (MFe2O4/SiO2) ở các

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

pH khác nhau............................................................................... 107
Bảng 3.15. Đặc trưng cấu trúc tinh thể MFe2O4/SiO2 tổng hợp ở pH 1 - 2 .. 109

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

Bảng 3.16. Kích thước tinh thể ferit và từ tính các mẫu MFe2O4/SiO2 nung ở

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

các nhiệt độ khác nhau, lưu 1 giờ ............................................... 116
Bảng 3.17. Kích thước tinh thể và từ tính mẫu MFe2O4/SiO2 nung ở 1100 0C

Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

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


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 NiFe2O4 tổng hợp ở pH = 8 (P8), pH=9
(P9), pH = 10 (P10), pH = 11 (P11), pH = 12 (P12), sau nung
8000C /2 giờ.................................................................................................... 53
Hình 3.2. Giản đồ XRD của các mẫu CoFe2O4 tổng hợp ở pH = 9 .......................... 53
Hình 3.3. Ảnh SEM (a) và TEM (b) của mẫu CoFe2O4 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 CoFe2O4 (A1 - A6) tổng hợp ở các nồng độ khác
nhau, nung 700 0C/2 giờ.................................................................................. 57
Hình 3.6. Ảnh SEM mẫu A4- CoFe2O4 (a) và ảnh TEM của mẫu A9NiFe2O4 (b) ..................................................................................................... 58
Hình 3.7. Đường từ trễ mẫu CoFe2O4 - A4 (a) và mẫu NiFe2O4 - A9 (b)................... 58
Hình 3.8. Giản đồ XRD mẫu CoFe2O4 (a) đồng kết tủa ở nhiệt độ 30 0C (E1),
600C (E2) và 90 0C ( E3) và mẫu NiFe2O4 (b) đồng kết tủa ở nhiệt độ
300C (E4) và 60 0C (E5) ................................................................................. 59

Formatted: Line spacing: Multiple 1.25 li


Hình 3.9. Giản đồ XRD các mẫu NiFe2O4 (a) với thời gian khuấy khác nhau
M1:15 phút, M2: 30 phút, M3: 45 phút, M4: 60 phút và các mẫu
CoFe2O4 (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 CoFe2O4 (M7) và mẫu NiFe2O4 (M3) ...................... 61
Hình 3.11. Đường từ trễ mẫu NiFe2O4 - M1 và M3 (a) và mẫu CoFe2O4 - M7 (b) ........ 62
Hình 3.12. Giản đồ XRD của các mẫu CoFe2O4 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 NiFe2O4 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 NiFe2O4 (mẫu đồng
kết tủa với nồng độ Ni2+ = 2,5.10-3 M, Fe3+ = 5.10-3 M, lượng dung
môi etanol 15 %, nhiệt độ khuấy 60 0C thời gian 45 phút, pH = 9,5) . 66
Hình 3.15. Giản đồ phân tích nhiệt precursor tổng hợp CoFe2O4 (mẫu đồng kết tủa
với nồng độ Co2+ = 4.10-3 M, Fe3+ = 8.10-3 M, lượng dung môi etanol
15%, nhiệt độ khuấy 60 0C thời gian 45 phút, pH = 9,5).............................. 67
Hình 3.16. Giản đồ XRD mẫu NiFe2O4 nung ở các nhiệt độ: 400, 500, 600, 700,
800, 850 và 900 0C, lưu 2 giờ ........................................................................ 69
Hình 3.17. Giản đồ XRD các mẫu CoFe2O4 nung ở các nhiệt độ 500, 600, 700,
800 và 900 0C, lưu 2 giờ................................................................................ 70
Hình 3.18. Ảnh SEM mẫu CoFe2O4 (a) và ảnh TEM mẫu CoFe2O4 (b) nung ở
700 0 C/2 giờ .................................................................................................... 71
Hình 3.19. Đường từ trễ của các mẫu NiFe2O4 (a) và CoFe2O4 (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 NiFe2O4 nung ở 700 0C 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 CoFe2O4 nung 700 0C với thời gian lưu khác
nhau: 1, 2, 3, 4, 5 và 6 giờ .............................................................................. 76
Hình 3.23. Đường từ trễ của các mẫu NiFe2O4 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 NiFe2O4 với nồng độ Ni2+ thay đổi từ
2.10-2 ÷ 10-1M, thủy nhiệt ở 200 0C/1,5 giờ ................................................. 84
Hình 3.27. Đồ thị sự phụ thuộc của kích thước tinh thể NiFe2O4 vào nồng độ ion
Ni2+ trong dung dịch thuỷ nhiệt
Hình 3.28. Giản đồ XRD các mẫu CoFe2O4 tổng hợp thủy nhiệt với nồng độ
Co2+ bằng: 0,02, 0,04, 0,06 và 0,08 M sau nung 500 0C/ 2 giờ ................. 86
Hình 3.29. Sự phụ thuộc của kích thước tinh thể CoFe2O4 vào nồng độ ion Co2+
trong dung dịch thuỷ nhiệt ............................................................................. 86
Hình 3.30. Ảnh SEM và ảnh TEM mẫu NiFe2O4 (a), (c) và mẫu CoFe2O4 (b),
(d) tổng hợp ở nồng độ Ni2+ bằng 4.10-2 M và Co2+ bằng 6.10-2 M.. ... 87
Hình 3.31. Đường từ trễ mẫu NiFe2O4 (a) và CoFe2O4 (b) tổng hợp với nồng độ
Ni2+ bằng 4.10-2 M và nồng độ Co2+ bằng 6.10-2 M ..................................... 88
Hình 3.32. Giản đồ XRD các mẫu NiFe2O4 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 NiFe2O4 vào tỉ
lệ etanol trong dung dịch thủy nhiệt.............................................................. 91
Hình 3.34. Giản đồ XRD mẫu CoFe2O4 tổng hợp ở 200 0C với tỷ lệ etanol bằng
15 % thể tích dung dịch thủy nhiệt................................................................ 91
Hình 3.35. Ảnh SEM và ảnh TEM mẫu NiFe2O4 (a), (c) và mẫu CoFe2O4 (b), (d)
được tổng hợp với lượng etanol bằng 15 % thể tích dung dịch.................. 92


Hình 3.36. Đường từ trễ mẫu NiFe2O4 (a) và CoFe2O4 (b) tổng hợp ở nồng độ
Ni2+ bằng 4.10-2 M; mẫu có Co2+ bằng 5.10-2 M, tỉ lệ etanol 15 % thể tích
dung dịch.......................................................................................................... 93
Hình 3.37. Giản đồ XRD các mẫu NiFe2O4 được tổng hợp thủy nhiệt ở 100,
150, 200, 250 0C với thời gian 1,5 giờ, nung 500 0C/2 giờ ................... 94
Hình 3.38. Giản đồ XRD các mẫu CoFe2O4 được tổng hợp thủy nhiệt ở 100,
130, 150, 170, 190, 210, 250 0C với thời gian 1,5 giờ, nung
5000C/2 giờ ..................................................................................................... 94

Hình 3.39. Đồ thị sự phụ thuộc của kích thước tinh thể ferit vào nhiệt độ thủy
nhiệt các mẫu NiFe2O4 (1), CoFe2O4 (2), nung ở 500 0C/2giờ ................... 95
Hình 3.40. Ảnh TEM mẫu NiFe2O4 tổng hợp ở 170 0C (a), 200 0C (c) và mẫu
CoFe2O4 tổng hợp ở 170 0C (b), 190 0C (d), nung 500 0C/2 giờ ................ 96
Hình 3.41. Đường từ trễ mẫu NiFe2O4 và CoFe2O4 tổng hợp ở các nhiệt độ thủy
nhiệt 150, 200, 250 0C, thời gian 1,5 giờ, nung 500 0C/ 2 giờ .................... 98
Hình 3.42. Giản đồ XRD các mẫu NiFe2O4 tổng hợp thủy nhiệt ở 180 0C với thời
gian khác nhau: 30, 60, 90, 120, 150 và 180 phút, nung 500 0C/2 giờ ...... 99
Hình 3.43. Giản đồ XRD các mẫu CoFe2O4 tổng hợp thủy nhiệt ở 180 0C với
thời gian khác nhau: 30, 60, 90, 120, 150 và 180 phút, nung
5000C/2giờ ..................................................................................................... 100
Hình 3.44. Ảnh SEM mẫu NiFe2O4 (a) và mẫu CoFe2O4 (b) thủy nhiệt 200 0C
thời gian 90 phút ........................................................................................... 101
Hình 3.45. Ảnh TEM mẫu NiFe2O4 thời gian thủy nhiệt 60 phút (c), 90 phút (e)
và mẫu CoFe2O4 thủy nhiệt 60 phút (d), 90 phút (f) ở 200 0C, sau khi
nung 500 0C/ 2 giờ ........................................................................................ 101
Hình 3.46. Đồ thị quan hệ giữa kích thước tinh thể NiFe2O4 (1) và CoFe2O4 (2)
thủy nhiệt ở 180 0C với thời gian khác nhau: 30, 60, 90, 120, 150 và
180 phút, nung 500 0C/2 giờ ........................................................................ 102
Hình 3.47. Đường từ trễ mẫu NiFe2O4 thủy nhiệt ở 200 0C thời gian 60 phút (a),
90 phút (b)...................................................................................................... 102


Hình 3.48. Đường từ trễ mẫu CoFe2O4 thủy nhiệt ở 200 0C thời gian 60 phút (a),
90 phút (b) sau khi nung 500 0C/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 CoFe2O4/SiO2 và NiFe2O4/SiO2 tạo gel ở
pH=1 - 2, sau nung 1100 0C/ 1 giờ.............................................................. 108
Hình 3.51. Giản đồ DTA-TG mẫu gel CoFe2O4 / SiO2............................................. 110

Hình 3.52. Giản đồ XRD các mẫu CoFe2O4/SiO2 nung ở các nhiệt độ: 800, 900,
1000, 1100 và 1200 0C, lưu 1 giờ................................................................ 112
Hình 3.53. Giản đồ XRD các mẫu NiFe2O4/SiO2 nung ở các nhiệt độ 900, 1000,
1100 và 1200 0C, lưu 1 giờ .......................................................................... 112
Hình 3.54. Ảnh SEM các mẫu NiFe2O4/SiO2 (a) và CoFe2O4/SiO2 (b) sau nung
1100 0C, lưu 1 giờ. ........................................................................................ 113
Hình 3.55. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa nhiệt độ nung và kích thước tinh thể
CoFe2O4 (1) và NiFe2O4 (2) trong nền SiO 2 ........................................... 114
Hình 3.56. Đường từ trễ các mẫu CoFe2O4/SiO2 nung ở các nhiệt độ 800, 900,
1000, 1100 0C, lưu 1 giờ ............................................................................. 114
Hình 3.57. Đường từ trễ các mẫu NiFe2O4/SiO2 nung ở các nhiệt độ: 900 (a),
1100 0C (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
CoFe2O4/SiO2, và mẫu NiFe2O4/SiO2 và quan hệ giữa lực kháng từ của
các mẫu CoFe2O4/SiO2 với nhiệt độ nung (b)............................................ 117
Hình 3.59. Giản đồ XRD các mẫu CoFe2O4/SiO2 nung 1100 0C, thời gian 30, 45,
60 và 90 phút ................................................................................................. 118
Hình 3.60. Giản đồ XRD các mẫu NiFe2O4/SiO2 nung ở 1100 0C, thời gian 45,
60 và 90 phút ................................................................................................. 119
Hình 3.61. Giản đồ XRD các mẫu CoFe2O4/SiO2 với tỉ lệ khối lượng ferit ............ 121
Hình 3.62. Giản đồ XRD các mẫu NiFe2O4/SiO2 với tỉ lệ khối lượng ferit
bằng 10, 20, 30 và 40 % trong nanocomposite, nung ở 11000C/1giờ 121


Hình 3.63. Ảnh SEM mẫu CoFe2O4/SiO2: (a), (b) ứng với mẫu có tỉ lệ CoFe2O4
bằng 20 % và 30 % và mẫu NiFe2O4/SiO2: (c), (d) có tỉ lệ NiFe2O4
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 CoFe2O4/SiO2 với tỉ lệ khối lượng CoFe2O4

khác nhau trong nanocomposite .................................................................. 124
Hình 3.66. Đường từ trễ các mẫu NiFe2O4/SiO2 với tỉ lệ khối lượng NiFe2O4
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 MFe2O4/SiO2 (với M là Ni
và Co) với pha tinh thể ferit cấp hạt nano phân tán trong nền SiO2 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)


MỞ ĐẦU
Formatted: Font: 14 pt, Font color: Text 1

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

1


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 (CoFe2O4) và niken ferit (NiFe2O4) 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 CoFe2O4
và NiFe2O4 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

2


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 CoFe2O4/SiO2 và NiFe2O4/SiO2 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: CoFe2O4 và NiFe2O4, 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

3


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 CoFe2O4/SiO2 và NiFe2O4/SiO2 với
các hạt nano CoFe2O4 và NiFe2O4 (10-13 nm) phân tán trong nền SiO2 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 CoFe2O4 và NiFe2O4 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: CoFe2O4/SiO2 và NiFe2O4/SiO2.
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.

4


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 MFe2O4 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: Zn0.5Ni0.5Fe2O4, Zn0.5Co0.5Fe2O4 ...
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 MFe2O4 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]

5


Nếu 8 ion M2+ chiếm các hốc tứ diện, 16 ion Fe3+ chiếm các hốc bát
diện thì ferit có cấu trúc spinen thuận, công thức viết dưới dạng
M2+[Fe23+]O42-. Ví dụ, các ferit ZnFe2O4 và CdFe2O4...
Nếu 8 ion M2+ nằm ở các hốc bát diện còn 16 ion Fe3+ chia đều nằm cả
ở hốc tứ diện và hốc bát diện thì ferit có cấu trúc spinen đảo, công thức viết
dưới dạng Fe3+[M2+Fe3+]O42-. Ví dụ, các ferit NiFe2O4, CoFe2O4 và Fe3O4...
Trường hợp các ion M2+ và Fe3+ đồng thời phân bố vào hốc tứ diện và
hốc bát diện thì ferit có cấu trúc spinen trung gian với công thức:
M2+(1-  )Fe3+  [M2+  Fe3+(2-  )]O42-. Trong đó,  là độ đảo của spinen. Độ
đảo  của ferit phụ thuộc vào nhiệt độ theo biểu thức:
 (1   )  E / k T
e
(1   )2
B

(1.1)

Với kB 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 O2- 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 M2+ lớn hơn bán kính ion Fe3+ nên ion
M2+ có xu hướng chiếm các hốc bát diện còn ion Fe3+ chiếm các hốc tứ diện.
* Cấu hình electron của ion kim loại M2+: Tuỳ thuộc vào cấu hình

electron của ion M2+ mà chúng có thể chiếm cứ ở hốc tứ diện hay hốc bát
diện. Ví dụ, Zn2+, Cd2+ có cấu hình điện tử 3d10, số phối trí thuận lợi là 4, nên

6

Formatted: Font color: Text 1, Swedish
(Sweden), Condensed by 0.4 pt


chiếm chủ yếu ở hốc tứ diện và tạo nên cấu trúc spinen thuận. Còn Ni2+, Co2+
và Fe2+ có cấu hình electron tương ứng là 3d8, 3d7 và 3d6, 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

Formatted: Level 3, Line spacing: Multiple
1.65 li

1.1.2.1. Tính chất từ và ứng dụng

Formatted: Level 4, Line spacing: Multiple
1.65 li

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 M2+ và M3+ 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  1250, AOA  800, BOB  900, trong đó tương tác phản sắt
từ giữa A và B là mạnh nhất. Trong ferit spinen đảo, do ion Fe3+có mặt cả ở
cả hai phân mạng với số lượng như nhau nên momen từ chỉ do ion M2+ quyết

7


định. Do vậy khi ion M2+ lần lượt là Mn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ 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
ZnFe2O4 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
8


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]

9


*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

10