TỔNG HỢP CeO2 KÍCH THƯỚC NANO BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ BỐC CHÁY VỚI CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT LÀ POLYVINYLALCOL

Chia sẻ: Pham Thuong Hai | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

165
lượt xem 23
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Là phương pháp lợi dụng nhiệt phát ra từ khả năng tự cháy của phản ứng do các chất đầu đều có khả năng tự cháy ở nhiệt độ thấp (150-500oC) để tạo ra nhiệt độ cao (1000-1500oC) mà không cần cung cấp thêm năng lượng từ bên ngoài. Dễ điều khiển kích thước hạt, độ đồng đều. Chi phí thấp, không đòi hỏi thiết bị phức tạp, thuận lợi về mặt năng lượng nên thuận lợi cho việc điều chế ở quy mô lớn....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: TỔNG HỢP CeO2 KÍCH THƯỚC NANO BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ BỐC CHÁY VỚI CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT LÀ POLYVINYLALCOL

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA HOÁ HỌC -------- --------- ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP CeO2 KÍCH THƯỚC NANO BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỰ BỐC CHÁY VỚI CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT LÀ POLYVINYLALCOL KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Hà Nội, 6/2007 1
Một số ứng dụng của CeO2 • Xeri oxit được sử dụng trong nhiều lĩnh vực: luyện kim, gốm sứ, thuỷ tinh, vật liệu phát quang, xúc tác… • Xúc tác - xử lí môi trường ( khí thải ôtô, xe máy…). 2
Một số phương pháp điều chế CeO2 siêu mịn - Phương pháp thuỷ nhiệt sol-gel (Hydrothermal sol-gel). - Phương pháp lắng đọng đồng thể (hamognous deposition). - Phương pháp lắng đọng phun (spray deposition). - Phương pháp tự bốc cháy (The auto-combustion method ). Nhược điểm của ba phương pháp đầu: - Khó kiểm soát và khó điều khiển phản ứng thu được sản phẩm như ý muốn. - Khó khăn về mặt kĩ thuật, đòi hỏi thiết bị đắt tiền. 3
Phương pháp tự bốc cháy (The auto-combustion method) • Là phương pháp lợi dụng nhiệt phát ra từ khả năng tự cháy của phản ứng do các chất đầu đều có khả năng tự cháy ở nhiệt độ thấp (150-500oC) để tạo ra nhiệt độ cao (1000-1500oC) mà không cần cung cấp thêm năng lượng từ bên ngoài. 4
Ưu điểm • Dễ điều khiển kích thước hạt, độ đồng đều. • Chi phí thấp, không đòi hỏi thiết bị phức tạp, thuận lợi về mặt năng lượng nên thuận lợi cho việc điều chế ở quy mô lớn. 5
Tổng hợp CeO2 bằng phương pháp tự bốc cháy với chất hoạt động bề mặt là polivinyl ancol Ce(NO3)3 1M + Axit xitric 3M Polivinyl ancol + Tạo gel (gia nhiệt, khuấy để bay hơi nước) Làm khô gel ( Ngừng khuấy) Gel tự bốc cháy . Nâng nhiệt độ lên 130oC Sản phẩm dạng bột, màu vàng nhạt 6
Các phương pháp vật lý nghiên cứu đặc trưng vật liệu • Phân tích nhiễu xạ tia X: Sản phẩm được ghi nhiễu xạ tia X trên máy nhiễu xạ D8 ADVANCE (Brucker- Đức) của Khoa hoá học, ĐHKHTN với bức xạ CuKα (λ=0.15406nm, 40kV, 40mA), gãc ® 25- 70o. o KÝch thíc h¹t trung b× ® tÝnh theo c«ng thøc nh îc Debye-Scherrer: 0.9λ d= β cos θ ¶nh hiÓn vi ® iÖn tö truyÒn qua TEM vµ ¶nh nhiÔu x¹ ® iÖn tö ® ghi trªn m¸y TEOL – TEM 1010, NhËt îc B¶n (ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ ViÖt Nam). 7
Kết quả và thảo luận Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel đến kích thước hạt Các thí nghiệm được tiến hành với tỉ lệ mol Ce3+/axit xitric = 1:3, Lượng polyvinylancol bằng 25% lượng Ce(NO3)3 và nhiệt độ tạo gel thay đổi: 40oC, 60oC, 80oC và 90oC. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu CeO2 Hình 1. Ảnh nhiễu xạ tia X của mẫu ứng với nhiệt độ tạo gel thay đổi: 40oC (a), ở nhiệt độ tạo gel là 80oC 60oC (b), 80oC (c), 90oC (d) 8
Kết quả và thảo luận Bảng 1. K Ýc h thíc h¹t trung b ình (nm ) c ña Ce O2 p hô thué c v µo nhiÖt ®é t¹o g e l Nhiệt độ tạo gel 40oC 60oC 80oC 90oC Kích thước hạt (nm) 16.8 15.7 9.4 10.8 KÝch thíc h¹t (nm) 18 16.8 16 15.7 14 12 10.8 10 9.4 8 40 60 80 100 NhiÖt ® t¹o gel (oC) é ình 2. KÝc h thíc h¹t trung b ình (nm ) c ña Ce O 2 p hô thué c v µo9nhiÖt ®é t¹o g e l
Ảnh hưởng của tỉ lệ mol Ce3+/axit xitric • Tỉ lệ mol Ce3+/axit xitric và lượng polyvinylancol ảnh hưởng đến thời gian tạo gel và thuộc tính của gel mà còn ảnh hưởng đến kích thước và hình thái của hạt CeO2. Axit xitric được xem như phối tử tạo phức và tác nhân điều chỉnh pH của quá trình tạo thành sol- gel. Polyvinylancol là tác nhân điều khiển kích thước và hình thái hạt, vừa là tác nhân cung cấp nhiệt cho sự bốc cháy. 10
Tỉ lệ mol Ce3+/axit xitric và lượng PVA • Tỉ lệ mol Ce3+/axit xitric được lấy là 1:2, 1:3, 1:4 còn lượng polyvinylancol được lấy bằng 10%, 15%, 20%, 25%, 30% khối lượng của Ce(NO3)3 và tiến hành thí nghiệm ở nhiệt độ tạo gel là 80oC. 11
Ảnh hưởng của tỉ lệ mol Ce3+/axit xitric với PVA • Bảng 2. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol Ce3+ /axit xitric và lượng PVA đến kích thước hạt CeO2 10% 15% 20% 25% 30% % PVA Ce3+/xitric 1:2 10.8 9.9 10.9 10.2 10.6 1:3 10.1 9.5 9.7 9.4 9.5 1:4 16.2 12.5 11.0 9.4 10.2 12
Kết quả chụp ảnh TEM và ảnh nhiễu xạ điện tử 1:2 10%PVA 1:2 25%PVA 1:3 10%PVA 1:3 25% PVA 1:4 10% PVA Ảnh nhiễu xạ điện tử của mẫu 1:4 25% PVA CeO2 với tỉ lệ Ce3+/axit xitric=1:3 và 25% PVA 13
Kết luận • Tõ nh÷ kÕt qu¶ thùc nghiÖm ® ng iÒu chÕ CeO2 vµ nghiªn cøu c¸c yÕu tè ¶nh hëng ® Õn qu¸ tr× tæng hîp CeO2, nh chóng t«i rót ra mét sè kÕt luËn sau ® y: © 1. Tæng hîp thµnh c«ng bét CeO2 (tinh thÓ) kÝch thíc nanomÐt cã ® tinh khiÕt cao é b»ng ph¬ ph¸p tù bèc ch¸y. ng 2. §· kh¶o s¸t ¶nh hëng cña nhiÖt ® t¹o gel é ® kÝch thíc h¹t trung b× c¸c kÕt qu¶ Õn nh, cho thÊy nhiÖt ® tèi u cho qu¸ tr× t¹o é nh gel lµ 14
Kết luận 3. §· kh¶o s¸t ¶nh hëng cña tØ lÖ mol Ce3+/axit xitric tíi kÝch thíc h¹t CeO2, tõ ®ã t× ® tØ lÖ Ce3+: axit xitric tèi u lµ 1:3. m îc 4.§· kh¶o s¸t ¶nh hëng cña lîng polyvinyl ancol ® kÝch thíc h¹t CeO2 thÊy r»ng l Õn îng polyvinylancol lµ 25% th× kÝch thíc h¹t nhá nhÊt ® 9.4nm vµ ® ph© t¸n tèt nhÊt. ¹t é n 15
• Em xin chân thành cảm ơn ! 16
Công thức Debye-Sherrer 0.9λ d= β cos θ Trong đó : d: Kích thước hạt trung bình (nm) λ : Bước sóng tia X (nm) β : Độ rộng tại nửa chiều cao vạch nhiễu xạ cực đại FWHM .π (rad) β= (rad) 180 θ: Góc nhiễu xạ của vạch nhiễu xạ cực đại (độ) 17
18
Hình 2. Ảnh nhiễu xạ tia X của mẫu ở nhiệt độ tạo gel là 80oC 19