Luận án Chế tạo, nghiên cứu các tính chất từ và khả năng sinh nhiệt của một số hệ nano nền Fe3O4.

Tên luận án:

CHẾ TẠO, NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT TỪ VÀ KHẢ NĂNG SINH NHIỆT CỦA MỘT SỐ HỆ NANO NỀN Fe3O4

Ngành:

KHOA HỌC VẬT LIỆU

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào việc chế tạo và nghiên cứu các tính chất từ cũng như khả năng sinh nhiệt của một số hệ nano nền Fe3O4, vốn là vật liệu tiềm năng trong các ứng dụng y-sinh, đặc biệt là nhiệt từ trị. Mục tiêu chính là tăng cường hiểu biết về ảnh hưởng của kích thước, thành phần lên tính chất từ và khả năng đốt nóng cảm ứng của các hạt nano CoxFe3-xO4 và các hạt nano lõi-vỏ chứa Fe3O4 và CoFe2O4, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của tỉ phần Ag lên khả năng sinh nhiệt của vật liệu tổ hợp từ-quang Fe3O4-Ag.

Nghiên cứu đã chế tạo thành công năm hệ hạt nano từ nền Fe3O4 bao gồm: NPs CoxFe3-xO4 (với x từ 0 đến 1) bằng phương pháp thủy nhiệt và đồng kết tủa; NPs tổ hợp hai pha từ cứng-từ mềm CoFe2O4@Fe3O4 và Fe3O4@CoFe2O4; và vật liệu từ-quang Fe3O4-Ag bằng phương pháp phân hủy nhiệt kết hợp phát triển mầm.

Các kết quả cho thấy, với NPs CoxFe3-xO4 chế tạo bằng đồng kết tủa, phương pháp Mössbauer chứng minh sự thay thế của Co cho Fe ưu tiên vào vị trí tứ diện A, sau đó là bát diện B trong mạng tinh thể. Các thông số từ như từ độ bão hòa (Ms), lực kháng từ (Hc), hằng số dị hướng từ (K) và nhiệt độ khóa (TB) đều thay đổi theo nồng độ Co, trong đó tổn hao hồi phục là cơ chế sinh nhiệt chủ yếu. Đối với NPs lõi-vỏ CoFe2O4@Fe3O4, giá trị SAR suy giảm khi kích thước lõi lớn hơn giá trị siêu thuận từ (cỡ 10 nm), với SAR cao nhất đạt 677 W/g cho kích thước 10,8 nm (mẫu CS8). Cấu trúc lõi-vỏ của NPs Fe3O4@CoFe2O4 (cấu trúc đảo) được khẳng định qua phân tích STEM-EDX, và tính chất từ bị chi phối bởi tương tác giữa các hạt và tương tác spin tại biên pha. Kích thước Fe3O4 21,8 nm thuộc vùng thích hợp nhất cho tổn hao hồi phục, đạt SAR 748 W/g (mẫu FC0). Cuối cùng, vật liệu tổ hợp từ-quang Fe3O4-Ag cho thấy khả năng cải thiện SAR của Fe3O4 khi có Ag, với tỉ phần khối lượng Fe3O4:Ag tối ưu là 1:0,54. Việc kết hợp cả cảm ứng quang và cảm ứng từ đã mang lại hiệu quả sinh nhiệt cao hơn so với các trường hợp đơn lẻ.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1. Tổng quan về vật liệu nano từ Fe3O4 và một số hệ vật liệu nano nền Fe3O4

  • 1.1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu Fe3O4.
  • 1.2. Các tính chất từ của vật liệu nano Fe3O4
    • 1.2.1. Nguồn gốc từ tính và tương tác trao đổi trong vật liệu Fe3O4
    • 1.2.2. Tính chất từ của các hạt nano Fe3O4
    • 1.3. Tính chất sinh nhiệt trong từ trường xoay chiều của các hạt nano Fe3O4
      • 1.3.1. Cơ sở lý thuyết của hiệu ứng đốt nóng cảm ứng từ trong từ trường xoay chiều
      • 1.3.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh nhiệt của hạt nano Fe3O4
        • 1.3.2.1. Ảnh hưởng của kích thước hạt
        • 1.3.2.2. Ảnh hưởng của hình dạng hạt
        • 1.3.2.3. Ảnh hưởng của thành phần
  • 1.4. Tình hình nghiên cứu một vài hệ vật liệu nền Fe3O4 liên quan luận án
    • 1.4.1. Vật liệu nano CoxFe3-xO4
    • 1.4.2. Vật liệu nano tổ hợp dạng lõi-vỏ CoFe2O4@Fe3O4 và Fe3O4@CoFe2O4
    • 1.4.3. Vật liệu nano tổ hợp từ - quang Fe3O4-Ag

• Chương 2. Các phương pháp thực nghiệm

  • 2.1. Chế tạo các hạt nano CoxFe3-xO4 (0 ≤ x ≤ 1) bằng phương pháp đồng kết tủa và phương pháp thủy nhiệt
    • 2.1.1. Hóa chất và dụng cụ, thiết bị
    • 2.1.2. Quy trình chế tạo mẫu
  • 2.2. Chế tạo vật liệu lõi-vỏ CoFe2O4@Fe3O4, Fe3O4@CoFe2O4 và vật liệu tổ hợp từ-quang Fe3O4-Ag bằng phương pháp phân hủy nhiệt
    • 2.2.1. Hóa chất và dụng cụ, thiết bị
    • 2.2.2. Quy trình chế tạo
  • 2.3. Các phương pháp đặc trưng tính chất

• Chương 3. Cấu trúc, tính chất từ và đốt nóng cảm ứng từ của các hạt nano CoxFe3-xO4 (0 ≤ x ≤ 1) chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt và đồng kết tủa

  • 3.1. Các hạt nano CoxFe3-xO4 (0 ≤ x ≤ 1) tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt
    • 3.1.1. Cấu trúc, hình thái học
    • 3.1.2. Tính chất từ
    • 3.1.3. Đốt nóng cảm ứng từ
  • 3.2. Các hạt nano CoxFe3-xO4 (0 ≤ x ≤ 1) chế tạo bằng phương pháp đồng kết tủa
    • 3.2.1. Cấu trúc, hình thái học
    • 3.2.2. Tính chất từ
    • 3.2.3. Đốt nóng cảm ứng từ

• Chương 4. Cấu trúc, tính chất từ của một số hệ hạt nano tổ hợp nền Fe3O4 chế tạo bằng phương pháp phân huỷ nhiệt

  • 4.1. Các hạt nano tổ hợp CoFe2O4@Fe3O4
  • 4.2. Các hạt nano tổ hợp Fe3O4@CoFe2O4
  • 4.3. Các hạt nano tổ hợp từ - quang Fe3O4-Ag

• KẾT LUẬN