Kết quả chính của đề tài | Về khoa học: - Chế tạo thành công vật liệu multiferroics đơn pha cấu trúc BiFeO3 không pha tạp và có pha tạp La, Nd bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao kết hợp xử lý nhiệt. Khi pha tạp La3+ và Nd3+ tính chất sắt điện, sắt từ được cải thiện đáng kể. Khi tăng hàm lượng ion pha tạp, giá trị độ phân cực dư (Pr), độ từ hóa dư (Mr) tăng dần và đạt giá trị cực đại ứng với nồng độ pha tạp La, Nd là x = 0.3. Đặc biệt, khi pha tạp La, giá trị năng lượng vùng cấm (Eg) của vật liệu cũng giảm dần và đạt giá trị nhỏ nhất là 1,75 eV, thuộc vùng ánh sáng khả kiến. Điều đó có nghĩa vật liệu BiFeO3 pha tạp La là vật liệu tiềm năng cho các ứng dụng thiết bị quang điện tử và pin mặt trời. - Chế tạo thành công vật liệu multiferroics tổ hợp (1-x)BaTiO3/x(M,Fe)3O4 (với M là Fe, Ni, Co) bằng phương pháp nghiền phản ứng kết hợp xử lý nhiệt với kích thước hạt khoảng 50-100 nm. Khi hàm lượng của pha sắt từ (M,Fe)3O4 tăng dần, các phẩm chất điện, từ của vật liệu multiferroics tổ hợp, bao gồm từ độ bão hòa, độ từ dư, phân cực điện dư, độ phân cực điện cực đại có giá trị tăng dần. Điển hình, với (1-x) BaTiO3/x(M,Fe)3O4 (M là Ni) việc tăng hàm lượng NFO đã làm giảm độ rộng vùng cấm từ 3,1 xuống 2,77 eV, cường độ hấp thụ của vật liệu trong vùng nhìn thấy đã tăng dần, giúp vật liệu trở nên hữu ích hơn trong các nghiên cứu về tính chất quang xúc tác. - Vật liệu 0.3NiFe2O4/(1-x)BaTiO3 có khả năng tham gia phản ứng quang xúc tác, xử lý hiệu quả Rhoramine B, với thời gian bão hòa xử lý là 140 phút, thời gian bán hủy là 27 phút. Kết quả nghiên cứu chứng minh rằng vật liệu xNiFe2O4/(1-x)BaTiO3 là vật liệu tiềm năng trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm môi trường. - Vật liệu 0.3NiFe2O4/(1-x)BaTiO3 đã được sử dụng làm chất nhồi khi trộn trong sơn Acrylic tạo thành vật liệu composite NFO-BTO-AP có khả năng hấp thụ và che chắn sóng điện từ có hiệu suất cao, đạt 99,9% ứng với lớp phủ lên tấm nhôm phẳng có độ dày cỡ 5.5 mm với vị trí tần số đỉnh hấp thụ xảy ra ở tần số 16,8 GHz, giá trị RL nhỏ nhất đạt xấp xỉ -39,8 dB. Về ứng dụng: - Vật liệu nano 0.3NiFe2O4/0.7BaTiO3 có khả năng mất mầu Rhoramine B, sự hấp thụ này được minh chứng bằng phổ FTIR. Tính thời gian bão hòa xử lý là 140 phút, thời gian bán hủy là 27 phút và hằng số tốc độ xử lý Ka = 0,02 min -1 - Vật liệu nano 0.3NiFe2O4/0.7BaTiO3 được sử dụng làm chất nhồi trong sơn Acrylic có khả năng che chắn và hấp thụ hiệu quả vi sóng điện từ. Khả năng hấp thụ vi sóng điện từ của vật liệu multiferroics tổ hợp đạt trên 99,9% ứng với vị trí tần số đỉnh hấp thụ là 16,8 GHz với giá trị RL xấp xỉ -39,8 dB. Sản phẩm của đề tài: - Bài báo trên tạp chí quốc tế: Dao Son Lam, Nguyen Ngoc Tung, Dang Duc Dung, Bui Xuan Khuyen, Vu Dinh Lam and Tran Dang Thanh,”Electrical, magnetic and microwave absorption properties of multiferroic NiFe2O4-BaTiO3 nanocomposites”, Mater. Res. Express 9 (2022) 075004, https://doi.org/10.1088/2053-1591/ac7fe1. - Bài báo trên tạp trí khoa học quốc gia (Vast2): Son Lam Dao, Chi Linh Dinh, Ngoc Bach Ta, Duc Dung Dang, Thu Huong Ngo, Dang Thanh Tran, “Effect of la on the structure and characteristics of multiferroic BiFeO3”. Đã chấp nhận đăng bài trên Vietnam Journal of Science and Technology (Có minh chứng kèm theo). - Bài báo kỷ yếu hội nghị: Đào Sơn Lâm, Đặng Đức Dũng, Nguyễn Huy Dân, Tạ Ngọc Bách, Đinh Chí Linh, Ngô Thu Hương, Trần Đăng Thành, Cải thiện tính chất điện, từ quang của hệ vật liệu nano tổ hợp đa pha điện từ CoFe2O4/BaTiO3 Hội nghị SPMS 2021 (Có minh chứng kèm theo). - Hỗ trợ đào tạo thạc sĩ: Đã hoàn thành hỗ trợ đào tạo 01 Thạc Sỹ, Bảo vệ tháng 12 năm 2021 (Có minh chứng kèm theo). - Đã được vào biên chế Viện khoa học vật liệu, Viện hàn lâm Khoa học công nghệ Việt Nam tháng 12/2020 (có minh chứng Quyết định tuyển dụng). |
Những đóng góp mới | - Chế tạo thành công vật liệu multiferroic đơn pha cấu trúc BiFeO3 không pha tạp và có pha tạp La, Nd. sử dụng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao kết hợp xử lý nhiệt. Với việc tăng hàm lượng tạp chất La, Nd, tính chất sắt điện và sắt từ của hệ vật liệu được cải thiện rõ rệt. Đặc biệt khi pha tạp La, các giá trị độ phân cực dư (Pr), độ từ hóa dư (Mr) tăng dần và đạt giá trị cực đại ứng với nồng độ pha tạp La là x = 0,2. Bên cạnh đó, giá trị năng lượng vùng cấm (Eg) của vật liệu cũng giảm dần và đạt giá trị nhỏ nhất là 1,75 eV tương ứng với nồng độ pha tạp này. Với độ rộng vùng cấm quang học trong vùng khả kiến, vật liệu BiFeO3 pha tạp La là vật liệu tiềm năng cho các ứng dụng thiết bị quang điện tử và pin mặt trời. - Đã thực hiện thành công nghiên cứu chế tạo và tính chất về hệ vật liệu multiferroics tổ hợp (1-x)BaTiO3/x(M,Fe)3O4 cấu trúc nano bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao kết hợp xử lý nhiệt. Tính chất sắt điện (FE) và sắt từ (FM) của vật liệu tổng hợp đã được cải thiện đáng kể khi tăng dần hàm lượng sắt từ. Các giá trị Hc, Mr, Ms, Pm, Pr và mật độ năng lượng tổn hao WLE tăng dần khi nồng độ pha sắt từ tăng dần. - Thử nghiệm thành công khả năng quang xúc tác của vật liệu multiferroics tổ hợp bằng quá trình xử lý Rhoramine B, với thời gian bão hòa xử lý là 140 phút, thời gian bán hủy là 27 phút và hằng số tốc độ xử lý Ka = 0,02 min-1. - Nghiên cứu thử nghiệm thành công khả năng hấp thụ vi sóng điện từ của vật liệu multiferroics tổ hợp đạt trên 99,9% ứng với vị trí tần số đỉnh hấp thụ là 16,8 GHz với giá trị RL xấp xỉ -39,8 dB. |