Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết lên tính chất cấu trúc và quang học của vật liệu K0,5Na0,5NbO3 dạng bột nano được chế tạo bằng phương pháp Sol-gel

Vật liệu K0,5Na0,5NbO3 (KNN) dạng bột nano được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel; bài viết tiến hành nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ chế tạo đến các tính chất cấu trúc và quang học cũng đã được khảo sát. Kết quả nhiễu xạ tia X cho thấy các mẫu KNN có cấu trúc perovskite với pha tinh thể trực thoi, các phân tích phổ Raman đã thể hiện sự thay đổi của các mode tán xạ Raman trong các mẫu KNN được nung ở các nhiệt độ khác nhau. Độ rộng vùng cấm quang học của các mẫu được tính toán trong phổ hấp thụ UV-vis giảm khi tăng nhiệt độ nung.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết lên tính chất cấu trúc và quang học của vật liệu K0,5Na0,5NbO3 dạng bột nano được chế tạo bằng phương pháp Sol-gel TẠP CHÍ ISSN: 1859-316X KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ JOURNAL OF MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ THIÊU KẾT LÊN TÍNH CHẤT CẤU TRÚC VÀ QUANG HỌC CỦA VẬT LIỆU K0,5Na0,5NbO3 DẠNG BỘT NANO ĐƯỢC CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SOL-GEL INFLUENCE OF THE CALCINATION TEMPERATURE ON THE STRUCTURE AND OPTICAL PROPERTIES OF K0.5Na0.5NbO3 NANOPOWDERS SYNTHESIZED BY SOL-GEL TECHNIQUE ĐỖ LỆ QUYÊN*, NGUYỄN THẾ HƯNG Khoa Cơ sở - Cơ bản, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam *Email liên hệ: lequyensphn@vimaru.edu.vn Tóm tắt diffraction (XRD), Ultra-Violet visible Vật liệu K0,5Na0,5NbO3 (KNN) dạng bột nano được spectroscopy (UV-vis spectroscopy), tổng hợp bằng phương pháp sol-gel. Sự ảnh Piezoelectric, Ferroelectric, Transverse optical hưởng của nhiệt độ chế tạo đến các tính chất cấu mode (TO), Longitudinal optical mode (LO). trúc và quang học cũng đã được khảo sát. Kết quả nhiễu xạ tia X cho thấy các mẫu KNN có cấu trúc 1. Mở đầu perovskite với pha tinh thể trực thoi, các phân tích Vật liệu áp điện và sắt điện đã thu hút được sự phổ Raman đã thể hiện sự thay đổi của các mode quan tâm nghiên cứu trong suốt nửa thế kỉ qua và được tán xạ Raman trong các mẫu KNN được nung ở coi là các vật liệu tiên tiến với những tính chất hữu ích các nhiệt độ khác nhau. Độ rộng vùng cấm quang được ứng dụng trong chế tạo các thiết bị áp điện khác học của các mẫu được tính toán trong phổ hấp thụ nhau như cảm biến áp điện (sensor), bộ truyền động áp điện (actuator) hay bộ chuyển đổi áp điện UV-vis giảm khi tăng nhiệt độ nung. Kết quả (transducer). Trong các thiết bị áp điện trên thì vật liệu nghiên cứu đã cho thấy rằng, các mẫu KNN được PbZrO3-PbTiO3 (gọi tắt là PZT) đang được sử dụng chế tạo bằng phương pháp sol-gel đã hạ thấp rộng rãi hơn cả do có tính áp điện nổi bật. Tuy nhiên, được nhiệt độ nung so với các phương pháp khác. vật liệu này lại chứa hàm lượng chì lớn gây độc hại Từ khóa: PbZrO3-PbTiO3 (PZT), Nhiễu xạ tia X cho môi trường, do đó cần phải phát triển các vật liệu (X ray Diffraction, XRD), Phổ hấp thụ tử ngoại- áp điện không chì để thay thế [1]. Một số vật liệu áp khả kiến (UV-vis spectroscopy), Áp điện không chì đang được thúc đẩy nghiên cứu như BaTiO3 (piezoelectric), Sắt điện (ferroelectric), Dao động (BT), Na0,5Bi0,5TiO3 (BNT), K0,5Bi0,5TiO3(BKT) và quang ngang (TO), Dao động quang dọc (LO). K0,5Na0,5NbO3 (KNN). Trong đó K0,5Na0,5NbO3 (gọi Abstract tắt là KNN) được coi như vật liệu áp điện không chì K0,5Na0,5NbO3 (KNN) nano powder materials were tiềm năng nhất để thay thế vật liệu nền chì PZT [2]. fabricated by sol-gel method. The effect of the Nhờ vào tính chất áp điện nổi trội mà KNN hiện nay sintering temperatures on the structure and optical cũng đã được sử dụng làm phần tử áp điện và sắt điện properties was also studied. The results of X ray trong những thiết bị truyền động và thiết bị chuyển đổi diffraction indicated that KNN samples have the cơ điện [3]. Mặc dù vậy, vật liệu KNN hiện rất khó perovskite structure with an orthorhombic phase. tổng hợp được với mật độ cao bằng các phương pháp Raman spectroscopy exhibited that there was a thông thường như phương pháp phản ứng trạng thái change in the scattering vibration modes at the rắn, đồng kết tủa và thủy nhiệt vì đòi hỏi nhiệt độ chế tạo cao, khi đó các ion Na và K bị bay hơi khiến các different calcination temperatures. By increasing mẫu thu được có hợp phần không đúng và thường xuất these temperatures, the optical band gap of the hiện pha thứ hai gây bởi các nút khuyết ion được tạo samples calculated in UV-vis absorption ra [4, 5]. Do đó việc lựa chọn phương pháp chế tạo spectroscopy declined. O ...