CHẾ TẠO CÁC HẠT KIM LOẠI COBALT BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN CƠ NĂNG LƯỢNG CAO SỬ DỤNG CHẤT TRỢ NGHIỀN OLEYLAMINE
Vũ Hồng Kỳ1,*, Nguyễn Trung Hiếu1, Đỗ Khánh Tùng1, Lê Thị Hồng Phong1, Nguyễn Văn Đăng2, Đỗ Hùng Mạnh1
1Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
2Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên
TÓM TẮT
Các hạt kim loại Cobalt (Co) với kích thước và hình thái học khác nhau có tiềm năng ứng dụng trong một số lĩnh vực như điện tử, xúc tác, y sinh học... Kỹ thuật tổng hợp, chế tạo các hạt kim loại từ tính để có thể điều khiển được kích thước, cấu trúc vi mô và thành phần được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm và nghiên cứu. Trong bài báo này, chúng tôi báo cáo những kết quả nghiên cứu ban đầu về ảnh hưởng của chất trợ nghiền Oleylamine và thời gian nghiền đến các đặc trưng hình thái, cấu trúc và tính chất từ của các hệ hạt kim loại Co được chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao. Phân tích các ảnh SEM cho thấy sự đồng tồn tại của các hạt có kích thước lớn sub-micro mét với hình đĩa dẹt và các hạt nano hình tựa cầu với đường kính khoảng 30 nm. Đường cong từ hóa chỉ ra rằng tính chất từ ít thay đổi theo thời gian nghiền. Ảnh hưởng của tham số nghiền đến khả năng tạo chất lỏng từ chứa các hạt lớn (micro) và nhỏ (nano) cũng được phân tích và biện luận. Bên cạnh đó, khả năng sinh nhiệt của chất lỏng từ chứa các hạt nano Co cũng cho thấy tiềm năng ứng dụng trong nhiệt từ trị.
Từ khóa: Hạt nano kim loại từ; Cobalt; nghiền cơ năng lượng cao; chất trợ nghiền
MỞ ĐẦU*
Vật liệu từ tính dạng hạt của các đơn kim loại và lưỡng kim như Fe, Co, Fe-Co,.. gần đây thu hút nhiều nghiên cứu vì chúng có từ độ
bão hòa cao và độ từ thẩm lớn [1-8]. Ví dụ như từ độ bão hòa của các mẫu khối như Fe (~218 emu/g), Fe-Co (~235 emu/g) và Co (~166 emu/g) cao hơn khá nhiều so với mẫu hạt oxit từ phổ biến là Fe3O4 (~100 emu/g) [8, 9]. Hơn nữa, nhờ sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, các kỹ thuật tổng hợp, chế tạo mẫu cho phép có thể điều khiển được kích thước, vi cấu trúc và hình thái học theo ý muốn. Các hạt từ kim loại kích thước sub- micro mét đến vài micro mét, có thể sử dụng trong chất lỏng lưu biến từ (magnetorheological fluid), một chất được gọi là “chất rắn mềm” với độ nhớt và ứng suất đàn hồi thay đổi mãnh liệt khi đặt trong từ trường. Chất lỏng lưu biến từ được ứng dụng rộng rãi trong thực tế như: cơ kỹ thuật (giảm chấn, hãm), tự động hóa (van, phanh chống sốc), quang học (đánh bóng),…[2, 3]. Các hạt từ kim loại kích thước nhỏ hơn, cỡ nano mét
*Tel:+24-37564274, Email:kyvh@ims.vast.ac.vn
đến vài chục nano mét có thể sử dụng trong chất lỏng từ nano (ferrofluid) với các ứng dụng trong y sinh học (đốt nhiệt từ, tăng cường tương phản ảnh cộng hưởng từ, dẫn thuốc, phân tách từ,…) [9]. Ngoài ra, từ các hạt nano kim loại, các cấu trúc nano khác nhau như cấu trúc lõi vỏ, cấu trúc tổ hợp đã và đang được tập trung nghiên cứu. Dựa trên các cấu trúc này, các vật liệu đa chức năng, vật liệu được tăng cường tính chất, vật liệu lai (ví dụ plasmonic-từ), vật liệu với các hiệu ứng vật lý thú vị như tương tác trao đổi kép (exchange-coupled), tương tác trao đổi hiệu dịch (exchange-bias), vật liệu hạn chế được các nhược điểm của hạt nano kim loại như chống oxy hóa, bền với môi trường, giảm độc tính và tương thích sinh học tốt hơn, v.v. đã được nghiên cứu và tạo ra [9-12].
Các hạt kim loại từ với hình thái học khác nhau được chế tạo, tổng hợp bằng một số
phương pháp vật lý và hóa học: đồng kết tủa, phân hủy nhiệt, nghiền cơ năng lượng cao, hóa siêu âm, lắng đọng từ pha hơi (CVC), plasma,...[1-12]. Trong các phương pháp kể trên, nghiền cơ năng lượng cao có một số ưu
điểm vượt trội như quy trình đơn giản và dễ
chế tạo được vật liệu với khối lượng lớn, giá thành thấp. Phương pháp nghiền cơ chỉ dựa vào lực tác động cơ học được tạo ra bởi bi và cối nghiền quay với tốc độ cao để phá vỡ các hạt bột cỡ micro, làm tăng số lượng biên hạt.
Quá trình nghiền cơ năng lượng cao liên quan đến việc tối ưu nhiều thông số để thu được sản phẩm có kích thước hạt bột, pha hay cấu trúc mong muốn. Trong việc nghiền để tạo ra các hạt bột phân tán, kích thước nhỏ, chất trợ nghiền có một vai trò rất quan trọng [13-17].
Chất trợ nghiền sẽ bao quanh các hạt mịn một lớp mỏng hữu cơ để ngăn ngừa các hạt kết tụ và hàn nguội với nhau để duy trì kích thước hạt nhỏ trong quá trình nghiền năng lượng cao [17]. Quá trình nghiền có và không có chất trợ nghiền được trình bày chi tiết trong tài liệu [13].
Đã có khá nhiều nghiên cứu, tiến hành một cách hệ thống, sử dụng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao để chế tạo các hạt nano từ kim loại Fe, Fe-Co, Co [1, 8, 13-17]. Quá trình nghiền được tiến hành trong các môi trường khác nhau như: nghiền khô (trong môi trường không khí hoặc khí trơ bảo vệ), nghiền ướt (trong dung môi bảo vệ) và sử dụng kết hợp chất trợ nghiền. Việc sử dụng chất trợ nghiền kết hợp đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc tạo ra các hạt nano phân tán. Đối với các hệ vật liệu kim loại từ, chất trợ nghiền được lựa chọn sử dụng chủ yếu là oleic acid và/hoặc oleylamine với tỉ lệ thích hợp so với lượng bột nghiền. Trong các công trình [8, 15], nhóm Ping Liu và các cộng sự đã chế tạo thành công các hạt kim loại nano từ Co, có kích thước hạt từ vài đến vài chục nanomet, bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao sử dụng chất trợ nghiền. Họ đã khảo sát ảnh hưởng của các thông số nghiền, chất trợ nghiền lên kích thước, hình thái học của hạt nano Co. Chất trợ nghiền oleylamine được cho là phù hợp trong việc nghiền kim loại Co.
Hạt nano kim loại Co cũng đã được một số
nhóm trong nước nghiên cứu và chế tạo. Tiêu
biểu là các nghiên cứu tại Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Hoàng Anh Sơn và công sự đã chế tạo hạt nano Co kích thước 50-100 nm bằng phương pháp khử hoàn nguyên từ Cobalt hydroxit (Co(OH)2), và dùng chúng như một nguyên tố vi lượng để kích thích sinh trưởng, tăng năng suất cây trồng [18]. Trong một nghiên cứu khác, Nguyễn Xuân Trường và cộng sự đã chế tạo các dây nano Co bằng phương pháp nhiệt phân từ muối kim loại trong dung môi phân cực, ứng dụng để chế tạo nam châm tổ hợp nano Co/MnBi [19].
Nhóm chúng tôi, đã sử dụng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao chế tạo và tổng hợp thành công một số hệ vật liệu cấu trúc nano trong đó có kim loại như Fe, Fe-Co [20-22].
Quá trình nghiền thông thường được tiến hành trong môi trường khô hay dung môi bảo vệ. Mặc dù đã thu được bột vật liệu gồm các hạt nano, nhưng các hạt này dễ bị kết tụ và phân tán chưa tốt trong chất lỏng như dung môi hữu cơ hay nước. Việc các hạt nano từ chưa thể phân tán tốt khiến cho tính chất của vật liệu chưa đáp ứng, và giới hạn các nghiên cứu và ứng dụng tiếp theo về hạt nano từ chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao.
Trong bài báo này, chúng tôi tập trung vào nghiên cứu, khảo sát các điều kiện công nghệ để chế tạo hạt kim loại từ Co phân tán bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao sử dụng kết hợp chất trợ nghiền. Hình thái, kích thước hạt và các đặc trưng cấu trúc, tính chất từ của các hạt được chế tạo dưới tác động của nghiền cơ năng lượng cao sử dụng kết hợp chất trợ nghiền sẽ được phân tích và bàn luận.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Các mẫu hạt Co được chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao sử dụng kết hợp chất trợ nghiền Oleylamine (OL). Bột kim loại Co ban đầu có độ sạch > 99,5% và kích thước hạt trong khoảng từ 2-5 micro mét.
Dung môi hữu cơ n-hexane (chất hòa tan) được sử dụng có độ sạch 99,8% và OL được sử dụng có độ sạch > 98%. Mẫu được nghiền
trên máy nghiền năng lượng cao Spex D8000 với cối và bi nghiền bằng thép tôi. Tỉ lệ bi bột được chọn là 5:1. Lượng nguyên liệu sử dụng cho mỗi mẻ nghiền là 5 g bột Co, 10 ml dung môi n-hexane và 10 wt.% OL (so với khối lượng bột Co). Thời gian nghiền là 01, 05 và 10 giờ. Các mẫu nghiền không có chất trợ nghiền, với các thông số nghiền tương tự
cũng được chế tạo để so sánh.
Các đặc trưng cấu trúc được khảo sát trên máy nhiễu xạ tia X D8 Advance Brucker với nguồn phát Cu-K, góc 2 theta từ 20 đến 70 độ. Hình thái và kích thước hạt được xác định trên kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM) Hitachi S-4800. Đường cong từ trễ
của các mẫu bột được đo trên thiết bị từ kế mẫu rung (VSM) tại nhiệt độ phòng. Phép đo đốt nóng cảm ứng từ được thực hiện trên máy phát thương mại RDO - HFI với từ trường đo xoay chiều tần số 236 kHz, cường độ 80 Oe.
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hình thái và kích thước hạt
Sản phẩm bột kim loại Co nghiền năng lượng cao có và không có OL thu được như trong Hình 1. Mẫu bên trái là sản phẩm của quá
trình nghiền chỉ trong dung môi n-hexane và không có OL. Bột sau nghiền của mẫu này lắng đọng khá nhanh, và phần chất lỏng vẫn duy trì độ trong của dung môi nghiền. Mẫu bên phải, sản phẩm của quá trình nghiền với OL, được tách thành hai phần khá rõ rệt: phần lắng đọng dưới đáy lọ và phần chất lỏng ở trên. Tuy nhiên, phần chất lỏng này có màu nâu đen, và độ đậm màu chất lỏng được quan sát thấy tăng theo thời gian nghiền. Rất có thể các hạt bột rất mịn cỡ nano mét đã hình thành và phân tán vào trong dung môi, gây ra màu của chất lỏng.
Hình 2 là ảnh SEM chụp phần mẫu bột lắng của mẫu nghiền (không có OL) sau 10 giờ đã được làm khô. Có thế thấy các hạt bột đã bị kết tụ với nhau và tạo thành hạt với kích thước lên đến 10 micro mét, lớn hơn cả kích thước bột ban đầu như thấy trong Hình 3a.
Nếu phóng đại bề mặt một hạt (hình nhỏ hơn chèn trong Hình 2) ta thấy bề mặt hạt khá gồ ghề, hình thành các vùng từ vài chục đến hàng trăm nano mét. Việc các hạt kết tụ thành hạt lớn sau nghiền có thể là lý do khiến bột nhanh lắng đọng và chưa tạo được các hạt kích thước nano mét phân tán trong chất lỏng.
Hình 1. Mẫu Co sau khi nghiền 10 giờ không có
(bên trái) và có OL (bên phải) Hình 2. Ảnh SEM mẫu bột Co sau khi nghiền 10 giờ trong n-hexane, không sử dụng OL
Hình 3 là ảnh SEM của mẫu bột kim loại Co ban đầu và các mẫu bột lắng sau nghiền có sử dụng OL lần lượt trong 01, 05 và 10 giờ nghiền. Quan sát bằng mắt, thấy phần bột lắng này có màu trắng, khác với màu nâu đen của bột Co thông thường, có thể là do OL, một chất hoạt động bề mặt, đã bao xung quanh các hạt bột nghiền. Sau 01 giờ nghiền, từ kích thước ban đầu vài micro mét, các hạt bột đã bị tán dẹt và đứt gẫy thành các hạt sub-micro mét, có dạng hình cầu, rời rạc, kích thước điển hình trong khoảng 400-600 nano mét (Hình 3b). Sau 05 giờ nghiền (Hình 3c),
các hạt bột có dạng mảnh hình đĩa dẹt có xu thế rời rạc, không kết tụ với nhau. Với hy vọng có thể tạo ra đứt gẫy nhiều hơn để gia tăng số hạt mịn cỡ nano mét, mẫu bột đã được nghiền đến 10 giờ. Tuy nhiên, ảnh SEM của mẫu nghiền 10 giờ vẫn cho thấy xu thế các mảnh dẹt được tạo thành là chủ yếu, mặc dù biên hạt có vẻ tăng lên. Bề rộng các mảnh dẹt đó có kích cỡ từ sub-micro mét đến một vài micro mét, trong khi bề dày, ở một số góc chụp thuận lợi (hình nhỏ chèn trong Hình 3d), có kích cỡ < 100 nano mét. Các mảnh dẹp này cũng rời rạc nhau và về mặt hình thái học khác biệt hẳn so với trong mẫu nghiền 10 giờ không có OL với hạt hình khối cầu lớn (Hình 2). Việc tạo thành các mảnh dẹt (hạt), kích thước sub-micro mét như vậy cũng được công bố trong tài liệu [1, 8, 15] khi nghiền các kim
loại từ bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao sử dụng chất trợ nghiền. Như vậy, có thể thấy, ngay từ mẫu nghiền trong 1 giờ đến mẫu nghiền trong 10 giờ, OL đã có vai trò ngăn các hạt bột nghiền tái kết tụ và hàn nguội với nhau trong quá trình nghiền. Nhờ việc bị hấp thụ trên bề mặt của hạt bột, các phân tử của chất trợ nghiền đã tạo ra lực tĩnh điện và ngăn cách không gian khiến cho hạt bột ít bị tích tụ khi nghiền [16]. Một số tác giả cho rằng, các chất trợ nghiền có tác dụng hạ thấp năng lượng bề mặt của các hạt mịn bằng việc bao quanh hạt mịn một lớp mỏng hữu cơ để tạo ra lực mao dẫn. Điều này ngăn ngừa các hạt kết tụ và hàn nguội với nhau để duy trì kích thước hạt nhỏ trong quá trình nghiền năng lượng cao [16, 17].
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3. Ảnh SEM tiêu biểu của các mẫu bột Co (phần bột lắng) sau khi nghiền với OL: (a) bột ban đầu;
(b) nghiền 01 giờ; (c) nghiền 05 giờ; và (d) nghiền 10 giờ.
Phân tích cấu trúc tinh thể
Các mẫu bột lắng thu được sau khi nghiền với OL đã được khảo sát cấu trúc theo thời gian nghiền. Hình 4 là giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu nghiền trong 10 giờ. Phân tích định tính pha cho thấy các đỉnh nhiễu xạ phù hợp với đỉnh của pha tinh thể chuẩn Co (thẻ nhiễu xạ 98-008-6653) với cấu trúc lục giác (hexagonal). Không phát hiện thấy các pha tinh thể của oxit Co hay các pha lại nào khác.
Vạch nhiễu xạ của mẫu được mở rộng có thể là do các hạt bột hình thành từ các miền (vùng) tinh thể nhỏ cỡ nanomet và với sai hỏng bề mặt lớn do tác động của nghiền năng lượng cao. Cường độ vạch nhiễu xạ của mẫu đo tại góc 2 theta 44,48o (hkl - 0 0 2) tăng mạnh, trong khi tại góc 44,45o (hkl - 0 1 1) lại giảm, ngược xu thế khi so với với cường độ
của vạch nhiễu xạ của phổ chuẩn. Đây có thể là do thiên hướng tinh thể (texture) ở những hạt mẫu bột có hình dạng mảnh dẹt.
Tính chất từ
Hình 5 là đường cong từ trễ M(H) đo ở nhiệt độ phòng, từ trường ngoài lên đến 11 kOe, của mẫu bột kim loại ban đầu (tmill = 0 hour) và các mẫu nghiền với OL trong 01, 05 và 10 giờ. Trước khi dùng để đo từ, các mẫu bột nghiền đã được rửa sạch OL bám xung quanh bằng cách hòa tan (10 lần) trong dung môi cồn và n-hexane kết hợp rung siêu âm mỗi lần 30 phút. Mẫu bột kim loại Co ban đầu có giá trị từ độ bão hòa Ms tại từ trường 11 kOe
~156 emu/g và giá trị Hc tương đối nhỏ ~70 Oe. Các mẫu sau khi nghiền, Ms có xu thế
giảm, lần lượt là 152, 151 và 148 emu/g tương ứng với thời gian nghiền là 01, 05 và 10 giờ. So với mẫu bột kim loại ban đầu, giá trị Ms của mẫu bột nghiền trong 01 giờ giảm khoảng 4 emu/g. Theo thời gian nghiền tăng đến 5 và 10 giờ, Ms tiếp tục giảm, tuy nhiên giảm không nhiều. Sự suy giảm Ms của các mẫu bột nghiền so với mẫu ban đầu và khi thời gian nghiền tăng có thể là do một phần chưa loại bỏ hoàn toàn được chất trợ nghiền khỏi mẫu khi rửa, và một phần do khuyết tật bề mặt hạt tăng trong quá trình nghiền năng lượng cao. Lực kháng từ của mẫu sau nghiền tăng nhẹ từ 110 đến 190 Oe theo thời gian nghiền tăng. Việc tăng Hc có thể là do kích thước hạt Co giảm và ứng suất tăng trong quá trình nghiền cơ năng lượng cao [8].
Như đã trình bày ở trên, phần chất lỏng có màu nâu đen của mẫu nghiền với OL nhiều khả năng có các hạt nano kim loại từ phân tán ở trong. Sau khi để lắng tự nhiên và được tách riêng ra, chất lỏng này không bị lắng đọng, kết tụ và khá bền theo thời gian. Hình 6 là ảnh SEM mẫu chất lỏng nghiền trong 10 giờ với OL. Có thể quan sát thấy các hạt có dạng hình cầu và kích thước trong khoảng cỡ từ 20 đến 30 nano mét. Như vậy có thể khẳng định, quá trình nghiền cơ năng lượng cao sử dụng OL đã tạo ra các hạt nano phân tán trong chất lỏng. Kết quả tạo ra được các hạt nano phân tán trong chất lỏng bằng nghiền với chất trợ nghiền phù hợp với kết quả công bố trong công trình [1, 8, 15].
Hình 4. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu bột lắng
sau khi nghiền với OL trong 10 giờ Hình 5. Đường cong từ trễ của các mẫu bột lắng nghiền với OL ở thời gian khác nhau
Hình 6. Ảnh SEM của mẫu chất lỏng sau khi
nghiền với OL trong 10 giờ Hình 7. Đường đốt từ nhiệt của mẫu chất lỏng sau khi nghiền với OL trong 10 giờ
Để minh chứng có phải là các hạt nano kim loại Co có từ tính hay có thể là một loại hạt nano nào khác (như muối của Co không có từ tính), chất lỏng sau khi nghiền 10 giờ với chất trợ nghiền đã được khảo sát đốt nóng cảm ứng từ. Nếu trong chất lỏng tồn tại các hạt nano có tính chất sắt từ với từ độ và nồng độ
đủ lớn, theo thời gian sẽ ghi nhận được sự
nóng lên của chất lỏng khi đặt vào từ trường xoay chiều. Hình 7 là đường đốt nóng cảm ứng từ của mẫu chất lỏng thu được khi nghiền trong 10 giờ với OL. Sau khoảng 800 giây, nhiệt độ chất lỏng đã tăng từ 28 oC đến 47 oC, điều này có thể giả thiết là các hạt nano kim loại Co đã được tạo thành và phân tán trong chất lỏng, như được quan sát thấy trên ảnh SEM (Hình 6). Chúng ta cũng có thể coi sản phẩm chất lỏng thu được sau quá trình nghiền với chất trợ nghiền như vậy là chất lỏng từ, và có thể nghiên cứu với định hướng ứng dụng trong y sinh.
KẾT LUẬN
Các hạt kim loại từ Co với kích thước và hình thái khác nhau đã được chế tạo bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao sử dụng kết hợp chất trợ nghiền Oleylamine trong các khoảng thời gian nghiền khác nhau. Nghiên cứu này chỉ ra khả năng chế tạo các hạt Co kích thước lớn từ sub-micro mét đến một vài micro mét, hình đĩa dẹt để sử dụng làm chất lỏng từ lưu biến. Các hạt nano Co kích thước nhỏ hơn 30 nm, hình cầu, tạo thành chất lỏng
từ với độ ổn định cao, có khả năng tạo nhiệt độ thích hợp cho ứng dụng nhiệt từ trị trong từ trường xoay chiều. Những nghiên cứu tiếp theo về kỹ thuật nghiền là cần thiết để tạo được các chất lỏng từ thích hợp cho các ứng dụng trong thực tế.
LỜI CÁM ƠN
Nghiên cứu được hỗ trợ kinh phí từ đề tài cấp cơ sở Viện Khoa học vật liệu năm 2018 “Chế tạo hạt nano từ Co phân tán bằng phương pháp nghiền cơ năng lượng cao” và đề tài Hợp tác quốc tế cấp Viện Hàn lâm KHCNVN mã số QTSK01.01/18-19. Một số phép đo đạc khảo sát được thực hiện tại Phòng TN Trọng điểm Vật liệu và Linh kiện điện tử và Phòng Nano y sinh, Viện Khoa học vật liệu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Özer Çelik, Tezer Fırat (2018), “Synthesis of FeCo Magnetic Nanoalloys and Investigation of Heating Properties for Magnetic Fluid Hyperthermia”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume 456, Pages 11-16.
2. Zarana Laherisheth, Kinnari Parekh, and R. V.
Upadhyay (2017), “Role of inter-particle force between micro and nano magnetic particles on the stability of magnetorheological fluid”, AIP Advances 7, 025206.
3. M. Ashtiani, S.H. Hashemabadi, A.Ghaffari (2015), “A review on the magnetorheological fluid preparation and stabilization”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 374 716–730.
4. Sotirios Koutsopoulos, Rasmus Barfod, Dimitris Tsamouras, K. Michael Eriksen, Rasmus Fehrmann (2017), “Synthesis and characterization
supported on carbon”, Journal of Alloys and Compounds, Volume 725, Pages 1210-1216.
5. Silke Behrens, et. al (2006), “Surface engineering of Co and FeCo nanoparticles for biomedical application”, J. Phys.: Condens.
Matter, 18 S2543–S2561.
6. M.V. Ananyeva, A.V. Kalenskii, A. A. Zvekov, A. P. Nikitin, I.Yu. Zykov (2015), “The optical properties of the cobalt nanoparticles in the transparent condensed matrices”, Nanosystems:
Physics, chemistry, mathematics, 6 (5), P. 628–636.
7. An-Hui Lu, E. L. Salabas, and Ferdi Schith (2007), “Magnetic Nanoparticles: Synthesis, Protection, Functionalization, and Application”, Angew. Chem. Int. Ed., 46, 1222 – 1244.
8. Narayan Poudyal, Chuan-bing Rong, and J.
Ping Liu (2011), “Morphological and magnetic characterization of Fe, Co, and FeCo nanoplates and nanoparticles prepared by surfactants-assisted ball milling”, Journal of Applied Physics, 109, 07B526 .
9 Thuy T. T., Maenosono S., Thanh N. T. K.
(2012), “Next Generaion Magnetic Nanoparticles for biomedical application. In: "Magnetic nanoparticles: from fabrication and clinical applications". Ed. N.T.K. Thanh, CRC Press, Taylor and Francis, Boca Raton London New York, p 99-128.
10. Manh-Huong Phan, Javier Alonso, Hafsa Khurshid, Paula Lampen-Kelley, Sayan Chandra, Kristen Stojak Repa, Zohreh Nemati, Raja Das, Óscar Iglesias and Hariharan Srikanth (2016),
“Exchange Bias Effects in Iron Oxide-Based Nanoparticle Systems”, Nanomaterials (Basel), 6(11): 221.
11. Juan A. González, Juan P. Andrés, Ricardo López Antón, José A. De Toro, Peter S. Normile, Pablo Muñiz, J. Manuel Riveiro, and Josep Nogués (2017), “Maximizing Exchange Bias in Co/CoO Core/Shell Nanoparticles by Lattice Matching between the Shell and the Embedding Matrix”, Chem. Mater., 29, 5200−5206.
12. Le Trong Lu, Le Duc Tung, Ian Robinson, Diane Ung, Bien Tan, James Long, Andrew Ian Cooper, David Garth Fernigde and Nguyen Thi Kim Thanh (2008), “Size and shape control for water-soluble magnetic cobalt nanoparticles using polymer ligands”, J. Mater. Chem., 18, 2453–2458
13. Mahbub Ullah, Md. Eaqub Ali and Sharifah Bee Abd Hamid (2014), “Surfactant-assisted ball milling: A novel route to novel materials with controlled nanostructures – A review”, Rev. Adv.
Mater. Sci., 37 1-14.
14. Young Do Kim, Jin Youl Chung, Jongryoul Kim, Hyeongtag Jeon (2000), “Formation of nanocrystalline Fe–Co powders produced by mechanical alloying”, Materials Science and Engineering, A291 17–21
15. Narayan Poudyal, Chuan-bing Rong, and J.
Ping Liu (2010), “Effects of particle size and composition on coercivity of Sm–Co nanoparticles prepared by surfactant-assisted ball milling”, Journal of Applied Physics, 107, 09A703.
16. J.A. Lewis (2000), “Colloidal Processing of Ceramics”, J. Am. Ceram. Soc., 83 2341.
17. D Guerald, et al (2008), “Ball milling in the presence of a fluid: results and prespectives”, Rev.
Adv. Mater. Sci., 18 225.
18. Hoàng Anh Sơn và các cộng sự (2018), “Vật liệu xúc tác xử lý khí thải, chất hữu cơ độc hại và các vật liệu nano ứng dụng trong nông nghiệp”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học kỷ niệm 25 năm Viện Khoa học vật liệu – Hà Nội, ngày 11/6/2018, trang 260-274.
19. Truong Nguyen Xuan, Oanh Kim Thi Vuong, Hieu Trung Nguyen, and Vuong Van Nguyen (2017), “Preparation and Magnetic Properties of MnBi/Co Nanocomposite Magnets”, Journal of Electronic Materials, Volume 46, Issue 6, pp 3359–3366.
20. Đỗ Hùng Mạnh và các cộng sự (2018), “Vật liệu hạt nano từ: chế tạo, tính chất từ và ứng dụng”, Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học kỷ niệm 25 năm Viện Khoa học vật liệu – Hà Nội, ngày 11/6/2018, trang 93-105.
21. Do Hung Manh, Do Khanh Tung, L. T. H.
Phong, P. T. Thanh, Nguyen Xuan Phuc (2014),
“Facile Synthesis of High Magnetization Air- stable Fe65Co35 Nanoparticles by Mechanical Alloying”, JPS Conf. Proc., 1, 012010 012010-2.
22. Do Khanh Tung, Do Hung Manh, P.T. Phong, L.T.H. Phong N.V. Dai, D.N.H. Nam, N.X. Phuc (2015), “Structural and magnetic properties of mechanically alloyed Fe50Co50 nanoparticles”, Journal of Alloys and Compounds, 640, 34–38.
ABSTRACT
PREPARATION ON THE MAGNETIC COBALT PARTICLES BY
OLEYLAMINE SURFACTANT-ASSISTED HIGH-ENERGY BALL MILLING
Vu Hong Ky1, Nguyen Trung Hieu1, Do Khanh Tung1, Le Thi Hong Phong1, Nguyen Van Dang2, Do Hung Manh1
1Institute of Materials Science – VAST,
2University of Sciences - TNU
Cobalt magnetic metal particles with different sizes and morphology have potential applications in many fields of electronics, catalysis, biomedicine,… The synthesis and preparation of these particles with controllable size, micro structure and composition has been considered by many research groups on the world. In this paper, we report preliminary results on the effect of Oleyamine and milling time on the morphology, structure and magnetic properties of Cobalt metal particles prepared by high energy ball milling. SEM images show the coexistence of sub- micrometer particles with flattened-plate shape and nanoparticles with a smaller size of about 30 nm. The magnetization curves indicate that the magnetic properties are less varied by milling time.
The influence of milling parameters on the ability to produce fluid from the micro and nano particles is also analyzed and dicussed. Heat generation of these Cobalt nanoparticles in AC magnetic field can be used for magnetic fluid hyperthermia.
Keywords: Magnetic nano particles; Cobalt; high energy ball milling; surfactant
Ngày nhận bài: 14/11/2018; Ngày hoàn thiện: 26/11/2018; Ngày duyệt đăng: 15/12/2018
