Tổng hợp Co0.4Ni0.6Al2O4 với nguồn vi sóng – Đánh giá ảnh hưởng của các thông số thực nghiệm đến tính chất vật liệu

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, phương pháp tổng hợp cháy hỗ trợ vi sóng (MACS) được sử dụng để tổng hợp bột spinel Co_0.4Ni_0.6Al₂O₄ từ các muối nitrat kim loại tương ứng và nhiên liệu urea bằng lò vi sóng gia dụng. Nghiên cứu đã khảo sát có hệ thống ảnh hưởng của tỷ lệ mol nhiên liệu/oxy hóa (F/O) và công suất vi sóng đến đặc tính cháy, sự hình thành pha, độ kết tinh, hiệu suất và hình thái sản phẩm. Kết quả cho thấy hàm lượng nhiên liệu có ảnh hưởng mạnh đến cường độ và tính đồng nhất của phản ứng cháy; tỷ lệ mol Al³⁺:urea = 1:6 (F/O = 1.8) cho sản phẩm spinel màu xanh đậm, đồng nhất, với các đỉnh nhiễu xạ tia X (XRD) sắc nét hơn và ít pha thứ cấp hơn so với các điều kiện thừa hoặc thiếu nhiên liệu. Ngoài ra, công suất vi sóng có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình bốc cháy, mức độ chuyển hóa và độ tinh khiết pha. Công suất thấp (770 W) không đủ để kích hoạt phản ứng cháy tự lan truyền, trong khi công suất quá cao (1100 W) gây ra hiện tượng quá nhiệt cục bộ và hình thành nhiều pha thứ cấp hơn (α-Al₂O₃ và NiO). Điều kiện tối ưu được xác định trong nghiên cứu là 990 W với tỷ lệ Al³⁺:urea = 1:6, cho hiệu suất chuyển hóa khối cao nhất (91%) và sản phẩm Co_0.4Ni_0.6Al₂O₄  kết tinh tốt với hình thái xốp đặc trưng của quá trình tổng hợp cháy. Nghiên cứu này chứng minh rằng việc kiểm soát tỷ lệ F/O và công suất vi sóng trong MACS cho phép tổng hợp nhanh, hiệu quả năng lượng các Co–Ni spinel aluminat.