CHẾ TẠO CÁC HẠT KIM LOẠI COBALT BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN CƠ NĂNG LƯỢNG CAO SỬ DỤNG CHẤT TRỢ NGHIỀN OLEYLAMINE

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 c[r]

CHẾ TẠO CÁC HẠT KIM LOẠI COBALT BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN

CƠ NĂNG LƯỢNG CAO SỬ DỤNG CHẤT TRỢ NGHIỀN OLEYLAMINE

Vũ Hồng Kỳ 1,* , Nguyễn Trung Hiếu 1 , Đỗ Khánh Tùng 1 , Lê Thị Hồng Phong 1 ,

Nguyễn Văn Đăng 2 , Đỗ Hùng Mạnh 1

1 Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

2 Trường 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 sub-micro mét, có thể sử dụng

(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]

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

of iron-cobalt (FeCo) alloy nanoparticles

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 Ky 1, Nguyen Trung Hieu 1 , Do Khanh Tung 1 ,

Le Thi Hong Phong 1 , Nguyen Van Dang 2 , Do Hung Manh 1

1 Institute of Materials Science – VAST, 2

University 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

