2 The following N₂ adsorption desorption data were obtained at 77 K for commercial Raney Ni catalyst Using these data: (a) plot the full isotherm and identify the important points on the plot and the information that can be obtained; (b) determine Vm and SBET, (c) from the desorption data determine distributionand average mesopore radius the pore size Bài Dữ liệu giải hấp phụ N₂ sau thu 77 K xúc tác Raney Ni trình bày Sử dụng liệu này: (a) Vẽ đường đẳng nhiệt đầy đủ xác định điểm quan trọng đồ thị thơng tin thu được; (b) Xác định Vm SBET, (c) Từ liệu giải hấp phụ xác định phân bố kích thước lỗ bán kính trung bình Giải : (a) Các điểm quan trọng biểu đồ nằm (0,8 - 0,9) (0,4 - 0,5) nơi đường cong hấp phụ giải hấp gặp sụp đổ đột ngột lỗ xốp tế bào trung bì gọi "KNEE" - Lượng khí bị hấp phụ ống đơn chất Vm đo áp suất tương đối (0,5 - 0,35) cho biểu đồ b Từ phương trình BET : Tại x = n0 phân tử khí bị hấp phụ (P/P0) = Áp suất tương đối C = thông số lượng liên quan đến nhiệt hấp thụ xm = n0 phân tử / nguyên tử khí bị hấp phụ đơn lớp Từ đồ thị (2) K= Với độ dốc = 23,177 = (1) Vật điểm = 0,0186 = (2) Từ (1) (2), ta có : 0,0186 = = x 23,177 = 0,00080 C = 1,00080 ; xm = => xm = 0,04311 (vm = xm) - Diện tích bề mặt BET = (xm x NA x Ϭ) / (M) Ϭ : Phần chiếm diện tích bề mặt phân tử N₂ = D.0,162nm NA = Hằng số Fvagadro's n0 = 6,022 x 1023, M = khối lượng phân tử N2 = 28 g/mol => BET = ( = (150,227 m2/g) TGA/DSC problems Vấn đề 1: Tại sợi thủy tinh (đặc biệt vật liệu tổng hợp epoxy gia cố sợi) khơng bị phân hủy phân tích TGA? Các sợi thủy tinh (đặc biệt vật liệu tổng hợp epoxy gia cố sợi) nhiệt độ cao biến thành thủy tinh nguyên chất nhiệt độ cao TGA giảm trọng lượng dừng lại điểm định (như hình) Sự thay đổi cấu trúc vi mơ / thành phần hóa học xác mà sợi trải qua gì? Tại chúng khơng phân hủy hồn toàn sợi khác sợi carbon? Bài giải : Sợi thủy tinh làm silicat oxit ion kiềm khác Các hợp chất vô khơng bị phân huỷ 1000 oC, nhiệt độ kiểm tra Sợi tan chảy khoảng 800oC (nếu ta sử dụng sợi thủy tinh E tiêu chuẩn), không bay Khi kiểm tra epoxy gia cố sợi thủy tinh, phần epoxy bị phân hủy khoảng 400-500oC, ký hiệu (nếu ta kiểm tra nitơ) phân hủy bay (nếu kiểm tra khơng khí) Nếu ta muốn biết hàm lượng sợi, ta kiểm tra composite khơng khí Phần xơ khối lượng cịn lại 800oC khơng khí Nhiệt độ tối đa bạn sử dụng 800 0C, chí chưa gần nhiệt độ nóng chảy thủy tinh Sự xuống cấp máy đo nhiệt epoxy liên kết cộng với tạp chất gốc oxy bám bề mặt sợi thủy tinh (ví dụ hydroxyl) Hơn nữa, ta đề cập sợi carbon phân hủy hồn tồn, điều khơng đúng: carbon phân hủy nhiệt độ cao Tuy nhiên, carbon dạng CO CO2 có đủ oxy tạp chất sợi carbon bạn Ngoài ra, sợi carbon thường phủ epoxy vinylester (tức chất hồ) góp phần vào phân hủy thành phần Trên thực tế sợi thủy tinh làm gốm sứ Nói chung, q trình qt gia nhiệt RT đến tối đa 100 C gốm sợi thủy tinh có khả hấp thụ nhiệt riêng cao chúng cần tối thiểu 2500oC để trải qua thay đổi nên sợi thủy tinh quét TGA phía sau Problem # I have performed TGA_DSC of cement paste with different clays Samples 1-4 showed similar total weight loss and DSC curves, but samples and showed less weight loss As all the samples have similar compositions (determined from XRD), what could be the reason for different weight loss for samples and ? For samples to 4, 50 mg weight is used whereas for samples & 6, 35 mg weight is used for doing TGA Can this be a reason for the above change ? Ta thực TGA_DSC vữa xi măng với loại đất sét khác Các mẫu - cho thấy tổng giảm khối lượng đường cong DSC tương tự nhau, mẫu cho thấy giảm khối lượng Vì tất mẫu có thành phần tương tự (được xác định từ XRD), điều lý khiến mẫu giảm trọng lượng khác nhau? Đối với mẫu từ đến 4, trọng lượng 50 mg sử dụng mẫu & 6, trọng lượng 35 mg sử dụng để làm TGA Đây lý cho thay đổi trên? Giải : Điều quan trọng phải có cỡ mẫu đại diện tiến hành phân tích TGA vật liệu kết dính nhiều pha khác Theo phương pháp NIST thường cố gắng sử dụng chảo TGA khối lượng lớn nhận kích thước mẫu gần vượt 100 mg Ngoài ra, kết thường phụ thuộc vào nhiệt độ mà ta đo mức giảm trọng lượng chuẩn cuối Trong hình 1, người ta quan sát thấy 100 0C, mẫu gần tự do, mẫu có độ khối lượng nhiều so với mẫu 14 Có lẽ mẫu đủ điều kiện làm "khô" trước tải vào DSC Ta thử chuẩn hóa lại kết giảm khối lượng cách sử dụng khối lượng 100 0C mẫu vật làm sở Điều chắn loại bỏ số biến thể mẫu vật Về biểu đồ dòng nhiệt, tốt nên vẽ trục y dòng nhiệt đơn vị khối lượng khơng khó để so sánh đường cong khác Từ đường cong khối lượng, khối lượng 400 C 5000C thường cho nước từ canxi hydroxit khó để phân biệt xác xem đường cong, sáu mẫu thử dường có độ hao hụt khối lượng tuyệt đối giống 400 500 0C Điều cho thấy nước tự (trước 1000C) thực làm sai lệch đường cong khối lượng tích lũy việc chuẩn hóa dựa khối lượng đo 1000C cách tốt XRD problems Problem #1 Analyze XRD data X-ray diffraction of copper, which has a face-centered cubic (FCC) structure, is done using X-rays with a wavelength of 0.154 nm One peak in the XRD pattern is at 2θ=43.2o What are the Miller indices for this peak? Phân tích liệu từ XRD Nhiễu xạ tia X đồng, có cấu trúc hệ tinh thể lập phương (FCC), thực cách sử dụng tia X có bước sóng 0,154 nm Một đỉnh mơ hình XRD 2θ = 43,2o Các số Miller cho đỉnh gì? Bài làm : Ta có : λ = 2d sin(θ) (1) Trong λ = bước sóng tia X d = khoảng cách mặt phẳng 2θ = 43,2o θ = 43,2o/2 Từ phương trình (1), ta tính giá trị (d) d = 0.209 nm dhkl = a/(h2 + k2 + l2)1/2 (2) Đối với đồng (FCC) a = 2r/21/2 (3) Trong r = bán kính nguyên tử = 0,128 nm (với Cu) Từ phương trình (3), ta tính a : => a = 0.362 nm Tư phương trình (2) (h2 + k2 + l2)1/2 = 1,732 (h2 + k2 + l2) = = 12 + 12 + 12= (111) Problem #2 Below are listed diffraction angles for the first three peaks (first order) of the X-ray diffraction pattern for some metal Monochromatic radiation having a wavelength of 0.1542 nm was used (a) Determine whether this metal’s crystal structure is FCC, BCC, or neither FCC or BCC and explain the reason for your choice (b) If the crystal structure is either BCC or FCC, identify which of the metals in the table gives this diffraction pattern Dưới liệt kê góc nhiễu xạ cho ba cực đại (bậc nhất) mẫu nhiễu xạ tia X số kim loại Người ta sử dụng xạ đơn sắc có bước sóng 0,1542 nm (a) Xác định xem cấu trúc tinh thể kim loại FCC, BCC hay FCC BCC giải thích lý cho lựa chọn bạn (b) Nếu cấu trúc tinh thể BCC FCC, xác định kim loại bảng cho dạng nhiễu xạ Peak Order 1st 2nd 3rd Bài làm Diffraction angle (2θ) 38.6 55.7 70.0 Problem #3 A Debye-Scherrer powder diffraction experiment using incident copper (Cu) Kα radiation gave the following set of reflections expressed as 2θ: 38.40°; 44.50°; 64.85°; 77.90°; 81.85°; 98.40°; 111.20° (a) Determine the crystal structure (b) Calculate the lattice constant, a (c) Assume that the crystal is a pure metal and on the basis of the hard-sphere approximation calculate the atomic radius (d) Calculate the density of this element which has an atomic weight of 66.6 g/mol Một thí nghiệm nhiễu xạ bột Debye-Scherrer sử dụng xạ đồng (Cu) Kα tới cho tập hợp phản xạ sau biểu thị 2θ: 38,40 °; 44,50 °; 64,85 °; 77,90 °; 81,85 °; 98,40 °; 111,20 ° (a) Xác định cấu trúc tinh thể (b) Tính số màng tinh thể a (c) Giả sử tinh thể kim loại nguyên chất sở tính gần hình cầu cứng, tính bán kính nguyên tử (d) Tính khối lượng riêng nguyên tố có khối lượng nguyên tử 66,6 g/mol Giải : Ta làm theo quy trình đề xuất giảng: (1) Bắt đầu với 2θ giá trị tạo giá trị sin2θ (2) Chuẩn hóa giá trị sin2θ cách tạo sin2θn / sin2θ1 (3) Xóa phân số khỏi cột "chuẩn hóa" (4) Suy đốn giá trị hkl có cho h + k2 + l2 để tạo chuỗi cột "phân số rõ ràng" (5) Tính cho θ giá trị sin2θ / (h2 + k2 + l2) sở hkl giả định giá trị cho Nếu mục nhập cột giống hệt nhau, tồn q trình xác thực (a) Đối với liệu đề cập, khẳng định từ cột hkl cấu trúc tinh thể FCC (xem bảng bên dưới) Bản thu gọn phương trình thử nghiệm Debye-Scherrer 2θ sin2θ normaliz ed clear fractions (hkl)? 38.40 44.50 64.85 77.90 81.85 98.40 111.20 0.108 0.143 0.288 0.395 0.429 0.573 0.681 1.00 1.32 2.67 3.66 3.97 5.31 6.31 11 12 16 19 111 200 220 311 222 400 331 0.0360 0.0358 0.0359 0.0358 0.0358 0.0358 0.0358 (b) (c) Tại FCC, a = (d) Ở sử dụng khối lượng nguyên tử thể tích nguyên tử ... định xem cấu trúc tinh thể kim loại FCC, BCC hay FCC BCC giải thích lý cho lựa chọn bạn (b) Nếu cấu trúc tinh thể BCC FCC, xác định kim loại bảng cho dạng nhiễu xạ Peak Order 1st 2nd 3rd Bài làm... thay đổi cấu trúc vi mơ / thành phần hóa học xác mà sợi trải qua gì? Tại chúng khơng phân hủy hoàn toàn sợi khác sợi carbon? Bài giải : Sợi thủy tinh làm silicat oxit ion kiềm khác Các hợp chất vô... Nhiễu xạ tia X đồng, có cấu trúc hệ tinh thể lập phương (FCC), thực cách sử dụng tia X có bước sóng 0,154 nm Một đỉnh mơ hình XRD 2θ = 43,2o Các số Miller cho đỉnh gì? Bài làm : Ta có : λ = 2d