Hình 2.4. Sơ đồ tổng hợp vật liệu chức năng hóa amino NH2-MIL-101(Al)
Hỗn hợp thu được sau phản ứng tổng hợp ở dạng sol rắn-lỏng được lọc hút chân không loại bỏ dung dịch, thu được chất rắn mịn màu vàng được rửa lại 3 lần bằng aceton (99,9%), sau đó phân tán trong methanol (99,9%) đun rửa 100 oC/24 giờ nhằm loại bỏ các chất dư và DMF. Sản phẩm sau khi sấy thu được chất rắn mịn màu vàng.
Dung dịch AlCl3.6H2O
Khuấy trộn 1h, thu hỗn hợp A Dung nhiệt 130 oC, 72 h
thu hỗn hợp B Lọc hút chân không, thu bột mịn C 1.Rửa bằng Acetone 40% 2. Rửa bằng aceton 99,9% Dung nhiệt với Methanol nóng
100 oC, 24h
Lọc hút chân không,
sấy 90 oC, 4h NH2-MIL-101(Al) Dung dịch
CTAB + Amino- H2BDC/DMF
Hình 2.5. Sơ đồ tổng hợp vật liệu Meso NH2-MIL-101(Al) đa cấp mao quản
Phản ứng tổng hợp Meso NH2-MIL-101(Al) có sử dụng chất hoạt động bề mặt CTAB làm tác nhân định hướng cấu trúc nên quy trình lọc rửa có khác so với trường hợp trên ở chỗ: sản phẩm rắn sau khi lọc hút chân không được phân tán trong dung dịch aceton (40% trong nước) nhằm phân tán chất HĐBM sau tổng hợp vào dung dịch aceton, khuấy trong 6 giờ sau đó lọc hút chân không và rửa lại 3 lần với aceton (99,9%). Các bước tiếp theo tương tự trường hợp trên.
2.2. Các phương pháp đặc trưng vật liệu
2.2.1. Phương pháp phổ hấp thụ hồng ngoại (IR)
• Nguyên tắc
Phương pháp phổ IR dựa trên sự tương tác của các tia điện từ miền hồng ngoại (400 - 4000 cm-1) với các phân tử cần nghiên cứu. Quá trình tương tác đó có thể dẫn đến sự hấp thụ năng lượng, có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc của các phân tử, do đó phổ IR được dùng để nghiên cứu cấu trúc các chất.
• Thực nghiệm
Phổ IR của các mẫu vật liệu tổng hợp trong đồ án này được xác định theo kỹ thuật ép viên với KBr theo tỷ lệ 1mg mẫu /100mg KBr trên máy Impact -410 (Đức), Viện Hoá Học – Viện Khoa học và công nghệ Việt Nam, trong vùng 400 – 4000 cm-1
ở nhiệt độ phòng.
2.2.2. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD)
• Nguyên tắc
Theo thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ các nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một qui luật xác định. Khi chùm tia Rơnghen (tia X) chiếu tới bề mặt tinh thể và đi sâu vào bên trong mạng lưới tinh thể thì mạng lưới này đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ đặc biệt. Các nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia X sẽ thành các tâm phát ra các tia phản xạ.
Xét hai mặt phẳng song song I và II có khoảng cách d. Chiếu chùm tia Ronghen tạo với mặt phẳng trên một góc θ. Để các tia phản xạ có thể giao thoa thì hiệu quang trình hai tia 11’ và 22’ phải bằng số nguyên lần bước sóng: AB + AC = n.λ
Mặt khác, các nguyên tử, ion này được phân bố trên các mặt song song, do đó hiệu quang trình của hai tia phản xạ bất kỳ trên hai mặt phẳng song song cạnh nhau được tính như sau:
∆ = 2.d.sinθ (2.2) Trong đó: - d: là khoảng cách giữa hai mặt song song.
- θ: là góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ. - ∆: là hiệu quang trình của hai tia phản xạ.
Theo điều kiện giao thoa, để các sóng phản xạ trên hai mặt phẳng cùng pha thì hiệu quang trình phải bằng nguyên lần độ dài sóng (λ).
Cho nên: 2.d.sinθ = n.λ (2.3)
Đây là hệ thức Vulf-Bragg, là phương trình cơ bản để nghiên cứu cấu trúc mạng tinh thể. Căn cứ vào cực đại nhiễu xạ trên giản đồ (giá trị 2θ), có thể suy ra d theo hệ thức (2.3). So sánh giá trị d tìm được với d chuẩn sẽ xác định được thành phần cấu trúc mạng tinh thể của chất cần nghiên cứu. Chính vì vậy, phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật chất.
• Thực nghiệm
Các giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu nghiên cứu được ghi tại Khoa Hóa- Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên- Đại Học Quốc Gia Hà Nội trên máy D8- Advance- Bruker- Germany.
Hình 2.7 chụp ảnh máy nhiễu xạ
tia X tại Khoa Hóa học –Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên- Đại Học Quốc Gia Hà Nội.