KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Phân tích đặc trưng vật liệu MIL –
3.1.1 Đặc trưng vật liệu MIL-101 tổng hợp trong môi trường axit
Hình 3.1. Phổ IR mẫu MIL-101 tổng hợp trong môi trường axit
Từ phổ IR mẫu MIL-101 chúng tôi nhận định như sau:
- Dải tần số 1620 cm-1 đặc trưng cho dao động bất đối xứng của liên kết C=O.
- Dải hấp thụ ở tần số 1300 – 1800 cm-1 đặc trưng cho dao động của nhóm cacboxylic trong axit terephthalic.
- Dải hấp thụ với cường độ nhỏ ở tần số 1169 cm-1 đặc trưng cho dao động của liên kết Cr-O.
- Dải hấp thụ ở tần số 750 cm-1 và 1021 cm-1 đặc trưng cho dao động của vòng benzen.
Do vậy, qua phổ IR ta có thể nhận định rằng có sự tồn tại của các nhóm chức đặc trưng trong phân tử của MIL – 101.
• Phổ XRD
Quan sát phổ XRD của mẫu MIL – 101 ở hình 3.2. cho thấy sự xuất hiện các nhóm pic đặc trưng của vật liệu MIL – 101. Đó là các pic nhiễu xạ tại các góc: 1,9o; 2,8o; 4,9o; 9o với cường độ cao, chúng tôi nhận định vật liệu MIL-101 có mật độ tinh thể pha rắn cao, đặc biệt là các pic nhiễu xạ cao ở các góc 1,9º và 2,8o cho thấy vật liệu có phân bố mao quản kích thước trung bình.
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau MT101
File: Tuong VH mau MT101.raw - Type: Locked Coupled - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 19 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0
L in ( C p s) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2-Theta - Scale 1 10 20 30 40 d= 53 .3 77 d= 31 .7 69 d= 26 .8 66 d= 22 .3 28 d= 20 .6 03 d= 17 .2 14 d= 15 .0 88 d= 10 .4 77 d= 9. 78 5 d= 8. 57 0 d= 7. 86 2 d= 5. 36 1 d= 4. 70 0
Hình 3.2. Giản đồ XRD của mẫu MIL-101
Cấu trúc mao quản trung bình của vật liệu cũng được khẳng định qua phổ hấp phụ - giải hấp phụ Nitơ (BET). Phổ BET của MIL-101 được trình bày trên hình 3.3 và hình 3.4.
Đường đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ N2 của MIL-101 có xuất hiện vòng trễ dạng IV (theo phân loại IUPAC) đặc trưng cho vật liệu mao quản trung bình.
- Trên đường phân bố lỗ của MIL-101 có hai pic tương ứng với phân bố lỗ là 2,9 nm và 6 nm, cho thấy vật liệu có cấu trúc mao quản trật tự với hai hệ thống cửa sổ mao quản. Vật liệu MIL-101 có bề mặt riêng cao, đạt 2980 m2/g. Kích thước mao quản trung bình dtb = 43 Å với phân cấp đường kính d1 = 29 Å và d2 = 60 Å.
Hình 3.3. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 của mẫu MIL-101
• Hình ảnh hiển vi điện tử quét SE(M)
Phương pháp SEM cho phép xác định được kích thước trung bình và hình thái
(morphology) của các vật liệu có cấu trúc tinh thể nói chung. Để quan sát bề mặt hình
thái và xác định kích thước tinh thể MIL-101, chúng tôi tiến hành chụp ảnh SEM bề mặt vật liệu, kết quả thể hiện ở hình 3.5 cho thấy vật liệu MIL-101 tổng hợp được có hai nhóm tinh thể: 0,5 – 1 µm và 1 – 1.5 µm. Như vậy, vật liệu được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt rất khó khăn trong việc điều khiển kích thước tinh thể.
Hình 3.5. Hình ảnh hiển vi điện tử quét SE(M) mẫu MIL-101
Như vậy, qua kết quả phân tích phổ IR, XRD, BET và SEM khẳng định chúng tôi đã tổng hợp thành công vật liệu MIL-101. Tuy nhiên hiệu suất sản phẩm thấp khoảng 40 %.
• Phổ tán xạ EDX
49
ZAF Method Standardless Quantitative Analysis Fitting Coefficient : 0.6923
Element (keV) Mass% Error% Atom% Compound Mass% Cation K C K 0.277 37.64 0.32 53.76 27.0214
Hình 3.6. Phổ EDX của mẫu vật liệu MIL-101 tổng hợp trong môi trường axit
• Phân tích nhiệt TGA-DTA
Từ phổ TGA-DTA chúng tôi rút ra nhận xét:
- Ở khoảng trên 240 oC bắt đầu sự ra đi của các phân tử nước.
- Tiếp đó ở trên 275 oC bắt đầu sự phá hủy của liên kết Cr-O. Như vậy từ 220 – 300 oC có sự giảm về khối lượng (29.433 %).
- Từ 300 – 380 oC khối lượng giảm mạnh (44.127%) .Ở trên 380 oC vât liệu bị phá hủy hoàn toàn.
Hình 3.7. Phổ TGA-DTA mẫu MIL-101 tổng hợp trong môi trường axit
Căn cứ vào những ưu điểm của các vật liệu tổng hợp thành công, chúng tôi tiến hành nghiên cứu tổng hợp vật liệu MIL-101 trong môi trường bazơ nhằm tổng hợp tinh thể nano và nâng cao hiệu suất sản phẩm (> 80%, biến tính vật liệu MIL-101 trở thành vật liệu hấp phụ và xúc tác bằng cách chức năng hóa amin (NH2), thay thế nút ion kim loại có tính chất axit Lewis (Al3+) và phân cấp cấu trúc mao quản vật liệu
bằng siêu phân tử định hướng cấu trúc (CTAB) nhằm khai thác các tính năng ưu việt của cấu trúc MIL-101.