KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Phân tích đặc trưng vật liệu MIL –
3.3. Phân tích đặc trưng vật liệu chức năng hóa amino NH2-MIL –101(Al)
• Phổ IR
Hình 3.22. Phổ IR mẫu NH2-MIL-101(Al)
- Ở dải tần số 3630 cm-1 đặc trưng cho liên kết Al-OH trong cấu trúc.
- Hai dải tần số 3494 cm-1 và 3386 cm-1 tương ứng với dao động kéo dài bất đối xứng và đối xứng của các nhóm amin (-NH2).
- Hai dải tần số với cường độ pic thấp ở 3220 cm-1 và 3048 cm-1 cho thấy tương tác của một số nhóm amin (-NH2) với khung hữu cơ hoặc giữa chúng với nhau.
- Ở dải tần số thấp hơn, sự dao động uốn cong của liên kết N-H được quan sát thấy là một vai nhỏ ở 1625 cm-1 và dao động kéo dài C-N của vòng thơm ở 1336 cm-1
- Dải tần số 1570 cm-1 đặc trưng cho dao động bất đối xứng của liên kết C=O.
- Dải hấp thụ ở tần số 1440 cm-1 đặc trưng cho dao động kéo dài đối xứng của nhóm cacboxylic trong axit terephthalic. Dải hấp thụ ở tần số 780 cm-1 và 1120 cm-1 đặc trưng cho dao động của vòng benzen.
Đánh giá tổng quát dạng phổ hồng ngoại của mẫu NH2-MIL-101(Al) chúng tôi nhận đinh cấu trúc được hình thành trong vật liệu có thể là NH2-MIL-53(Al) [109] chứ không phải cấu trúc NH2-MIL-101(Al) như được báo cáo trong tài liệu [113].
• Nhiễu xạ XRD
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau Mil101-AD
File: Tuong VH mau MT101-AD.raw - Type: Locked Coupled - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 0.8 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 16 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - C
L in ( C p s) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2-Theta - Scale 1 10 20 30 40 d= 9. 4 2 8 d = 7 .1 2 6 d = 4. 98 3 d= 4 .8 8 1 d= 4 .7 2 9 d = 4 .5 0 6 d = 3 .8 52 d = 3 .5 7 2 d = 3 .2 9 3 d= 2. 9 9 0 d = 2 .7 83 d = 2 .7 32 d= 2 .5 4 6 d = 2 .4 4 9
Đặc trưng nhiễu xạ X-Ray (Hình 3.23) cho thấy một pha rắn tinh khiết NH2- MIL-53(Al) đươc hình thành [109 a, c, d, e, f] với các pic đặc trưng tại góc 9o; 12,5o; 18o; 19o; 20o; 23o; 25o; 27o; 30o; 35o.
Kết quả này không gây ngạc nhiên bởi theo các báo cáo [109 c, d, e] điều kiện phản ứng tương tự được thực hiện khi thay thế cầu nối (linker) bằng axit terephtalic thì trong tất cả nỗ lực đều tạo thành MIL-53 (Al). Mặt khác, nguồn nhôm sử dụng trong tổng hợp hóa ra rất quan trọng cho sự hình thành của NH2-MIL-101 (Al).
Báo cáo của Jorge Gascon [113 b] chỉ ra rằng ở nồng độ tiền chất cao, pha MIL- 101 phân hủy theo thời gian khi có sự hiện diện của nước trong quá trình tổng hợp dẫn tới làm giảm sự ổn định của cấu trúc này ngay cả khi tổng hợp được thực hiện với DMF khan, nguyên nhân bởi một lượng nhỏ của nước trong nguồn muối nhôm ngậm nước (AlCl3.6H2O) cũng đủ để thủy phân các cấu trúc MIL-101 ở điều kiện tổng hợp, dẫn tới sự sắp xếp lại cấu trúc hình thành pha tinh thể NH2-MIL-53(Al). Báo cáo [113b] cũng cho thấy một pha rắn trung gian cấu trúc MOF-235 [113 c] được hình thành trước khi diễn ra sự sắp xếp cấu dạng tứ diện supertetrahedral MIL- 101(Al) hoặc octahedral MIL-53(Al). Kết quả hình thành cấu trúc NH2-MIL-101(Al) hay NH2-MIL-53(Al) phụ thuộc vào nồng độ các tiền chất trong hỗn hợp phản ứng, đặc biệt là nồng độ Al3+ và nước (H2O) được thể hiện trong hình 3.24 dưới đây:
Hình 3.24. Định hướng cấu trúc sản phẩm trong điều kiện tổng hợp khác nhau
• Phổ BET
Phân tích dữ liệu phổ BET của vật liệu NH2-MIL-53(Al) (mẫu NH2-MIL- 101(Al) thể hiện trên hình 3.25; 3.26; chúng tôi rút ra nhận xét như sau:
- Đường đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ N2 của vật liệu NH2-MIL-53(Al) có xuất hiện vòng trễ dạng IV (theo phân loại của IUPAC) đặc trưng cho loại vật liệu mao quản trung bình.
- Trên đường cong phân bố lỗ của NH2-MIL-53(Al) có một pic rộng tương ứng với đường kính lỗ 3,2 nm, cho thấy vật liệu có cấu trúc mao quản đồng đều với hệ thống kênh mao quản trật tự. Tuy nhiên kết quả vật liệu NH2-MIL-53(Al) có bề mặt riêng thấp, chỉ đạt 102 m2/g.
Hình 3.25. Đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 của mẫu NH2-MIL-101(Al)
Hình 3.26. Phân bố lỗ theo dữ liệu hấp phụ N2 của mẫu NH2-MIL-101(Al)
Hình 3.27. Ảnh hiển vi điện tử quét SEM mẫu NH2-MIL-101(Al)
Quan sát ảnh SEM mẫu NH2-MIL-101(Al) kết hợp với đặc trưng nhiễu xạ XRD cho thấy một pha rắn tinh thể đồng nhất NH2-MIL-53(Al) được hình thành có hình thái cấu trúc dạng thoi chóp nón hai đầu với chiều dài 200 nm, đường kính 50 nm.