2.2.1 Điều chế
2.2.1.1 Điều chế HAp bằng phương pháp kết tủa
Mô hình thí nghiệm được thiết lập như hình 2.3.
Các dung dịch Ca(NO3)2 0,5M và (NH4)2HPO4 0,3M được điều chế bằng cách hòa tan lần lượt các muối Ca(NO3)2.4H2O, (NH4)2HPO4 trong nước cất đến thể tích xác định. Dung dịch Ca(NO3)20,5M được cho vào dung dịch (NH4)2HPO40,3M (tỉ lệ mol Ca/P là 1.67), hỗn hợp được khuấy bằng máy khuấy từ với tốc độ 1200 vòng/phút, pH duy trì tại các giá trị khảo sát 8, 9 và 11 bằng dung dịch NH3 5%. Nhiệt độ phản ứng được giữ ổn định ở 85oC trong suốt quá trình phản ứng.
Kết tủa được lọc và rửa bằng dung môi nước và etanol nhằm loại bỏ các ion tạp và làm tơi xốp bề mặt xúc tác. Sau đó sản phẩm được sấy ở 65o
C trong 24h và được nung Hình 2.3 Thiết bị phản ứng kết tủa
1. Nước làm nguội 2. Bếp đun cách thủy 3. Khuấy từ gia nhiệt 4. (T) Nhiệt kế
1
2
3 4
30
trong không khí, ủ 2h tại các nhiệt độ 350, 550, 750 và 900oC với tốc độ nâng nhiệt 5oC/phút (tương ứng với các mẫu được kí hiệu H350, H550, H750 và H900)
2.2.1.2 Điều chế HAp bằng phương pháp thủy nhiệt
Thiết bị phản ứng thuỷ nhiệt (là thiết bị tự chế, được lắp đặt tại phòng 33-Viện KHVL&ƯD- Viện HL KHCN VN, hình 2.4): Bình phản ứng dung tích 1000ml được làm bằng hợp kim chịu ăn mòn, có thể thực hiện được trong điều kiện nhiệt độ 180oC, áp suất 15atm. Bên ngoài bình phản ứng được bọc bởi hệ cấp nhiệt bằng dây điện trở. Cánh khuấy được gắn với môtơ động lực thông qua hệ truyền động từ tính, tốc độ khuấy được cố định trong quá trình phản ứng 300 vòng/phút. Đồng hồ áp suất P hiển thị áp suất làm việc của hệ phản ứng. Nhiệt độ phản ứng được điều khiện thông qua hệ điều khiển công suất dây đốt gắn với cặp nhiệt T.
Hòa tan các chất rắn Ca(NO3)2.4H2O, EDTA (tỉ lệ mol 1:1) trong nước cất thu được dung dịch (Ca(NO3)2+EDTA). Tương tự, dung dịch ((NH4)2HPO4+urê) được điều chế bằng cách hòa tan các chất rắn (NH4)2HPO4, urê (tỉ lệ mol 1:2) trong nước cất. Trộn hai dung dịch (Ca(NO3)2+EDTA) và dung dịch ((NH4)2HPO4+ urê) theo tỉ lệ mol Ca/P 1.67 rồi cho hỗn hợp vào bình phản ứng (4), gia nhiệt đến 180oC và duy trì chế độ nhiệt ổn định trong 3h. Hỗn hợp phản ứng được khuấy với đường kính cánh khuấy 50mm, tốc độ quay 300 vòng/phút.
Kết tủa được lọc và rửa bằng dung môi nước và etanol nhằm loại bỏ các ion tạp và làm tơi xốp bề mặt xúc tác. Sau đó sản phẩm được sấy ở 65oC trong 24h và được nung
Hình 2.4 Thiết bị phản ứng thủy nhiệt
1. Cửa nạp liệu 2. Mô tơ khuấy 3. Cánh khuấy 4. Bình phản ứng 5. Cửa tháo mẫu
6. Dây điện trở cấp nhiệt
7. Hệ điều khiển nhiệt độ phản ứng 8. (P) Đồng hồ đo áp suất
31
trong không khí, ủ 2h ở 750oC với tốc độ nâng nhiệt 5oC/phút (Kí hiệu mẫu: H750(H)).
2.2.2 Xác định đặc trưng
2.2.2.1 Thành phần pha, kích thước tinh thể và mức độ kết tinh
Thành phần pha và kích thước tinh thể của các sản phẩm HAp đã được xác định bằng phương pháp XRD, sử dụng thiết bị ADVANCE A8-Bruker-Model 2006, Viện KHVL&ƯD- Viện HL KHCN VN, với chế độ đo mẫu: bước đo là 0.03o
-thời gian đo 1s/1bước.
Mức độ kết tinh HAp được tính từ kết quả XRD, thông qua cường độ pic (300) và cường độ chỗ trũng giữa hai pic (112) và (300) theo công thức [102]:
112 300 300 1 c X I (2.2) Với: Xc là mức độ kết tinh
112 300 là chiều cao chân pic tại vị trí thấp nhất giữa hai pic (112) và (300)
300
I là chiều cao của pic (300). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.2.2 Hình thái và kích thước hạt
Hình thái và kích thước hạt của các mẫu đã được khảo sát từ các ảnh SEM được đo bằng thiết bị HITACHI S-4800, Viện KHVL-Viện HL KHCN VN.
2.2.2.3 Năng lượng vùng cấm Eg (eV)
Xem mục 2.1.2.3.
2.2.2.4 Bản chất liên kết các nhóm cấu trúc
Bản chất các liên kết của các nhóm cấu trúc được xác định bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại (FTIR), sử dụng thiết bị Bruker Equinox 55,Viện KHVL&ƯD-Viện HL KHCN VN.
32