a. Kết quả XRD
Hình 3.11: Giản đồ XRD của compozit HA/Alg tổng hợp ở các dung môi D1: nước D2: hỗn hợp nước + etanol D3: etanol
Quan sát giản đồ XRD trên hình 3.11 cho thấy: Ở các mẫu D1, D2 chỉ xuất hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng của HA, không thấy sự có mặt của các pha lạ. Chứng tỏ, sản phẩm ở hai thí nghiệm này đều chứa HA đơn pha. Độ rộng các vạch đặc trưng tương đối lơn cho thấy kích thước hạt khá nhỏ. Áp dụng công thức
53
Scherrer (1.11) và dựa vào giản đồ tính được kích thước hạt trung bình của các mẫu D1, D2 lần lượt là 18,48 nm và 16,35 nm. Như vậy, dung môi hỗn hợp không ảnh hưởng đến độ đơn pha của sản phẩm. Có thể giải thích như sau: Lượng nước trong dung môi hỗn hợp (D2) cũng đủ để phản ứng tạo HA xảy ra như trong dung môi nước (D1). Tuy nhiên, kích thước hạt trung bình giảm đi trong dung môi D2. Nguyên nhân có thể do khi nhỏ đồng thời dung dịch alginat và dung dịch H3PO4 vào huyền phù Ca(OH)2 thì lượng etanol có trong hỗn hợp tạo điều kiện cho sự đồng kết tủa alginat và HA. Quá trình tạo HA xảy ra nhanh, tốc độ tạo mầm tinh thể giảm dẫn đến các tinh thể có kích thước nhỏ hơn so với kết tủa trong dung môi nước.
Ở trong thí nghiệm D3,sản phẩm không thu được pha HA. Trên giản đồ xuất hiện các vạch đặc trưng của monetite (CaHPO4) và brushite (CaHPO4.2H2O).
Có thể giải thích như sau: Bản chất của H3PO4 là một axit trung bình, vì thế
trong dung môi etanol sự phân ly ở nấc thứ ba theo phương trình (1.9) (HPO42- ↔ PO43- + H+) khó khăn hơn. Cân bằng chuyển dịch sang trái, nồng độ ion
HPO42- tăng lên. Do vậy monetite và brushite là kết quả phản ứng giữa ion Ca2+ trong Ca(OH)2 và HPO42- theo phương trình:
Ca2+ + HPO42- CaHPO4
Ca2+ + HPO42- + 2H2O CaHPO4.2H2O
(3.1) (3.2 )
Khi đó, sản phẩm trong thí nghiệm D3 thu được là CaHPO4 và CaHPO4.2H2O.
b. Kết quảảnh SEM
54
Mẫu tổng hợp ở D1 (dung môi nước): Tinh thể tồn tại dạng hình que, phân bố đều trên chất nền alginat. Biên hạt rõ nét, đường kính khoảng 25 - 30 nm, dài khoảng 100 - 140 nm.
Mẫu tổng hợp ở D2 (dung môi nước + etanol): Tinh thể vẫn dạng hình que, các hạt kết tập thành đám và có kích thước không đồng đều. Đường kính hạt khoảng 10 - 20 nm, dài khoảng 50 - 90 nm.
Qua ảnh SEM thấy rằng, dung môi không chỉ ảnh hưởng đến độ đơn pha mà còn ảnh hưởng đến kích thước tinh thể của sản phẩm.
c. Kết quả FTIR
Phổ FTIR của các mẫu compozit HA/Alg tổng hợp ở trong các dung môi khác nhau được thể hiện ở hình 3.13.
Hình 3.13: Phổ FTIR của compozit HA/Alg tổng hợp ở các dung môi khác nhau
Trên phổ FTIR của D1 và D2 đều xuất hiện các dải hấp thụđặc trưng cho các nhóm trong cấu trúc của HA và alginat.
55
Dải 1620 cm-1 và 1419 cm-1 được gắn cho nhóm COO- bất đối xứng và đối xứng trong alginat. Các dải ở vị trí 551, 959, 1046 cm-1 đặc trưng cho nhóm PO43- trong HA.
Phổ FTIR ở D3, không thấy dải phổ vị trí 965 cm-1 của nhóm PO43-. Tuy nhiên, dải hấp thụở vị trí 873 cm-1 và 1425 cm-1được quy cho nhóm trong CaHPO4 xuất hiện với cường độ mạnh.
Để phản ứng kết tủa tạo HA thuận lợi, các chất đầu là Ca(OH)2 và H3PO4 phải được phân ly tốt trong dung môi và duy trì độ pH lớn hơn 7 trong suốt quá trình phản ứng. Việc thay thế dung môi nước bằng dung môi etanol làm giảm khả năng phân ly của các chất, làm cho pH của hỗn hợp phản ứng thay đổi dẫn đến phản ứng tạo thành monetite và brushite. Như vậy, etanol không phải là dung môi thích hợp cho quá trình tổng hợp HA trong compozit.