Đây là phương pháp quan trọng để xác định cấu trúc và phân tích thành phần pha của chất rắn. Ta có thể xác định được kiểu tế bào cơ sở dựa vào các thông số về tính chất đối xứng của tinh thể, các trục tinh thể, kích thước các cạnh của tế bào và góc giữa các cạnh của ô cơ sở thu được từ phương pháp XRD. Từ đó biết được hệ tinh thể, số nguyên tử trong mỗi tế bào và nhóm không gian. Vì vậy, có thể tìm ra sự sắp xếp của các nguyên tử trong một tế cơ sở và khoảng cách giữa các nút mạng tinh thể, những yếu tố quan trọng để xác định cấu trúc phân tử.
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Chuyên ngành Hóa dầu
21
Theo lý thuyết tinh thể, các tinh thể được cấu thành bởi các nguyên tử hoặc ion được sắp xếp đều đặn trong không gian theo một quy luật xác định. Mỗi mặt mạng được coi như lớp phản xạ tia X khi chúng chiếu vào. Do các mặt mạng song song nên khi xét hai mặt I và II ta nhận thấy khoảng cách d giữa hai mặt mạng có mối liên hệ như hình 2.1.
2 2' 1 1' A B C I II d O
Hình 2.1. Hình các mặt phản xạ trong nhiễu xạ tia X
Khi chiếu chùm tia X vào hai mặt đó với góc , để các tia phản xạ giao thoa
với nhau thì hiệu quang trình của hai tia 11’ và 22’ phải bằng số nguyên lần bước
sóng (phương trình Bragg): 2dsin = n.
Trong đó:
d: khoảng cách giữa các mặt trong mạng tinh thể : độ dài bước sóng của tia X
: góc tới của tia bức xạ n: bậc phản xạ
Thường thì lấy n =1, ta có: 2dsin =
Với mỗi nguồn tia X có độ dài bước sóng nhất định, khi thay đổi ta được
giá trị d tương ứng, đặc trưng cho mỗi loại vật liệu. So sánh với giá trị d chuẩn sẽ xác định được mạng tinh thể của vật liệu nghiên cứu [2].
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Chuyên ngành Hóa dầu
22
Có hai phương pháp sử dụng tia X để nghiên cứu cấu trúc tinh thể: - Phương pháp bột: mẫu nghiên cứu ở dạng bột
- Phương pháp đơn tinh thể: mẫu gồm những đơn tinh thể có kích thước đủ lớn Mặc dù vậy, phương pháp XRD cũng có một số nhược điểm:
- Không phát hiện được các chất có hàm lượng nhỏ.
- Tuỳ theo bản chất và mạng lưới không gian mà độ nhạy phân tích định tính dao động trong khoảng 1-30%.
Giản đồ nhiễu xạ tia X dạng bột của các mẫu xúc tác được ghi lại trên thiết bị
D8 Advance – Bruker sử dụng bức xạ CuKα (λ = 1,54056 Å), tại Khoa Hóa học –
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, cường độ dòng
ống phát 40 mA, góc quét 2 từ 5 - 65o và tốc độ góc quét 0,2 o/phút.