Microcopy)
Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng chùm điện tử xuyên qua mẫu cần nghiên cứu. Vì thế, các mẫu đưa vào cần phải đủ mỏng để chùm điện tử xuyên qua.
Chùm tia điện tử được tạo ra từ hai sung phóng điện tử sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Khi chùm tia điện tử đập vào mẫu sẽ phát ra các chùm tia điện tử phản xạ và điện tử truyền qua. Chùm tia điện tử truyền qua này được đi qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đổi thành một tín hiệu sáng, tín hiệu này được khuếch đại rồi được đưa vào mạng lưới điều khiển để tạo ra độ sáng trên màn ảnh.
Mỗi điểm trên mẫu cho một điểm tương ứng trên màn ảnh, độ sáng tối phụ thuộc vào lượng điện tử phát ra tới bộ thu. Thấu kính điện tử đặt bên trong hệ đo là bộ phận giúp phóng đại của phương pháp TEM. Thấu kính này có khả năng thay đổi được tiêu cự. Khi tia điện tử có bước sóng cỡ 0,4 nm chiếu lên mẫu ở hiệu điện thế khoảng 100 kV, ảnh thu
được cho biết chi tiết hình thái học của mẫu theo độ tương phản tán xạ và tương phản nhiễu xạ và qua đó có thể xác định được kích thước hạt một cách khá chính xác.
Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý ghi ảnh trường sang và trường tối trong TEM. Sử dụng chùm tia điện tử để tạo ảnh mẫu nghiên cứu, ảnh đó khi đến màn hình huỳnh quang có thế đạt độ phóng đại theo yêu cầu. Chùm tia điện tử' được tạo ra từ catot qua hai “tụ quang” điện tử sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Khi chùm tia điện tử đập vào mẫu sẽ phát ra các chùm tia điện tử phản xạ và điện tử truyền qua. Các điện tử phản xạ và điện tử truyền qua này được đi qua điện thế gia tốc vào phần thu và biến đối thành một tín hiệu ánh sáng, tín hiệu này được khuếch đại, đưa vào mạng lưới điều khiển đế tạo ra độ sáng trên màn. Độ sáng tối trên màn ảnh phụ thuộc vào lượng điện tử phát ra tới bộ thu và phụ thuộc hình dạng bề mặt mẫu nghiên cứu. - Có thể tạo ra ảnh cấu trúc vật rắn với độ tương phản, độ phân giải (kể cả không gian và thời gian) rất cao đồng thời dễ dàng thông dịch các thông tin về cấu trúc.
Ưu điểm của phương pháp TEM là cho ảnh thật của cấu trúc bên trong vật rắn nên đem lại nhiều thông tin hơn, đồng thời rất dễ dàng tạo ra các hình ảnh này ở độ phân giải tới cấp độ nguyên tử. Đông thợi thực hiện nhiều phép phân tích rất hữu ích đem lại nhiều thông tin cho nghiên cứu vật liệu.
CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM 4.1 Chuẩn bị thực nghiệm:
4.1.1 Nguyên liệu: vỏ hàu.
Hình 4.1: vỏ hàu
Theo như các tài liệu tìm hiểu được thì vỏ hàu tự nhiên có chưa 98% đến 99% là CaCO3, CaCO3 trong vỏ hàu chủ yếu tồn tại ở dạng aragonite, đây là dạng kém bền nhất trong ba dạng thù hình củaCaCO3,(dạng canxit, vaterit và aragonite) do vậy chúng dễ dàng chuyển hóa thành bột HA. Ngoài ra vỏ sò sau khi phân huỷ nhiệt thành CaO, hình thái và kíchthước của các hạt và lỗ xốp thay đổi rõ rệt, độ xốp và diện tích bề mặt tăng lên làm cho vỏ sò sau khi phân huỷ thành CaO dễ dàng chuyển hoá thành HA .
4.1.2 Hóa chất
• Axit photphoric H3PO4 85% ( d= 1,685g/ml) • Dung dịch ammoniac NH3 25%
4.1.3 Dụng cụ và thiết bị
Nhiệt kế thủy ngân 100˚C
Cốc thủy tinh 250ml, ống đong
Bộ lọc hút chân không
Vỏ hàu thu gom Rửa nước thường
Sấy khô Đập nhỏ Nghiền Nung 900 C, 3 h Bột CaO Pipet, buret, ..
4.2 Tồng hợp Hydroxylapatit(HA) theo phương pháp kết tủa:
4.2.1 Quy trình tạo Cao từ vỏ hàu
Vỏ hàu sau khi thu gom, được rửa sạch sơ bộ bằng nước thường, sấy khô ở 100 °C và đập thành những viên nhỏ kích thước khoảng 10 10 mm bằng búa.Vỏ hàu sau khi đã rửa sạch và sấy khô được nghiền mịn . Sau quá trình nghiền bột vỏ hàu được nung ở nhiệt độ 900 °C trong 3 giờ để đảm bảo CaCO3 phân hủy hoàn toàn thành CaO theo phương trình: CaCO3 CaO + H2O. Bột CaO được bảo quản trong hộp nhựa kín dùng làm nguyên liệu tổng hợp HA.
Hình 4.3: Bột CaO tạo từ vỏ hàu
4.2.2 Qui trình điều chế bột HA (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tổng hợp HA theo phản ứng sau :
Với tỉ lệ mol Ca/P= 5/3. Ta lấy 0,05 mol CaO thì cần 0,03 mol H3PO4 để phản ứng xảy ra hoàn toàn.
Mô tả thí nghiệm: Hòa tan 2,8g CaO vào 100 ml nước cất trong cốc 250 ml và khuấy đều trong 30 phút ở nhiệt độ phòng, thu được huyền phù có nồng độ cần khảo sát. Sau đó gia nhiệt lên nhiệt độ cần khảo sát. Khi dung dịch huyền phù Ca(OH)2 được gia nhiệt đến nhiệt độ nghiên cứu bắt đầu nhỏ từng giọt dung dịch H3PO4 85% vào cho đến hết 2.0 ml, cho khoảng 10.0 ml dung dịch NH3 vào để điều chỉnh pH = 10 – 12, tiếp tục khuấy hỗn hợp thêm 2 giờ. Hỗn hợp phản ứng được khuấy và gia nhiệt bằng máy khuấy từ đến nhiệt độ cần khảo sát và tốc độ mong muốn, duy trì tại nhiệt độ và tốc độ đó trong suốt thời gian phản ứng. Nhiệt độ thí nghiệm được đo bằng nhiệt kế thủy ngân. Sau đó hạ nhiệt độ phản ứng về nhiệt độ phòng. Sản phẩm thu được ở dạng huyền phù, màu trắng. Để lắng 2 giờ để ổn định cấu trúc rồi lọc chân không thu lấy sản phẩm và sấy khô trong 24h. Sản phẩm sau khi sấy khô được đem nung ở nhiệt độ khảo sát trong thời gian là 3 giờ.
Bột CaO 100 ml nước cất
Khuấy 30 phút
Phản ứng 2 h (pH = 10 – 12) NH3 (25%)
Làm già tủa 2 giờ Lọc Sấy (24 giờ) Nung trong 3h
Bột HA
H3PO4 85%
Hình 4.4 (a) mô hình tạo bột HA bằng phương pháp kết tủa, (b) già hóa hỗn hợp huyền phù sau phản ứng, (c) sản phẩm sau khi lọc và sấy khô
4.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất sản phẩm và đánh giá kết quả thu được: được:
4.3.1. Theo nhiệt độ phản ứng:
Theo các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra, với tỉ lệ mol không đổi Ca/P=5/3, thực hiện phản ứng ở các nhiệt độ 30, 60, 90˚C thì kết quả cho thấy rằng tại nhiệt độ phản ứng bằng 90˚C , cho ta hiệu suất sản phẩm tốt nhất.
Kết quả thực nghiệm: Nhiệt độ phản ứng (˚C) Khối lượng sản phẩm (g) Hiệu suất phản ứng (%) 30 4,0562 80.80 60 3,3988 67,71 90 3,4117 67,96
Theo như số liệu thực nghiệm thì phản ứng ở 30˚C có hiệu suất phản ứng cao nhất. Nguyên nhân là: Phản ứng xảy ra ở 30˚C và pH =9 thì sản phẩm tạo ra ngoài HA , còn có các tạp chất của muối canxi photphat khác như:
2H3PO4 + Ca(OH)2 = Ca(H2PO4)2 + 2H2O Ca(H2PO4)2 + Ca(OH)2 = 2CaHPO4 +2H2O Suy ra phản ứng cuối là:H3PO4+Ca(OH)2=CaHPO4+2H20
Ngoài ra phản ứng tổng hợp HA ở 30˚C còn được khuấy bằng tay, tốc độ khuấy chậm, không đồng đều ( 2 thí nghiệm còn lại được khuấy bằng máy với tốc độ nhanh và ổn định hơn). kHi tốc độ khuấy chậm làm cho các phân tử Ca(OH)2 và H3PO4 phân lý cũng chậm hơn dẫn đến độ tinh thể của sản phẩm giảm xuống. Đây cũng là lý do sản phẩm HA 30˚C có dạng cục, chưa phải dang bột min như hai phản ứng còn lại.
Hình 4.6: Các mẫu HA thu được ở các nhiệt độ phản ứng a)30, 60, 90˚C
4.3.2. Theo nhiệt độ nung :
Với tỉ lệ Ca/P= 5/3, nhiệt độ phản ứng là 90oC, ta khảo sát nhiệt độ nung ở 700, 900oC.Ta lấy cùng một lượng sản phẩm thu được msp=3,0g đi nung tại hai nhiệt độ 700, 900oC.Ta có bảng sau:
Nhiệt độ nung,(oC) Khối lượng sản phẩm nung,g 700 2,7348 900 2,7215
Với tỉ lệ Ca/P= 5/3 ,trong cùng tốc độ khuấy thì nhiệt độ phản ứng là 90o C và nhiệt độ nung là 700o C là điều kiện tốt nhất để phản ứng tạo ra sản phẩm Hydroxylapatit có chất lượng mong muốn với hiệu suất gần 70%.
KẾT LUẬN
Trong khuôn khổ và gới hạn của đề tái môn học, chúng em đã tiếp cận và tìm hiểu khát quát về vật liệu HA, tìm hiểu về các phương pháp tổn hợp và các phương pháp nghiên cứu vật liệu này. Từ các phương pháp tổng hợp đã tìm hiểu ở tài liệu, chúng em đã tiến hành quá trình tổng hợp HA từ vỏ hàu theo phương pháp kết tủa. Các kết quả chính đạt được từ đề tài này là:
• Xây dựng được qui trình tổng hợp bột HA từ vỏ hàu
• Đánh giá được ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng và nhiệt độ nung đến hiệu suất Tuy vậy, trong quá trình thưc hiện, vẫn còn 1 số thiếu sót và hạn chế. Hy vọng được thầy xem xét và góp ý. Em xin cảm ơn thầy vì đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện tốt nhất để chúng em hoàn thành đề tài này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng việt :
Vũ Duy Hiển, Đào Quốc Hương, Phan Thị Ngọc Bích, Phùng Thị Kim Thanh (Viện Hoá học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) Tạp chí Hóa học, T. 47 (6B), Tr.300 - 304, 2009 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đỗ Ngọc Liên, Nguyễn Văn Sinh “Ngiên cứu tổng hợp màng sinh học
Hydroxylapatit HA bằng phương pháp sol-gel trong môi trương etanol” Tạp chí Hóa học, T. 47 (6), Tr. 725 - 728,2009
Nguyễn Thị Thêu ‘’Nghiên cứu tổng hợp canxi hydroxylapaptit từ vỏ sò Thừ Thiên Huế” Luận văn thạc sĩ khoa học (2015).
Vũ Duy Hiến (2009),” Nghiên cứu tong hợp và đặc trưng hoóa lý của hyđroxyapatit dạng khối xốp có khả năng ứng dụng trong phâu thuậtchỉnh hình” Luận án Tiếnsĩ Hoá học
Trần Đại Lâm, Nguyễn Ngọc Thịnh (2007),Tổng hợp nano tinh thể
hydroxyapatitbằng, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Tập 45, Số 1B,Tr.470-474
Đỗ Ngọc Liên (2005),Nghiên cứu qui trình tống hợp bột và chế thử gốm xốp hydroxyapatit,
Báo cáo tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp bộ
Tài liệu tiếng anh:
Chemical Characteristics of Hydroxyapatite from Oyster Shell by Thermo-Chemical Process: International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology
(An ISO 3297: 2007 Certified Organization) Vol. 4, Issue 7, July 2015
Synthesis of Hydroxyapatite from Oyster Shell via Precipitation - Department of Chemistry, Faculty of Science and Technology, Phranakhon Rajabhat University 9 Changwattana Road, Bangkhen ,Bangkok, Thailand 10220 (Energy Procedia 56 ( 2014 ) 112 – 117)
Ferraz M.P., Monteiro F.J., Manuel C.M. (2004), Hydroxyapatite Nanoparticles: A Review of Preparation Methodologies, Journal of Applied Biomaterials