I.5.2.1. Nguyên tắc
Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ các nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một qui luật xác định. Khi chùm tia rơnghen (X) tới bề mặt tinh thể và đi sâu vào bên trong mạng lưới tinh thể thì mạng lưới này đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ đặc biệt. Các nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia X sẽ thành các tâm phát ra các tia phản xạ. Hơn nữa, các nguyên tử, ion này được phân bố trên các mặt song song, do đó hiệu quang trình của hai tia phản xạ bất kỳ trên hai mặt phẳng song song cạnh nhau được tính như sau:
= 2.d.sin (I.1)
Trong đó: - d: là khoảng cách giữa hai mặt song song.
- : là góc giữa chùm tia X và mặt phẳng phản xạ. - : là hiệu quang trình của hai tia phản xạ.
Theo điều kiện giao thoa, để các sóng phản xạ trên hai mặt phẳng cùng pha thì hiệu quang trình phải bằng nguyên lần độ dài sóng ( ). Cho nên:
2.d.sin = n. (I.2)
Đây là hệ thức Vulf-Bragg, là phương trình cơ bản để nghiên cứu cấu trúc mạng tinh thể. Căn cứ vào cực đại nhiễu xạ trên giản đồ (giá trị 2 ), có thể suy ra d theo hệ thức (I.2.). So sánh giá trị d tìm được với d chuẩn sẽ xác định được thành phần cấu trúc mạng tinh thể của chất cần nghiên cứu. Chính vì vậy, phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật chất [69].
I.5.2.2. Xác định cấu trúc tinh thể
Khoảng cách dhlk tương ứng với mỗi góc . Mỗi liên hệ giữa khoảng cách dhlk
và các thông số của các nguyên tố là khác nhau đối với mỗi cấu trúc tinh thể.
Đối với cấu trúc cubic, thông số mạng a được xác định và liên hệ với dhkl. Đối với cấu trúc orthorhomic nó tồn tại 3 thông số a, b, c và h, l, k là chỉ số Miller
2 b2 c2
a
So sánh cường độ pic của các mẫu nghiên cứu trước và sau xử lý, cho phép xác định tính chất tinh thể sau xử lý. Nói chung để khẳng định một cấu trúc tinh thể của vật liệu cần thiết phải so sánh phổ nhận đựơc với phổ chuẩn.
I.5.2.3. Phân tích định lượng
Dựa vào tỉ lệ cường độ các vạch Rơnghen đặc trưng với nồng độ của nguyên tố nghiên cứu trong mẫu. Tỉ lệ cường độ vạch nguyên tố cần xác định và vạch chuẩn tuân theo hệ thức:
Inc k.Cnc (I.4)
Ic Cc
Trong đó: - Inc, Ic: cường độ vạch nghiên cứu và vạch chuẩn.
- Cnc, Cc: nồng độ nguyên tố nghiên cứu và nồng độ chất chuẩn. - k: hệ số xác định bằng thực nghiệm.
Độ tinh thể có thể xác định như sau:
Cường độ píc đặc trưng mẫu nghiên cứu Độ tinh thể (%) = 100 (I.5)
Cường độ pic đặc trưng mẫu chuẩn
Để tính kích thước hạt nano ta dùng phương trình Debye - Scherrer: d = k (I.6)
.cos
Trong đó: - λ: bước sóng ánh sáng sử dụng
- β: là chiều rộng pic ở nửa chiều cao pic đặc trưng - θ: góc nhiễu xạ
- k: thừa số hình dạng bằng 0,9
I.5.2.4. Thực nghiệm
Phổ Rơnghen (XRD) của các mẫu TS-1 thu được trên máy SIEMEN D5000 (Đức), ống phát tia CuK (1,5406Å) có lọc tia, điện áp 35 kV, cường độ dòng ống phát 30 mA, góc quét 2 thay đổi từ 50 750, tốc độ quét 0,20/phút.
Phổ Rơnghen (XRD) của các mẫu MTS -9 và TiO2 / MIL-101 được đo tại khoa Hóa – Trường đại học KHTN Hà Nội.