Bên cạnh nhiệt độ, sự có mặt của các anion trong dung dịch cũng ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành pha FeOOH. Trong phần này, ảnh hưởng của các anion NO3-, SO42- và Cl- đến sự hình thành FeOOH sẽ được khảo sát. Giản đồ XRD của các
mẫu hình thành trong dung d Hình 3.3.
Trên giản đồ XRD c
vạch nhiễu xạ ở vị trí 2θ: 21,2; 36,8; 53, (JCPDS 29-07313). Ngoài ra
tỏ sản phẩm thu được ở dạng đơn pha độ cao và sắc nét chứng tỏ
lớn.
Ảnh SEM của mẫu hình thành v các hạt tinh thể goethite có hình d các hạt tinh thể khá lớn, kho
Hình 3.3. Giản đồ XRD c
Đối với mẫu hình thàn hiện các vạch nhiễu xạ ở vị
trưng cho pha hydronium jarosite, (H đó, cũng xuất hiện các vạch
pha iron sulphate hydroxide, Fe
49
u hình thành trong dung dịch có chứa các loại anion khác nhau đư
XRD của mẫu hình thành trong môi trường NO3
θ: 21,2; 36,8; 53,2… đặc trưng cho pha goethite, 07313). Ngoài ra, không xuất hiện các vạch đặc trưng cho pha khác ch
ng đơn pha geothite α-FeOOH. Các vạch nhi goethite thu được có độ tinh thể cao và kích thư
u hình thành với sự có mặt của ion NO3- (Hình 3.4 goethite có hình dạng khá đồng đều với cấu trúc lớp. Kích thư
khoảng 300 nm.
XRD của các mẫu với sự có mặt của các anion khác nhau
u hình thành từ dung dịch chứa ion SO4 2-
, trên giản đ ị trí 2θ: 15,1; 17,1; 28,5; 28,9; 39,7; 45,5; 49,5; 59, trưng cho pha hydronium jarosite, (H3O)Fe3(SO4)4(OH)6 (JCPDS 31-0650). Bên c
ch ở các vị trí 11,0; 20,1; 26,6; 32,9 và 37.1o... pha iron sulphate hydroxide, Fe4(OH)10SO4 (JCPDS 21-0429).
ion khác nhau được đưa ra trên
3- xuất hiện các thite, α-FeOOH c trưng cho pha khác chứng ch nhiễu xạ có cường cao và kích thước tinh thể
(Hình 3.4 a) cho thấy p. Kích thước của a các anion khác nhau n đồ XRD xuất 45,5; 49,5; 59,8o... đặc 0650). Bên cạnh ... đặc trưng cho
50
Ảnh SEM của mẫu này (Hình 3.4 b) cho thấy sản phẩm có chứa các hạt với nhiều hình dạng khác nhau. Kích thước của chúng không đồng đều, nằm trong khoảng từ 50 đến 200 nm.
Giản đồ XRD của mẫu hình thành từ dung dịch chứa anion Cl- cho thấy sản phẩm chỉ chứa pha akaganeite. Trong khi đó, giản đồ XRD của sản phẩm hình thành trong dung dịch chứa đồng thời ion Cl- và NO3
-
xuất hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng cho cả pha akaganeite và pha goethite.
Điều này có thể thấy rõ trên ảnh SEM của hai mẫu này. Trên Hình 3.4 c chỉ thấy xuất hiện các hạt akaganeite. Trong khi đó Hình 3.4 d cho thấy, các hạt tinh thể hình thoi với chiều dài khoảng 150 nm phân bố xen kẽ với các hạt tinh thể hình đa giác hoặc cầu với kích thước khá nhỏ, khoảng 50 nm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(a) (b)
(c) (d)
Hình 3.4. Ảnh SEM của mẫu hình thành từ dung dịch muối sắt(III) chứa anion NO3- (a), SO42- (b), Cl- (c), NO3-/Cl- (d)
Như vậy có thể thấy, các anion có vai trò rất quan trọng đối với sự hình thành pha FeOOH. Nếu như ion NO3- tạo môi trường thuận lợi cho việc hình thành pha α- FeOOH thì ion Cl- lại thúc đẩy sự hình thành pha β-FeOOH.
Vai trò của Cl- đối với sự hình thành pha akaganeite được một số tác giả [5-7] giải thích là do ion này với kích thước nhỏ (bán kính bằng 1,81 nm) có khả năng xâm nhập vào cấu trúc đường hầm của β-FeOOH và có tác dụng làm bền tinh thể này.
51
Cũng theo các nghiên cứu này, do kích thước lớn của ion sunphat (có bán kính bằng 2,30 nm) và nitrat (có bán kính bằng 1,90 nm) nên chúng khó có thể xâm nhập vào cấu trúc đường hầm của tinh thể akaganeite. Một số nghiên cứu [5, 12] cho thấy khi thay thế ion clorua bằng ion bromua có kích thước lớn hơn (bán kính bằng 1,96 nm) không thu được pha akaganeite, ngược lại, nếu sử dụng dung dịch có chứa ion florua (bán kính bằng 1,33 nm) thì pha akaganeite lại xuất hiện. Như vậy, kích thước của anion ảnh hưởng đáng kể đến sự hình thành pha akaganeite.
Để làm sáng tỏ hơn về vai trò của ion Cl- đối với sự hình thành của pha β- FeOOH, sản phẩm hình thành trong môi trường Cl- sẽ được rửa sạch nhiều lần bằng nước cất nhằm loại bỏ các tạp chất sau đó được phân tích bằng phương pháp EDX. Kết quả được đưa ra ở Hình 3.5.
Hình 3.5. Phổ EDX của mẫu hình thành từ dung dịch FeCl3
Kết quả EDX chứng tỏ Cl- là một thành phần thiết yếu của cấu trúc akaganite với hàm lượng khoảng 7,45 % về khối lượng. Các kết quả nghiên cứu này cũng phù hợp với các tài liệu đã công bố [7, 12].
Từ các kết quả trên có thể cho dự đoán, pha akaganeite được hình thành từ dung dịch sắt(III) clorua theo phương trình sau:
52
Như vậy công thức thực tế của akaganeite là FeO(OH)1-xClx. Tuy nhiên, cũng như các tài liệu khác, để đơn giản trong các phần tiếp theo của luận án công thức FeOOH vẫn được sử dụng.