Phổ hấp thụ hồng ngoại (FT/IR) các mẫu đã chế tạo được đo trong vùng từ 400 cm-1 đến 4000 cm-1. Kết quả được trình bày trong hình 3.3. Phổ FT/IR của các mẫu bao gồm các dải hấp thụ trong ba vùng chính: 400-820 cm-1, 850-1700 cm-1 và 3000-
3500 cm-1. Các vùng này tương ứng với các dải hấp thụ đặc trưng của mạng tellurite, mạng borate và các phân tử nước. Trong đó, dải hấp thụ tại năng lượng khoảng từ
3000 đến 3500 cm-1 được gán cho dao động kéo căng của liên kết O-H trong nhóm OH- [10,17]. Trong vùng năng lượng từ 400 đến 1700 cm-1, các dải hấp thụ gần nhau bị chồng chập và tạo thành hai vùng rộng: Từ 400-820 và 850-1650 cm-1. Để có thể quan sát một cách rõ ràng các đỉnh hấp thụ, chúng tôi sử dụng phương pháp tách đỉnh để xử lý phổ FT/IR, kết quả được trình bày trong hình 3.4 cho mẫu G30.
Hình 3.4 chỉ ra 4 dải hấp thụ trong vùng 400-820 cm-1, tương ứng với dao động của mạng tellurite. Dải hấp thụ tại năng lượng 460 cm-1 được gán cho dao
động kéo căng của các liên kết Te-O-Te hoặc O-Te-O giữa các nhóm [TeO4] [11]. Dải này được ghi nhận rõ ràng với mẫu G30 (50%TeO2) nhưng nó trở thành một vai với các mẫu còn lại. Các dải hấp thụ IR tại năng lượng xung quanh 595 cm-1
và 697 cm-1 liên quan đến dao động kéo căng trong các cấu trúc đơn vị [TeO3] và [TeO4] [17].
Hình 3.3. Phổ hấp thụ hồng ngoại của thuỷ tinh tellurite.
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng mạng thuỷ tinh borate được xây dựng từ các nhóm cấu trúc đơn vị [BO4] và [BO3], trong đó, các nhóm [BO3] liên kết với nhau để tạo thành các vòng boroxol [11]. Trong thuỷ tinh borate, khoảng 80% số nguyên tử boron hiện diện trong các vòng boroxol. Phổ FT/IR thường được ghi nhận trong hai vùng chính là 1200-1600 cm-1 và 800-1200 cm-1. Vùng đầu tiên liên quan đến các nhóm [BO3]. Trong thuỷ tinh tellurite, ba dải hấp thụ tại các năng lượng 1265, 1378 and 1471 cm-1. Các dải tại 1265 và 1378 cm-1 có nguồn gốc từ dao động kéo căng của liên kết B–O trong các nhóm [BO3] có mặt trong các vòng boroxol [17]. Đỉnh hấp thụ tại 1471 cm-1 liên quan đến biến dạng đàn hồi của các liên kết B-O trong các nhóm [BO3] từ mạng borate [10]. Vùng hấp thụ thứ hai từ 800-1200 cm-1
được tạo ra bởi dao động trong các nhóm cấu trúc [BO4]. Trong đó, hai dải hấp thụ tại năng lượng 1016 và 1108 cm-1 lần lượt được gán cho dao động uốn cong và kéo căng của
liên kết B–O–B trong cấu trúc [BO4] [23]. Năng lượng và nguồn gốc của các dải hấp thụ hồng ngoại được trình bày chi tiết trong bảng 3.2.
Như chỉ ra trong hình 3.3, bên cạnh các dải hấp thu được đề cập ở trên, phổ hấp thụ cũng ghi nhận được một dải yếu trong vùng 760 đến 860 cm-1 và một đỉnh tại
1650 cm-1. Dải hấp thụ trong vùng 760-860 cm-1 là sự chồng chập của các dải dao động được tạo ra bởi dao động biến dạng của liên kết B-O-B trong [BO3] và biến dạng của liên kết Te-O trong các nhóm [TeO3], [TeO6] [23,24]. Dải này được ghi nhận rõ ràng trong mẫu G50 và G40 nhưng nó chỉ là một vai yếu trong mẫu G30. Dải dao động tại 1650 cm-1 cũng được báo cáo bởi một số tác giả, tuy nhiên hiện chưa có sự thống nhất về nguồn gốc của dải này. Maheshvaran [17] and Jamalaiah [23] cho rằng dải hấp thụ tại 1650 cm-1 có nguồn gốc từ dao động kéo căng của liên kết B-O trong các nhóm ortho-borate, trong khi đó Ahamed [24] cho rằng nguồn gốc của nó liên quan đến mode dao động uốn cong của liên kết O-H trong các phân tử nước.
Hình 3.4. Phân tích các dải hấp thụ hồng ngoại cho mẫu G30.
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng B2O3 đóng vai trò thành phần hình thành mạng thuỷ tinh khi nồng độ của nó vượt quá 30 %. Trong thuỷ tinh hỗn hợp B2O3- TeO2, sự tương tác mạnh giữa hai thành phần nền B2O3 và TeO2 có thể làm thay đổi cấu trúc của thuỷ tinh, dẫn đến sự thay đổi của vị trí cũng như diện tích của các dải
hấp thụ hồng ngoại [10,11]. Từ việc phân tích phổ FTIR (hình 3.4), chúng tôi đã tính được
diện tích tương đối của các dải hấp thụ hồng ngoại. Do diện tích của các dải FTIR tỉ lệ thuận với số nhóm đơn vị cấu trúc tương ứng nên chúng tôi đưa ra một số nhận định sau:
(i) Tỉ số giữa diện tích dải hấp thụ hồng ngoại quan đến [BO4] và [BO3] giảm từ 0,42 đến 0,19 khi nồng độ B2O3 tăng từ 30 đến 50 %. Điều này thể hiện rằng với việc tăng nồng độ B2O3, các nhóm đơn vị [BO4] được thay thế dần bởi các nhóm [BO3].
(ii) Tỉ số giữa diện tích dải hấp thụ hồng ngoại quan đến [TeO4] và [TeO3] giảm từ 0,38 đến 0,16 khi nồng độ B2O3 tăng từ 30 đến 50 %. Điều này có thể do sự chuyển đổi của nhóm các nhóm [TeO4] thành các nhóm [TeO6]. Sự xuất hiện của các nhóm [TeO6] trong thuỷ tinh tạo ra dải FTIR tại vị trí khoảng 695 cm-1.
Bảng 3.2. Năng lượng và nguồn gốc của các dải hấp thụ trong thuỷ tinh tellurite [23,24].
Năng lượng (cm-1) Nguồn gốc của các dải hấp thụ
3400 Dao động của các nhóm OH-
1650 Dao động kéo căng bất đối xứng của liên kết B-O trong các nhóm
ortho-borate hoặc uốn cong của các phân tử nước.
1471 Dao động kéo căng của liên kết B–O- trong các nhóm [BO3].
1265, 1378 Dao động kéo căng của liên kết B–O trong đơn vị [BO3] từ các vòng
boroxol.
1016, 1108 Dao động uốn cong của liên kết B–O–B trong các nhóm [BO4].
760-860 Dao động uốn cong của liên kết B-O-B trong [BO3] hoặc Te-O liên
kết trong các cấu trúc [TeO3] và [TeO6].
787 Dao động uốn cong của liên kết Te-O bond các cấu trúc [TeO3] và
[TeO6].
695 Kéo căng của các nhóm [TeO3] với các oxi không cầu nối..
595 Kéo căng của các nhóm [TeO4] với các oxi không cầu nối.
470 Dao động kéo căng của liên kết Te-O-Te hoặc O-Te-O.