C: conv-time Time (hour)
ỨNG DỤNG TẬP HỢP THÀNH TINH THỂ QUANG TỬ 3 CHIỀU Nguyễn Thị Cúc, Lê Thị Tài Linh, Nguyễn Thái Ngọc Uyên
ISBN: 978-604-82-1375-6 147Hình 6 cho thấy độ đục của hệ nhũ tương PS.I tăng nhanh theo thời gian phản ứng và tăng theo tỉ lệ
Hình 6 cho thấy độ đục của hệ nhũ tương PS.I tăng nhanh theo thời gian phản ứng và tăng theo tỉ lệ [NaCl]:[KPS] dùng cho quá trình trùng hợp. Xét cùng thời gian đầu phản ứng (2h), độ đục lần lượt tăng theo thứ tự PS.Ị2.4, PS.Ị4.4, PS.Ị7.4. Tuy nhiên, khi tăng tỉ lệ [NaCl]:[KPS] lên 9,4 (PS.Ị9.4), độ đục của dung dịch tăng khơng đáng kể so với PS.Ị7.4. Điều này cĩ thể giải thích do nồng độ ion tăng làm giảm khả năng phân tán của monomer vào pha nước ở giai đoạn đầu của phản ứng, nhưng giai đoạn sau của phản ứng khi các hạt nhũ tương được hình thành, hệ cĩ nồng độ ion cao cĩ xu hướng tạo ra các hạt keo cĩ mật độ cao, dẫn đến hệ cĩ độ đục tăng.
So sánh kích thước hạt cầu PS khi thay đổi hàm lượng NaCl trong phản ứng trùng hợp nhũ tương dùng chất điện li được trình bày ở ảnh SEM (hình 7).
(a) (b)
Hình 7. Ảnh SEM ở mức phĩng đại 50.0k của PS.I khác hàm lượng NaCl cĩ cùng thời gian phản ứng 10h (a) PS.2.4(10h), (b) PS.7.4(10h)
Quan sát hình 7 cho thấy cùng một thời gian phản ứng (10h) nhưng khi hàm lượng NaCl lớn hơn thì kích thước hạt cầu lớn hơn; PS.Ị7.4 -10h cĩ kích thước 400 nm và PS.Ị2.4 -10h cĩ kích thước 250 nm.
Khảo sát sự thay đổi kích thước hạt theo thời gian được khảo sát thơng qua khảo sát kích thước hạt bởi DLS và ảnh SEM.
Kết quả phân bố kích thước hạt (DLS) của hệ PS.Ị7.4 ổn định bằng ion theo thời gian phản ứng được trình bày trong hình 8.
(a) (b)
(c) (d)
Hình 8. Biểu đồ của PS.Ị7.4 tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp nhũ tương ổn định bằng ion sau (a) 2h, (b) 6h, (c) 8h, (d) 10h phản ứng.
ISBN: 978-604-82-1375-6 148Từ các biểu đồ trên, ta cĩ thể thấy rằng các hạt PS.Ị7.4 cĩ kích thước hạt phân bố rộng, các hạt cầu phân Từ các biểu đồ trên, ta cĩ thể thấy rằng các hạt PS.Ị7.4 cĩ kích thước hạt phân bố rộng, các hạt cầu phân bố trong 3 vùng. Quan sát hình 8a, cho thấy PS.Ị7.4 với thời gian phản ứng sau 2h cĩ kích thước hạt phân bố rộng, kích thươc hạt trung bình lớn (1.08 µm) và tập trung tại nhiều vùng: vùng 1, vùng 2, vùng 3 cĩ sự phân bố kích thước hạt lần lượt là 0.25 – 0.65 µm, 1.5 – 10.0 µm, 10.0 – 70.0 µm chiếm phần trăm hạt tương ứng là 78%, 17% và 5%. Hiện tượng này cĩ thể giải thích do mẫu được lấy ở thời gian đầu phản ứng 2h, khi đĩ các hệ nhũ tương chưa bền vững, đồng thời, mẫu được phân tích là mẫu nguyên chất chưa được pha lỗng vì vậy các hạt cầu bị đơng tụ do hệ khơng bền vững. Hạt cầu PS.Ị7.4 sau phản ứng 6h, 8h, 10h cĩ sự phân bố kích thước hạt chủ yếu trong vùng 1 và lần lượt là 0,25 – 0,50 µm, 0,25 – 0,65 µm, 0,25 – 0,80 µm với phần trăm hạt tương ứng là 95%, 97% và 91% và kích thước trung bình của hạt lần lượt là 0,39; 0,40; 0,41µm. Ta thấy, kích thước hạt của PS.Ị7.4 tăng dần theo thời gian phản ứng, đặc biệt sau 6h phản ứng (Hình 8b) phân bố trong khoảng hẹp nhất so với sự phân bố hạt của PS.Ị7.4 sau phản ứng 2h (Hình 8a), 8h (Hình 8c), 10h (Hình 8d). Kết quả cho thấy PS.Ị7.4 tổng hợp sau 6h ổn định và bền vững, tránh được sự đơng tụ các hạt cầu khi kéo dài thời gian phản ứng.
Độ tăng kích thước hạt cầu theo thời gian phản ứng cũng được nhận thấy đối với mẫu PS.Ị2.4, như được trình bày trong ảnh SEM (hình 9). Ảnh SEM cho thấy hạt cầu cĩ bề mặt trơn bĩng, cĩ kích thước đồng đều và kích thước của hạt cầu PS.Ị2.4(4h) là 200 nm và PS.Ị2.4(10h) là 250 nm.
(a) (b)
Hình 9. Ảnh SEM của (a) PS.Ị2.4(4h) và (b) PS.Ị2.4 (10h) Như vậy, kích thước hạt cầu tăng dần theo thời gian phản ứng và khi tăng nồng độ NaCl.
Tập hợp tinh thể quang tử từ PS.I
(a) (b)
(c) (d)
Hình 10. Mẫu PS.Ị2.4.4h sau khi lắng đọng dọc ở 60oC được chụp với (a) gĩc 90o
và (b) gĩc 45o; mẫu PS.Ị2.4.10h sau khi lắng đọng dọc ở 60oC với (c) gĩc 90o và (d) gĩc 45o.
Quan sát Hình 10(a) với Hình 10(c) và Hình 10(b) với hình 10(d) các mẫu tinh thể quang tử được tập hợp cĩ thời gian phản ứng khác nhau 4h, 10h thì cĩ màu sắc khác nhau với cùng một gĩc nhìn, do thời gian phản ứng càng lâu thì các hạt keo càng lớn, nên khi tập hợp kích thước của tinh thể lớn hơn.
Đồng thời, ta quan sát Hình 10(a) với Hình 10(b) và Hình 10(c) với Hình 10(d) cho thấy khi cùng thời gian phản ứng nhưng thay đổi gĩc nhìn thì mẫu sẽ cho màu sắc khác nhau trong vùng ánh sáng khả kiến. Điều này cho thấy khả năng thay đổi bước sĩng ánh sáng truyền qua tinh thể quang tử 3D đa dạng, thay đổi kích thước hạt