Quan sát ảnh SEM (hình 3.17) cho thấy, tốc độ khuấy trộn ảnh hưởng đến hình dạng và kích thước hạt. Khi tăng tốc độ khuấy trộn, kích thước hạt trung bình giảm. Điều này phù hợp với kết quả tính toán kích thước hạt trung bình được đưa ra trong bảng 9.
Mẫu được tổng hợp ở V1: Các hạt chủ yếu tồn tại ở dạng hình que, có
hiện tượng kết tụ giữa các hạt tạo thành các đám có kích thước lớn, dài 100 đến 200nm. Các biên hạt không rõ nét. Hình 3.17: Ảnh SEM của bột HA được điều chế ở các tốc độ khuấy: V1: 100 – 150 vòng/phút V2: 300 – 350 vòng/phút V3: 450 – 500 vòng/phút
Mẫu được tổng hợp ở V2: Các hạt tồn tại ở dạng hình que và biên hạt rõ
nét hơn ở V1. Tuy vẫn có hiện tượng kết tụ nhưng ít hơn và kích thước các
đám giảm. Đường kính các hạt khoảng 20 đến 30nm, dài 30 đến 50nm.
Mẫu được tổng hợp ở V3: Các hạt vẫn tồn tại ở dạng hình que nhưng độ
dài giảm đáng kể, nhiều hạt có dạng gần hình cầu. Đường kính khoảng 10 – 20nm, dài khoảng 20 – 30nm. Biên hạt rõ nét và các hạt khá đều nhau.
Như vậy, với tốc độ khuấy lớn hơn thu được sản phẩm có kích thước đồng đều và cho các biên hạt rõ nét hơn.
Sự ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến kích thước hạt trung bình có thể giải thích như sau: khuấy trộn là một trong những cách hiệu quả tạo ra hệ đồng nhất về các yếu tố như nồng độ chất phản ứng, nhiệt độ, pH, giúp các chất phản ứng khuếch tán tốt hơn và tiếp xúc với nhau nhiều hơn, tránh hiện tượng phản ứng cục bộ. Trong quá trình phản ứng, khuấy trộn còn có tác dụng làm tăng tốc độ phản ứng và ảnh hưởng đến trạng thái tập hợp của sản phẩm, đặc biệt trong phản ứng dị thể. Tốc độ phản ứng tăng làm cho số mầm tinh thể hình thành trong một đơn vị thời gian tăng lên, tương đương với việc kích thước mỗi tinh thể giảm xuống.
c. Kết quả phân tích FTIR
Hình 3.18: Phổ FTIR của bột HA tổng hợp ở các tốc độ khuấy
Quan sát hình 3.18 cho thấy cả ba phổ đều xuất hiện các dải phổ đặc
trưng cho nhóm PO43- và OH- trong cấu trúc phân tử HA. Tuy nhiên, dải phổ ở
vùng 631cm-1 (đặc trưng cho nhóm OH- trong cấu trúc của HA) có cường độ
tăng dần khi tăng tốc độ khuấy trộn. Nguyên nhân là do độ tinh thể tăng khi tăng tốc độ khuấy trộn như các tính toán trình bày trong bảng 9. Quan sát các
phổ trên hình 3.18 còn cho thấy, vùng phổ ở 1638 – 1400cm-1 đặc trưng cho
nhóm CO32- có cường độ tăng nhẹ khi tăng tốc độ khuấy từ V1 đến V3.
Mẫu tổng hợp ở V1 và V2: xuất hiện dải phổ của nhóm HPO42- ở vùng
875cm-1 nhưng cường độ của dải phổ này yếu đi nhiều ở V3. Chứng tỏ sản
phẩm ở V3 chứa lượng HPO42- ít hơn.
Tuy nhiên, trong giản đồ XRD ở cả 3 mẫu không quan sát thấy vạch
nhiễu xạ của hợp chất chứa nhóm CO32- và nhóm HPO42- do đó có thể coi
lượng chất chứa các ion này trong sản phẩm chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ.
Như vậy, với ba mức tốc độ khuấy trộn đã khảo sát cho thấy, tốc độ khuấy trộn không ảnh hưởng đến độ đơn pha và hình dạng tinh thể, nhưng có ảnh hưởng đến kích thước hạt trung bình và độ tinh thể của sản phẩm.
3.7 Khảo sát ảnh hưởng của sóng siêu âm
Các nghiên cứu cho thấy, bức xạ của sóng siêu âm cung cấp năng lượng cho phản ứng, kích thích khả năng phản ứng của các chất. Kết quả là tốc độ của phản ứng tăng lên, đặc biệt đối với phản ứng dị thể giữa các chất rắn và lỏng. Siêu âm còn có tác dụng tăng sự khuếch tán của các ion trong dung dịch đến bề mặt mầm tinh thể, đẩy nhanh quá trình phát triển tinh thể. Trong luận văn này, chúng tôi mới chỉ bước đầu khảo sát ảnh hưởng của sóng siêu âm đến hình dạng, kích thước trung bình và độ tinh thể bột HA để so sánh với sản phẩm bột HA được điều chế trong điều kiện chỉ khuấy trộn bằng máy khuấy từ.
a. Kết quả phân tích XRD
Hình 3.19: Giản đồ XRD của bột HA được tổng hợp trong điều kiện không chiếu (a) và có chiếu (b) bức xạ siêu âm
Trên các giản đồ XRD của hình 3.19 chỉ xuất hiện các vạch nhiễu xạ đặc trưng cho tinh thể HA, không xuất hiện các pha lạ.
Từ các giản đồ nhận thấy, các vạch đặc trưng tách biệt nhau, cường độ và độ rộng của các vạch đặc trưng thay đổi không nhiều nên chỉ quan sát giản đồ XRD chưa thể xác định được sự thay đổi về kích thước hạt trung bình và độ tinh thể. Sử dụng công thức Scherrer (công thức 1.19) và công thức (1.20) tính được kích thước tinh thể trung bình và độ tinh thể của HA. Các kết quả tính toán được thể hiện trong bảng 10. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 10: Ảnh hưởng của sóng siêu âm đến kích thước tinh thể trung bình và độ tinh thể HA STT D(nm) theo Scherrer Độ tinh thể (%) P1 26,92 47,37 P2 27,0 46,54
Các số liệu trong bảng 10 cho thấy kích thước tinh thể trung bình tính
toán theo công thức Scherrer của sản phẩm thu được ở thí nghiệm P và P
xấp xỉ bằng nhau. Độ tinh thể giảm không đáng kể, từ 47,37% (ở P1) xuống 46,54% (ở P2).