3.2.2.1. Kết quả phân tích IR 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 (e) (d) (c) (b) (a) (a) Al(OH) 3/Fe 3O 4/CS (b) Fe 3O 4/CS (c) Al(OH) 3 (d) Fe3O4 (e) CS T ra n sm itt a n ce (a .u ) Wavenumbers (cm-1) Hình 3.3: Phổ IR của các mẫu
Phổ FT-IR của chitosan, các mẫu hạt oxit sắt từ (Fe3O4), (CS/Fe3O4) và CS/Fe3O4/Al(OH)3 thể hiện trong hình 3.4, qua đó xác định sự có mặt của pic rộng tại số sóng 3422 cm-1
đặc trưng cho liên kết O-H của nước ở trong tất cả các mẫu, dao động tại số sóng 1408,04 cm-1
đặc trưng cho liên kết C=O của CO2 trong không khí hấp phụ lên mẫu. Dao động hóa trị C-H của polime được quan sát thấy ở 2924,59 cm-1 và 2883,58 cm-1 trong mẫu chitosan (3.4a); mẫu CS/Fe3O4 và CS/Fe3O4/Al(OH)3 ngoài ra, dao động tại số sóng 1558,48 và 1660 cm-1 đặc trưng
60
cho liên kết N-H cả nhóm amin trong phân tử chitosan, dao động C-O xảy ra tại bước sóng gần 1091,71 và 1029,99 cm-1. Trong mẫu oxit sắt từ và mẫu CS/Fe3O4 và CS/Fe3O4/Al(OH)3 có dao động Fe-O đặc trưng tại số sóng 562,50 cm-1. Dao động Al-O và O-H trong Al(OH)3 khá mạnh đã làm cho các pic đặc trưng của CS/Fe3O4/Al(OH)3 dịch chuyển so với các pic của từng thành phần ở dạng nguyên chất.
3.2.2.2. Kết quả phân tích XRD
Giản đồ XRD của hạt oxit sắt từ (Fe3O4), chitosan/oxit sắt từ (CS/Fe3O4) và CS/Fe3O4/Al(OH)3 với các tỷ lệ khác nhau CS: Fe3O4: Al(OH)3 về khối lượng được thể hiện ở hình 3.5. Phổ XRD cho thấy, trong tất cả các mẫu đều cho thấy pha tinh thể trong các mẫu là Fe3O4 đơn pha, không xuất hiện các pic của oxit Fe2O3. Phổ XRD cũng chỉ ra góc phản xạ đặc trưng 2θ tại 30.1 (220), 35.5 (311), 37.2 (222), 43.1 (400), 53.4 (422), 57.0 (511), và 62.6 (440) của Fe3O4 từ đó xác định sự hình thành của pha tinh thể nano spinel từ từ cả Fe3O4. Theo công thức Scherrer tính toán được kích thước hạt Fe3O4 trong cấu trúc các mẫu là khoảng từ 22 – 25 nm. Trong khi đó mẫu CS/Fe3O4/Al(OH)3 ngoài các pic đặc trưng của Fe3O4 còn có sự xuất hiện của các pic đặc trưng cho hydroxit nhôm. Điều đó chứng tỏ quá trình điều chế đã tổng hợp thành công vật liệu lai tạo CS/Fe3O4/Al(OH)3.
Hình 3.4: Phổ XRD của các mẫu
61 -15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000 -60 -40 -20 0 20 40 60 CS/Fe3O4/Al(OH)3 CS/Fe3O4 Fe3O4 Mo me n t (e mu /g ) Magnetic (Oe/g)
Hình 3.5: Đường cong từ hoá của các mẫu
Đường cong từ hoá của các mẫu hạt oxit sắt từ (Fe3O4), chitosan/oxit sắt từ (CS/Fe3O4) và CS/Fe3O4/Al(OH)3 được thể hiện ở hình 3.6. Qua đó cho thấy các mẫu là có tính chất siêu thuận từ với độ từ hoá bão hoà Ms = 50-55 emu/g, qua đó cũng cho thấy sự bao phủ của chitosan cũng như Al(OH)3 lên các hạt Fe3O4 làm giảm độ từ hoá bão hoà không đáng kể. Điều này rất quan trọng vì với tính chất từ khá mạnh này chúng ta sẽ tách được các hạt CS/Fe3O4/Al(OH)3 sau khi đã hấp phụ xong ra khỏi dung dịch và tái sinh chất hấp phụ nhờ đốt nhiệt.
62
Hình 3.6: Ảnh FE-SEM của vật liệu CS/Fe3O4/Al(OH)3 trước hấp phụ
Hình dạng bề mặt mao quản của vật liệu CS/Fe3O4/Al(OH)3 được mô tả trên Hình 3.6. Ta có thể thấy bề mặt vật liệu khá mịn. Điều này là do Chitosan đã bao phủ bên ngoài bề mặt, từ đó có khả năng tạo phức với với ion kim loại, ảnh hưởng lớn đến tính hấp phụ của vật liệu. Hạt tạo thành có cấu trúc khá nhỏ khoảng 50 – 60nm cùng với bề mặt vật liệu xốp, có nhiều mao quản. Điều này là do có sự phân tán Al(OH)3 trong CS làm khả năng hấp phụ ion kim loại của vật liệu sẽ dễ dàng, nhanh chóng và có hiệu quả hơn.
3.2.2.5. TEM đặc trưng
Ảnh hiển vi TEM xác định tốt kích thước hạt cỡ giữa 20 và 40 nm của oxit sắt từ. Trên ảnhTEM xuất hiện rõ ràng 2 hình thái hạt: hạt Fe3O4 có hình thái lập phương (kích thước 20-25nm) và hạt Al(OH)3 có dạng thanh dài (20-60nm) được gắn vào trong hỗn hợp chitosan chứng tỏ sự tạo thành của vật liệu nano lai tạo giữa chitosan với Fe3O4 và Al(OH)3.
63
Hình 3.7: Ảnh TEM của vật liệu CS/Fe3O4/Al(OH)3