Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu HKUST-1
3.1.5. Ảnh hưởng của thời gian kết tinh
Để nghiên cứu sự thay đổi thời gian phản ứng bằng 12, 24 và 48 giờ, 3 mẫu thí nghiệm được tiến hành trong các điều kiện như nhau về nhiệt độ, dung mơi và tác nhân phản ứng như được trình bày trong bảng 2.2. Kết quả phân tích XRD của các mẫu được trình bày trên hình 3.7.
5 10 15 20 25 30 35 40 45
2-Theta (degree)
Hình 3.7. Giản đồ XRD của các mẫu HKUST-1 được tổng hợp với thời gian: 12 giờ (a), 24 giờ (b) và 48 giờ (c).
Quan sát giản đồ XRD trên hình 3.7 dễ dàng nhận thấy trong cùng điều kiện giống nhau, khi thời gian phản ứng ngắn (12 giờ, hình 3.7a), mặc dù giản đồ XRD chỉ chứa
HK-48h HK-24h HK-12h in te n si ty ( a. u. )
một pha tinh thể HKUST-1 nhưng với cường độ chưa đủ mạnh và đường nền cịn nhấp nhơ do chứa một lượng nhỏ vơ định hình. Vì vậy độ tinh thể được xác định theo XRD chỉ đạt 95 %. Khi thời gian phản ứng tăng lên 24 giờ (hình 3.7b), mẫu này cĩ đường nền phẳng, khơng chứa pha lạ ngồi HKUST-1, độ tinh thể đạt 100 %. Tuy nhiên, tiếp tục kéo dài thời gian phản ứng lên 48 giờ (hình 3.7c) lại xuất hiện đường nền vơ định hình mạnh, kèm theo các pic đặc trưng của CuO xuất hiện tại 2θ ≈ 35,1o và 38,3o [48], cùng với Cu2O với các pic đặc trưng xuất hiện tại 2θ ≈ 42o và 43o [32]. Như vậy, khi
tăng thời gian phản ứng, giai đoạn đầu xảy ra quá trình hịa tan Cu(OH)2 và H3BTC, tách H+ khỏi H3BTC và ghép nối các liên kết Cu-O (với O trong nhĩm carboxylate của BTC). Quá trình này chỉ đạt cân bằng với lượng Cu đã tham gia tối đa vào mạng lưới cấu trúc của HKUST-1 sau 24 giờ phản ứng. Khi tăng thời gian phản ứng lên 48 giờ, quá trình cân bằng kết tinh - hồ tan bị phá vỡ, xảy ra hiện tượng hồ tan HKUST- 1 tạo ra Cu2O và CuO trong dung dịch. Nền vơ định hình dâng cao cĩ lẽ là của các dạng phức của đồng với ion cacboxylat. Các kết quả trên cho thấy, thời gian kết tinh 24 giờ là đủ để tạo ra HKUST-1 với độ tinh thể cực đại.