Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu HKUST-1
3.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ kết tinh
Nhiệt độ kết tinh là yếu tố quan trọng trong quá trình tổng hợp vật liệu bằng phương pháp nhiệt dung mơi. Trong nghiên cứu này, 3 mẫu thí nghiệm với điều kiện phản ứng, thành phần các tác nhân khơng thay đổi, sử dụng Cu(OH)2, với nhiệt độ kết tinh bằng
60, 75 và 90 oC (xem bảng 2.2).
Hình 3.6 trình bày giản đồ XRD của các mẫu nghiên cứu với nhiệt độ khác nhau. Kết quả nhận được cho thấy, trong những điều kiện như nhau, khi nhiệt độ phản ứng tăng từ 60 đến 75 và 90 oC thì giản đồ XRD của các mẫu này đều xuất hiện một pha tinh thể HKUST-1, nhưng mẫu kết tinh ở 60 và 90 oC cĩ chứa đường nền vơ định hình và cường độ pic đặc trưng cho HKUST-1 thấp hơn mẫu kết tinh ở 75 oC (mẫu này với giản đồ XRD phẳng, pic đặc trưng cĩ cường độ lớn).
5 10 15 20 25 30 35 40 45
2-theta (degree)
Hình 3.6. Giản đồ XRD của các mẫu HKUST-1 được tổng hợp từ Cu(OH)2 tại các nhiệt độ: 60 oC (a), 75 oC (b) và 90 oC (c).
Độ tinh thể được xác định tương ứng với nhiệt độ kết tinh 60, 75 và 90 oC bằng 85, 100 và 93 %. Điều này chứng tỏ, trong khoảng nhiệt độ khảo sát, mẫu kết tinh ở 75 oC cho kết quả tốt nhất (HK-75). HK-90 HK-75 HK-60 in te n si ty ( a .u )
HK-48h HK-24h HK-12h
Lý giải kết quả trên, cĩ thể cho rằng, trong điều kiện tổng hợp như nhau, mẫu HK- 60 kết tinh ở nhiệt độ thấp nhất cĩ đường nền cao nhất là do ở nhiệt độ thấp, các nguyên tử Cu2+ chuyển động chậm khi kết nối với các nguyên tử oxy của nhĩm carboxylate (trong BTC3-) và các phân tử nước. Khi kết tinh ở nhiệt độ cao (90 oC) cĩ thể một phần tinh thể HKUST-1 bị tan vào dung dịch hoặc quá trình tạo liên kết giữa Cu2+ với BTC3- diễn ra chậm do ở nhiệt độ 90 oC vượt quá điểm sơi của dung mơi ethanol (78,4 oC). Như vậy, trong điều kiện thực nghiệm đã nêu, nhiệt độ kết tinh 75 oC là thích hợp nhất cho tổng hợp HKUST-1.