Hình 3.1 trình bày giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu chế tạo ở 140°C chưa ủ nhiệt. Trên giản đồ xuất hiện 3 đỉnh nhiễu xạ ở vị trí 39.77°, 46.27° và 67.57° với độ bán rộng là 0.69, 0.85 và 0.90 tương ứng với các mặt tinh thể (111), (200) và (220) của mạng lập phương tâm mặt tinh thể platin. Kết quả cho thấy các đỉnh nhiễu xạ xuất hiện có các vị trí và cường độ tương đối trùng với các đỉnh chuẩn của mạng lập phương tâm mặt tinh thể platin (PDF#04-0802). Như vậy sau khi sau khi ethylene glycol bay hơn hoàn toàn các tinh thể platin đã hình thành trên bề mặt của đế silic, ngoài ra không còn bất cứ tạp chất ở dạng tinh thể nào khác.
40
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ màng Pt trước khi ủ nhiệt
Dựa vào độ bán rộng có thể tính được một cách tương đối kích thước của hạt theo công thức Scherrer (2.2).
Bảng 3.1. Các kết quả tính kích thước hạt theo các đỉnh nhiễu xạ
STT 2theta (độ) Độ bán rộng (độ) Bước sóng (nm) (hkl) D (nm)
1 39.78 0.70 0.154 111 12.1 ± 0.1
2 46.27 0.85 0.154 200 10.2 ± 0.2
3 67.57 0. 92 0.154 220 10.4 ± 0.4
Như vậy thông qua giản đồ nhiễu xạ gia X, sử dụng đỉnh có cường độ nhiễu xạ mạnh nhất ở vị trí 39.77° tương ứng với mặt tinh thể (111), có thể tính được kích thước tinh thể trước khi ủ cỡ 12.1 nm.
41
Hình 3.2. Giản đồ nhiệt xạ của màng Pt khi nung ở các nhiệt độ khác nhau
Hình 3.2 là giản đồ nhiễu xạ của các mẫu ở các nhiệt độ 140°C (vừa chế tạo), 300°C và 450°C. Dựa vào giản đồ nhiễu xạ, khi nhiệt độ ủ càng cao, cường độ các đỉnh nhiễu xạ càng lớn thì đỉnh càng nhọn và độ bán rộng nhỏ đi. Như đã thấy ở công thức Scherer, độ bán rộng của đỉnh nhiễu xạ tỷ lệ nghịch với kích thước của hạt. Điều này gợi ý rằng, khi nung ở các nhiệt độ cao, kích thước trung bình của hạt tăng lên. Bảng 3.2. Kết quả các kích thước của hạt ở nhiệt độ 300°C. STT 2theta (độ) Độ bán rộng (độ) Bước sóng (nm) D (nm) 1 39.80 0.69 0.154 12.2 ± 0.1 2 46.28 0.86 0.154 10.1 ± 0.2 3 67.59 0.91 0.154 10.5 ± 0.4
42 Bảng 3.3. Kết quả các kích thước của hạt ở nhiệt độ 450°C. STT 2theta (độ) Độ bán rộng (độ) Bước sóng (nm) D (nm) 1 39.81 0.60 0.154 14.0 ± 0.1 2 46.32 0.69 0.154 12.4 ± 0.2 3 67.63 0.82 0.154 11.7 ± 0.3
Từ các bảng 3.2, 3.3, sử dụng đỉnh có cường độ nhiễu xạ mạnh nhất tương ứng với mặt (111) ta tính được kích thước hạt nung ở 300°C là 12.2 nm không khác nhiều so với kích thước của hạt ở 140°C, còn hạt nung ở 450°C thì kích thước trung bình là 14.0 nm.
So sáng kích thước trung bình của hạt ở 140°C, 300°C, 450°C nhận thấy rằng khi ủ màng Pt từ 140°C lên 300°C kích thước trung bình hạt nano không thay đổi đáng kể. Tuy nhiên, khi ủ lên 450°C kích thước hạt lại tăng lên khá mạnh. Điều này có thể có nguyên nhân từ sự phân hủy của muối H2PtCl6 còn dư khi nung ở các nhiệt độ cao. Theo một số tài liệu [2, 8, 50, 74], ở nhiệt độ 400°C – 450°C, axit chloroplatinic sẽ bị phân hủy hoàn toàn thành Pt. Quá trình phân hủy này không rõ ràng, có thể axit chloroplatinic bị phân hủy thành từng nấc hoặc cũng có thể phân hủy trực tiếp thành platin (xem 1.1.3.3). Do đó màng Pt nung ở 450°C chứa cả 2 loạt hạt Pt: 1 loại hình thành do phản ứng khử polyol và loại kia hình thành do phản ứng phân hủy axit chloroplatinic. Các hạt Pt hình thành do nhiệt phân có kích thước lớn hơn dẫn đến kích thước trung bình của hạt Pt tăng lên.