Với mục tiờu đưa thiếc vào vật liệu SBA-16 với hàm lượng cao, chỳng tụi tăng dần lượng thiếc đưa vào hỗn hợp gel ban đầu. Cỏc mẫu cú thành phần gel theo tỉ lệ mol Si/Sn như trong Bảng 3.24, cũn hàm lượng cỏc chất khỏc trong gel vẫn giữ nguyờn như trong mẫu Sn-SBA-16B4.
Bảng 3.24: Kớ hiệu mẫu và thành phần gel khi tỉ lệ mol Sn/SiO2 thay đổi
Kớ hiệu mẫu SiO2 (g) F127 (g) SnCl45H2O (g) Tỉ lệ mol Si/Sn
Sn-SBA-16B4 4,3 3,0 1,18 21,32
Sn-SBA-16Sn7 4,3 3,0 1,60 15,72
Sn-SBA-16Sn8 4,3 3,0 2,00 12,58
Sn-SBA-16Sn9 4,3 3,0 2,40 10,48
Hỡnh 3.37. trỡnh bày giản đồ XRD của cỏc mẫu Sn-SBA-16 khi tỉ lệ mol
Si/Sn thay đổi từ 21,32 đến 10,48 (tăng hàm lượng thiếc đưa vào hỗn hợp gel).
Kết quả cho thấy khi tỉ lệ mol Si/Sn giảm thỡ cường độ nhiễu xạ của mặt (110) cũng giảm, chứng tỏ mức độ trật tự của cấu trỳc lập phương tõm khối cũng
2 4 6 Sn-SBA-16B4 Sn-SBA-16Sn9 Sn-SBA-16Sn8 C - ờ n g đ ộ (c p s) 2 theta (độ) 250 (1 1 0 ) Sn-SBA-16Sn7
giảm theo. Mẫu Sn-SBA-16Sn8 cú cường độ pic mặt (110) nhỏ nhưng vẫn cũn quan sỏt được. Khi hàm lượng thiếc đưa vào quỏ cao (tỉ lệ mol Si/Sn bằng 10,48), ứng với mẫu Sn-SBA-16Sn9 trờn Hỡnh 3.37, cường độ nhiễu xạ của mặt (110) rất khú quan sỏt, vật liệu với thành phần gel như vậy cú hệ thống mao quản kộm trật tự. Hỡnh 3.38 trỡnh bày đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ của mẫu Sn-SBA- 16Sn7 và Sn-SBA-16Sn8.
Đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ của mẫu Sn-SBA-16Sn7 (tỉ lệ Si/Sn
bằng 15,72) và Sn-SBA-16Sn8 (tỉ lệ Si/Sn bằng 12,58) đều thuộc loại IV, kiểu
H2 đặc trưng cho cấu trỳc lập phương tõm khối của vật liệu SBA-16, khỏc với
dạng đường trễ đặc trưng cho hệ lục lăng của SBA-15 và MCM-41 [55,66,79] như đó thảo luận ở mục 3.2.5. Bảng 3.25 trỡnh bày cỏc tham số thu được từ cỏc mẫu 16S13S, Sn-SBA-16B4, Sn-SBA-16Sn7 và Sn-SBA-16Sn8. Trong Bảng
3.25 tỉ lệ mol Si/Sn (gel) là trong thành phần gel ban đầu, Si/Sn (XPS) là kết quả phõn tớch trờn bề mặt vật liệu bằng phổ XPS, ao (ao 2d110, giỏ trị d110 là
khoảng cỏch mặt (110) tớnh theo phương trỡnh nhiễu xạ Bragg), SBET (tớnh theo
phương trỡnh BET), SI (tớnh theo phương phỏp điểm I), dpore tớnh từ giỏ trị cực đại
trờn đường phõn bố mao quản theo phương phỏp truyền thống BJH. Tỉ lệ mol Si/Sn của cỏc mẫu phõn tớch bằng phổ XPS đều cao hơn so với thành phần của
gel cho thấy hàm lượng thiếc trong vật liệu thấp hơn trong gel ban đầu. Điều này 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Sn-SBA-16Sn8 L - ợ n g c h ấ t h ấ p p h ụ ( cm 3 /g S P T )
á p suất t- ơng đối (P/Po) Sn-SBA-16Sn7
50
Hỡnh 3.38. Đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ của Sn-SBA-16Sn7 và
cú thể là do XPS là phương phỏp chỉ phõn tớch trờn bề mặt vật liệu hoặc cũng cú
thể do thiếc chưa hoàn toàn đi vào vật liệu SBA-16 trong quỏ trỡnh tổng hợp.
Bảng 3.25: Cỏc tham số của cỏc mẫu 16S13S, Sn-SBA-16B4, Sn-SBA-
16Sn7 và Sn-SBA-16Sn8.
Mẫu 16S13S Sn-SBA-16B4 Sn-SBA-16Sn7 Sn-SBA-16Sn8
Si/Sn (gel) - 21,32 15,72 12,58 Si/Sn (XPS) - 31,82 18,83 15,75 ao (nm) 17,10 17,45 18,09 18,63 SI (m2/g) 844,33 785,09 701,12 679,54 SBET (m2/g) 829,19 784,67 703,27 672,93 dpore (nm) 5,81 5,81 5,80 5,81
Lượng thiếc trong gel càng nhiều thỡ kết quả phõn tớch theo XPS càng cao.
Diện tớch bề mặt của cỏc mẫu chứa thiếc đều nhỏ hơn SBA-16 khụng chứa thiếc, tỉ lệ mol Si/Sn càng thấp thỡ diện tớch bề mặt càng giảm.Trong khi đú, đường kớnh mao quản của cỏc mẫu cú thiếc trong hỗn hợp gel với hàm lượng lượng cao hoặc thấp hay khụng chứa thiếc lại thay đổi khụng đỏng kể. Điều đú cho thấy kớch thước mao quản khụng phụ thuộc nhiều vào hàm lượng thiếc trong hỗn hợp gel, mà chỉ phụ thuộc vào hàm lượng chất đồng mixen butanol và tỉ lệ chuỗi
PPO/PEO trong chất ĐHCT như đó thảo luận ở mục 3.2.1. Hằng số mạng ao tăng cựng chiều với lượng thiếc đưa vào hỗn hợp gel và lớn hơn khỏ nhiều so với mẫu
SBA-16 khụng chứa thiếc. Ứng với tỉ lệ mol Si/Sn= 21,32 thỡ ao = 17,45 nm cũn
khi tỉ lệ này bằng 12,58 thỡ ao = 18,63 nm. Điều này là do sự thay thế đồng hỡnh một phần ion Si4+ bằng Sn4+ trong mạng lưới SBA-16. Bỏn kớnh của Sn4+ (bằng 0,055 nm) lớn hơn của Si4+ (bằng 0,026 nm) khỏ nhiều làm cho tường mao quản nới rộng ra, kết quả là hằng số mạng tăng lờn [94,95]. Kớch thước mao quản khụng thay đổi nhưng diện tớch bề mặt riờng giảm cú thể là do tường mao quản dày hơn. Ngoài ra cũng cú thể do khối lượng nguyờn tử của thiếc (bằng 119) lớn hơn silic (bằng 28) rất nhiều làm cho khối lượng riờng của vật liệu tăng lờn, do
đú diện tớch bề mặt riờng giảm xuống. Hỡnh 3.39 trỡnh bày ảnh TEM của mẫu
Quan sỏt TEM trờn Hỡnh 3.39 cho thấy mức độ trật tự của SBA-16 chứa
thiếc kộm hơn so với SBA-16 khụng chứa thiếc, kết quả này cũng giống như kết
quả phõn tớch bằng XRD gúc nhỏ (cực đại nhiễu xạ của mặt (110) khú quan sỏt
hơn). Khú xỏc định được chớnh xỏc kớch thước của mao quản của mẫu Sn-SBA- 16Sn8 nhưng cú thể khẳng định đõy là cấu trỳc lập phương [48]. Phõn tớch bằng
XRD, TEM, đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ cho thấy sự cú mặt của thiếc trong
SBA-16 làm cho mức độ trật tự của vật liệu, diện tớch bề mặt riờng giảm.