5. Phương pháp nghiên cứu
2.3.2.2. Phương pháp nhiễu xạ ti aX (XRD)
Nhiễu xạ tia X là một trong những phương pháp phổ biến nhất trong đặc trưng tính chất của vật liệu rắn (tinh thể và vơ định hình). Trong mạng tinh thể, các đơn vị cấu trúc tạo thành những họ mặt (hkl) khác nhau, các mặt phẳng này cĩ thể phản xạ tia X giống như tia sáng phản xạ bởi gương phẳng. Khi chiếu một chùm tia X vào tinh thể, điện từ trường của tia X sẽ tương tác với các nguyên tử nằm trong mạng tinh thể và làm xuất hiện các tia X thứ cấp, một số trong các tia
X thứ cấp này cĩ bước sĩng bằng nhau nên chúng cĩ thể giao thoa với nhau theo cách làm tăng cường độ. Giả sử cĩ hai mặt phẳng (hkl) liên tiếp nằm cách nhau một khoảng dhkl. Chùm tia X (đơn sắc) gồm các tia song song được chiếu lên tinh thể tạo với các mặt này một gĩc θ. Giả sử hai tia cĩ cùng bước sĩng, theo Bragg [44, 47] chúng sẽ giao thoa khi thỏa mãn phương trình 2.1:
2dsinθ = nλ (2.1)
Trong đĩ: θ, λ lần lượt là gĩc nhiễu xạ và bước sĩng của tia X, d là khoảng cách giữa 2 mặt cùng loại gần nhất trong tế bào cơ sở.
Sử dụng thiết bị để ghi nhận tín hiệu về hướng và cường độ tia nhiễu xạ, cĩ thể xác định được các thơng số của mạng tinh thể cũng như tọa độ các nguyên tử trong khơng gian tinh thể.
Kỹ thuật nhiễu xạ tia X được sử dụng phổ biến nhất là phương pháp bột [47]. Mẫu được tạo thành bột với mục đích nhiều tinh thể cĩ định hướng ngẫu nhiên để chắc chắn rằng một số lớn hạt cĩ định hướng thỏa mãn điều kiện nhiễu xạ Bragg. Kết quả phân tích định tính và định lượng bằng tia X cho biết cấu trúc và thơng số mạng cho từng pha, biết được mẫu gồm các hợp chất hĩa học nào, cùng một hợp chất cĩ mấy loại cấu trúc tinh thể, tỉ lệ giữa các pha và các dạng cấu trúc. Chính vì vậy, phương pháp này được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu thành phần, cấu trúc tinh thể của vật liệu, kể cả mức độ trật tự của hệ thống mao quản trung bình, vi mao quản, tường mao quản của vật liệu vơ định hình, thứ tự xuất hiện, cường độ nhiễu xạ của các mặt. Nếu vật liệu vơ định hình, hệ thống mao quản khơng trật tự thì gần như khơng cĩ nhiễu xạ.
Hiện nay, nhờ các số liệu chuẩn chi tiết (khoảng cách giữa các mặt phẳng d,
cường độ tương đối, chỉ số Miller của mặt phẳng, số nguyên tử hay phân tử trong ơ cơ bản…) của vật chất được lưu trữ trong các file cĩ thể xử lí trực tiếp và cho ngay kết quả [47]. Dựa vào vị trí của gĩc phản xạ θ, độ rộng bán phổ, bước sĩng λ của tia X, cĩ thểtính tốn kích thước hạt trung bình theo cơng thức Scherrer [44].
Trong luận văn này, nhiễu xạ tia X được ghi trên thiết bị D8-Advance Bruker với tia phát xạ CuKα cĩ bước sĩng λ = 0,15406 nm, cơng suất 40 KV, 40 mA, gĩc quét 2θ từ 0o - 70o.