Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X là một trong những kĩ thuật thực nghiệm quan trọng và hữu ích thƣờng đƣợc sử dụng để xác định nhanh, chính xác các pha tinh thể, độ tinh thể và kích thƣớc tinh thể của vật liệu với độ tin cậy cao.
N u ên tắc: Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X dựa trên sự tƣơng tác giữa chùm tia X với cấu tạo mạng tinh thể. Khi chùm tia X đi tới bề mặt tinh thể và đi sâu vào bên trong mạng lƣới tinh thể thì mạng lƣới này đóng vai trò nhƣ một cách tử nhiễu xạ đặc biệt. Trong mạng tinh thể, các nguyên tử hay ion có thể phân bố trên các mặt phẳng song song với nhau. Khi các nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia X, chúng sẽ trở thành các tâm phát ra tia phản xạ, gọi là nhiễu xạ tia X.
Nguyên tắc cơ bản của phƣơng pháp nhiễu xạ tia X để nghiên cứu cấu tạo tinh thể là dựa vào phƣơng trình Vulf – Bragg:
2.d.sinθ = n.λ (2.1) Trong đó: + n: ậc nhiễu xạ (n: 1, 2, 3,…).
+ λ: ƣớc sóng của tia Ronwghen (nm). + d: Khoảng cách giữa các mặt tinh thể. + θ: Góc nhiễu xạ.
ăn cứ vào cực đại nhiễu xạ trên giản đồ, giá trị 2θ có thể tính d theo hệ thức Vulf – ragg ở phƣơng trình (2.1). Mỗi vật liệu có một bộ các giá trị d đặc trƣng. So sánh giá trị d vừa tính đƣợc của mẫu phân tích với giá trị d chuẩn lƣu trữ sẽ xác định đƣợc đặc điểm, cấu trúc mạng tinh thể của mẫu nghiên cứu. hính vì vậy, phƣơng pháp này đƣợc sử dụng rộng rãi để nghiên cứu cấu trúc tinh thể, đánh giá mức độ kết tinh và phát hiện ra pha tinh thể lạ của vật liệu [82].
Hình 2.1. Sự phản xạ trên bề mặt tinh t ể
Kích thƣớc tinh thể của các mẫu cũng đƣợc tính toán bằng cách sử dụng công thức ebye – Scherrer:
(2.2)
Trong đó: + D: kích thƣớc tinh thể trung bình. + 0,89: hằng số Scherrer.
+ λ: bƣớc sóng của tia X. + θ: góc nhiễu xạ Bragg.
+ β: chiều rộng bán phổ của vạch nhiễu xạ. d
dsinθ θ
T ực n ệm: Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của các mẫu nghiên cứu đƣợc ghi trên nhiễu xạ kế 8 Advance – ucker với ống phát tia X bằng Cu có bƣớc sóng λKα = 1,5406 Å, điện áp 30 kV, cƣờng độ dòng ống phát 0,01 A, góc qu t từ 2 đến 80 , góc mỗi bƣớc qu t là 0,03 . Mẫu đƣợc đo tại Khoa Hóa học, Trƣờng ại học Khoa học Tự nhiên – ại học Quốc gia Hà Nội.