Giản đồ XRD của mẫu bent-BT và sét hữu cơ tổng hợp được trình bày trên hình 2.2 và hình 2.3.
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Linh Bent-BT
File: LinhTN Bent-BT.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.500 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: 0.7 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 4 s - 2-Theta: 1.500 ° - Theta: 0.750 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0
Li n (C ps) 0 100 200 300 400 500 2-Theta - Scale 1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 d = 1 5 .3 7 5
Hình 2.2. Giản đồ XRD của bent-BT
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Linh SHC
File: LinhTN SHC.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.500 ° - End: 10.000 ° - Step: 0.010 ° - Step time: 0.7 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 5 s - 2-Theta: 1.500 ° - Theta: 0.750 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.00 ° - X: 0.0 mm
Li n (C ps) 0 100 200 300 400 500 2-Theta - Scale 1.5 2 3 4 5 6 7 8 9 10 d = 1 9 .0 2 2
So sánh kết quả giản đồ XRD của bent-BT và sét hữu cơ được tổng hợp cho thấy góc nhiễu xạ 2θ đã dịch chuyển từ 5,8o (trong bent-BT) về 4,7o (trong sét hữu cơ). Giá trị d001 đã tăng từ 15,375Å (trong bent-BT) lên giá trị 19,022Å (trong sét hữu cơ). Như vậy qua giản đồ XRD cho thấy đã có hợp chất hữu cơ chèn vào giữa các lớp của bent-BT làm khoảng cách mạng tăng lên.
b) Đánh giá sét hữu cơ bằng phương pháp phân tích nhiệt
Kết quả phân tích nhiệt của bent-BT và sét hữu cơ tổng hợp được trình bày trên hình 2.4, hình 2.5 và bảng 2.1. Furnace temperature /°C 0 100 200 300 400 500 600 700 TG/% -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 d TG/% /min -4 -3 -2 -1 Mass variation: -7.21 % Mass variation: -2.97 % Mass variation: -3.11 % Peak :117.27 °C Peak :512.03 °C Peak :733.68 °C Figure: 27/06/2019 Mass (mg): 36.22
Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air
Experiment:LinhTN Bent-TH
Procedure:RT ----> 900C (10 C.min-1) (Zone 2)
Labsys TG
Furnace temperature /°C 0 100 200 300 400 500 600 700 TG/% -30 -20 -10 0 10 20 d TG/% /min -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 Mass variation: -1.56 % Mass variation: -16.10 % Mass variation: -5.18 % Mass variation: -13.12 % Peak :96.50 °C Peak :280.13 °C Peak :396.09 °C Peak :644.62 °C Figure: 27/06/2019 Mass (mg): 23.88
Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air
Experiment:LinhTN SHC
Procedure:RT ----> 900C (10 C.min-1) (Zone 2)
Labsys TG
Hình 2.5. Giản đồ phân tích nhiệt của sét hữu cơ tổng hợp
Hình 2.4 cho thấy trên giản đồ phân tích nhiệt của mẫu bent-BT có ba hiệu ứng mất khối lượng chính. Hiệu ứng mất khối lượng thứ nhất xảy ra ở nhiệt độ 50 ÷ 180oC, tương ứng với độ giảm khối lượng là 7,21% được quy cho quá trình mất nước ẩm và nước hấp phụ trong bent-BT. Hiệu ứng mất khối lượng thứ hai xảy ra ở nhiệt độ 360 ÷ 580oC (tương ứng với độ giảm khối lượng là 2,97%) và hiệu ứng mất khối lượng thứ ba xảy ra ở nhiệt độ 600 ÷ 780oC (tương ứng với độ giảm khối lượng là 3,11%) được quy cho sự phân hủy nhóm -OH liên kết với cation vô cơ trong bent-BT.
Hình 2.5 cho thấy trên giản đồ phân tích nhiệt của sét hữu cơ tổng hợp có bốn hiệu ứng mất khối lượng. Hiệu ứng mất khối lượng thứ nhất xảy ra ở nhiệt độ 50 ÷ 150oC, tương ứng với độ giảm khối lượng là 1,56% được quy cho quá trình mất nước ẩm và nước hấp phụ trong sét hữu cơ. Hiệu ứng mất khối lượng thứ hai xảy ra ở nhiệt độ 220 ÷ 340oC, tương ứng với độ giảm khối lượng là 16,10% và hiệu ứng mất khối lượng thứ ba xảy ra ở nhiệt độ 350 ÷ 480oC, tương ứng với độ giảm khối lượng là 5,18% được quy cho sự phân hủy, cháy của cation hữu cơ hấp phụ. Hiệu ứng mất khối lượng thứ tư xảy ra ở nhiệt độ 500 ÷ 820oC, tương ứng với
độ giảm khối lượng là 13,12% được quy cho quá trình phân hủy hoặc cháy của các cation hữu cơ giữa các lớp sét và sự phân hủy của nhóm -OH liên kết với cation vô cơ trong sét.
Bảng 2.1. Kết quả phân tích hiệu ứng mất khối lƣợng của bent-BT và sét hữu cơ tổng hợp
Mẫu khảo sát Hiệu ứng mất khối lƣợng Tổng (%) mất khối lƣợng Nhiệt độ (oC) (%) mất
khối lượng Quy kết cho quá trình
Bent-BT
50 - 180 7,21 Mất nước ẩm và nước hấp phụ
13,29 360 - 580 2,97 Phân hủy OH liên kết với
cation vô cơ 600 - 780 3,11
Sét hữu cơ
50 - 150 1,56 Mất nước hấp phụ và nước ẩm
35,99 220 - 340 16,10 Phân hủy, cháy của cation
hữu cơ hấp phụ 350 - 480 5,18
500 - 820 13,15
Phân hủy, cháy của cation hữu cơ trao đổi giữa các lớp sét và phân hủy OH liên kết với cation vô cơ
Hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập 22,70
Kết quả phân tích nhiệt của bent-BT và sét hữu cơ tổng hợp cho thấy trong cùng một điều kiện phân tích như nhau về: nhiệt độ, tốc độ nâng nhiệt, thiết bị phân tích nhiệt thì độ mất khối lượng của sét hữu cơ (35,99%) lớn hơn bent-BT (13,29%), như vậy hàm lượng (%) cation hữu cơ xâm nhập của sét hữu cơ điều chế ở các điều kiện tối ưu là 22,70%.
c) Đánh giá bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
Hình 2.6. Ảnh SEM của bent-BT
Hình 2.7. Ảnh SEM của sét hữu cơ tổng hợp
Qua ảnh SEM của bent-BT và sét hữu cơ tổng hợp cho thấy có sự khác nhau r rệt về cấu trúc. Sét hữu cơ điều chế có cấu trúc lớp và có độ xốp cao hơn hẳn so với bent-BT. Sự thay đổi này là do các cation hữu cơ đã chèn vào giữa các lớp sét, làm tăng khoảng cách giữa các lớp dẫn tới cấu trúc và độ xốp của sét hữu cơ cũng tăng theo. Cấu trúc này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân lớp hay tách lớp trong nền polime hoặc có thể ứng dụng làm vật liệu hấp phụ,...