6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
3.2.1. Giản đồ nhiễu xạ ti aX (PXRD)
Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu ZIF-8 và Au/ZIF-8 tổng hợp trong môi trường H2O với tỉ lệ Zn2+:Hmin = 1:1; 1:20; 1:55 được biểu diễn trong hình 3.10. Nồng độ của hạt nano vàng V = 0.1 ml. Hình chụp của các mẫu được biểu diễn tương ứng
Hình 3.10. Giản đồ nhiễu xạ tia X và ảnh chụp của ZIF-8 và Au/ZIF-8 tổng hợp trong môi trường H2O ở các tỉ lệ Zn2+:Hmin = 1:1; 1:20; 1:55 (phần 2.2)
Chúng tôi cũng biểu diễn mô phỏng giản đồ nhiễu xạ tia X của ZIF-8 để so sánh. Như ta thấy trên đồ thị, mẫu ZIF-8 và Au/ZIF-8 tổng hợp ở tỉ lệ Zn2+:Hmin = 1:1 không kết tinh do không xuất hiện đỉnh nhiễu xạ. Trong khi đó các mẫu tổng hợp ở tỉ lệ Zn2+:Hmin = 1:20 có xuất hiện các đỉnh của ZIF-8 (so với mô phỏng giản
đồ) cùng với các đỉnh mới. Như vậy ở tỉ lệ này, có thể xuất hiện 2 pha kết tinh của mẫu. Đối với mẫu tổng hợp ở tỉ lệ Zn2+:Hmin = 1:55 thì các đỉnh nhiễu xạ xuất hiện hoàn toàn khớp với các đỉnh của mô phỏng giản đồ nhiễu xạ. Như vậy, tỉ lệ Zn2+:Hmin = 1:55 cho kết quả tốt nhất. Chúng tôi sử dụng tỉ lệ này để khảo sát nồng độ nano vàng.
Hình 3.11 biểu diễn hình chụp của mẫu Au@ZIF-8 và phổ nhiễu xạ tia X với những nồng độ thể tích dung dịch nano vàng khác nhau. Hình chụp cho thấy khi tăng nồng độ dung dịch nano vàng, màu của ZIF-8 chuyển từ hồng nhạt đến màu tím đậm. Phổ nhiễu xạ tia X khẳng định mẫu Au@ZIF-8 tồn tại dưới dạng tinh thể với độ kết tinh cao thể hiện qua các đỉnh nhiễu xạ sắc, nhọn, có cường độ lớn, đường nền phẳng.
Ngoài các đỉnh nhiễu xạ xuất hiện ở các vị trí đặc trưng của ZIF-8 tại các góc nhiễu xạ 2θ ≈ 7.3°, 10.3°, 12.6°, 14.6°, 16.3°, 17.9° tương ứng với các mặt mạng (011), (002), (112), (022), (013) và (222), còn có đỉnh nhiễu xạ của Au ở vị trí 2θ = 38°, 44° đặc trưng của các mặt (111) và (200). Khi tăng lượng Au pha tạp thì cường độ đỉnh này cũng tăng lên nhưng các đỉnh đặc trưng của ZIF-8 vẫn xuất hiện đầy đủ và cường độ của chúng không có sự thay đổi, chứng tỏ việc pha tạp dung dịch nano không làm ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể của vât liệu ZIF-8. Số lượng các hạt nano Au định vị trong cấu trúc của ZIF-8 được điều khiển thông qua thể tích dung dịch nano Au pha tạp.
Hình 3.11. Giản đồ nhiễu xạ tia X của Au@ZIF-8 và hình chụp của các mẫu này với nồng độ nano vàng 0.05 ml, 0.1 ml, 0.2 ml 0.4 ml, 0.6 ml, 0.8 ml, 1.0 ml, 1.5 ml và 2.0 ml. Đường đứt nét đánh đấu các đỉnh nhiễu xạ của nano vàng tương ứng với
mặt mạng (111) và (200)
Từ giản đồ nhiễu xạ XRD, ta thấy trong khoảng thể tích dung dịch nano Au tăng từ 0.05 ml đến 0.4 ml, các peak đặc trưng của Au chưa xuất hiện là do nồng độ Au còn quá thấp. Điều này được chứng minh qua ảnh TEM của 2 mẫu bột Au@ZIF-8 ở nồng độ 0.1 ml và 0.4 ml. Như trong hình 3.11, ta thấy chỉ có vài hạt nano Au phân bố ở mỗi tinh thể khi nồng độ 0.1 ml và 0.4 ml. Khi thể tích dung dịch nano Au thêm vào phản ứng là 0.6 ml, cường độ của Peak Au bắt đầu quan sát được tuy cường độ còn yếu và mạnh nhất ở thể tích dung dịch Au lớn nhất là 2.0 ml.
Kích thước và hình dạng nano vàng có thể được xác định thông qua các đỉnh nhiễu xạ. Trong giản đồ nhiễu xạ hình 3.11, chúng tôi quan sát thấy các đỉnh nhiễu xạ ở 38°, 44° khá rộng. Đỉnh phổ trở nên rộng cho thấy rằng vàng có hình dạng cầu[28]. Kích thước của hạt nano vàng có thể được dự đoán thông qua độ rộng của
đỉnh nhiễu xạ. Tuy nhiên đối với trường hợp Au@ZIF-8 chúng tôi không đánh giá kích thước của hạt nano vàng thông qua độ rộng của phổ XRD do đỉnh nhiễu xạ nằm giữa hai đỉnh của ZIF-8 nên việc xác định độ rộng không cho kết quả chính xác.
Qua phổ XRD giúp chúng ta khẳng định được sự hình thành vật liệu ZIF 8 kết tinh rất tốt dưới điều kiện tổng hợp trong môi trường nước với tỉ lệ Zn2+:Hmin = 1:55 với độ kết tinh cao và sự có mặt của các hạt nano Au. Tuy nhiên để biết được vị trí sắp xếp các hạt nano, chúng ta phải quan sát thông qua ảnh TEM.
3.2.2. Phổ hồng ngoại Fourier (FTIR) (Mục 2.2.4)
Hình 3.12 biểu diễn quang phổ FTIR của mẫu ZIF-8 và Au/ZIF-8 tổng hợp trong môi trường H2O ở tỉ lệ Zn2+:Hmin = 1:55 với nồng độ dung dịch hạt nano vàng từ 0.05 ml đến 2.0 ml. Quang phổ thể hiện các đỉnh đặc trưng của ZIF-8 [22]. Đỉnh hấp thụ ở 1583 cm-1 là do dao động căng của liên kết đôi C=N. Đỉnh đôi tại 1458 cm-1 và 1420 cm-1 có thể quy cho là dao động cong (bending) của nhóm -CH3 so với vòng imidazole. Tập hợp các đỉnh tại 1309 cm-1, 954 cm-1, 758 cm-1 và 692 cm-1 có liên quan đến dao động cong của liên kết C-H trên
Hình 3.12. Quang phổ FTIR của ZIF-8 và Au/ZIF-8 tổng hợp trong môi trường H2O ở tỉ lệ Zn2+:Hmin = 1:55 và các đồng độ dung dịch nano vàng từ 0.05 ml đến
vòng imidazole. Đỉnh tại 996 cm-1 là do dao động căng đối xứng của liên kết C-N. Các đỉnh tại 1180 cm-1 và 1145 cm-1 là dao động căng của liên kết C-N trên bề mặt của vòng imidazole. So sánh với quang phổ FTIR của ZIF-8, chúng tôi không thấy có sự thay đổi ngoại trừ cường độ của đỉnh suy yếu; điều này gián tiếp cho thấy Au/ZIF-8 kết tinh tương đối tốt thông qua các dao động đặc trưng của vòng imidazole.