CHƢƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHỔ DAO ĐỘNG RAMAM
3.1. Phổ Raman của các phân tử nhựa chuẩn
3.1.10. Polylactide Acid (PLA)
Bảng 3.10 mô tả phổ Raman của mẫu nhựa chuẩn Polylactide Acid (PLA). Nhìn vào Bảng 3.10 ta có thể thấy mỗi đỉnh đặt trƣng cho nhựa chuẩn PLA sẽ tƣơng ứng với một số liên kết dao động chính trong vật liệu.
Bảng 3.10: Bảng phổ Raman chuẩn của Polylactide Acid (PLA)
Raman Nhóm hoạt động chính 675, 711 [15] C=O 736, 760 [15] C=O 873 [15] C-COO 1042 [15] C-CH3 đối xứng 1092 [15] C-O-C đối xứng 1128 [15] CH3 không đối xứng 1179, 1216 [15] C-O-C không đối xứng 1293, 1302, 1315 [15] CH + COC
1384-1388 [15] CH3 không đối xứng 1452 [15] CH3 không đối xứng 1749, 1763,1773 [15] C=O 2943 [15] CH3 2960, 2970 [15] CH3 không đối xứng 2995 [15] CH3 không đối xứng 3.1.11. Polytetrafluoroethylene (PTFE)
Bảng 3.11 mô tả phổ Raman của mẫu nhựa chuẩn Polytetrafluoroethylene (PTFE). Nhìn vào Bảng 3.11 ta có thể thấy mỗi đỉnh đặt trƣng cho nhựa chuẩn PTFE sẽ tƣơng ứng với một số liên kết dao động chính trong vật liệu.
Bảng 3.11: Bảng phổ Raman chuẩn Polytetrafluoroethylene (PTFE)
Raman Nhóm hoạt động chính
2900 [16] CH2, CH3 bị kéo căng
1379 [16] CF bị kéo căng
1296 [16] CF2 đối xứng bị kéo căng
1213 [16] CC bị kéo căng
1084 [16] CF3 đối xứng bị kéo căng 735 [16] CF2 đối xứng bị kéo căng 594 [16] CF3 đối xứng bị biên dạng
386 [16] CF2 bị xoắn
291 [16] CF2 bị rung lắc
202 [16] CF2 bị rung chuyển
3.1.12. Polyurethane (PU)
Bảng 3.12 mô tả phổ Raman của mẫu nhựa chuẩn Polyurethane (PU). Nhìn vào Bảng 3.12 ta có thể thấy mỗi đỉnh đặt trƣng cho nhựa chuẩn PU sẽ tƣơng ứng với một số liên kết dao động chính trong vật liệu.
Bảng 3.12: Bảng phổ Raman chuẩn của Polyurethane (PU)
Raman Nhóm hoạt động chính
1704 [17] Ester C=O bị kéo căng, urethane amide I C=O
1611 [17] Ar bị kéo căng
1446 [17] N=C=O đối xứng bị kéo căng 1304 [17] urethane amide III C=O bị kéo căng
3.1.13. Ethylene vinyl acetate (EVA)
Bảng 3.13 mô tả phổ Raman của mẫu nhựa chuẩn Ethylene vinyl acetate (EVA). Nhìn vào Bảng 3.13 ta có thể thấy mỗi đỉnh đặt trƣng cho nhựa chuẩn EVA sẽ tƣơng ứng với một số liên kết dao động chính trong vật liệu.
Bảng 3.13: Bảng phổ Raman chuẩn của Ethylene vinyl acetate (EVA)
Raman Nhóm hoạt động chính
629 [18] OCO bị uốn cong
1068m [18] CC bị kéo căng 1086m [18] CC bị kéo căng 1102m [18] CC bị kéo căng 1126m [18] CC bị kéo căng 1295m [18] CH2 bị xoắn 1340w [18] CH2 bị rung lắc 1362w [18] CH2 bị rung lắc 1438s [18] CH2 bị uốn cong 1461m [18] CH2 bị uốn cong 1635vw [18] C=C bị kéo căng 1724w [18] CO bị kéo căng
2832vs [18] CH2 đối xứng bị kéo căng 2861vs [18] CH3 đối xứng bị kéo căng 2880s [18] CH2 bị kéo căng
(2888)s [18] CH2 bị kéo căng
2895s [18] CH bị kéo căng
2913vs [18] CH2 không đối xứng bị kéo căng (2950)vw [18] CH3 không đối xứng bị kéo căng
3.2. Phân tích thành phần của một số vi nhựa
Sau khi sử dụng máy quang phổ Raman hãng Horiba tại phòng thí nghiệm khoa Vật Lý trƣờng Đại học Sƣ Phạm – Đại học Đà Nẵng để đo phổ Raman của một số sợi vi nhựa (đƣợc lấy từ khu vực kênh Phú Lộc – Đà Nẵng) thì cho ta kết quả nhƣ sau.
3.2.1. Phổ Raman của sợi vi nhựa 1
Kết quả đo phổ Raman của sợi vi nhựa 1 đƣợc thể hiện trong Hình 3.4. Nhìn vào Hình 3.4 ta có thể thấy phổ Raman bao gồm các đỉnh đặc trƣng của sợi vi nhựa 1.
Hình 3.4: Đồ thị phổ Raman của sợi vi nhựa 1 Bảng 3.14: Bảng phổ Raman của sợi vi nhựa 1 Bảng 3.14: Bảng phổ Raman của sợi vi nhựa 1
Raman Nhóm hoạt động chính
1064 C-C không đối xứng bị kéo căng, dạng đồng phân trans 1131 C-C không đối xứng bị kéo căng, dạng đồng phân trans 1171
1297 C-C bị xoắn, pha kết tinh
1340 1371 1297 1418 1441 1460 1541 2847 2882 1064 1131
1418 CH2 bị uốn cong, vô định hình CH2 bị rung chuyển
1441 CH2 bị uốn cong, vô định hình
1460 CH2 bị uốn cong, vô định hình
1541
2847 CH2 không đối xứng bị kéo căng vô định hình và kết tinh
2882 CH2 không đối xứng bị uốn cong vô định hình và kết tinh
Sau khi xác định các đỉnh phổ Raman của sợi vi nhựa 1, tiến hành so sách các đỉnh phổ Raman của sợi vi nhựa 1 với các đỉnh phổ Raman của các loại nhựa chuẩn ở phần 3.1. Ta thu đƣợc các nhóm dao động chính tại các đỉnh phổ Raman đƣợc thể hiện trong bảng 3.14.
Thông qua bảng 3.14 ta thấy đỉnh phổ của sợi vi nhựa 1 trùng khớp với các đỉnh phổ của nhựa High-density Polyethylene (HDPE). Từ đây ta có thể kết luận sợi vi nhựa 1 thuộc loại nhựa High-density Polyethylene (HDPE).
3.2.2. Phổ Raman của sợi vi nhựa 2
Kết quả đo phổ Raman của sợi vi nhựa 2 đƣợc thể hiện trong Hình 3.5. Nhìn vào Hình 3.5 ta có thể thấy phổ Raman bao gồm các đỉnh đặc trƣng của sợi vi nhựa 2.
Hình 3.5: Đồ thị phổ Raman của sợi vi nhựa 2 Bảng 3.15: Bảng phổ Raman của sợi vi nhựa 2 Bảng 3.15: Bảng phổ Raman của sợi vi nhựa 2
Raman Nhóm hoạt động chính
835 953 1007
1062 CH2 bị kéo căng, -trans –(CH2)n–
1108 1143 1159 1187
1306 C-C bị kéo căng và CH2 bị xoắn kết tinh và dị hƣớng 1340 1445 CH2 bị rung lắc, vô định hình 1528 835 1143 1306 1340 1528 1445 2853 0 2882
tinh
2882 CH2 không đối xứng bị uốn cong vô định hình và kết tinh
Sau khi xác định các đỉnh phổ Raman của sợi vi nhựa 2, tiến hành so sách các đỉnh phổ Raman của sợi vi nhựa 2 với các đỉnh phổ Raman của các loại nhựa chuẩn ở phần 3.1. Ta thu đƣợc các nhóm dao động chính tại các đỉnh phổ Raman đƣợc thể hiện trong bảng 3.15.
Thông qua bảng 3.15 ta thấy một số đỉnh phổ của sợi vi nhựa 2 trùng khớp với các đỉnh phổ của nhựa Low-density Polyethylene (LDPE). Từ đây ta có thể kết luận sợi vi nhựa 2 bao gồm loại nhựa Low-density Polyethylene (HDPE) và một số thành phần khác.
3.2.3. Phổ Raman của sợi vi nhựa 3
Kết quả đo phổ Raman của sợi vi nhựa 3 đƣợc thể hiện trong Hình 3.6. Nhìn vào Hình 3.6 ta có thể thấy phổ Raman bao gồm các đỉnh đặc trƣng của sợi vi nhựa 3.
Hình 3.6: Đồ thị phổ Raman của sợi vi nhựa 3
173 319 399 456 527 811 844 974 1000 1039 1155 1220 1331 1460 2839 2881 2965 5 2923 2952 2904
Bảng 3.16: Bảng phổ Raman của sợi vi nhựa 3
Raman Nhóm hoạt động chính
130 173 211
254 CH2 bị rung lắc, CH bị uốn cong
319 CH2 bị rung lắc
399 CH2 bị rung lắc, CH bị uốn cong
456 CH2 bị rung lắc
527 CH2 bị rung lắc, C-CH3 bị kéo căng, CH2 bị rung chuyển
811 CH2 bị rung chuyển, C-Cmạch chính bị kéo căng, C-CH3 bị kéo căng
844 CH2 bị rung chuyển, C-Cmạch chính bị kéo căng, C-CH3 bị kéo căng, CH3 bị rung chuyển
901 CH3 bị rung chuyển, CH2 bị rung chuyển, CH bị uốn cong
942 CH3 bị rung chuyển, C-Cmạch chính bị kéo căng 974 CH3 bị rung chuyển, C-Cmạch chính bị kéo căng
1000 CH3 bị rung chuyển,CH bị uống cong, CH2 bị rung lắc 1039 C-CH3 bị kéo căng, C-Cmạch chính bị kéo căng, CH bị uốn
cong
1104 C-Cmạch chính bị kéo căng, CH3 bị rung chuyển, CH2 bị rung lắc, CH bị xoắn, CH bị uốn cong
1155 C-Cmạch chính bị kéo căng, C-CH3 bị kéo căng, CH bị uốn cong, CH3 bị rung chuyển
1220 CH2 bị xoắn, CH bị uốn cong, C-Cmạch chính bị kéo căng 1257 CH bị uốn cong, CH2 bị xoắn, CH3 bị rung chuyển 1297 CH2 bị rung lắc,CH bị uốn cong, CH2 bị xoắn
1331 CH bị uốn cong, CH2 bị xoắn
1437 CH3 bất đối xứng bị uốn cong
1460 CH3 bất đối xứng bị uốn cong, CH2 bị uốn cong 1556
1575 1595
2839 CH2 bất đối xứng bị kéo căng
2865
2881 CH3 bất đối xứng bị kéo căng
2904 CH bị kéo căng
2923 CH2 bất đối xứng bị kéo căng
2952 CH3 bất đối xứng bị kéo căng
Sau khi xác định các đỉnh phổ Raman của sợi vi nhựa 3, tiến hành so sách các đỉnh phổ Raman của sợi vi nhựa 3 với các đỉnh phổ Raman của các loại nhựa chuẩn ở phần 3.1. Ta thu đƣợc các nhóm dao động chính tại các đỉnh phổ Raman đƣợc thể hiện trong bảng 3.16.
Thông qua bảng 3.16 ta thấy đỉnh phổ của sợi vi nhựa 3 trùng khớp với các đỉnh phổ của nhựa nhựa Polypropylen. Từ đây ta có thể kết luận sợi vi nhựa 3 thuộc loại nhựa Polypropylen.
3.2.4. Phổ Raman của sợi vi nhựa 4
Kết quả đo phổ Raman của sợi vi nhựa 4 đƣợc thể hiện trong Hình 3.7. Nhìn vào Hình 3.7 ta có thể thấy phổ Raman bao gồm các đỉnh đặc trƣng của sợi vi nhựa 4.
Hình 3.7: Đồ thị phổ Raman của sợi vi nhựa 4 Bảng 3.17: Bảng phổ Raman của sợi vi nhựa 4 Bảng 3.17: Bảng phổ Raman của sợi vi nhựa 4
Raman Nhóm hoạt động chính
810 CH2 bị rung chuyển, C-Cmạch chính bị kéo căng, C-CH3 bị kéo căng
844 CH2 bị rung chuyển, C-Cmạch chính bị kéo căng, C-CH3 bị kéo căng, CH3 bị rung chuyển
899 CH3 bị rung chuyển, CH2 bị rung chuyển, CH bị uốn cong
955
977 CH3 bị rung lắc, C-Cmạch chính bị kéo căng
1007 CH3 bị rung lắc, CH bị uốn cong, CH2 bị rung lắc
1038 C-CH3 bị kéo căng, C-Cmạch chính bị kéo căng, CH bị uốn cong 1110 810 844 955 1144 1217 1309 1342 1453 1530 1610 2841 28842925 2954
1197
1217 CH2 bị xoắn, CH bị uốn cong, C-Cmạch chính bị kéo căng 1309 CH2 bị rung lắc, CH2 bị xoắn
1342
1453 CH3 không đối xứng bị uốn cong, CH2 bị uốn cong 1530
2841 CH2 không đối xứng bị kéo căng
2884 CH2 không đối xứng bị kéo căng
2923 CH2 không đối xứng bị kéo căng
2954 CH3 không đối xứng bị kéo căng
Sau khi xác định các đỉnh phổ Raman của sợi vi nhựa 4, tiến hành so sách các đỉnh phổ Raman của sợi vi nhựa 4 với các đỉnh phổ Raman của các loại nhựa chuẩn ở phần 3.1. Ta thu đƣợc các nhóm dao động chính tại các đỉnh phổ Raman đƣợc thể hiện trong bảng 3.17.
Thông qua bảng 3.17 ta thấy một số đỉnh phổ của sợi vi nhựa 4 trùng khớp với các đỉnh phổ của nhựa Polypropylene, Polyethylene. Từ đây ta có thể kết luận sợi vi nhựa 4 bao gồm nhựa Polypropylene, Polyethylene và một số thành phần khác.
KẾT LUẬN
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, sau khi tiến hành nghiên cứu và thực nghiệm chúng ta đã thu đƣợc những kết quả sau:
- Tìm hiểu đƣợc những kiến thức cơ bản về cơ sở lý thuyết của phổ dao động Raman bao gồm: Hiện tƣợng tán xạ Raman, nguyên tắc cấu tạo, nguyên lý hoạt động của phổ Raman, ƣu và nhƣợc điểm của phƣơng pháp đo phổ Raman.
- Tìm hiểu đƣợc một số ứng dụng quan trọng của phổ Raman trong đời sống - Thu thập đƣợc phổ Raman của một số loại nhựa chuẩn phổ biến.
- Xác định đƣợc thành phần của một số loại vi nhựa bằng phƣơng pháp đo phổ dao động Raman.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Anh
[1] John R. Ferraro, Kazuo Nakamoto, Chris W. Brown (2003), “Introductory Raman
Spectroscopy”, pp. 95-117, 207-263, 295-324, 325-361.
[2] Dustin W. Shipp, Faris Sijab, Ioan Notingher (2017), “Raman spectroscopy: Techniques and applications in the life sciences”, pp. 2-15.
[3] K. M. Muhammed Shameem, Khoobaram S. Choudhari, Aseefhali Bankapur, Suresh D. Kulkarni, V. K. Unnikrishnan, Sajan D. George, V. B. Kartha, C. Santhosh (2017), “A hybrid LIBS-Raman system combined with chemometrics: an efficient tool for plastic identification and sorting”
[4] Erik Andreassen (1999), “Infrared and Raman spectroscopy of polypropylene” [5] Th. Lippert, F. Zimmermann, A. Wokaun (1993), “Surface Analysis of Excimer- laser-Treated Polyrthylene-Terephthalate by Surface-Enhanced Raman Scattering and
X-Ray Photoelectron Spectroscopy”
[6] C. Menchaca, B. Manoun, G. Mar tınez-Barrerac, V.M. Castan˜ od, H. Lo´ pez- Valdivia (2006), “In situ high-temperature Raman study of crystalline nylon 6,12 fibers gamma-irradiated in argon atmosphere”
[7] K A Prokhorov, D A Aleksandrova, E A Sagitova, G Yu Nikolaeva, T V Vlasova, P P Pashinin, C A Jones, S J Shilton (2016), “Raman Spectroscopy Evaluation of Polyvinylchloride Structure”
[8] Tsuyoshi Furukawa, Harumi Sato, Yasuo Kita, Kimihiro Matsukawa, Hiroshi Yamaguchi, Shukichi Ochiai, Heinz. W. Siesler, Yukihiro Ozaki (2006), “Molecular Structure, Crystallinity and Morphology of Polyethylene/Polypropylene Blends Studied by Raman Mapping, Scanning Electron Microscopy, Wide Angle X-Ray
Diffraction, and Differential Scanning Calorimetry”
[9] Takumitsu Kida, Yusuke Hiejima, Koh-Hei Nitta (2016), “Raman Spectroscopic
Study of High-density Polyethylene during Tensile Deformation”
[10] D. J. Silva, H. Wiebeck (2018), “Predicting LDPE/HDPE blend composition by
CARS-PLS regression and confocal Raman spectroscopy”
[11] K J Thomas, M Sheeba, V P N Nampoori, C P G Vallabhan, P Radhakrishnan (2008), “Raman spectra of polymethyl methacrylate optical fibres excited by a 532 nm diode pumped solid state laser”
[12] Michael Mazilu, Anna Chiara De Luca, Andrew Riches, C. Simon Herrington, Kishan Dholakia (2010), “Optimal algorithm for fluorescence suppression of modulated Raman spectroscopy”
[13] Guoguang Sun (2007), “Surface-enhanced Raman Spectroscopy Investigation of Surfaces and Interfaces in Thin Films on Metals”
[14] Shichao Zhu, Zhuoming Song, Shengyu Shi, Mengmeng Wang, Gang Jin (2019),
“Fusion of Near-Infrared and Raman Spectroscopy for In-Line Measurement of Component Content of Molten Polymer Blends”
[15] Kurniawan Yuniarto, Yohanes Aris Purwanto, Setyo Purwanto, Bruce A Welt, Hadi Karia Purwadaria, Titi Candra Sunarti (2015), “Infrared and Raman Studies on Polylactide Acid and Polyethylene Glycol-400 Blend”
[16] Judith Mihály, Silvana Sterkel, Hugo M. Ortner, László Kocsis, László Hajba, Éva Furdyga, János Minka (2006), “FTIR and FT-Raman Spectroscopic Study on Polymer Based High Pressure Digestion Vessels”
[17] Tejendra K.Gupta, Bhanu P.Singh, Sanjay R.Dhakate, Vidya N. Singh, Rakesh B. Mathur (2013), “Improved Nanoindentation and Microwave Shielding Properties of Modified MWCNT Reinforced Polyurethane Composites”
[18] C. Peike, T. Kaltenbach, K. A. WeiB, M. Koehl (2011), “Non-destructive degradation analysis of encapsulants in PV modules by Raman Spectroscopy”
Tiếng Việt
[19] Nguyễn Thị Mai Linh, “Tổng quan một số ứng dụng của quang phổ Raman trong
Ý KIẾN CỦA NGƢỜI HƢỚNG DẪN ... ... ... ... ... ... ...
Ý kiến: Đánh dấu (X) vào ô lựa chọn
Đồng ý thông qua báo cáo
Không đồng ý thông qua báo cáo
Đà nẵng , ngày 19 tháng 05 năm 2021
NGƢỜI HƢỚNG DẪN
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
BẢN TƯỜNG TRÌNH BỔ SUNG, SỬA CHỮA KHÓA LUẬN
Họ và tên sinh viên: Hà Lê Uyển Nhi
Ngành: Sư phạm Vật lí Khóa: 2017 - 2021
Tên đề tài khóa luận: Phương pháp phổ Raman: Lý thuyết và ứng dụng Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Quý Tuấn
Ngày bảo vệ khóa luận: 17/05/2021
Sau khi tiếp thu ý kiến của Hội đồng bảo vệ khóa luận họp ngày 17/05/2021, chúng tôi giải trình một số nội dung sau:
1. Những điểm đã bổ sung, sửa chữa :
- Điều chỉnh một số lỗi chính tả, văn phong và chú thích tài liệu tham khảo
- Làm rõ nội dung chương 3: Sử dụng máy đo phổ Raman để xác định thành phần vi nhựa.
2. Những điểm bảo lưu ý kiến, không sửa chữa, điều chỉnh (nếu có) bởi những lý do sau: Không
Đà Nẵng, ngày 19 tháng 05 năm 2021
Cán bộ hướng dẫn xác nhận
- Đã kiểm tra luận văn và các lỗi sau chỉnh sửa
Sinh viên
Xác nhận của BCN Khoa