II.4.1. Phương pháp giải hấp phụ NH3 theo chương trình nhiệt độ (TPD-NH3).
* Nguyên tắc: Phương pháp giải hấp phụ NH3 theo chương trình nhiệt độ (TPD – Temperature Programmed Desorption) được tìm ra vào năm 1960 để xác định lực axit và lượng các tâm axit tương ứng trên xúc tác. Người ta sử dụng NH3 như một chất thăm dò, được hấp phụ bão hòa trên các tâm axit của bề mặt xúc tác. Các mẫu xúc tác sau khi hấp phụ bằng khí NH3 dưới điều kiện xác định sẽ được gia nhiệt theo chương trình nhiệt độ. Khi năng lượng nhiệt cung cấp lớn hơn năng lượng hấp phụ, các phân tử NH3 sẽ được giải hấp khỏi bề mặt chất hấp phụ và được khí mang đưa qua detector để xác định định lượng.
Mối quan hệ giữa nhiệt độ giải hấp và năng lượng (hay nhiệt) giải hấp được biểu diễn theo phương trình sau:
log(
Trong đó: β: tốc độ gia nhiệt tuyến tính Tp: nhiệt độ của peak
Ed: năng lượng giải hấp
A: lượng chất bị hấp phụ bão hòa
C: hằng số tốc độ giải hấp
Như vậy, đồ thị log(T2p/β) theo 1/Tp sẽ là đường thẳng chỉ quan hệ tuyến tính giữa hai đại lượng này trong quá trình giải hấp theo chương trình nhiệt độ và từ đó có thể xác định được giá trị Ed là tốc độ của đồ thị.
Dựa vào diện tích peak giải hấp tại các nhiệt độ khác nhau ta có thể xác định được lượng NH3 tiêu thụ và từ đó đánh giá được lực axit và số lượng tâm axit tương ứng. Các tâm axit yếu sẽ giải hấp NH3 ở nhiệt độ thấp và ngược lại các tâm axit mạnh hơn giải hấp ở nhiệt độ cao hơn.
+ Các tâm axit yếu giải hấp tại nhiệt độ ≤ 200oC
+ Tâm axit trung bình giải hấp ở nhiệt độ 200 ÷ 400oC
+ Các tâm axit mạnh giải hấp ở nhiệt độ ≥ 400oC
II.4.2.Phương pháp phổ nhiễu xạ tia Rơnghen (XRD)
* Nguyên tắc:
Chùm tia Rơnghen đơn sắc đi qua tinh thể bị tán xạ bởi các nguyên tử trong tinh thể. Hiện tượng này xảy ra trên lớp vỏ điện tử của các nguyên tử. Các nguyên tử trở thành các tâm phát sóng cầu, các sóng này giao thoa với nhau. Cấu trúc tinh thể sẽ quyết định vị trí hình học cũng như cường độ của các cực đại giao thoa, nên mỗi cấu trúc sẽ có một ảnh nhiễu xạ tia X đặc trưng. Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể cấu tạo từ những nguyên tử hay ion phân bố một cách tuần hồn trong khơng gian theo quy luật xác định. Khoảng cách giữa các nguyên tử hay ion trong tinh thể khoảng vài Angstrom (cỡ bước sóng tia X). Khi chùm tia X tới bề mặt tinh thể và đi vào bên trong, thì mạng tinh thể đóng vai trị như một cách tử nhiễu xạ đặc biệt. Các tia tán xạ từ các nguyên tử hay ion khác nhau có thể giao thoa với nhau
Giả sử có hai mặt phẳng nút liên tiếp (1) và (2) thuộc mặt (hkl), nằm cách nhau một khoảng dhkl. Giả sử chùm tia X chiếu lên tinh thể tạo thành với các mặt này một góc θ. Chùm tia X được giả thiết là đơn sắc, với độ dài sóng λ và gồm các tia song song. Hai tia M1B1N1 và M2BN2 là cogeren cho nên chúng sẽ giao thoa với nhau nếu hiệu số đường đi của chúng bằng một số nguyên lần độ dài sóng:
M1B1N1 - M2BN2 = n λ (*) với n là số nguyên Mặt khác, từ các quan hệ hình học dưới hình 5 ta có:
M2BN2 - M1B1N1 = AB + BC = 2AB = 2dsinθ (**) Kết hợp (*) và (**) ta có: 2dsinθ = n λ
Điều chế xúc tác superaxit rắn và sản xuất biodiesel từ DTV Nguyễn Thị Nhị Hà – CNHH K79
Hình II.3: Sự tán xạ tia X từ các mặt phẳng tinh thể.
Giản đồ nhiễu xạ tia X là hàm của cường độ nhiễu xạ theo góc nhiễu xạ I (2θ) được tạo thành các đỉnh tương ứng với các mặt phản xạ (hkl), vị trí của các đỉnh dọc theo trục X cho giá trị của góc 2θ, diện tích của chúng đo được ở phía trên phồng nên tỷ lệ với cường độ I (hkl). Dựa vào các cực đại nhiễu xạ trên giản đồ tìm được góc 2θ thay vào cơng thức Vulf – Bragg tìm được dhkl. Kết quả thu được một dãy các giá trị đo được dTN liên quan với cường độ các vạch ITN. Dãy (dTN, ITN) thu được đặc trưng cho loại mạng tinh thể, dãy các ITN đặc trưng cho cấu trúc tinh thể. So sánh giá trị dhkl tìm được với dhkl chuẩn sẽ xác định được cấu trúc mạng tinh thể của vật liệu.