2.3.1. Đông khô
Phương pháp sấy đông khô chân không là đông lạnh đột ngột các sản phẩm hoặc vật liệu có hàm lượng nước cao thành thể rắn rồi hút chân không. Đầu tiên làm lạnh đột ngột để chuyển lượng nước trong sản phẩm sang trạng thái rắn. Sau đó tiến hành sấy đơng khơ chân khơng ở nhiệt độ và áp suất thấp, làm cho lượng nước đóng băng trong sản phẩm hoặc vật liệu chuyển sang dạng thăng hoa mà không thông qua trạng thái lỏng. Phương pháp này làm thoát tới 95-98% lượng nước trong sản phẩm hoặc vật liệu. Trong q trình đơng khơ này, sản phẩm được giữ ở điều kiện đông lạnh, do vậy thể tích khơng đổi nên khơng làm biến đổi tính chất của sản phẩm. Sản phẩm sau đơng khơ có thể sử dụng được ở điều kiện thường. Phương pháp này được thực hiện trên máy đông khơ Christ Alpha 1- 4 LD Freeze Dryer tại phịng Polyme thiên nhiên, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.3.2. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
Hiển vi điện tử truyền qua (Transsmision Electronic Microscopy) là phương pháp hiển vi điện tử đầu tiên được phát triển với thiết kế mô phỏng phương pháp hiển vi quang học truyền qua. Phương pháp này sử dụng một chùm điện tử thay thế chùm sáng chiếu xuyên qua mẫu và thu được những thông tin về cấu trúc và thành phần của nó giống như cách sử dụng hiển vi quang học.
Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua có ưu thế hơn phương pháp SEM ở chỗ nó có độ phóng đại rất lớn (độ phóng đại 400.000 lần với nhiều vật liệu, và với các nguyên tử nó có thể đạt được độ phóng đại tới 15 triệu lần).
hội tụ tạo thành ảnh, ảnh này được truyền đến bộ phận khuếch đại, sau đó tương tác với màn huỳnh quang tạo ra ảnh có thể quan sát được.
Mẫu vật liệu chuẩn bị cho ảnh TEM phải mỏng để dịng điện tử có thể xun qua giống như tia sáng xuyên qua vật thể trong kính hiển vi quang học, do đó việc chuẩn bị mẫu sẽ quết định tới chất lượng của ảnh TEM. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua cho biết nhiều chi tiết nano của mẫu nghiên cứu: Hình dạng, kích thước hạt, biên giới hạt, v.v… Nhờ cách tạo ảnh nhiễu xạ, vi nhiễu xạ và nano nhiễu xạ, kính hiển vi điện tử truyền qua cịn cho biết nhiều thơng tin chính xác về cách sắp xếp các nguyên tử trong mẫu, theo dõi được cách sắp xếp đó trong chi tiết từng hạt, từng diện tích cỡ m2 và nhỏ hơn.
Các loại kính hiển vi điện tử hiện đại còn trang bị thêm các phương tiện để phân tích thành phần hố học của mẫu ở từng diện tích nhỏ hơn m2
ở những lớp chỉ vài ba nguyên tử bề mặt.
Trong luận văn kết quả chụp ảnh TEM của vật liệu được chụp trên kính hiển vi điện tử truyền qua JEOL TEM 5410 NV tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương, có điện thế từ 40-100kV, độ phân giải đối với điểm ảnh là 0,2 nm, độ phóng đại từ 20 – 500.000 lần.
2.3.3. Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các bức xạ (chủ yếu là chùm điện tử có năng lượng cao trong kính hiển vi điện tử). Phương pháp này được thực hiện trên kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM, Hitachi S-4800, Nhật Bản) tại Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
2.3.4. Phổ hồng ngoại (IR)
Phổ hồng ngoại được dùng để xác định cấu trúc phân tử của chất nghiên cứu dựa vào các tần số đặc trưng trên phổ đồ của các nhóm chức năng trong phân tử.
Trong phân tử luôn tồn tại các dao động được gọi là dao động phân tử, các dao động này phụ thuộc vào bản chất các liên kết trong phân tử, các dao động này có thể là dao động hóa trị hoặc dao động biến dạng. Khi các sóng điện từ của vùng hồng ngoại tác dụng lên hệ gồm những nguyên tử liên kết với nhau thì biên độ các dao động của liên kết sẽ tăng lên. Khi đó phân tử sẽ hấp thụ những tần số của bức xạ hồng ngoại có năng lượng tương ứng với hiệu giữa các mức năng lượng dao động. Như vậy, khi mẫu nghiên cứu được chiếu tia hồng ngoại có tần số liên tục thay đổi thì chỉ những tia có năng lượng (bước sóng) xác định mới bị hấp thụ. Khi tiến hành phân tích bằng phổ IR, ta sẽ thu được phổ hấp thụ, dựa vào số sóng đặc trưng của các nhóm chức, các liên kết có sẵn trong phổ đồ, so sánh với phổ đồ ghi được ta sẽ suy ra cấu trúc của chất nghiên cứu.
Phương pháp phân tích IR có thể ghi phổ của các mẫu rắn, lỏng hoặc khí, bước sóng được dùng trong phân tích IR là 2,5.10-4
m – 2,5.10-3 m (tương ứng với số sóng 4000 cm-1 đến 400 cm-1). Vì vậy mẫu chất phải khơng có nước(hoặc rất ít), vì nước hấp thụ mạnh các tia có độ dài sóng 2,7.10-4
m (~3710 cm-1 ) và khoảng 6,25.10-4 m (~1630 cm-1 ). Các dải này chồng lên phổ của hợp chất nghiên cứu, gây khó khăn cho việc giải thích phổ.
Để ghi phổ của hợp chất rắn người ta thêm muối halogenua của một kim loại kiềm (thường dùng là kali bromua): lấy khoảng 1 mg chất và 100 ÷ 200 mg KBr, trộn, nghiền kỹ, sấy khơ và ép dưới áp suất cao. Khi đó sẽ thu được một viên nhỏ trong suốt, đường kính khoảng 10 mm, dày 1 ÷ 2 mm, thực tế là dung dịch rắn của chất với kali bromua. Vì kali bromua khơng hấp thụ bức xạ trong vùng 1,5.10-4 m đến 2,5.10-4 m cho nên bằng phương pháp này có thể chụp phổ tồn phần của mẫu chất. Trong báo cáo này, phổ IR được đo trên máy Nicolet 6700 của hãng Thermal (Mỹ), được đặt tại phịng thí nghiệm hóa hữu cơ - hóa dầu của trường đại học Bách Khoa Hà Nội.
2.3.5. Phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis)
màu tại một bước sóng xác định để xác định nồng độ chất phân tích dựa trên đường chuẩn. Phương pháp phân tích đo quang là phương pháp phân tích cơng cụ dựa trên việc đo những tín hiệu bức xạ điện từ và tương tác của bức xạ điện từ với chất nghiên cứu. Phương pháp có ưu điểm là tiến hành nhanh, thuận lợi. Có độ nhạy cao, độ chính xác được tới 10-6mol/l. Tuỳ thuộc vào hàm lượng chất cần xác định mà có độ chính xác từ 0,2 tới 20%.
Phương pháp này được đo trên máy UV-Vis SP-3000nano của hãng OPTIMA Tokyo, Nhật Bản tại phòng Polyme chức năng và Vật liệu nano, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam.