Đường loại I đặc trưng cho hấp phụ hóa học hoặc vật lý của chất bị hấp phụ trên bề mặt vật liệu vi mao quản (micropore) có kích thước đồng đều. Đường hấp phụ/giải hấp loại II đặc trưng vật khơng có cấu trúc mao quản hoặc mao quản lớn (macropore) và có năng lượng hấp phụ cao. Đường loại III đặc trưng cho vật liệu khơng có cấu trúc mao quản hoặc mao quản rộng nhưng có năng lượng hấp phụ thấp. Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp loại IV đặc trưng cho vật liệu mao quản trung bình có năng lượng hấp phụ cao và thường có đường trễ. Dạng đường V đặc trưng cho vật liệu mao quản trung bình có năng lượng hấp phụ lớn. Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp loại VI được gán cho sự hấp phụ xảy ra trên nhiều loại vật liệu khác nhau hoặc vật liệu chứa nhiều loại mao quản khác nhau.
Sự phân bố kích thước lỗ
Sự phân bố thể tích lỗ xốp tương ứng với kích thước lỗ được gọi là sự phân bố kích thước mao quản. Người ta xây dựng đường cong phân bố thể tích lỗ xốp để đánh giá mức độ xốp của hệ. Nếu đường cong phân bố hẹp thì hệ có kích thước lỗ đồng đều và ngược lại. Đường đẳng nhiệt giải hấp phụ thường được sử dụng để tính tốn sự phân bố kích thước lỗ xốp hơn là đường đẳng nhiệt hấp phụ. Đối với cùng một thể tích khí, đường đẳng nhiệt giải hấp phụ ở áp suất thấp, tương ứng với năng lương tự do thấp.
Khí nitơ là khí được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu sự hấp phụ nói chung và trong việc xác định sự phân bố kích cỡ mao quản nói riêng. Đường cong phân bố thể tích lỗ xốp được xác định khi giả thiết các mao quản đều có dạng hình trụ, khi đó bán kính mao quản được tính theo phương trình Kelvin:
- σ: sức căng bề mặt của nitơ ở nhiệt độ sơi của nó (8,85 erg.cm-2).
- Vm: thể tích mol của nitơ lỏng (34,7 cm3.mol-1).
- R: hằng số khí (8,314.107 erg.mol-1.K-1).
- T: nhiệt độ sôi của nitơ 77K . - P/P0: áp suất tương đối của nitơ.
- rk: bán kính trong của mao quản.
Thay các hằng số vào để tính tốn, biểu thức (9) được rút gọn:
Bán kính Kenvin rk là bán kính lỗ xốp tính được khi sự ngưng tụ xuất hiện tại áp suất tương đối P/P0. Vì trước khi ngưng tụ, một số quá trình hấp phụ đã xảy ra trên thành mao quản, nên rk khơng phải là bán kính thực của lỗ xốp. Ngược lại, trong suốt quá trình giải hấp phụ, lớp bị hấp phụ vẫn được duy trì trên thành mao quản. Vì vậy, bán kính mao quản thực rp được đưa ra:
rp = rk + t (11)
Trong đó: t là bề dày của lớp bị hấp phụ.
Giá trị t được tính theo phương pháp Boer và được đưa ra trong biểu thức:
Phương pháp hấp phụ-giải hấp đẳng nhiệt được sử dụng để xác định đặc trưng cho cấu trúc vật liệu xốp. Các mẫu xúc tác hydrotalcite được xác định diện tích bề mặt, thể tích mao quản, sự phân bố kích thước mao quản tại Khoa Hóa học-Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.
2.4. Phản ng oxi hóa rhodamine B C28H31ClN2O3
2.4.1. Hóa chất
- Các mẫu xúc tác ZC2, ZC3, ZC5, Zn(OH)2, ZnO+Cr2O3.
- Dung dịch Rhodamine B.
- Dung dịch Hidro peroxit H2O2 30% (Trung Quốc).
2.4.2. Tiến hành thực nghiệm
Phản ứng oxi hóa RhoB được thực hiện trong cốc thủy tinh 200 (ml) với tác nhân oxi hóa là hidro peroxit (H2O2) 30% hoặc oxi khơng khí.
100 (ml) RhoB 20 (mg/l) cùng 3 (ml) H2O2 30%, 0,3 (g) xúc tác được đưa vào trong cốc thủy tinh. Hỗn hợp được khuấy và duy trì ở nhiệt độ phịng (26-28oC), ánh sáng phịng thí nghiệm bóng đèn huỳnh quang 36W). Sau mỗi 30 phút, lấy 10ml hỗn hợp phản ứng bằng pipet, thực hiện trong 210 phút. Hỗn hợp lấy ra được lọc xúc tác và tiến hành đo phổ hấp thụ phân tử UV-Vis.
2.5. Xây dựng ƣờng chuẩn dung dịch Rhodamine B
2.5.1. Nguyên tắc
Khi chiếu một chùm sáng qua dung dịch thì dung dịch đó sẽ hấp thụ chọn lọc một số tia sáng tùy theo màu sắc của các chất trong dung dịch có nồng độ xác định.
Theo định luật Buger- Lamber Beer ta có: A= lg (I0/I)= kb
- A: Độ hấp thụ quang của dung dịch. - k: hệ số hấp thụ.
- b: chiều dày cuvet đựng dung dịch.
k = εC Do đó ta có: A = εbC
Trong giới hạn nhất định, độ hấp thụ quang A phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C. Dựa vào đồ thị tính nồng độ của dung dịch phẩm màu khi biết độ hấp thụ quang.
Chuẩn bị dung dịch màu, xác định bước sóng ứng với độ hấp thụ quang cực đại bằng cách lập đồ thị sự phụ thuộc giữa bước sóng hấp thụ vào độ hấp thụ quang.
Đo độ hấp thụ quang của các dung dịch màu có nồng độ biết trước. Lập đường chuẩn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ. Sau khi đã có phương trình đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ dung dịch RhoB ta sẽ xác định được nồng độ của 1 dung dịch RhoB bất kì khi biết độ hấp thụ quang (Abs) của dung dịch đó.
2.5.2. Xây dựng đường chuẩn
- Pha dung dịch RhoB gốc từ RhoB (bột) có M=479.02
- Từ dung dịch gốc pha loãng thành các dung dịch với nồng độ khác nhau, sau đó tiến hành đo quang ở bước sóng 552 nm. Cuối cùng xây dựng đường chuẩn.
Bảng 2.2 Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang theo nồng độ Rhodamine B
C (mg/l) 3,648 5,472 7,296 9,12 10,94