3.1. Kết quả tổng hợp và đặc trưng của vật liệu
3.1.2. Vật liệu nano β-MnO2 dạng dây
Vật liệu nano β-MnO2 dạng dây được điều chế bằng phản ứng thuỷ nhiệt dung dịch Mn(NO3)2 ở nhiệt độ 170 oC trong thời gian 6 h. Hình 3.4 biểu diễn phổ nhiễu xạ tia X của sản phẩm thu được.
Hình 3.4 Phổ XRD của tinh thể β-MnO2
Từ kết quả phân tích phổ XRD và so sánh với phổ chuẩn cho thấy các tín hiệu thu được đều khớp với cấu trúc tinh thể β-MnO2 dạng tứ phương (Tetragonal) (a = 4,39 Å, b = 4,39 Å, c = 2,86 Å, α = 900, β = 900, γ = 900) với dạng đối xứng P42/mnm. Bảng 3.2 biểu diễn một số đỉnh đặc trưng trên phổ XRD với chỉ số Miller của các mặt và giá trị khoảng cách d tương ứng.
Bảng 3.2 Một số đỉnh đặc trưng của tinh thể β-MnO2.
Tinh thể β-MnO2 có cấu tạo kiểu rutin, tế bào mạng lưới thuộc hệ tứ phương khối tâm là Mn còn lại là O tạo thành bát diện đều bao quanh Mn (2 oxi nằm ở mặt
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample beta MnO2-1
03-065-2821 (C) - Manganese Oxide - MnO2 - Y: 89.84 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Tetragonal - a 4.39500 - b 4.39500 - c 2.86000 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - P42/mnm (136) File: Tu HL mau beta-MnO2-1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 9 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi:
L in (C p s) 0 100 200 300 400 500 2-Theta - Scale 20 30 40 50 60 70 d=4. 430 d=3. 103 d=2. 400 d=1. 622 d=2. 112 d=1. 554 d=2. 203 110 101 200 111 211 220
trên dọc theo một đường chéo, 2 oxi nằm ở mặt dưới cùng theo hướng đường chéo đó, 2 ion oxi nữa nằm ngay trong tế bào nhưng theo hướng đường chéo khác). Mỗi tế bào mạng có 2 phân tử MnO2. Hình 3.5 mơ phỏng cấu trúc tinh thể của β-MnO2.
Hình 3.5 Cấu trúc tinh thể β-MnO2
Hình 3.6 biểu diễn hình thái cấu trúc của tinh thể β-MnO2 thu được từ phản ứng thuỷ nhiệt. Sản phẩm β-MnO2thu được có hình thái cấu trúc nano dạng dây có đường kính khoảng ~80-100 nm và chiều dài ~10 μm. Trong đó hình 3.6(a) và 3.6(b) biễu diễn ảnh chụp SEM của mẫu MnO2 thu được với độ phóng đại 60000X và 30000X cho phép quan sát rõ hơn hình thái nano dạng thanh sản phẩm, trong khi đó hình 3.6(c) và 3.6 (d) tương ứng với các độ phóng đại 15000X và 5000X cho phép quan sát chiều dài của các nano β-MnO2.
Hình 3.6 Hình thái cấu trúc nano của β- MnO2
Quá trình hình thành nano β-MnO2 dạng dây từ phản ứng thuỷ nhiệt của dung dịch Mn(NO3)2 được khảo sát chi tiết trong tài liệu [15], trong đó q trình phản ứng chủ yếu diễn ra theo hai phải ứng hoá học sau đây:
Mn(NO3)2 β-MnO2 + 2NO2 4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3