Giản đồ nhiễu xạ tia X của các zeolit X tổng hợp được trình bày trên hình 3.5, 3.7 và các phụ lục 4 – 8, kết quả được tóm tắt trong bảng 3.4.
3.4.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng
Bảng 3.4: Kết quả XRD của các mẫu zeolit X.
STT Mẫu Thành phần pha Tỉ lệ SiO2/Al2O3
1 X60 -10 Na2O.Al2O3.1.68SiO2.1,73 H2O 1,68 2 X80-10 1,02Na2O.Al2O3.2,16 SiO2.H2O 2,16 3 X100-10 1,02Na2O.Al2O3.2,16 SiO2.H2O 2,16 4 X80-8 Na2O.Al2O3.1.68SiO2.1,73 H2O 1,68 5 X80-12 1,31Na2O.Al2O3.2,01SiO2.1,65 H2O 2,01
Hình 3.5cho thấy giản đồ XRD của các mẫu X80 - 10, X100 -10có xuất hiện các pic của zeolit X giống với kết quả của tác giả [7, 27]. Cả hai mẫu đều có pha tinh thể Faujasite có cơng thức: Na14Al12Si13O51.6H2O.Các pic đều rất sắc và nhọn, chứng tỏ mẫu zeolit tổng hợp được có độ tinh thể cao và kích thước hạt lớn.
Hình 3.5.Giản đồ XRD của mẫu zeolite Xvới nhiệt độ phản ứng khác nhau
Riêng với mẫu X60 -10pha tinh thể zeolite X hình thành có tỉ lệ SiO2/ Al2O3 và độ tinh thể thấp.Qua đó chúng tơi có thể đi đến kết luận: Nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng tới sự hình thành zeolit. Khi tăng nhiệt độ phản ứngthì khả năng chuyển hóatạo thành zeolit diễn ra thuận lợi hơn.
Kết quả chụp SEM(hình 3.6)cho thấy sự ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứngđến sự hình thành tinh thể zeolit. Ở nhiệt độ phản ứngthấp (600C)sản phẩm chủ yếu tồn tại pha vơ định hình, ở nhiệt độ cao hơn ( 800C và 1000C) các tinh thể zeolit hình thành với hình dạng rõ ràng và khá giống nhau.
Nhiệt độ để zeolit X kết tinh gần như hoàn toàn là 800C với thời gian phản ứnglà 10h.Ở nhiệt độ cao hơn (1000C)tinh thể zeolit không phát triển thêm nữa. Do đó chúng tơi chọn nhiệt độ phản ứnglà 800C cho các thí nghiệm tổng hợp zeolit X tiếp theo.
a) b)
c)
Hình 3.6.Ảnh SEM của zeolit X ở nhiệt độ phản ứngkhác nhau:
a) X6-10 , b) X80-10, c) X100-10.
3.4.2. Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng
Trong thí nghiệm này chúng tôi cố định nhiệt độ phản ứng là 800C và thời gian phản ứng là 8h,10h và 12h.
Hình 3.7.Giản đồ XRD của mẫu zeolit X vớithời gian phản ứng khác nhau.
Kết quả XRD ở hình 3.7 cho thấy độ tinh thể và tỉ lệ SiO2/Al2O3tăng mạnh khi tăng thời gian phản ứng từ 8h lên 10h, sau đó giảm chậm khi tăng thời gian phản ứng lên 12h. Điều này có thể được giải thích là do khi thời gian phản ứng quá dài thì các tinh thể zeolit X có xu hướng chuyển sang pha quart bền vững hơn về mặt nhiệt động học làm cho độ tinh thể giảm đi.
Hình 3.8 là ảnh SEM của các mẫu X80 – 8, X80 – 10 và X80 -12.
Kết quả ảnh SEM cho thấy thời gian phản ứng là 10h thu được tinh thể lớn và có hình dạng rõ ràng.
Để nghiên cứu đặc trưng pha zeolit X, chúng tôi tiến hành chụp phổ IR với mẫu tổng hợp thành cơng nhất là X80 – 10 (hình 3.9).
a) b)
c)
Hình 3.8.Ảnh SEM của zeolit X với thời gian phản ứngkhác nhau:
a) 8h( X80 – 8) , b) 10h (X80 -10), c) 12h(X80 -12).
Trên phổ IR của mẫu X80-10 xuất hiện pic ở 570,93 cm-1 đặc trưng cho dao động liên kết ngoài của tứ diện TO4 (T = Si, Al) của vòng kép 6 cạnh (D6R) trong cấu trúc Faujasit với cường độ mạnh. Điều đó chứng tỏ lượng pha tinh thể cao. Ngồi ra, cịn xuất hiện pic ở 462,92 cm-1đặc trưng cho dao động biến dạng của các liên kết T- O trong tứ diện TO4 và là pic đặc trưng điển hình của zeolit X [7,23].
Các kết quả trên cho thấy kết quảthu được từcác phương pháp XRD, IR và SEM có sự phù hợp đáng tin cậy và cho phép khẳng định: nhiệt độ và thời gian phản ứng là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp zeolit X.