(*): pha MgO, (#): pha CuO
Kết luận: Nhƣ vậy, có thể thấy rằng pha hydrotalcite đƣợc hình thành tốt ngay
ở nhiệt độ phòng, nhiệt độ tổng hợp trong khoảng đã nghiên cứu không ảnh hƣởng đến cấu trúc pha của vật liệu vừa tạo thành cũng nhƣ vật liệu sau nung.
3.1.1.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ muối ban đầu tới cấu trúc pha của vật liệu
Vì nhiệt độ phịng pha HT/CO3 đƣợc hình thành tốt nên khi nghiên cứu ảnh hƣởng của tỉ lệ muối ban đầu tới cấu trúc pha của vật liệu chúng tôi thực hiện phản ứng ở nhiệt độ này.
Giản đồ XRD của các mẫu đƣợc tổng hợp tại nhiệt độ phòng trong 4 giờ với các tỉ lệ muối ban đầu khác nhau đƣợc thể hiện ở hình 3.7.
Hình 3.7: Giản đồ XRD của các mẫu HT/CO3 chưa nung với tỉ lệ muối ban đầu khác nhau (a- HT1/CO3, b- HT4/CO3, c- HT5/CO3, d- HT6/CO3)
(#) pha hydrotalcite, (*) pha của Al(OH)3
Đối với các mẫu không nung, từ giản đồ ở hình 3.7 ta thấy hai mẫu HT4/CO3 (x = 0,3), HT1/CO3 (x = 0,15) có lƣợng Al thấp, x ≤ 0,33 thì chỉ tạo ra pha HT. Mẫu HT5/CO3 (x = 0,5) và HT6/CO3 (x = 0,7) với thành phần Al lớn, x>>0,33, thì ngồi
pha HT cịn có thêm pha Al(OH)3. Trong tất cả các mẫu đều không thấy xuất hiện pha Cu(OH)2 và Mg(OH)2. Với mẫu HT4/CO3, các vạch nhiễu xạ có cƣờng độ lớn và sắc nét hơn chứng tỏ pha tinh thể HT hình thành tốt hơn.
Đối với các mẫu sau nung (hình 3.8):
Mẫu HT1/CO3-500 và mẫu HT4/CO3-500; thể hiện các vạch đặc trƣng của MgO tại 2θ = 37; 43; 62,2 và CuO tại 2θ = 35,3; 38,9.
Mẫu HT5/CO3-500, bên cạnh MgO, bắt đầu xuất hiện các vạch đặc trƣng cho spinel MgAl2O4 tại 2θ = 31,2; 37,0; 44,9; 59,5; 65,2.
Mẫu HT6/CO3-500 chỉ xuất hiện pha MgAl2O4.
Kết quả này có thể giải thích do các mẫu HT5/CO3-500 và HT6/CO3-500 có hàm lƣợng Al lớn tạo điều kiện cho sự hình thành pha spinel ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên pha CuAl2O3 có thể do hàm lƣợng nhỏ nên không phát hiện đƣợc trên giản đồ XRD.
Hình 3.8: Giản đồ XRD của các mẫu HT/CO3 sau nung với tỉ lệ muối ban đầu khác nhau
(a- HT1/CO3-500, b- HT4/CO3-500, c- HT5/CO3-500, d- HT6/CO3-500)
Nhƣ vậy, với hàm lƣợng Al trong mẫu quá cao sẽ khơng hình thành đơn pha hydrotalcite.
3.1.2. Hình thái học vật liệu và ảnh hƣởng của các thông số phản ứng đến hình thái học của vật liệu
Ảnh chụp SEM của một số mẫu vật liệu vừa tổng hợp và sau khi nung đƣợc trình bày trên hình 3.9.
Hình 3.9: Ảnh SEM của các mẫu:
a- HT1/CO3; b- HT1/CO3-500;c- HT3/CO3-500
Đối với mẫu chƣa nung (HT1/CO3, Hình 3.9a): Vật liệu đã thể hiện dạng hạt, tuy nhiên biên hạt khơng rõ, kích thƣớc hạt khơng đều.
Đối với mẫu nung (HT1/CO3-500, Hình 3.9b): Các hạt trịn với biên hạt rõ nét. Kích thƣớc hạt khá nhỏ và đồng đều, khoảng dƣới 50nm.
Đối với mẫu tổng hợp ở nhiệt độ cao (HT3-CO3-500, Hình 3.9c): So sánh với mẫu tổng hợp ở nhiệt độ phịng (Hình 3.9b), mẫu tổng hợp ở nhiệt độ cao có hình thái hồn tồn khác biệt; các hạt vật liệu hầu hết ở dạng phiến khơng đều, kích thƣớc có thể từ 100nm đến 300nm. Nhiều phiến gắn kết thành từng đám lớn.
Biến đổi hình thái học của vật liệu sau nung theo tỉ lệ muối ban đầu khác nhau
Kết quả phân tích ảnh SEM của các mẫu vật liệu HT/CO3 sau nung ở 5000C tổng hợp với các tỉ lệ muối ban đầu khác nhau đƣợc thể hiện ở hình 3.10. Nhìn chung các mẫu vật liệu đều có dạng hạt trịn. Tuy nhiên kích thƣớc hạt và mức độ kết tập thể hiện rất khác nhau trong các mẫu, đặc biệt là giữa các mẫu có hàm lƣợng nhơm thấp (mẫu HT1/CO3-500, HT4/CO3-500, Hình 3.10a, b) và mẫu có hàm lƣợng nhơm cao (mẫu HT5/CO3-500, HT6/CO3-500, Hình 3.10c, d).
Sự khác biệt về kích thƣớc hạt có thể giải thích từ sự phân tán của nhơm trong mạng oxit MgO, kích thƣớc ion Al3+ là khá nhỏ so với Mg2+, làm giảm kích thƣớc mần tinh thể tạo thành do vậy hàm lƣợng nhơm càng cao, kích thƣớc hạt hình thành càng nhỏ.
Hình 3.10: Ảnh SEM của mẫu HT/CO3 sau nung ở các tỉ lệ muối ban đầu khác nhau
(a- HT1/CO3-500, b- HT4/CO3-500, c- HT5/CO3-500,d- HT6/CO3-500)
Kết luận: Phân tích kết quả chụp ảnh SEM của các mẫu vật liệu HT/CO3 cho
thấy các điều kiện tổng hợp khác nhau vật liệu có hình thái học rất khác nhau và có sự biến đổi lớn tùy theo điều kiện cụ thể của quá trình tổng hợp.
3.1.3. Xác định thành phần các nguyên tố trong vật liệu
Thành phần các nguyên tố đƣợc phân tích với mẫu đại diện HT4/CO3. Kết quả đƣợc thể hiện trên hình 3.11.