CHƢƠNG 2 THỰC NGHIỆM
2.3 3 Phương pháp phân tích nhiệt vi sai DTA
Phƣơng pháp phân tích và nhiệt vi sai cho thơng tin về q trình chuyển pha và biến đổi cấu trúc của mẫu nghiên cứu. Dựa trên các hiệu ứng nhiệt (thu nhiệt, tỏa nhiệt) trên giản đồ DTA (do quá trình tách nƣớc, chuyển pha, nóng chảy…). Phƣơng pháp phân tích nhiệt DTA đƣợc tiến hành trên máy Shimadzu DTA-50H của Nhật - Phịng phân tích nhiệt - Trƣờng ĐH Bách Khoa Hà Nội. Các mẫu phân tích đƣợc đặt trên một chén nung Al2O3 trơ, trong mơi trƣờng khơng khí ở điều kiện từ nhiệt độ phòng đến 1000 0C, tốc độ gia nhiệt 100C/phút. Trong quá trình nung, ghi đƣờng nhiệt độ, và đƣờng DTA.
2.3.4. Phương pháp chụp ảnh điện tử quét ( SEM)
Nguyên lý hoạt động của phƣơng pháp này dựa trên việc sử dụng tia điện tử để tạo ảnh mẫu nghiên cứu. Chùm tia điện tử đƣợc tạo ra từ catot qua hai tụ quang điện tử sẽ đƣợc hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Khi chùm tia điện tử đập vào mẫu sẽ phát ra các tia điện tử truyền qua. Tia truyền qua đƣợc dẫn qua điện thế gia tốc rồi vào phần thu và biến đổi thành tín hiệu ánh sáng, tín hiệu đƣợc khuếch đại, đƣa vào mạng lƣới điều khiển tạo độ sáng tối trên màn ảnh (hình 2.2). Mỗi điểm trên mẫu cho một điểm tƣơng ứng trên màn. Độ sáng tối trên màn ảnh phụ thuộc vào lƣợng điện tử phát ra tới bộ thu và phụ thuộc vào hình dạng bề mặt mẫu nghiên cứu. Phƣơng pháp SEM cho phép xác định hình thể bề mặt của xúc tác rắn, dạng tinh thể, dạng hạt, kích thƣớc hạt…
Hình 2.2: Sơ đồ thiết bị kính hiển vi điện tử quét
Trong bản luận văn thạc sỹ này, chúng tôi báo cáo kết quả ghi SEM các mẫu sét và cacbon tại Viê ̣n Vệ sinh Dịch tễ Trung ƣơng.
2.3.5 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM (Transmission Electron Microscopy) Microscopy)
Phƣơng pháp dƣ̣a trên viê ̣c sƣ̉ du ̣ng chùm tia điê ̣n tƣ̉ để ta ̣o ảnh mẫu nghiên cƣ́u. Chùm tia đƣợc tạo ra từ catot qua hai “tụ quang” điện tử sẽ đƣợc hội tụ lên mẫu nghiên cƣ́u. Khi chùm tia điê ̣n tƣ̉ đâ ̣p vào mẫu sẽ phát ra các chùm tia điện tử truyền qua. Các điện tử truyền qua này đƣợc đi qua điện thế gia tốc rồi vào phần thu và biến đổi thành tín hiệu ánh sáng , tín hiệu đƣợc khuếch đại , đƣa vào ma ̣ng lƣới điều khiển ta ̣o đô ̣ sáng trên màn ả nh. Mỗi điểm trên mẫu cho mô ̣t điểm tƣơng ƣ́ng trên màn. Độ sáng tối trên màn ảnh phụ thuộc vào lƣợng điện tử phát ra tới bộ thu và phụ thuộc vào hình dạng bề mặt mẫu nghiên cứu.
Hình 2.3: Sơ đồ thiết bị kính hiển vi điện tử truyền qua
Phƣơng pháp HRTEM đƣơ ̣c sƣ̉ du ̣ng trong viê ̣c đă ̣c trƣng bề mă ̣t và cấu trúc vâ ̣t liê ̣u. Ảnh HRTEM đƣợc chu ̣p ở hiê ̣u điê ̣n thế 80,0 KV ta ̣i Viê ̣n Vệ sinh Dịch tễ Trung ƣơng, có độ phóng đại ảnh từ 300.000 đến 450.000 lần.
2.3.6 Phương pháp BET
Nguyên tắc của phƣơng pháp : bề mă ̣t riêng của mô ̣t xúc tác hay vâ ̣t liê ̣u rắn là bề mặt của một gam chất rắn đó . Chất xúc tác rắn có thể là ở da ̣ng khối hay xốp .
Đối với các xúc tá c da ̣ng khối, bề mă ̣t riêng là bề mă ̣t ngoài của nó , còn đối với các xúc tác xốp bề mặt riêng gồm bề mặt ngoài và bề mặt trong của các xúc tác . Nói chung bề mă ̣t riêng của các xúc tác xốp cao hơn là bề mă ̣t riêng của cá c xúc tác không xốp. Bề mă ̣t trong của các xúc tác xốp là mô ̣t vấn đề thú vi ̣ và đóng mơ ̣t vai trị quan trọng trong xúc tác dị thể . Các lỗ xốp và sự phân bố không gian cũng nhƣ đƣờng kính lỗ xốp đóng mô ̣t vai trò cƣ̣c kì quan tro ̣ng trong đô ̣ hoa ̣t đô ̣ng và đô ̣ chọn lọc của xúc tác rắn đối với những quá trình phản ứng khác nhau .
Ngồi ra, viê ̣c nghiên cƣ́u bề mă ̣t riêng cũng giúp ta có thể tra soát đƣợc đô ̣ lă ̣p của các xúc tác rắn khi điều chế chúng.
Lý thyết xác định bề mặt riêng của các xúc tác rắn là lý thuyết hấp phụ đa lớp của Brunaner , Emmett và Teller, cụ thể là dựa trên phƣơng trình của Brunaner , Emmett và Teller (BET) mô tả sƣ̣ hấp phu ̣ vâ ̣t lý đa lớp trên bề mặt chất rắn . Phƣơng trình còn đƣợc go ̣i ngắn hơn là phƣơng trình B.E.T mà da ̣ng đƣợc dùng phổ biến nhất là:
0 0 . . 1 . 1 ) ( P P V C C V C P P V P m m
Trong đó: P: áp suất của khí bị hấp thụ khi đo P0: áp suất hố lỏng của khí
V: thể tích khí bi hấp thụ tƣơng ứng ở áp suất đo P C: hằng số phụ thuô ̣c vào nhiê ̣t hấp phu ̣
Vm: thể tích khí bi ̣ hấp phu ̣ đơn lớp trên toàn bô ̣ bề mă ̣t xúc tác Phƣơng pháp hấp phu ̣ vâ ̣t lý này còn cho phép xác định: Độ xốp của xúc tác rắn(tƣ́c là thể tích lỗ tổng cô ̣ng ), phân bố kích thƣớc lỗ . Các kết quả đo đƣợc xử lý bằng phần mềm của máy tính v à có thể in lấy kết quả : diê ̣n tích bề mă ̣t riêng của xúc tác rắn,thể tích lỗ tổng cộng, phân bố kích thƣớc lỗ.
Các mẫu xúc tác đƣợc đo diện tích bề mặt tại Phịng thí nghiệm trọng điểm Lọc hóa dầu - Trƣờng Đại học Bách khoa Hà nội.
2.3.7 Phân tích nguyên tố bề mặt bằng phương pháp EDX (Energy Dispersive X – Ray).
Vi phân tích nguyên tố bằng phƣơng pháp EDX dựa trên việc đo năng lƣợng tia X phát ra từ mẫu nghiên cứu khi mẫu đƣợc chiếu một chùm tia X có năng lƣợng từ 0.5 tới 20 kV. Các mẫu cacbon đƣợc xác định phổ EDX tại khoa Vật lý – Trƣờng ĐHKHTN