1.5.1 Phương pháp phân tích trắc quang
Phương pháp này dùng để xây dựng được đường chuẩn của amoni và qua đó khảo sát được khả năng hấp phụ amoni của các mẫu vật liệu hấp phụ ở các điều kiện khác nhau. Phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân tích quang học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức xạ thuộc vùng tử ngoại khả kiến hoặc hồng ngoại.
Nguyên tắc của phương pháp trắc quang là dựa vào lượng ánh sáng đã bị hấp thu bởi chất hấp thu để tính hàm lượng của chất hấp thu.
Trong phương pháp trắc quang - phương pháp hấp thụ chúng ta thường sử dụng phổ UV - VIS. Các máy đo quang loại này làm việc trong vùng tử ngoại (UV) và khả kiến (VIS) từ khoảng 190nm đến khoảng 900nm.
Lý thuyết cơ sở của phương pháp: Là nhờ vào sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch màu. Dung dịch màu là do bản thân dung dịch đã hấp thụ một phần quang phổ (một vùng phổ) của ánh sáng, phần cịn lại ló ra cho ta màu của dung dịch, chính là màu phụ của phần ánh sáng đã bị hấp phụ (vùng quang phổ còn lại).
Định luật hấp thu ánh sáng Lambert - Beer: 34
Chiếu bức xạ đơn sắc có bước sóng ßI có cường độ Io qua dung dịch chứa cấu tử khảo sát có nồng độ C. Bề dày dung dịch là 1. Tại bề mặt cuvet đo, một phần bức xạ bị phản xạ có cường độ IR, một phần bức xạ bị hấp thu có cường độ IA. Bức xạ ra khỏi dung dịch có cường độ I.
Io = I + IR + IA
Chọn cuvet đo có bề mặt nhẵn, truyền suốt để IR = 0 để phương trình 2.2 trở thành:
Ta có: Io = IA + I
log
Io
A.I.C
Trong đó: là một hằng số tỉ lệ có tên độ hấp thụ phân tử biểu thị độ hấp thụ của dung dịch có nồng độ chất tan là 1M được đựng trong bình dày 1cm [21].
1.5.2 Phương pháp phân tích cấu trúca. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) a. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction) thường được dung để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật liệu cho biết cấu trúc cơ sở dạng gì. Khi chiếu chùm tia X vào tinh thể với những góc khác nhau chúng sẽ đi vào tinh thể ở từng độ sâu khác nhau. Khi chùm tia X đập vào bề mặt tinh thể, các nguyên tử hay ion trong tinh thể đóng vai trị như các tâm phản xạ lại chùm tia X chiếu vào.
Do tinh thể có tính chất tuần hồn, các mặt tinh thể sẽ cách nhau những khoản đều đặn d, đóng vai trị như các cách tử nhiễu xạ và tạo ra hiện tượng nhiễu xạ của các tia X.
Để xác định d ta sử dụng phương trình Vulf-Bragg: (hiệu quang trình của hai tia phản xạ bất kì trên hai mặt phẳng cạnh nhau).
35
∆L = 2. d. sinθ
Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thõa mãn điều kiện:
L 2.d.sin2.
Trong đó: d- khoảng cách giữa hai mặt phẳng tinh thể song song. - góc giữa chum tia X và mặt phẳng phản xạ.
- bước sóng tia X.
n- bậc của nhiễu xạ (là số nguyên).
Căn cứ vào cực đại trên giản đồ, tìm được , tính d theo phương trình Vulf-Bragg so sánh với d chuẩn sẽ suy ra được dạng cấu trúc tinh thể. Phương pháp này cho phép đánh giá được cấu trúc thứ cấp thuộc dạng gì, kết hợp với phương pháp phổ hồng ngoại IR sẽ có được đánh giá sâu hơn [17].
Trong nghiên cứu này, các mẫu vật liệu được tiến hành phân tích nhiễu xạ tia X trên máy D8-ADVANCE, với điện áp gia tốc 40KV, cường độ dòng 40mA, bức xạ Cu
- Kα (dùng tấm lọc Ni), tốc độ quét 0,01o2θ/2s. Sử dụng khoảng 1g mẫu để phân tích tồn bộ sau khi nghiền thành mẫu bột, sau đó cho vào khay mẫu và cho vào máy phân tích. Một đường nhiễu xạ X-Ray được chạy cho vào mỗi mẫu với góc quét 2θ thay đổi từ 7o đến 30o.
b. Phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại (IR)
Phổ hấp thụ hồng ngoại (Infrared) là một phương pháp đơn giản nhưng cho những thông tin rất cơ bản và hữu ích về tính chất bề mặt, sự tương tác giữa các phần tử. Khi chiếu một chùm tia đơn sắc qua chất cần phân tích với số sóng nằm trong vùng hồng ngoại (50÷4000cm-1), một phần năng lượng bị hấp thụ sẽ làm giảm cường độ tia tới.
36
Đường cong biễu diễn sựu phụ thuộc của độ truyền quang vào bước sóng gọi là phổ hấp thụ hồng ngoại. Trên phổ hồng ngoại sẽ xuất hiện một bước sóng đặc trưng bằng các điểm cực đại ở mỗi nhóm chức hoặc liên kết. Căn cứ vào điểm cực đại này có thể xác định được liên kết giữa các nguyên tử hay nhóm nguyên tử, từ đó xác định được cấu trúc của nhóm cần nguyên cứu [8].
Bảng 1.2: Các dao động IR đặc trưng
Dao động đặc trưng
Dao động hóa trị bất đối xứng bên trong tứ diện Dao động hóa trị đối xứng bên trong tứ diện Liên kết T-O
Liên kết Si-O
Dao động biến dạng của liên kết T-O
Dao động hóa trị bất đối xứng bên ngồi tứ diện TO4 Dao động hóa trị đối xứng bên ngồi tứ diện TO4 Dao động của vịng kép 5 cạnh
Dao động biến dạng liên kết trong tứ diện TO4