CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
2.3. Phương pháp đặc trưng
2.3.1. Nhiễu xạ ti aX (XRD)
Nhiễu xạ tia X là một trong những kỹ thuật lâu đời nhất và được ứng dụng thường xuyên nhất trong xác định đặc tính của vật liệu. Phương pháp nhiễu xạ tia X cung cấp các thông tin về thành phần pha và cấu trúc của vật liệu thông qua các thông số cấu trúc mạng. Nó cịn cho phép tính tốn kích thước hạt và phân tích bán định lượng hàm lượng các chất có trong vật liệu.
Khi chiếu một chùm tia X vào tinh thể, điện từ trường của tia X sẽ tương tác với các nguyên tử nằm trong mạng tinh thể. Các tia khuếch tán từ tương tác này có thể giao thoa với nhau (Hình 2.5). Hình 2.5 mơ tả các tia X phân tán bởi các nguyên tử trong một mạng lưới được sắp xếp giao thoa theo hướng được đưa ra bởi định luật Bragg. Nếu gọi góc tới của tia X với mặt phẳng tinh thể là θ thì sự giao thoa chỉ có thể xảy ra nếu phương trình Bragg được thỏa mãn [125], [126], [127]:
2dsinθ = n (2.1) Trong đó : - n là bậc nhiễu xạ và có giá trị nguyên (n = 1,2,3,...) - là chiều dài bước sóng bức xạ tia X
- d là khoảng cách giữa hai mặt mạng tinh thể cạnh nhau - là góc giữa tia tới và mặt phẳng mạng phản xạ.
Hình 2.5. Sự phản xạ tia X trên bề mặt tinh thể
Các vật liệu mao quản trung bình trật tự có một đặc trưng khác biệt so với các vật liệu khác là đa số vật liệu khơng có cấu trúc tinh thể mà ở trạng thái vơ định hình
trong khoảng cách gần. Do vậy về mặt lý thuyết trên giản đồ nhiễu xạ không thu được các píc nhiễu xạ. Tuy nhiên, với sự sắp xếp trật tự của các lỗ xốp (các lỗ xốp xếp tuần hoàn) nên ở vùng góc hẹp (0,0÷10 0) lại xuất hiện những píc nhiễu xạ đặc trưng. Trong trường hợp này các mặt phẳng tinh thể không phải do các nguyên tử, ion hay phân tử tạo nên mà do các lỗ xốp của vật liệu sắp xếp tuần hồn tạo thành (Hình 2.6). Do khoảng cách d giữa các mặt phẳng khá lớn, ≈ 10 ÷ 100 Å, với bước sóng λCuKα = 1,5406 Å để thỏa mãn phương trình Bragg: 2dsinθ = λ thì góc 2θ < 10 0 (θ < 5 0) [128]. Hay có thể nói vật liệu CMQTB được coi là tinh thể ở khoảng cách xa (khoảng cách d lớn, θ nhỏ).
Hình 2.6. Sự sắp xếp các lỗ xốp kiểu Hexagonal 𝑎0 =2𝑑100
√3 [128]
Thực nghiệm: Trong luận án này, phổ XRD của các mẫu được ghi trên máy
HUT-PCM D8 Advance (Đức), ống phát tia Rơnghen bằng Cu với bước sóng Kα =1,5406 Ǻ, điện áp 30 KV, góc quét 2θ = 1 - 10 o và 10 - 80 o với tốc độ quét lần lượt là 0,01 o/s và 0,03 o/s ở Khoa Hóa- Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội.