Phản ứng DA giữa MA và GO đã đƣợc khẳng định thêm ằng phƣơng pháp phân tích phổ Raman [68]. Chúng tôi sử dụng phép đo Raman ằng đèn chiếu lazer có ƣớc sóng 514.5 nm. Kết quả đƣợc thể hiện trên hình 3.3 có thể dễ dàng th y rằng phổ Raman của vật liệu GO thƣờng có hai đỉnh đặc trƣng tại đỉnh D ở 1349 cm-1
49
đỉnh G ở 1576 cm-1. Từ kết quả cho th y đỉnh G xu t hiện khá nhọn và rõ ràng, đỉnh D có xu t hiện nhƣng cƣờng độ r t yếu. Trong đó đỉnh D có cƣờng độ tại 1349 cm-1 đặc trƣng cho các khuyết tật của mạng tinh thể. Đỉnh G với cƣờng độ mạnh có nguồn gốc từ q trình chuyển đổi trạng thái lai hóa từ C-C (sp2
) thành C-C (sp3) trong vật liệu GO. Tỷ lệ cƣờng độ peak t ng lên tại đỉnh D và G mô tả mức độ khuyết tật trên ề mặt GO và thể hiện tỷ lệ cac on sp3/sp2. Giá trị tỷ lệ ID/IG của GO và GO-MA sau phản ứng DA lần lƣợt là 0.38 và 0.33. Điều này đƣợc cho là liên kết C-sp3 t ng lên so với liên kết C-sp2. Kết quả nảy khẳng định rằng MA đã đƣợc chức hóa thành cơng lên ề mặt GO.
3.3.5 Kết quả đo phổ hồng ngoại FT-IR
Hình 3.4 Phổ hồng ngoại FT-IR của GO (a), GO-MA (b), GO-PMAAM-G1.0 (c), GO-PMAAM-G2.0 (d), GO-PMAAM-G3.0 (e)
Quan sát phổ FT-IR của GO cho th y sự tồn tại của liên kết C–O thông qua peak nằm trong khoảng số sóng 1200-1250 cm-1
[69]. Các peak nằm trong khoảng 1500- 1600 cm-1 đặc trƣng cho sự tồn tại của liên kết C=C trong các hợp ch t aromatic
50
[70, 71], trong khi dãy h p thụ nằm khoảng từ 3400-3800 cm-1 đặc trƣng cho sự có mặt của các nhóm -OH [72, 73]. Tuy nhiên sau q trình oxy hóa các peak có sự dịch chuyển nhẹ trong khoảng 3120-3750 cm-1 vẫn đặc trƣng cho sự có mặt của nhóm -OH. Ngồi ra, cịn có sự xu t hiện một peak nhỏ tại số sóng 2370 cm-1, peak này đặc trƣng cho liên kết giữa GO và CO2 do GO dễ dàng liên kết với CO2 trong khơng khí. Khi đo FT-IR khơng có q trình loại ỏ CO2 (degas) thì liên kết này vẫn hình thành và xu t hiện trên phổ FT-IR. Nhƣ ta th y từ đặc trƣng của GO sau khi gắn MA xu t hiện các peak mới tại khoảng 2750-3000 cm-1 đây là peak của liên kết CH2=CH. Điều này chứng tỏ MA đã đƣợc gắn thành công lên GO. Sau phản ứng với EDA thì vật liệu GO-MA mang peak đặc trƣng của nhóm –OH ở khoảng 3250-3700 cm-1 gần nhƣ iến m t mà thay đó là sự xu t hiện peak mới của liên kết –CONH ở 1670 cm-1 và liên kết –NH2 tại 3440 cm-1. Điều này chứng tỏ EDA đã đƣợc gắn thành công lên GO-MA [74]. Tuy nhiên, peak của các liên kết trên r t nhỏ cho đến khi quá trình gắn MA và EDA đƣợc lặp lại ba lần ta có thể th y rõ peak tại 1670 cm-1 của liên kết –CONH và 3440 cm-1 của liên kết –NH2. Kết quả này khẳng định MA và EDA đã đƣợc chức hóa nhiều lần để hình thành vật liệu polymer siêu nhánh trên nền GO.
51
3.3.6 Kết quả đo nhiễu xạ tia X (XRD)
Hình 3.5 Nhiễu xạ tinh thể tia X của graphite (a), GO (b), GO-PMAAM-G1.0 (c), AgNPs/GO-PMAAM-G1.0 (d), AgNPs/GO-PMAAM-G2.0 (e) và AgNPs/GO-
PMAAM-G3.0 (f)
Giản đồ nhiễu xạ tia X của graphite, GO, GO-PMAAM-G1.0, AgNPs/GO- PMAAM-G1.0, AgNPs/GO-PMAAM-G2.0, AgNPs/GO-PMAAM-G3.0 đƣợc trình bày nhƣ hình 3.5. Kết quả cho th y mẫu nguyên liệu graphite an đầu có đỉnh nhiễu xạ với cƣờng độ mạnh tại 2 = 26.6o là do đặc trƣng của mặt (002) trong graphite, tƣơng ứng với khoảng cách d002 = 0.34 nm giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể graphite. Trong đề tài này chúng tơi tiến hành tổng hợp GO từ graphite có độ tinh khiết cao (99%). Graphite là ngun liệu thơ lí tƣởng để tổng hợp GO theo phƣơng
52
pháp Hummer‘s cải tiến với các tính ch t tuyệt vời của graphite nhƣ độ ền kéo cao (4-5 MPa), độ dãn nhiệt tốt và khả n ng giãn nở rộng khi mở rộng thể tích [75]. Sau khi tiến hành tách lớp graphite theo phƣơng pháp Hummer‘s cải tiến thì đỉnh đặc trƣng tại 2 = 26.6o của graphite gần nhƣ iến m t hồn tồn chứng tỏ q trình tách lớp thành cơng và GO ở trạng thái vơ định hình. Q trình chức hóa GO với MA và EDA tạo thành GO-PMAAM-G1.0 cũng không làm ảnh hƣởng đến c u trúc của GO. Tuy nhiên sau khi nano ạc đƣợc tích hợp lên trên ề mặt vật liệu, sự xu t hiện của các peak tại các góc nhiễu xạ 2θ là 27o, 32o, 38.5o, 44o, 64.5o, và 77.5o tƣơng ứng với các mặt mạng (98), (101), (111), (200), (220), và (311), đây là đặc trƣng lập phƣơng tâm mặt c u trúc của nano Ag [76, 77]. Các đỉnh nhiễu xạ cao nh t của AgNPs/GO-PMAAM-G1.0, AgNPs/GO-PMAAM-G2.0, AgNPs/GO- PMAAM-G3.0 ở góc 2θ= 38.5o chỉ ra rằng các tinh thể có hƣớng phát triển ƣu tiên trong mặt phẳng có chỉ số Miller (111). Do đó khi xác định đƣợc độ án rộng vạch nhiễu xạ của peak ở mặt phẳng (111), có thể tính kích thƣớc tinh thể trung ình của AgNPs/GO-PMAAM-G1.0, AgNPs/GO-PMAAM-G2.0, AgNPs/GO-PMAAM- G3.0 theo phƣơng trình Debye-Scherrer d = 0,9λ/βcosθ [78]. Theo đó, kích thƣớc tinh thể trung ình của AgNPs/GO-PMAAM-G1.0, AgNPs/GO-PMAAM-G2.0, và AgNPs/GO-PMAAM-G3.0 lần lƣợt là 69.93, 84.01, và 97.05 Ao.
53
3.3.7 Kết quả phân tích TGA
Hình 3.6 Đƣờng cong phân tích nhiệt TGA của GO (a), GO-MA (b), GO- PMAAM-G1.0 (c), GO-PMAAM-G2.0 (d), GO-PMAAM-G3.0 (e)
Để khẳng định sự tổng hợp thành công GO-MA, GO-PMAAM phƣơng pháp phân tích nhiệt trọng lƣợng (TGA) đƣợc sử dụng. Hình 3.6 trình ày đƣờng cong phân tích nhiệt của các mẫu vật liệu cho th y GO ắt đầu phân hủy mạnh ở khoảng 200 ℃ do sự phân hủy của các nhóm chức chứa oxy trên ề mặt GO (a) và khối lƣợng còn lại 25% ở 800 ℃. Sau khi GO đƣợc chức hóa với MA và EDA, ta th y GO-MA (b), GO-PMAAM-G1.0 (c) cải thiện khả n ng ền nhiệt rõ rệt, tƣơng ứng với khối lƣợng còn lại là 65% và 53% ở 800 ℃. Tuy nhiên khi t ng số nhánh polymer trên ề mặt vật liệu GO-PMAAM để hình thành GO-PMAAM-G2.0 (d), GO-PMAAM- G3.0 (e) thì độ ền nhiệt của vật liệu giảm xuống so với GO-PMAAM-G1.0. Ở 800 ℃ khối lƣợng còn lại của GO-PMAAM-G2.0 và GO-PMAAM-G3.0 lần lƣợt là 48% và 39%. Kết quả này có thể đƣợc giải thích do các thành phần polymer hình thành nhiều đã làm giảm khả n ng ền nhiệt của vật liệu. Kết quả này rõ ràng chứng tỏ MA và EDA đã đƣợc chức hóa thành cơng lên ở t t cả các ƣớc để hình thành polymer siêu nhánh trên ề mặt vật liệu GO.
54
3.4 Kết quả tổng hợp AgNPs/GO-PMAAM
Mẫu AgNPs/GO-PMAAM đƣợc tổng hợp ằng chiếu đèn với dãy ánh sáng nhìn th y. Mẫu đƣợc phân tích phổ UV-vis trƣớc và sau khi tổng hợp để chứng tỏ sự hình thành của nano ạc. Từ quan sát ằng mắt thƣờng có thể nhận th y rằng mẫu hỗn hợp dung dịch AgNPs/GO-PMAAM an đầu khơng màu, sau q trình chiếu đèn mẫu đƣợc đem đi lọc thì dịch lọc có màu vàng do sự hình thành của nano ạc. Quan sát này cũng đã chứng tỏ nano ạc đã đƣợc hình thành trên vật liệu GO- PMAAM.