Phổ IR của sản phẩm SP1 (Hình 3.12) trước khi tinh chế xuất hiện khá nhiều pic dao động đặc trưng của vật liệu graphen thu được từ phản ứng oxi hóa [9]. Về mặt lý thuyết, thành phần chính của vật liệu graphen nói chung và vật liệu GQDs nói riêng chỉ chứa C và H, tuy nhiên do sự tương tác giữa các mặt
phẳng carbon với nhau và q trình oxi hóa tách lớp đệm carbon đã hình thành nên các nhóm chức gắn lên bề mặt vật liệu như hydroxyl (-OH), epoxy (-O-) carbonyl (-C=O) và cacboxyl axit (-COOH), điều này hoàn toàn phù hợp các kết quả đã công bố [9, 32, 132]. Cụ thể, tại số sóng 3456 cm-1 xuất hiện một pic dao động của nhóm O-H. Tương tự, tại các số sóng trong khoảng từ 500 đến 1750 cm-1, xuất hiện nhiều pic dao động tại 622 cm-1 (C-H benzen), 1125 cm-1 (C-O- C), 1359 cm-1 (C-O alkoxy), 1660 cm-1 (C=O) phản ánh các pic dao động thường được quan sát thấy trong cấu trúc graphen oxit và GQDs [28, 128, 133].
Các kết quả đặc trưng sản phẩm SP1 sau phản ứng oxi hóa đệm carbon cho thấy, đây là hỗn hợp của nhiều dạng sản phẩm graphen khác nhau, có thể gồm: graphen oxit, GQDs, đệm carbon chưa phản ứng hết, muối tạo ra từ phản ứng trung hòa HNO3 và H2SO4 dư.... Hỗn hợp này cần tiến hành tinh chế để thu hồi sản phẩm GQDs chất lượng cao phục vụ cho các nội dung nghiên cứu tiếp theo.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của phương pháp tinh chế tĩnh và động đến khả năng phát quang của GQDs được trình bày chi tiết trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của điều kiện tinh chế tới khả năng phát quang GQDs
Thời gian (h) Khả năng phát quan khi dùng tinh chế tĩnh
Khả năng phát quan khi dùng tinh chế động 12 Không Không 24 Không Phát quang (GQDs-1) 48 Không Phát quang 72 Không Phát quang 96 Phát quang Phát quang 120 Phát quang (GQDs-5) Phát quang
Các kết quả thu được cho thấy, phương pháp tinh chế động có tác động tích cực tới hiệu quả của phương pháp tổng hợp GQDs. Với thời gian tinh chế động diễn ra trong 24 giờ, cho phép thu được mẫu GQDs (GQDs-1) có khả năng phát quang tương đương mẫu GQDs-5 tinh chế bằng phương pháp tĩnh trong 120 giờ (GQDs-5). Rõ ràng, điều kiện động đã góp phần làm tăng tốc độ của quá trình thẩm tách, dẫn tới làm giảm đáng kể thời gian thẩm tách thu GQDs tinh khiết, so với phương pháp tĩnh.
Hình 3.13. Phổ UV-Vis của mẫu SP1 (b), GQDs-1 (a) và GQDs-5 (c)
Kết quả đo UV-Vis của một số mẫu sản phẩm GQDs (Hình 3.13), cho thấy mẫu SP1 (trước tinh chế) hấp thụ hoàn toàn bức xạ UV tại bước sóng kích thích 365 nm, khơng quan sát thấy các đỉnh hấp thụ cực đại trong khoảng bước sóng từ 100-700 nm. Trong khi đó, đối với mẫu GQDs-1 và GQDs-5 đều quan sát thấy sự xuất hiện của hai dải hấp thụ cực đại tại bước sóng 202 nm và 258 nm sau sau khi được kích thích bởi tia UV-365 nm, thể hiện hai q trình chuyển tiếp điện tử đã xảy ra dưới ánh sáng UV. Trong đó, sự hấp thụ mạnh xảy ra tại 202 nm tương ứng với sự chuyển dịch n-π*, hấp thụ yếu tại bước sóng khoảng
258 nm tương ứng với chuyển dịch π-π*[28]. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu về khả năng phát quang của vật liệu GQDs đã cơng bố trước đó trên thế giới [28].