3.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ dung dịch muối Halogen lên cấu trúc của đơn lớp Langmuir AA
3.3.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ muối NaI, NaCl lên cấu trúc của đơn lớp
Phổ SFG với cấu hình phân cực SSP, tần số hồng ngoại từ 2800 cm-1 đến 3600 cm-1 của đơn lớp Langmuir AA/ dung dịch muối NaI, NaCl ở các nồng độ khác nhau như: 1M và 2M được so sánh với phổ SFG đơn lớp Langmuir AA/ bề mặt nước nguyên chất được thể hiện trong hình 3.5 và hình 3.8. Tách riêng phổ SFG của mode dao động CHx của đơn lớp Langmuir AA trên dung dịch muối NaI và muối NaCl trong vùng có số sóng từ 2800 cm-1 đến 3000 cm-1 để quan sát (hình 3.6 và hình 3.9). Phổ SFG của mode dao động OH của đơn lớp Langmuir AA trên dung dịch muối NaI và muối NaCl trong vùng có số sóng từ 3000 cm-1 đến 3600 cm-1 ( hình 3.7 và hình 3.10).
58
Hình 3.5. Phổ SFG của đơn lớp AA trên dung dịch muối NaI với các nồng độ 1M và 2M. Tần số hồng ngoại từ 2800 cm-1 đến 3600 cm-1.
Hình 3.6. Phổ SFG của đơn lớp AA trên dung dịch muối NaI với các nồng độ 1M và 2M. Tần số hồng ngoại từ 2800 cm-1 đến 3000 cm-1.
2800 3000 3200 3400 3600
0 200 400 600 800 1000
AA_H20 AA_1M NaI AA_2M NaI 2880
2945
2800 2850 2900 2950 3000
0 200 400 600 800 1000
Số sóng (cm-1)
Cường độ tín hiệu SFG (a.u.)
AA_H20 AA_1M NaI AA_2M NaI 2880
2945
Cường độ tín hiệu SFG (a.u.)
Số sóng (cm-1)
Cường độ tín hiệu SFG (a.u.)Cường độ tín hiệu SFG (a.u.)
Số sóng (cm-1)
59
Hình 3.7. Phổ SFG của đơn lớp AA trên dung dịch muối NaI với các nồng độ 1M và 2M. Tần số hồng ngoại từ 3000 cm-1 đến 3600 cm-1.
Hình 3.8. Phổ SFG của đơn lớp AA trên dung dịch muối NaCl với các nồng độ 1M và 2M. Tần số hồng ngoại từ 2800 cm-1 đến 3600 cm-1.
2800 3000 3200 3400 3600
0 200 400 600 800 1000
Số sóng (cm-1)
Cường độ tín hiệu SFG (a.u.)
AA_H20 AA_1M NaCl AA_2M NaCl 2880
2945
3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600
0 20 40 60 80
Số sóng (cm-1)
Cường độ tín hiệu SFG (a.u.)
AA_H20 AA_1M NaI AA_2M NaI
60
Hình 3.9. Phổ SFG của đơn lớp AA trên dung dịch muối NaCl với các nồng độ 1M và 2M. Tần số hồng ngoại từ 2800 cm-1 đến 3000 cm-1.
Hình 3.10. Phổ SFG của đơn lớp AA trên dung dịch muối NaCl với các nồng độ 1M và 2M. Tần số hồng ngoại từ 3000 cm-1 đến 3600 cm-1.
2800 2850 2900 2950 3000
0 200 400 600 800 1000
Cường độ tín hiệu SFG (a.u.)
Số sóng (cm-1)
AA_H20 AA_1M NaCl AA_2M NaCl 2880
2945
3000 3100 3200 3300 3400 3500 3600
0 20 40 60 80
Cường độ tín hiệu SFG (a.u.)
Số sóng (cm-1)
AA_H20 AA_1M NaCl AA_2M NaCl
61
Trên hình 3.5 và hình 3.8 có thể thấy trong vùng có số sóng từ 2800 cm-1 đến 3600 cm-1 vẫn quan sát thấy năm mode dao động, mode dao động CHx gồm: CH2ss CH3ss; CH2AS; CH3Fr và vùng dao động yếu của OH. Trên hình 3.6 và hình 3.9, quan sát trong vùng có số sóng từ 2800 cm-1 đến 3000 cm-1 có thể nhận thấy cường độ tín hiệu SFG của các mode dao động của CHx của đơn lớp Langmuir AA/ muối giảm đi so với cường độ mode dao động của CHx của đơn lớp Langmuir AA /nước.
Theo nghiên cứu của nhóm tác giả Heather C. Allen khi nghiên cứu bề mặt dung dịch muối chứng minh rằng các ion Na+, Cl¯, I¯ đều là các ion liên kết phân cực trong phân tử NaI, NaCl trong đó ion Na+ trong dung dịch có xu hướng bị đẩy lui từ bề mặt dung dịch vào sâu trong khối còn các anion I- và anion Cl- một phần bị hấp thụ ở bề mặt và lớp ngay dưới bề mặt [19]. Phép đo thực nghiệm thế năng bề mặt của các dung dịch NaCl, NaI cũng kết luận các anion là gần bề mặt hơn so với cations [18]. Ngoài ra, theo nghiên cứu của nhóm tác giả Y. Ron Shen [21] và sử dụng mô phỏng động học phân tử (MD) [25, 26] cũng chỉ ra kết quả tương tự.
Hình 3.11. Mô phỏng MD tại bề mặt phân cách không khí/dung dịch muối NaCl (bên trái) và NaI (bên phải) 1,2 M. Sơ đồ màu: anion clorua -vàng ; anion iodide- đỏ
tươi; cation natri- màu xanh lá cây; oxy nước- màu xanh da trời ; hydro nước- màu trắng xám [26].
Như vậy cường độ tín hiệu SFG của các mode dao động của CHx của đơn lớp Langmuir AA/ muối NaCl, NaI giảm đi so với cường độ mode dao động của CHx của đơn lớp Langmuir AA /nước được giải thích như sau: sự có mặt của các anion Cl¯, I¯có mặt tại vùng phân cách làm phá vỡ cấu trúc mạng liên kết mặt phân cách,
62
đơn lớp Langmuir AA bị mất trật tự hơn, đuôi CHx bị uốn cong làm cường độ tín hiệu SFG của CHx giảm. Ngoài ra, khi nồng độ dung dịch muối NaI, NaCl tăng cao dẫn đến số lượng anion I¯, Cl¯ xuất hiện trên bề mặt tăng lên làm cường độ tín hiệu SFG giảm mạnh và đuôi CHx sẽ gãy gập khi nồng độ muối cao.
Trên hình 3.7 và hình 3.10, quan sát trong vùng có số sóng từ 3000 cm-1 đến 3600 cm-1 có thể nhận thấy xu hướng giảm cường độ SFG của mode dao động OH tương tự như giảm cường độ SFG của mode dao động của CHx. Với kết quả này một lần nữa chứng minh caion Na+ trong dung dịch có xu hướng bị đẩy lui từ bề mặt dung dịch vào sâu trong khối, trong khi các anion Cl¯, I¯ một phần bị hấp thụ ở bề mặt và lớp ngay dưới bề mặt. Ngoài ra, trong vùng dao động 3000 cm-1 đến 3600 cm-1 quan sát thấy dải ice-like của dung dịch muối NaCl, NaI 1M được tăng cường hơn so với dải ice-like của dung dịch muối NaCl, NaI 2M. Điều này cho thấy nước dưới đơn lớp Langmuir AA ở nồng độ thấp sắp xếp ổn định và có trật tự tốt hơn nồng độ cao.