2.2.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
Để khảo sát hình dạng kích thước mẫu vật liệu nano, phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM (Transmission Electron Microscopy) đã được sử dụng. Kính hiển vi TEM là một thiết bị sử dụng chùm điện tử có năng lượng lớn, chiếu xuyên qua mẫu rắn và mỏng, kết hợp với các thấu kính từ để tạo ra độ phóng đại lớn. Độ phóng đại của kính hiển vi TEM có thể lên tới hàng triệu lần. Hình ảnh mẫu vật thu được có thể ghi nhận bằng máy ảnh kĩ thuật số, ghi ra film hoặc màn huỳnh quang.
Các ảnh TEM trong luận văn được đo trên thiết bị JEM1010 (JEOL) của Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương. Mẫu đo được chuẩn bị bằng cách nhỏ dung dịch chứa các hạt nano bạc lên một lưới đồng phủ carbon và sau đó để bay hơi tự nhiên. Trước khi đo khoảng một giờ thì các lưới đồng đã chuẩn bị được sấy khô trong chân không. Hình 2.5 miêu tả ngắn gọn sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi TEM.
Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua
2.2.2. Phương pháp phổ hấp thụ
Phương pháp phổ hấp thụ dùng để xác định phổ hấp thụ của các mẫu chất được thực hiện trên hệ đo UV – Vis V750 của hãng Jasco (Nhật Bản) tại Viện Khoa học và Công nghệ, Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên.
Theo định luật Bughe – Lambert – Beer, khi chiếu một chùm tia đơn sắc có cường độ I0 qua dung dịch có bề dày d. Sau khi bị hấp thụ, cường độ chùm tia ló ra là I thì:
- Độ truyền qua được tính theo biểu thức:
0
T I
I .
- Độ hấp thụ được tính theo biểu thức: A log T logI0
I . Độ hấp thụ A của dung dịch theo biểu thức: A = k.d.C.
Trong đó k là hệ số hấp thụ phụ thuộc vào cấu tạo của chất tan trong dung dịch, d là bề dày của dung dịch và C là nồng độ của dung dịch.
Trong trường hợp C tính bằng mol/l và d tính bằng centimet (cm) thì k
Do đó: A. .d C.
Các mẫu đo trong khuôn khổ luận văn được đo trong khoảng 300-800 nm.
+ Mẫu đối chứng được sử dụng là dung môi nước cất.
Hình 2.6 miêu tả hệ đo phổ hấp thụ UV-VisV750 của hãng Jassco – Nhật Bản.
Hình 2.6. Hê đo phổ hấp thụ UV – Vis V750 của hãng Jasco tại Viện Khoa học và Công nghệ, trường Đại học Khoa học.
2.2.3. Phương pháp phổ huỳnh quang.
Phương pháp đo phổ huỳnh quang là một trong các phương pháp phổ biến dùng để nghiên cứu các tính chất quang cơ bản của các vật liệu. Phổ hấp thụ cho biết thông tin về năng lượng hấp thụ của các chất (M + hv M* ), còn phổ huỳnh quang cho ta biết về năng lượng phát xạ của các photon trong quá trình phục hồi từ trạng thái kích thích của các photon về trạng thái cơ bản (M* M + hv). Hệ nghiên cứu phổ huỳnh quang gồm hai phần đó là nguồn kích và hệ đo phổ phát xạ của mẫu.
Điểm tương đồng của hệ đo phổ hấp thụ và phổ huỳnh quang đó là cả hai hệ đều có phần đầu là các nguồn sáng. Tuy nhiên phổ hấp thụ thì ánh sáng qua mẫu sẽ bị suy giảm, còn phổ huỳnh quang thì ánh sáng phát ra bởi mẫu có đặc tính khác so với ánh sáng nguồn kích thích. Cường độ ánh sáng phát ra được kí hiệu Iem (λem) tức là một hàm của bước sóng phát xạ.
Điểm khác nhau thứ 2 là phổ hấp thụ đánh giá mức độ hấp thụ, còn nguồn sáng và các thiết bị thu sáng không ảnh hưởng kết quả đo đạc. Còn trong phổ huỳnh quang thì năng lượng kích thích không đổi và bộ phận thu nhận tín hiệu ánh sáng rất quan trọng để thu được phổ huỳnh quang chính xác. Bước sóng ánh sáng kích thích và ánh sáng huỳnh quang là hoàn toàn khác nhau.
Hình 2.7. Sơ đồ mô tả hệ đo quang phổ huỳnh quang
Hình 2.8. Hệ phổ huỳnh quang tích hợp đo thời gian sống huỳnh quang FLS1000 tại Viện Khoa học & Công nghệ trường Đại học Khoa học – Đại
học Thái Nguyên.
2.2.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X xác định cấu trúc tinh thể.
Đây là phương pháp chiếu chùm bức xạ tia X lên bề mặt của tinh thể chất rắn cần nghiên cứu. Do tính tuần hoàn của cấu trúc mạng tinh thể vật rắn nên chùm bức xạ ta thu được sẽ có cực đại và cực tiểu nhiễu xạ. Đây là phương pháp phổ biến dùng để phân tích cấu trúc của chất rắn, nghiên cứu vật liệu cũng như độ sạch của vật liệu.
Khi có bức xạ tia X chiếu tới, các nguyên tử chất rắn sẽ trở thành các nguồn sóng thứ cấp, các sóng này sẽ giao thoa với nhau. Những sóng cùng pha sẽ tăng cường nhau tạo nên cực đại nhiễu xạ và những sóng ngược pha nhau sẽ triệt tiêu nhau tạo nên cực tiểu nhiễu xạ. Các cực đại và cực tiểu nhiễu xạ tuân theo định luật Bragg.
Kết quả đo phổ nhiễu xạ tia X trong luận văn được thực hiện bởi hệ đo phổ D2 Phaser ( Bruker AXS – Đức) tại Khoa Hóa học trường Đại học Khoa học & Đại học Thái Nguyên,
Hình 2.9. Định luật nhiễu xạ Bragg
2dhklsin n
Trong đó d là khoảng cách giữa các mặt phẳng mạng tinh thể, n = 1, 2, 3 … là số bậc phản xạ, là góc tới và là bước sóng của tia X.