CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ THẢO LUẬN
3.1. Tổng hợp và đặc trưng của màng HAp/TKG316L
3.1.6. Ảnh hưởng của tốc độ quét
Trong phương pháp điện hóa, tốc độ quét thế cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến mật độ dòng cũng như ảnh hưởng đến sự hình thành HAp [114]. Vì vậy trong phần này HAp được tổng hợp với tốc độ quét thay đổi: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 và 10 mV/s.
Hình 3.14 biểu diễn ảnh hưởng của tốc độ quét thế đến đường cong phân cực trong khoảng 0 ÷ - 1,6 V/SCE của TKG316L trong dung dịch D3 tại nhiệt độ 25oC. Kết quả chỉ ra rằng mật độ dòng catôt giảm khi tốc độ quét thế tăng, do trong cùng một lần quét từ 0 đến -1,6 V/SCE, điện lượng giảm khi tốc độ quét nhanh, lượng các ion OH- và PO4
3- hình thành giảm.
Điện lượng quá trình tổng hợp HAp ở 25oC khi thay đổi tốc độ quét được chỉ ra trong bảng 3.4. Kết quả chỉ ra rằng với 5 lần quét trong khoảng thế 0 ÷ -1,6 V/SCE thì điện lượng giảm từ 9,52 xuống 1,01 C khi tốc độ quét thế tăng từ 1 đến 10 mV/s. Khi điện lượng quá trình tổng hợp HAp lớn, lượng
66
các ion PO43-, OH- sinh ra nhiều đã khuếch tán từ bề mặt điện cực TKG316L vào trong lòng dung dịch kết hợp với Ca2+ tạo HAp ngay trong dung dịch với tốc độ quét thế chậm (1 và 2 mV/s). Vì vậy có thể dự đoán khối lượng HAp hình thành trên bề mặt TKG316L ít khi tốc độ quét thế chậm.
-1.8 -1.5 -1.2 -0.9 -0.6 -0.3 0.0
1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 0.01
h g fe dc ba
E (V/SCE) i (A/cm2 )
-1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6
1E-3 0.01
h g fe d cba
Hình 3.14: Đường cong phân cực catôt của điện cực TKG316L trong dung dịch D3, tại 25oC với các tốc độ quét thế: (a) 1, (b) 2, (c) 3, (d) 4, (e) 5, (f) 6,
(g) 7 và (h) 10 mV/s
Bảng 3.4. Sự biến đổi điện lượng tổng hợp HAp tại 25oC trong khoảng quét thế từ 0 ÷ -1,6 V/SCE, 5 lần quét khi thay đổi tốc độ quét
Tốc độ quét
(mV/s) 1 2 3 4 5 6 7 10
Q (C) 9,52 6,87 4,45 3,18 2,95 1,74 1,43 1,01 Để khẳng định thêm kết quả quan sát bằng mắt thường, khối lượng màng HAp hình thành trên vật liệu nền TKG316L được xác định bằng cân phân tích. Hình 3.15 biểu diễn sự biến đổi khối lượng màng HAp thu được khi thay đổi tốc độ quét. Khối lượng màng HAp tăng từ 2,8 ÷ 6,4 mg/cm2 với tốc độ quét thế tăng từ 1 ÷ 5 mV/s. Nếu tiếp tục tăng tốc độ quét thế thì khối lượng HAp lại giảm và đạt 3,7 mg/cm2 tại tốc độ 10 mV/s.
Kết quả này được giải thích: với cùng 5 lần quét trong khoảng 0 ÷ - 1,6 V/SCE, tổng điện lượng cho quá trình tổng hợp HAp tăng khi tốc độ quét thế
67
giảm, do đó lượng các ion OH- và PO43- hình thành nhiều và xảy ra hiện tượng khuếch tán vào trong lòng dung dịch kết hợp với ion Ca2+ tạo thành HAp ngay trong dung dịch mà không bám dính vào vật liệu nền. Với tốc độ quét thế lớn, tổng điện lượng cho quá trình tổng hợp HAp ít, lượng các ion OH- và PO4
3-
hình thành ít nên khối lượng HAp nhỏ. Vì vậy tốc độ quét thế thích hợp cho quá trình tổng hợp HAp trên nền TKG316L là 5 mV/s.
Hình 3.15: Sự biến đổi khối lượng HAp hình thành trên TKG316L tổng hợp trong dung dịch D3, 0 ÷ -1,6 V/SCE, 5 lần quét, 25oC theo tốc độ quét thế
Bằng phân tích XRD cho thấy tốc độ quét thế có ảnh hưởng lớn đến thành phần pha của màng tổng hợp (hình 3.16). Với màng tổng hợp ở 1 mV/s, thành phần chính của màng là HAp ở góc 2 26o và 32o và thành phần phụ là DCPD ở góc 2 12o, nhưng sau đó DCPD là thành phần chính của màng với cường độ pic tăng lên khi tốc độ quét 2, 3 và 4 mV/s. Các pic của HAp gần như mất đi hoàn toàn và chỉ còn lại pic của DCPD với cường độ rất lớn trong màng tổng hợp ở tốc độ quét 7 và 10 mV/s. Kết quả này chỉ ra phản ứng tạo ion PO4
3- không được ưu tiên (phản ứng 3.5 mục 3.1.1). Bên cạnh đó, nồng độ OH- được hình thành từ việc khử H2O2 và H2O không đủ để chuyển đổi hoàn toàn HPO42-
thành PO43-
(phản ứng 3.7 mục 3.1.1). Vì vậy, sự hình thành HAp theo phản ứng 3.9 và 3.10 mục 3.1.1 bị hạn chế [108]. Với tốc độ quét 5 hoặc
68
6 mV/s, DCPD xuất hiện với cường độ rất thấp và HAp là thành phần chính của màng tổng hợp. Độ rộng pic của HAp khá lớn chứng tỏ màng HAp có độ kết tinh kém, nó tương tự như khoáng chất trong xương tự nhiên giúp cho HAp nhân tạo có thể tương thích tốt hơn với mô xương. Do đó, tốc độ quét 5 hoặc 6 mV/s được chọn để tổng hợp màng HAp [109, 115, 116].
Hình 3.16: Giản đồ nhiễu xạ tia X của màng HAp/TKG316L tổng hợp trong dung dịch D3, 0 ÷ -1,6 V/SCE, 5 lần quét, 25oC khi thay đổi tốc độ quét thế