18
3.1.1.1.Đặc trưng cấu trúc của vật liệu
Giản đồ XRD:
- Vật liệu vừa tổng hợp:
Giản đồ XRD của mẫu HT4/CO3, đƣợc tổng hợp ở 300C với tỉ lệ mol Mg:Cu:Al = 60:10:30 thời gian 4 giờ đƣợc cho trên hình 3.1. Trên giản đồ thể hiện rất rõ cấu trúc lớp trúc lớp của pha hydrotalcite với các pic đặc trƣng cho các mặt (003); (006); (009); (015); (018); (110); (113) tƣơng ứng với 2θ = 11,2; 22,8; 34,5; 38,6; 45,6; 60; 62 (JCPDS22-0700). Không thấy sự xuất hiện các pic lạ.
Khoảng cách d, tính trên cơ sở pic cao nhất tƣơng ứng với mặt (003), xác định đƣợc là 7,65 Å. Giá trị này gần tƣơng đƣơng với số liệu đã đƣợc công bố đối với các HT/CO3 là 7,70 Å, chứng tỏ rằng mẫu HT đã tổng hợp chứa anion CO32- ở trong lớp xen giữa [24, 33].
Hình 3.1: Giản đồ XRD của vật liệu HT4/CO3 vừa tổng hợp
- Vật liệu sau nung: trong ứng dụng, vật liệu HT thƣờng đƣợc nung ở nhiệt độ cao sau khi tổng hợp. Quá trình nung nhằm mang lại một số lợi ích: tăng độ tinh thể, mức độ trật tự tinh thể của vật liệu; Thay đổi cấu trúc xốp, cải thiện độ xốp của
vật liệu; Phân hủy HT, loại ion lớp xen giữa, nhằm sử dụng khả năng nhớ lại cấu trúc lớp HT của vật liệu sau nung khi cho lại vào dung dịch. Tính chất này rất quan trọng đối với các ứng dụng hấp phụ của vật liệu nhƣ đã đƣợc trình bày trong phần tổng quan; Và cuối cùng, sau quá trình nung độ bền của vật liệu cũng đƣợc cải thiện đáng kể.
Trên hình 3.2 là giản đồ XRD của 2 mẫu HT4/CO3 nung ở 2000C và 5000C đƣợc so sánh với mẫu HT4/CO3vừa tổng hợp. Từ hình 3.2 ta thấy giản đồ XRD của vật liệu HT4/CO3 nung ở 5000C (hình 3.2c) các pic đặc trƣng của MgO tại vị trí 2θ = 37; 43; 62,2 và pic của CuO tại 2θ = 35,3; 38,9 và không phát hiện thấy sự tồn tại hợp chất của nhôm. Một số nghiên cứu đƣợc công bố trƣớc đây cũng đã khẳng định rằng Al2O3 nằm phân tán trong mạng MgO-CuO, không tách thành pha riêng [15, 17, 27]. Còn vật liệu HT4/CO3 nung ở 2000C (hình 3.2b) vẫn thể hiện các pic tƣơng tự nhƣ giản đồ XRD của mẫu trƣớc khi nung (hình 3.2a).
Hình 3.2: Giản đồ XRD của vật liệu HT4/CO3 (a-chưa nung, b- nung 2000C, c- nung 5000C)
Phổ FTIR:
Trên phổ FTIR của mẫu HT4/CO3 (hình 3.3), có thể thấy các vạch hấp thụ đặc trƣng cho HT. Dải hấp thụ rộng trong khoảng 3300-3600 cm-1 đƣợc gán cho dao động hóa trị của nhóm OH- trong phân tử HT và của các phân tử nƣớc hấp thụ giữa các lớp. Vạch 1633,45 cm-1 đƣợc gán cho dao động biến dạng cũng của liên kết OH- và phân tử nƣớc hấp thụ trong vật liệu. Vạch hấp thụ mạnh tại 1374,38cm-1 và vạch 651,57 cm-1 là do các nhóm ion CO32-. Các vạch hấp thụ khác ở vùng dƣới 1000 cm-1 (941,73; 783,69; 612,71; 553,12; 431,36 cm-1) đặc trƣng cho các dao động của liên kết Al-O, Mg-O, Cu-O trong HT [19, 44].
Hình 3.3: Phổ FTIR của mẫu HT4/CO3 chưa nung
Phổ FTIR của mẫu HT4/CO3-500 (hình 3.4) cho thấy sau khi nung thì cƣờng độ các vạch hấp thụ đặc trƣng của nƣớc và đặc biệt là của CO32- đều giảm do khi nung ở nhiệt độ cao thì các phân tử nƣớc và khí CO2 trong hydrotalcite thoát ra. Vẫn xuất hiện một số vạch hấp thụ trong vùng dƣới 1000 cm-1. Chú ý rằng vạch đặc trƣng cho HT với cƣờng độ lớn nhất ở khoảng 780 cm-1 trong mẫu HT tổng hợp đã không còn xuất hiện trên phổ của các mẫu nung. Điều này cho thấy HT đã bị phân hủy trong quá trình nung, các vạch hấp thụ trong vùng bƣớc sóng này là do dao động của MgO (tại 539,73 cm-1) và CuO (tại 610,29 và 455,59 cm-1) [19, 44].
Hình 3.4: Phổ FTIR của mẫu HT4/CO3 nung ở 5000C
Kết luận: Từ kết quả phân tích giản đồ XRD và phổ FTIR cho thấy vật liệu
đã đƣợc tổng hợp có cấu trúc tinh thể đơn pha hydrotalcite.