5. Sự khử cation kim loại chuyển tiếp:
I.3.2.1. phơng pháp phân tích nhiễu xạ Rơnghen(XRD ):
+/ Bản chất tia X : Tia X là bớc sóng điện từ có bớc sóng λ = 0,1 - 30 Ao và có năng lợng E = 100 - 1 KeV , đợc tạo ra do sự giảm tốc độ của các
electron từ obitan bên trong nguyên tử . Những tia Rơnghen dùng cho tinh thể học có bớc sóng nằm trong khoảng 0,5 - 2,5 Ao .
+/ Nguồn phát tia X : có thể dùng một trong 3 cách sau :
-/ Bắn phá kim loại bởi một chùm electron năng lợng cao .
-/ Chiếu chùm tia X thứ nhất vào một chất để đợc chùm thứ hai tia X huỳnh quang .
-/ Dùng nguồn phóng xạ mà quá trình phân huỷ của nó phát xạ tia X . +/ Nhiễu xạ tia X : chùm tia X đơn sắc ( chùm tia tới ) hợp với mặt đơn tinh thể một góc θ . Trong trờng hợp này mặt đơn tinh thể trùng với một mặt của mạng tinh thể có khoảng cách giữa các mặt là d . Chùm tia X tơng tác với các điện tử trong lớp vỏ nguyên tử sẽ tán xạ đàn hồi và truyền ra mọi hớng . Do các nguyên tử trong tinh thể sắp xếp một cách có quy luật , tuần hoàn vô hạn trong không gian mà có những hớng mà theo hớng đó các tia tán xạ từ các nguyên tử khác nhau sẽ giao thoa . Hiện tợng chùm tia song song , tán xạ từ các nút mạng , khi chồng chập tạo vân giao thoa có biên độ tăng cờng là hiện tợng nhiễu xạ .
+/ Điều kiện Vulf - Bragg : chùm tia tán xạ theo hớng u tiên là những sóng kết hợp khi chồng chất lên nhau sẽ giao thoa . Để vân giao thoa có biên độ tăng cờng hiệu số pha của các sóng đó phải là 2.n.π . Tức là hiệu số đờng đi phải là số nguyên lần bớc sóng ( n. λ ) . Vulf - Bragg đã biểu diễn mối liên hệ phụ thuộc giữa bớc sóng λ của chùm tia tới , khoảng cách giữa các mặt d và góc θ .
trong đó : n = 1 , 2 , 3 ... là bậc nhiễu xạ
Vì 0 < sinθ < 1 nên đIều kiện Vulf - Bragg chỉ đợc thoả mãn khi d và λ
có trị số tơng đơng , cùng bậc . Vì vậy , phơng pháp nhiễu xạ tia X có gắn
bó tự nhiên với các vật liệu có cấu trúc tinh thể .
Căn cứ vào các cực đại nhiễu xạ trên giản đồ nhiễu xạ tia X ta tìm đ ợc
giá trị 2θ . Từ đó suy ra hệ thức Vulf - Bragg . So sánh giá trị d tìm đợc thành phần cấu trúc mạng tinh thể của chất cần phân tích . Bên cạnh đó giản
đồ Rơnghen ( XRD ) của mẫu nghiên cứu có thể so sánh với giản đồ chuẩn
của trung tâm nhiễu xạ quốc tế Mỹ ( ICPDP ) .
Từ phổ nhiễu xạ tia X ta có thể có đợc những thông tin sau :
Đặc trng Thông tin Vị trí của pic ( 2θ ) Pic lạ Thiếu một số hệ thống pic Đờng nền Bề rộng của pic Cờng độ pic Kích thớc ô mạng cơ sở Có mặt pha lạ Tính đối xứng
Có hay không pha vô định hình Kích thớc tinh thể
Để phân tích định lợng ngời ta dựa vào tổng chiều cao của 9 pic đặc
biệt . Các pic đợc chọn này phải ít bị ảnh hởng bởi mức hydrat và những yếu
tố khác . Khi đó hàm lợng tinh thể đợc tính :
%tinh thể =
Tổng chiều cao của các mẫu cần xác định Tổng chiều cao các pic mẫu chuẩn
(Với điều kiện hai mẫu này đo ở cùng điều kiện và khối lợng )
Ngoài ra diện tích các pic đợc chọn cũng đợc dùng để đánh giá phần
trăm tinh thể :
%tinh thể =
Tổng diện tích các pic của mẫu cần xác định Tổng diện tích các pic mẫu chuẩn
Nh vậy , hàm lợng Zeolit trong mẫu phụ thuộc vào cờng độ pic . Ngoài
ra sự dao động về thành phần hoá học ( chẳng hạn tỉ số Si/Al ; số cation trao
xạ . Do đó , ngoài phơng pháp nhiễu xạ để nghiên cứu cấu trúc Zeolit ngời ta
còn dùng thêm các phơng pháp khác dể khẳng định thêm .