Hỡnh 3.5 là giản đồ XRD của cỏc mẫu Fe-CTAB-bentonit tổng hợp ở cỏc tỉ lệ
+ − Fe3 OH /n n khỏc nhau. 0 10 20 30 40 50 60 (001) 2,0FeCM 1,5FeCM 1,0FeCM 0,8FeCM 0,4FeCM 0,3FeCM CM M C ư ờ n g đ ộ ( tù y c h ọ n ) 2 Theta (độ)
Hỡnh 3.5. Giản đồ XRD của cỏc mẫu Fe-CTAB-bentonit tổng hợp ở cỏc tỉ lệ
+ − / Fe3
OH n
n khỏc nhau
Bảng 3.4. Cỏc giỏ trị d001 và ∆d001 của cỏc mẫu Fe-CTAB-bentonit ở cỏc tỉ lệ
+ − / Fe3
OH n
n khỏc nhau
Mẫu M CM 0,3FeCM 0,4FeCM 0,8FeCM 1FeCM 1,5FeCM 2,0FeCM
d001 14,4 19,3 16,1 17,6 17,9 18,3 18,2 19,3 ∆d001=d001
-14,4(Å) - 4,9 1,7 3,2 3,5 3,9 3,8 4,9
So với mẫu bentonit tinh chế thỡ peak phản xạ ở mặt (001) của mẫu bentonit biến tớnh bằng CTAB (CM) cú cường độ lớn hơn và dịch chuyển về phớa gúc 2θ nhỏ hơn. Khoảng cỏch khụng gian d001 của mẫu CM là 19,3 Å, chứng tỏ CTAB đó chốn vào giữa khoảng giữa cỏc lớp của MMT. So với mẫu CM, cỏc mẫu sột hữu cơ - vụ cơ (Fe-CTAB-bentonit) cú sự thay đổi khoảng cỏch khụng gian d001. Sự thay đổi khoảng cỏch khụng gian d001 của cỏc mẫu được túm tắt ở bảng 3.4. Với cỏc mẫu Fe-CTAB- bentonit, khi tăng tỉ lệ nOH−/nFe3+ từ 0,3 đến 2,0, giỏ trị d001 tăng dần từ 16,1 đến 19,3 Å, chứng tỏ cỏc cation Fe-poly-hydroxyl hay Fe-polymeric đó chốn vào khoảng giữa cỏc lớp của MMT, trao đổi với cỏc cation nằm giữa cỏc lớp hay cỏc cỏc cation CTA+
đó chốn vào trước đú. Trong số cỏc mẫu Fe-CTAB-bentonit, mẫu 1,5FeCM cú cường độ peak phản xạ ở mặt (001) là lớn nhất, tuy nhiờn cường độ này vẫn nhỏ hơn so với mẫu CM cho thấy quỏ trỡnh chốn cỏc cation Fe(III) vào giữa khoảng giữa cỏc lớp MMT là ớt đồng đều. Ngoài ra, từ hỡnh 3.5, chỳng tụi khụng quan sỏt thấy cỏc peak đặc trưng của α,β -FeOOH, Fe2O3, Fe3O4, cho thấy cỏc mẫu Fe-CTAB-bentonit khụng chứa cỏc tinh thể oxit hay hydroxit sắt. Tuy vậy, cú thể cỏc dạng oxit hay hydroxit sắt này hỡnh thành ở dạng vụ định hỡnh hấp phụ lờn MMT làm phỏ vỡ một phần cấu trỳc tinh thể của MMT, thể hiện ở sự giảm cường độ peak phản xạ ở mặt (001). Sự giảm giỏ trị d001 so với mẫu CM cú thể được giải thớch là do sự trao đổi cỏc cation CTA+ kớch thước lớn bằng cỏc cation Fe-poly-hydroxyl hay Fe-polymeric cú kớch thước bộ hơn, hoặc do lực tương tỏc mạnh giữa cỏc cation Fe3+ với cỏc lớp phyllosilicate.Ảnh SEM của mẫu CM (a), 0,3FeCM (b) và 1,5FeCM được trỡnh bày ở hỡnh 3.6. Hỡnh thỏi của bentonit thay đổi rừ ràng sau khi chốn CTAB và cỏc cation Fe(III). Cỏc mẫu bentonit hữu cơ, bentonit vụ cơ-hữu cơ gồm cỏc tấm đường kớnh cỡ vài μm xếp chồng lờn nhau, cho thấy cấu trỳc lớp của MMT vẫn giữ nguyờn, thậm chớ cũn rừ ràng hơn nhiều so với mẫu bentonit ban đầu (Hỡnh 3.3).
Hỡnh 3.6. Ảnh SEM của mẫu CM (a), 0,3FeCM (b) và 1,5FeCM (c)
Hỡnh 3.7 trỡnh bày đường đẳng nhiệt hấp phụ/giải hấp phụ nitrogen của cỏc mẫu M, CM, 0,3FeCM, 1,5FeCM.
a b
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0 30 60 90 120 150 L ư ợ n g h ấ p p h ụ ( cm 3 .g -1 ,SP T )
áp suất tương đối (P/Po
)
M CM 0,3FeCM 1,5FeCM
Hỡnh 3.7. Đường hấp phụ và khử hấp phụ N2 của cỏc mẫu M, CM, 0,3FeCM và 1,5FeCM
Bảng 3.5. Cỏc thụng số đặc trưng cho tớnh chất xốp của cỏc mẫu M, CM, 1,5FeCM Mẫu SBET (m2/g) Smic(m2/g) Sext(m2/g) Vp (cm3/g) Dp(nm)
M 114,44 44,72 69,72 0,187 8,49
CM 9,60 - 10,49 0,056 9,62
0,3FeCM 4,88 - - 0,020 5,70
1,5FeCM 16,56 - - 0,072 8,62
Theo phõn loại của IUPAC, đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ N2 của cỏc mẫu này đều thuộc loại IV, ở ỏp suất tương đối cao, đường đẳng nhiệt hấp phụ của cỏc mẫu đều cú vũng trễ kiểu H3 chứng tỏ cỏc mẫu đều cú cấu trỳc mao quản.
Lượng hấp phụ N2 của cỏc mẫu giảm dần theo thứ tự M, 1,5FeCM, CM, 0,3FeCM nờn thể tớch lổ xốp cũng giảm dần theo thứ tự đú. Bảng 3.4 cho thấy cỏc SBET giảm mạnh sau khi chốn cỏc cation hữu cơ và vụ cơ vào khoảng giữa cỏc lớp của MMT, từ 114,44 (M) xuống 9,60 m2/g (CM), 4,88 m2/g (0,3FeCM), 16,56 m2/g (1,5FeCM). Ngoài ra chỳng tụi nhận thấy cỏc mẫu bentonit biến tớnh khụng chứa vi mao quản. Điều này cú thể là do cỏc mao quản bị cỏc cation hữu cơ và vụ cơ chiếm chỗ. So với mẫu CM, mẫu 1,5FeCM cú SBET lớn hơn, mẫu 0,3FeCM cú SBET bộ hơn, điều này cho thấy một phần cỏc cation hữu cơ kớch thước lớn bị thay thế bởi cỏc
cation vụ cơ kớch thước bộ hơn. Nhận định này hoàn toàn phự hợp với kết quả phõn tớch XRD ở trờn.