Sau khi đã xác định được điều kiện tối ưu cho hỗn hợp phản ứng, tác giả đã tiến hành khảo sát các phương pháp tổng hợp MOF-5 gồm phương pháp nhiệt dung môi và phương pháp hoàn lưu nhiệt theo điều kiện tối ưu trên.
3.2.1. Phương pháp nhiệt dung môi.
Hỗn hợp sau khi được hòa tan hoàn toàn theo điều kiện tối ưu cho hỗn hợp (mục 3.1) tại nhiệt độ phòng, sẽ được đưa vào hệ thống Autoclave, tiến hành gia nhiệt tại 100oC trong 24h, đã thu được kết quả như sau:
Bảng 3.2. Kết quả thực nghiệm theo phương pháp nhiệt dung môi
pH Không TEA 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 Màu dung dịch T T T T V V Màu tinh thể T T T T V V Khả năng kết tinh Nhiều nhất (Ghi chú: T – Trắng, V – Vàng)
Hình 3.2. Tinh thể MOF-5 (hơi vàng) thu được trong Autoclave
Khi tổng hợp theo phương pháp nhiệt dung môi, tác giả thu được tinh thể MOF-5 có màu hơi vàng, phù hợp với nghiên cứu của [4], [16].
3.2.2. Phương pháp hoàn lưu nhiệt
Với điều kiện tối ưu cho hỗn hợp phản ứng (mục 3.1), hỗn hợp gồm Zn(NO3)2. 6H2O – 0,1188(g); H2BDC – 0,0216 (g), được hoàn tan trong 10 ml dung môi DMF. Nhiệt độ phản ứng là 100oC trong vòng 24h [24]. Đồng thời khảo sát pH từ 4,2 đến 4,6 [4], được tổng hợp theo phương pháp hoàn lưu nhiệt trong bình cầu, tại áp suất khí quyển và thu được kết quả như bảng 3.3.
Bảng 3.3.Kết quả thực nghiệm theo phương pháp hoàn lưu nhiệt
pH Không TEA 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 Màu dung dịch T T T T V V Màu tinh thể T T T T T T Khả năng kết tinh Nhiều nhất (Ghi chú: T – Trắng, V – Vàng)
Hình 3.3. Tinh thể MOF-5 được hình thành trong bình cầu
Kết quả thu được là xuất hiện tinh thể màu trắng, tương tự với kết quả mà nhóm nghiên cứu của tác giả Jinping Li và các cộng sự trong qua trình tổng hợp MOF- 5 [9], [38], hiệu suất thu được tinh thể MOF-5 là 51,6%.
Tuy nhiên, đối với phương pháp hoàn lưu nhiệt, chỉ có thể thu được tinh thể màu trắng, mà không thu được các tinh thể có màu vàng.
Như vậy, từ những kết quả của quá trình thực nghiệm trên, tác giả đã đưa ra các điều kiện phản ứng tối ưu nhất bằng phương pháp nhiệt dung môi như sau: Zn(NO3)2. 6H2O – 0,1188(g); H2BDC – 0,0216 (g), pH = 4,6 được gia nhiệt tại 100oC trong vòng 24h, tinh thể màu vàng sẽ xuất hiện.
Điều kiện phản ứng tối ưu nhất bằng phương pháp hoàn lưu nhiệt như sau: Zn(NO3)2. 6H2O – 0,1188(g); H2BDC – 0,0216 (g), pH = 4,5 được gia nhiệt tại 100oC trong vòng 24h, tinh thể màu trắng sẽ xuất hiện.
Để xác định được rõ cấu trúc MOF-5 tổng hợp được, phải dựa vào phân tích các đặc tính hóa lý của MOF-5 như phân tích XRD, phổ IR để có thể khẳng định được kết quả của quá trình tổng hợp.