Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.1 Khảo sát quá trình phân hủy nhiệt của gel khô bằng phương pháp phân tích nhiệt
Để xác định nhiệt độ nung thích hợp đối với gel khô thu được trong quá trình điều chế bột TiO2 biến tính Y kích thước nano, chúng tôi tiến hành ghi giản đồ phân tích nhiệt. Hai mẫu gel khô được điều chế theo quy trình đã trình bày ở 2.5 ứng với các điều kiện sau:
Mẫu 1: (Mẫu biến tính ytri)
Thể tích C2H5OH : 8,3 ml; Thể tích HNO3: 0,07 ml :0,4 ml Y(NO3)3 0,112M ứng với tỷ lệ khối lượng Y/TiO2 = 0,5 %.
Mẫu 2: (Mẫu không pha tạp)
Điều kiện tương tự như mẫu pha tạp nhưng 0,4 ml Y(NO3)3 được thay thế bằng 0,4 ml H2O. Giản đồ phân tích nhiệt của hai mẫu gel khô được đưa ra trong hình 3.1 và 3.2.
Furnace temperature /°C 0 100 200 300 400 500 600 700 TG/% -18 -9 0 9 18 d TG/% /min -10 -8 -6 -4 -2 HeatFlow/µ V -40 -30 -20 -10 0 10 20 Mass variation: -9.45 % Mass variation: -8.87 % Mass variation: -4.74 % Peak :101.12 °C
Peak :266.47 °C Peak :396.71 °C Peak :575.36 °C Figure:
30/03/2010 Mass (mg): 8.68
Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air
Experiment:T iO2-Y-0
Procedure:RT ----> 900C (10C.min-1) (Zone 2)
Labsys TG
Exo
Furnace temperature /°C 0 100 200 300 400 500 600 700 TG/% -20 -10 0 10 20 d TG/% /min -12 -10 -8 -6 -4 -2 HeatFlow/µV -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 Mass variation: -6.87 %
Mass variati on: -7.66 %
Mass variation: -10.35 % Peak :106.78 °C Peak :156.71 °C Peak :383.97 °C Figure: 31/03/2010 Mass (mg): 9.96
Crucible:PT 100 µl Atmosphere:Air
Experiment:TiO2-Y-0.5
Procedure:RT ----> 900C (10C.min-1) (Zone 2)
Labsys TG
Exo
Hình 3.2. Giản đồ phân tích nhiệt mẫu TiO2 biến tính ytri
với tỷ lệ khối lượng Y/TiO2 = 0,5 %
Nhận xét:
Giản đồ thứ nhất (mẫu TiO2 tinh khiết) trên đường TG và DTG thể hiện 3 quá trình giảm khối lượng ứng với các nhiệt độ:
+ Ở 100oC, mất 9,45% khối lượng kèm theo hiệu ứng thu nhiệt. Hiệu ứng mất khối lượng này có thể được quy gán cho quá trình mất nước trong mẫu.
+ Ở 200oC, mất 8,87% khối lượng kèm theo hiệu ứng tỏa nhiệt. Hiệu ứng mất khối lượng này có thể đuợc quy gán cho quá trình đốt cháy hợp chất hữu cơ trong mẫu và hợp chất nitrat đưa vào hỗn hợp.
+ Ở 580oC, mất 4,74% khối lượng, kèm theo hiệu ứng tỏa nhiệt nhỏ tại nhiệt độ này trên đường DSC, có thể quy gán tại nhiệt độ này xảy ra hai quá trình: quá trình chuyển pha kèm theo quá trình tỏa nhiệt và quá trình phân hủy nước kết tinh kèm theo quá trình thu nhiệt. Do sự xuất hiện của hiệu ứng tỏa nhiệt nhỏ trên đường DSC, nên có thể quá trình tỏa nhiệt chiếm ưu thế.
Giản đồ thứ 2, cũng xuất hiện 3 giai đoạn mất khối lượng, tuy nhiên trong 3 giai đoạn này chỉ có quá trình mất nước ở 100oC là trùng với giản đồ thứ nhất, còn 2 giai đoạn còn lại đều xuất hiện ở nhiệt độ khác. Đặc biệt trên đường DSC ở giản đồ thứ 2 không xuất hiện pick ở nhiệt độ 580oC như ở giản đồ thứ nhất. Như vậy có khả năng sự khác nhau giữa 2 giản đồ là do sự có mặt của tạp chất biến tính TiO2 và việc đưa ytri vào cấu trúc tinh thể của TiO2 có thể đã kìm hãm quá trình chuyển pha của vật liệu, dẫn đến quá trình chuyển pha xảy ra khó khăn hơn hoặc xảy ra ở nhiệt độ cao hơn.
Quá trình giảm khối lượng dường như dần ổn định và dần đạt cân bằng ở nhiệt độ trên 600oC. Vì vậy, chúng tôi chọn nhiệt độ nung mẫu là 650oC với thời gian lưu mẫu là 2 giờ trong quá trình điều chế vật liệu biến tính.