Các mẫu sau khi được chế tạo đã được tiến hành đo phổ nhiễu xạ tia X. Chúng tôi lựa chọn giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu A25.60.1.12 là giản đồ nhiễu xạ tia X điển hình trong số các mẫu đã chế tạo. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu thu được trên hình 3.8.
66
Hình 3.8: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu A25.1.60.12 trước khi ủ
Kết quả đo phổ nhiễu xạ tia X cho thấy các đỉnh nhiễu xạ của mẫu A25.1.60.12 được xác định đồng nhất với cấu trúc tứ giác của TiO2. Các đỉnh của mẫu trùng với đỉnh phổ nhiễu xạ chuẩn của mẫu TiO2 ở pha anatase (JCPDS, no:21- 1272) là: (101), (004), (200).
Các đỉnh nhiễu xạ đã được xác định ứng với các mặt như sau: + Đỉnh 1 ứng với vị trí góc 2θ = 25,30 ứng với mặt (101) + Đỉnh 2 ứng với vị trí góc 2θ = 37,90 ứng với mặt (004) + Đỉnh 3 ứng với vị trí góc 2θ = 480 ứng với mặt (200)
Từ phương trình nhiễu xạ Vulf-Bragg: 2dhklSinθhkl = nλ (theo (2.1)) Với λ=1,54056 Å là bước sóng của tia X, ở đây là nhiễu xạ bậc một n =1 Suy ra: dhkl = λ/2.Sinθhkl (2)
Với cấu trúc tứ giác thì dhkl thỏa mãn biểu thức:
2 2 2 2 2 2 / / 1 c l a k h dhkl (3)
67 Từ đỉnh thứ nhất (101), thay số ta có:
Từ (2) suy ra: d =1,54056Å/2sin(25,3o/2) =3,517Å Thay d=3,517 Å, (hkl) = (101) vào (3):
Suy ra: 1/d2 = 1/a2 + 1/c2 (4)
Từ đỉnh thứ hai (004) ta có: d =1,54056Å/2sin(37,9o/2) = 2,372Å Thay d = 2,372 Å, (hkl)=(004), a = 3,517 Å vào (3):
Suy ra: c = 9,488Å
Thay giá trị của c vào biểu thức (4) ta có: a = 3,786 Å
Mẫu là đơn pha và không xuất hiện đỉnh nào lạ. Vậy màng TiO2 thu được có cấu trúc tứ giác của pha anatase với các hằng số mạng là:
a = 3,786Å c = 9,488Å
Hằng số mạng này phù hợp với hằng số mạng chuẩn của TiO2 pha anatase đã được đưa ra trong bảng 1.1.
Quan sát giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu trên hình 3.8 chúng ta thấy xuất hiện đỉnh nhiễu xạ của Ti (đường màu xanh) ngoài các đường màu đỏ là TiO2. Điều này chứng tỏ trong quá trình ăn mòn điện hóa nguyên tử Ti chưa kịp oxi hóa hết để trở thành TiO2 (quá trình ăn mòn điện hóa thiếu oxi).
Để so sánh cường độ của các đỉnh nhiễu xạ của mẫu A25.1.60.12 trước và sau khi ủ, chúng tôi tiến hành đo giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu A25.1.60.12 sau khi ủ trong môi trường khí oxi ở nhiệt độ 350oC trong thời gian 20 phút. Hình 3.9 là giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu.
68
Hình 3.9: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu A25.1.60.12 sau khi ủ
Quan sát giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu A25.60.1.12 sau khi ủ trên hình 3.9 chúng ta thấy vẫn xuất hiện đỉnh nhiễu xạ của Ti (đường màu xanh) điều này chứng tỏ mẫu TiO2 đã chế tạo trong cả hai mẫu trên chưa có sự hợp thức tốt. So sánh cường độ của các đỉnh nhiễu xạ ứng với vị trí góc 2θ = 25,30 và 2θ = 37,90 và 2θ = 480 của mẫu A25.60.1.12 trước và sau khi ủ, ta thấy đối với mẫu A25.60.1.12 sau khi ủ trong môi trường oxi ở nhiệt độ 350oC trong 20 phút có độ rộng đỉnh nhiễu xạ hẹp và cường độ đỉnh nhiễu xạ có giá trị lớn hơn so với khi chưa ủ. Chúng tôi dự đoán rằng pha anatase TiO2 trong mẫu A25.60.1.12 khi ủ có sự kết tinh tốt hơn so với mẫu chưa ủ.
Ngoài giản đồ nhiễu xạ tia X, chúng tôi đã tiến hành đo thêm phổ tán xạ Raman của các mẫu đã chế tạo. Các kết quả được đưa trong mục 3.4.