Kết quả chụp nhiễu xạ tia X được trỡnh bày ở hỡnh 3.9 và bảng 3.4. Sau khi chống cỏc lớp sột bằng polyoxocation sắt (Fe3(OH)4Cl5), khoảng cỏch d001 tăng từ 12,99 A0 ở MONT-Na lờn 15,45 A0 ở Fe-PICL, như vậy khoảng cỏch giữa hai lớp sột liờn tiếp cỏch nhau là 5,56 A0
nghĩa là sau khi chống khoảng cỏch giữa hai lớp sột liờn tiếp tăng lờn: 5,56 A0
– 3,18 A0 = 2,38 A0. Kết quả này cũng tương tự như cỏc tài liệu đó cụng bố về bentonite chống bằng polyoxocation sắt [51, 82].
So với Al-PICL, khoảng cỏch giữa cỏc lớp sột của Fe-PICL thấp hơn nhiều, cú thể là do việc điều chế polyoxocation sắt ở pH = 1,8 cú độ axit khỏ cao. Đồng thời khi chống cỏc lớp sột MONT- Na ở pH này rất dễ bị biến đổi và ion H+ cú thể thay thế Na+ làm giảm khả năng đi vào giữa cỏc lớp sột của ion [Fe3(OH)4]5+ và khi làm khụ ở 500 oCpolyoxocation sắt chuyển thành cỏc hạt sắt chuyển thành cỏc hạt sắt oxit cú kớch thước rất nhỏ vỡ thế khoảng cỏch giữa cỏc lớp sột thấp.
Hỡnh 3.9: Giản đồ nhiễu xạ tia X của cỏc vật liệu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sột).
3.1.2.3. Kết quả phương phỏp phổ hồng ngoại IR
Chỳng tụi đó chụp phổ hồng ngoại của mẫu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sột). Kết quả được trỡnh bày trong hỡnh 3.10. Dưới đõy là cỏc vựng phổ đặc trưng cho cỏc nhúm cấu trỳc của Fe-PICL.
- Sitd – OH ở 3626cm-1 - H-OH (nước bị hấp phụ) ở 3425, 1640 cm-1 - Sitd – O ở 1036 cm-1 - Sitd – O – Albd ở 529 cm-1 - Sitd – O – Mgbd ở 468 cm-1 - Albd – OH ở 918 cm-1 - Mgbd – OH ở 678 cm-1
Cỏc dao động này chứng tỏ cỏc lớp silicat của montmorillonite của bentonite Di Linh khụng bị biến đổi khi xen kẽ cỏc cluster sắt oxit vào giữa cỏc lớp silicat tạo nờn vật liệu sột chống sắt Fe-
PICL. 4 6 8 . 0 5 3 1 . 8 6 9 5 . 8 7 9 5 . 6 9 1 3 . 8 1 0 3 2 .8 1 6 3 9 .3 3 4 3 7 .5 3 6 2 2 .9 3 6 9 7 .6 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 A b s o r b a n c e 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1) (a) (b)
Hỡnh 3.10: Phổ hồng ngoại của cỏc vật liệu MONT-Na (a) và x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sột) (b).
3.1.2.4. Kết quả đặc trưng cấu trỳc xốp của cỏc vật liệu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sột) mmol Fe/gam sột)
Cỏc số liệu về diện tớch bề mặt của cỏc vật liệu tổng hợp được được trỡnh bày trong bảng 3.4. Từ bảng 3.4 chỳng tụi thấy rằng diện tớch bề mặt của cỏc vật liệu đó tăng lờn trong quỏ trỡnh chống. MONT-Na cú diện tớch bề mặt là 40,09 m2/g, sau khi chống bởi cỏc cluster sắt oxớt đó tăng lờn 102,86 m2/g (2,5 Fe-PICL), 154,04 m2/g (5,0 Fe-PICL), sau đú giảm dần 128,04 m2/g (7,5 Fe-PICL) và 95,01 m2/g (10,0 Fe-PICL). Điều này chứng tỏ rằng trong quỏ trỡnh chống cỏc ion tương tự ion Keggin đó đi vào khoảng khụng gian giữa cỏc lớp sột. Ban đầu, khi tỷ lệ ion tương tự ion Keggin nhỏ, hiệu suất chống cỏc lớp sột thấp (diện tớch bề mặt của sột chống thấp). Đến khi tỷ lệ ion tương tự ion Keggin đủ lớn, cỏc lớp sột được tỏch nhau hoàn toàn diện tớch bề mặt cao nhất (5,0 Fe-PICL). Tuy nhiờn, nếu tiếp tục tăng tỷ lệ ion tương tự ion Keggin, số lượng cột chống tăng lờn (diện tớch bề mặt giảm xuống). Ngoài ra, ở đõy cũn xảy ra hiện tượng thủy phõn của ion Fe3+ trong dung dịch dẫn đến xuất hiện cỏc kết tủa Fe(OH)3 trờn bề mặt cỏc lớp sột cũng làm cho diện tớch bề mặt giảm. Do đú, vật liệu 7,5 Fe-PICL và 10,0 Fe-PICL cú diện tớch thấp hơn so với vật liệu 5,0 Fe-PICL. Điều này cũng phự hợp với cỏc tài liệu đó cụng bố [51, 82].
Bảng 3.4: Diện tớch bề mặt (BET) và d001 của cỏc vật liệu x Fe-PICL (x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sột).
SBET (m2/g) 40,09 102,86 154,04 128,04 95,01
d001 (Ao) 12,99 15,45A0 15,46 15,45 15,50
(a) (b)
Hỡnh 3.11: Đường đẳng nhiệt hấp phụ, giải hấp nitơ ở 77K và đường phõn bố lỗ của MONT-Na và x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sột).
3.1.2.5. Kết quả ảnh SEM của cỏc vật liệu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0)
Chỳng tụi đó chụp ảnh SEM của vật liệu Fe-PICL. Cỏc hỡnh ảnh thu được được trỡnh bày ở hỡnh 3.12. Ảnh SEM của cỏc vật liệu này cho thấy Fe-PICL vẫn giữ cấu trỳc lớp như MONT-Na. Như vậy, một lần nữa cú thể khẳng định MONT sau khi chống bằng Fe3(OH)4Cl5 ở pH = 1,8 đó khụng bị biến đổi cấu trỳc.
Hỡnh 3.12: Ảnh SEM của MONT-Na và cỏc vật liệu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sột).
3.1.2.6. Kết quả ảnh TEM của cỏc vật liệu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sột) sột)
Chỳng tụi đó tiến hành chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của cỏc vật liệu Fe-PICL trờn thiết bị JEM – 1010 thực hiện dưới điện thế 80 kV, với độ phúng đại từ 100.000 – 200.000 lần tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung Ương, số 1, Yecxanh, Hà Nội.
Hỡnh 3.13 là hỡnh ảnh hiển vi điện tử truyền qua TEM của mẫu MONT-Na và cỏc mẫu x Fe- PICL. Từ hỡnh 3.13, chỳng tụi thấy rằng vật liệu sột cú cấu trỳc lớp 2 chiều với cỏc lớp sột cỏch nhau một khoảng nhỏ. Sau khi được chống bởi cỏc ion tương tự ion Keggin, khoảng cỏch giữa cỏc lớp gión ra rộng hơn so với trước khi chống. Hơn nữa, cú thể thấy được cỏc chấm nhỏ ở khoảng khụng gian giữa cỏc lớp trong cỏc vật liệu x Fe-PICL. Tuy nhiờn, khỏc với cỏc vật liệu Al-PICL, một phần Fe3+
đó bị thủy phõn trờn bề mặt sột nờn rất khú cú thể nhận rừ khoảng khụng gian cỏc lớp sột. Ngoài ra cú một phần cỏc ion tương tự ion Keggin đó keo tụ với nhau, sau đú phõn hủy ở nhiệt độ cao tạo thành cỏc hạt nano Fe2O3 (hỡnh 3.13). Hiện tượng này khụng được phỏt hiện trong quỏ trỡnh chống cỏc lớp sột bằng cỏc ion Keggin. Điều này làm cho hiệu suất của quỏ trỡnh chống sắt giảm đi rất nhiều so với quỏ trỡnh chống bằng nhụm (điều này cũng được chứng minh bằng phương phỏp hấp phụ giải hấp nitơ ở nhiệt độ thấp, kết quả thu được chỉ ra rằng quỏ trỡnh chống cỏc lớp sột bằng cỏc tương tự ion Keggin làm cho diện tớch bề mặt của vật liệu tăng, tuy nhiờn tăng khụng đỏng kể so với quỏ trỡnh chống bằng cỏc ion Keggin).
Hỡnh 3.13: Ảnh TEM của cỏc vật liệu MONT-Na và cỏc vật liệu x Fe-PICL (với x = 2,5; 5,0; 7,5 và 10,0 mmol Fe/gam sột).