c. So sánh động học các quá trình trao đổi điện tích trong pin DSSC
3.8.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X– XRD
Phân tích cấu trúc bằng XRD được tiến hành bằng cách chiếu lên mẫu nghiên cứu chùm tia X với bước sóng từ vài phần trăm đến vài chục angstrom, sau đó ghi nhận và phân tích ảnh nhiễu xạ từ mẫu.
Phương pháp này dựa theo lý thuyết cấu tạo tinh thể. Mạng tinh thể cấu tạo từ
những nguyên tử hay ion phân bố một cách đều đặn trong không gian theo một quy luật xác định. Khoảng cách giữa các nguyên tử (hay ion) trong tinh thể cũng khoảng một vài angstrom, tức vào khoảng bước sóng tia X. Do đó, khi chùm tia X đập vào mặt tinh thể
và đi sâu vào bên trong nó, thì mạng tinh thểđóng vai trò của một cách tử nhiễu xạđặc biệt.
Quy luật nhiễu xạ tia X được tuân theo phương trình Vulf – Bragg như sau:
2 dhkl sinθ = nλ (3.4)
Với θ là góc nhiễu xạ và λ là bước sóng . dhkl là hằng số mạng của tinh thể.
Nếu mẫu có cấu trúc tinh thể thì, theo định luật này, sẽ xuất hiện đỉnh phổ trong nhiễu xạ tia X. Từ các thông số nhận được, ta tính được hằng số mạng dhkl:
dhkl = (3.5)
Phổ nhiễu xạ tia X gồm những đỉnh của những họ mặt có cùng chỉ số h, k, l trong đa tinh thể, hoặc của những họ mặt có chỉ số h, k, l khác nhau nhưng có giá trị d giống nhau. Trục tung chỉ cường độ đỉnh, trục hoành chỉ vị trí góc 2θ (nửa nón nhiễu xạ).
Đỉnh nào có dhkl lớn sẽ nhiễu xạở góc nhỏ và ngược lại (theo điều kiện nhiễu xạ
Vulf - Bragg). Như vậy, từ trái qua phải, các đỉnh có giá trị dhkl giảm dần. Bề rộng của mỗi đỉnh phụ thuộc vào kích thước hạt tinh thể.
Khi đã có các giá trị d của các vạch phổ, ta đối chiếu với ngân hàng phổ chuẩn
đã được chụp sẵn cho đến khi có sự trùng khít hoàn toàn. Lúc đó, chất nghiên cứu được xác định chính là chất có phổ chuẩn trùng khít. Mỗi phổ chuẩn đều kèm theo một bảng thuyết minh với những thông tin về kiểu mạng, chỉ số h, k, l và giá trị dhkl của từng
θ λ
sin 2
đỉnh, thông số ô mạng cơ sở… Thông qua đó ta có thể xác định được độ tinh thể hóa của vật liệu, các dạng thù hình, thành phần pha, tỉ phần pha của các chất tồn tại trong mẫu khảo sát, đồng thời cũng xác định được kích thước hạt tinh thể của mẫu.
Hình 3.24. Hệ phân tích nhiễu xạ tia X (Brucker D8-ADVANCE - Mỹ)
Trong nghiên cứu này, độ tinh thể hoá của vật liệu được đo bằng máy Brucker D8-ADVANCE (Mỹ) tại Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng TPHCM.