ĐẶng thị quỳnh lan nghiên cứu tổng hợp và Ứng dụng của một số VẬt liệu khung kim loại-hữu cơ. Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý



tải về 8.99 Mb.
trang24/51
Chuyển đổi dữ liệu08.06.2018
Kích8.99 Mb.
1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   ...   51
Hình 3.7. Ảnh SEM của vật liệu Cr-MIL-101 khi thay đổi thời gian kết tinh (H) 8 giờ, (I) 9 giờ, (K) 10 giờ, (L) 12 giờ, (M) 14 giờ và (N)16 giờ.

Hình 3.7 trình bày ảnh SEM của các mẫu vật liệu Cr-MIL-101 với thời gian kết tinh khác nhau.

Kết quả cho thấy, với thời gian kết tinh từ 9h đến 10h, sự kết tinh Cr-MIL-101 đạt cấu trúc tinh thể cao, các hạt phân bố đồng đều, kích thước hạt khá đồng nhất. Sau 14 giờ kết tinh, hình thái tinh thể thay đổi, trên ảnh SEM xuất hiện những tinh thể hình bát diện của MIL-53, điều này phù hợp với kết quả XRD [84].



Như vậy, điều kiện thích hợp để tổng hợp vật liệu Cr-MIL-101 bằng phương pháp nhiệt dung môi: Tỷ lệ H2BDC:Cr(NO3)3.9H2O:HF = 1:1:1, nhiệt độ 220oC, pH =3-4, thời gian kết tinh từ 9h đến 10h.
  1. Đặc trưng vật liệu Cr-MIL-101


Phổ hồng ngoại của vật liệu Cr-MIL-101 được trình bày ở Hình 3.8. Những dao động chính bao gồm:

  • Dải hấp thụ ở số sóng 1629 cm-1 (tù, rất mạnh) đặc trưng cho dao động hóa trị của liên kết C=O.

  • Dải hấp thụ ở số sóng 1547 cm-1, 1410 cm-1 (rất mạnh) đặc trưng cho dao động hóa trị đối xứng và bất đối xứng của nhóm BDC liên kết với kim loại.

  • Không tồn tại dải hấp thụ ở số sóng 1715 - 1680 cm-1 đặc trưng cho nhóm HBDC, chứng tỏ trong cấu trúc khung mạng không có dạng HBDC.

  • Dải hấp thụ ở số sóng 1161 cm-1 (yếu) đặc trưng cho dao động liên kết Cr-O.

  • Dải hấp thụ ở số sóng 750-1017 cm-1 (mạnh) đặc trưng cho dao động liên kết C-H của vòng benzen.

  • Dải hấp thụ ở số sóng 1750 - 2000 cm-1 (yếu) đặc trưng cho dao động cộng hưởng và sự kết hợp của các dải dao động của liên kết C-H ở ngoài mặt phẳng vòng benzen có nhóm thế ở vị trí 1 và 4.

  • Dải hấp thụ ở số sóng 3100-3500 cm-1 (rất mạnh) xác định sự tồn tại của các phân tử nước trong cấu trúc.

Các dải hồng ngoại đặc trưng cho các liên kết trong cấu trúc khung mạng hoàn toàn phù hợp với mô hình mà Férey và cộng sự đã đưa ra để mô phỏng cấu trúc vật liệu Cr-MIL-101 [41] và một số tác giả khác [112].

Hình 3.8. Phổ FT-IR của vật liệu Cr-MIL-101



Cr-MIL-101 cũng được đặc trưng bằng giản đồ XRD (Hình 3.9).


2 (độ)

Hình 3.9. Phổ XRD vật liệu Cr-MIL-101



Giản đồ XRD của vật liệu Cr-MIL-101 xuất hiện các pic đặc trưng ở góc 2= 1,8; 2,81; 3,3; 4,21; 5,25; 5,91; 8,55 và 9,1 với cường độ cao. Không thấy xuất hiện các pic nhiễu xạ của tinh thể H2BDC tại góc 2= 17,4; 25,2 và 27,9. Như vậy, vật liệu Cr-MIL-101 thu được có độ tinh khiết khá cao.

Cấu trúc mao quản trung bình của vật liệu được khẳng định thông qua nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ nitơ (BET) Hình 3.10.

Đường hấp phụ-giải hấp phụ nitơ của Cr-MIL-101 thể hiện vòng trễ dạng IV (theo phân loại IUPAC) đặc trưng cho sự có mặt của loại mao quản trung bình.

Diện tích bề mặt BET của Cr-MIL-101 rất lớn đạt 3530 m2/g, diện tích bề mặt Langmuir 5180 m2/g, thể tích mao quản tổng cộng 1,75 cm3/g. Kích thước mao quản khoảng 4,02 nm.



Hình 3.10. Đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp phụ nitơ của Cr-MIL-101



Mẫu Cr-MIL-101 cũng được đặc trưng bằng phương pháp phân tích nhiệt TGA-DTA trong môi trường khí trơ (Hình 3.11).

Hình 3. 11. Giản đồ phân tích nhiệt TGA-DTA của Cr-MIL-101



Vật liệu Cr-MIL-101 trải qua ba bước giảm khối lượng. Trong khoảng nhiệt độ 50-135oC, vật liệu giảm khối lượng 11,48% tương ứng với sự bay hơi nước. Trong khoảng nhiệt độ 135-383oC, sự giảm khối lượng tương ứng với sự tách các nhóm OH/F ra khỏi vật liệu. Bắt đầu từ nhiệt độ 383oC, khối lượng mẫu giảm mạnh, vật liệu bắt đầu bị phân hủy. Như vậy, vật liệu Cr-MIL-101 bền đến khoảng nhiệt độ 383oC. Sự tách các phân tử nước và nhóm OH/F hoàn toàn không ảnh hưởng đến cấu trúc của vật liệu mà có vai trò hoạt hóa vật liệu, do làm tăng nồng độ CUS (Hình 3.12).

Hình 3.12. Cấu trúc mạng cation vô cơ của Cr-MIL-101 [113]





1   ...   20   21   22   23   24   25   26   27   ...   51


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương