LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 07 năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) ii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian theo học tại trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, em đã đúc kết đƣợc nhiều kiến thức bổ ích cho chuyên môn của mình. Với đề tài nghiên cứu dƣới hình thức luận văn thạc sỹ, em đã vận dụng những kiến thức để tiến hành giải quyết một bài toán cụ thể.
Đề tài luận văn nghiên cứu và giải quyết vấn đề dựa trên cơ sở lý thuyết tính toán chuyên sâu về lĩnh vực nhiễu xạ tia X nên bƣớc đầu tiếp cận em đã gặp rất nhiều khó khănvà hạn chế. Tuy nhiên, với sự hƣớng dẫn của Thầy TS. Trần Quốc Dũng, Th.S Lê Anh Tuyên cùng với sự hỗ trợ từ gia đình, bạn bè, đồng nghiệp,em đã lĩnh hội đƣợc nhiều kiến thức mới bổ ích về chuyên ngành và cho công tác chuyên môn sau khi ra trƣờng. Vì vậy, em xin chân thành cảm ơn.
- Ban giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh.Trần Quốc Dũng – Giám Đốc Trung tâm hạt nhân Tp.Hồ Chí Minh.S Lƣu Anh Tuyên, các anh chị công tác tại Trung tâm hạt nhân Tp.Hồ Chí Minh. - Quý thầy cô Khoa Chế tạo máy - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh. - Phòng Đào tạo - Sau Đại học và các phòng khoa trong trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh. - Gia đình, bạn bè và đồng nghiệp cùng các anh chị ngành Công Nghệ Chế Tạo Máy khóa 2011-2013.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên quý báu của tất cả mọi ngƣời. Xin trân trọng cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2014 Học viên thực hiện luận văn Nguyễn Công Anh iii TÓM TẮT Ảnh hƣởng của sắt( Fe) sau qua trình tổng hợp các Fe-Mordenite bằng phƣợng pháp trao đổi ion với các muối khác nhau đã đƣợc nghiên cứu bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X( XRD). Các mẫu đo đƣợc tiến hành trên thiết bị Panalytical X-pert Pro bằng kỹ thuật nhiễu xạ mẫu bột.Các kết quả phân tích bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X( XRD) kết hợp với phƣơng pháp phân tích huỳnh quang tia X( XRF) cho thấy ảnh hƣởng mạnh của của các loại muối trong quá trình trao đổi ion tới trạng thái của sắt đối với các mẫu Fe-Mordenite. ABSTRACT The influence of Iron(Fe), after the synthesis of the Fe-Mordenite by the ion exchange method on different salts, were studied by X-ray diffraction (XRD).
The samples were performed on the device of PANalytical X-pert Pro with the technology of powder samples.The sample results, which were analyzed by X-ray diffraction (XRD) method and also were combined with X-ray fluorescence analysis (XRF ) shows the influence of the piece of salts in the ion exchange process on the iron status with the samples Fe-Mordenite. iv MỤCLỤC Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học. i Lời cam đoan .ii Lời cảm ơn. iv Mục lục.
v Danh sách các chữ viết tắt. ix Danh mục các ký hiệu. x Danh sách các hình.xii Danh sách các bảng. xv Chƣơng 1 GIỚI THIỆU.
Lý do chọn đề tài. Tính cấp thiết của đề tài. Ý nghĩa khoa học của đề tài. Thực tiễn của đề tài.
Mục đích nghiên cứu của đề tài. Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu của đề tài. Nhiệm vụ nghiên cứu. Giới hạn của đề tài.
Phƣơng pháp nghiên cứu. Kế hoạch thực hiện. 3 Chƣơng 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI .Tổng quan về Zeolite .Cấu trúc tinh thể của Zeolite .Phân loại Zeolite .Các tính chất cơ bản của Zeolite .Tổng quan về tia X và nhiễu xạ tia X .Khái quát về Tia X: .Nguồn phát tia X .Hiện tƣợng nhiễu xạ tia X .Định luật Bragg .Nhiễu xạ tia X.Khái niệm đƣờng nhiễu xạ .Chuẩn hóa đƣờng nhiễu xạ.Phép phân tích phổ nhiễu xạ tia X.Xác định chỉ số cho giản đồ nhiễu xạ .Sự mở rộng đƣờng nhiễu xạ .Khái niệm độ rộng vật lý đƣờng nhiễu xạ .Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự mở rộng đƣờng nhiễu xạ .Phân tích huỳnh quang tia X. Cơ chế phát xạ tia X .Cơ chế phát bức xạ hãm .Cơ chế phát tia X đặc trƣng .Hiệu suất huỳnh quang .Nguồn phát tia X.Cƣờng độ tia X đặc trƣng.Đo và phân tích phổ tia X đặc trƣng.Yêu cầu về nguồn khích thích tia X .Đetectơ nhấp nháy Nal( T1) .Ống đếm tỷ lệ.Đo phổ tia X đặ trƣng.Các phƣơng pháp xác định hàm lƣợng .Phƣơng pháp so sánh tƣơng đối.Phƣơng pháp chuẩn trong.Phƣơng pháp pha loãng mẫu.
45 Chƣơng 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT .Cấu trúc mạng tinh thể .Khái niệm mạng tinh thể: .Mạng tinh thể.Ô cơ sở, chỉ số phƣơng, chỉ số Miller của mặt tinh thể.Khái niệm mạng đảo.Tính chất mạng đảo.Ý nghĩa của mạng đảo.Cơ sở lý thuyết xác định kích thƣớc tinh thể: .Kích thƣớc hạt tinh thể .Hàm toán học trong chƣơng trình Xpert Highscore. 54 Chƣơng 4 THỰC NGHIỆM .Chuẩn bị các mẫu Mordenite .Mô tả thiết bị thực nghiệm, thực nghiệm và thông số.Thiết bị Panalytical X‟pert Pro………………………………………………57 4.Thiết bị Bruker S8-tiger.Mô tả thí nghiệm, thông số .Phân tích trên hệ phổ kế nhiễu xạ tia X.Phân tích trên hệ phổ huỳnh quang tia X.Kết quả và thảo luận.Kết quả phân tích huỳnh quang tia X( XRF).Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X( XRD). 72 vii Chƣơng 5 KẾT LUẬN .Tóm tắt và đánh giá kết quả đề tài .Đề nghị hƣớng phát triển đề tai. 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO.
75 TIẾNG NƢỚC NGOÀI. 75 viii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CI Constraint Index: chỉ số cản trở hình học FWHM Full Width at Half Maximum: độ rộng của đƣờng nhiễu xạ tại nửa chiều cao cƣờng độ cực đại ICDD The International Centre for Diffraction Data: thƣ viện dữ liệu nhiễu xạ quốc tế IR Infrared: phổ hấp thụ hồng ngoại RE Rare earth: đất hiếm PBU Primary Buiding Units: đơn vị sơ cấp SBU Secondary Building Unit: đơn vị cấu trúc thứ cấp SDA Structure Directing Agent: chất tạo cấu trúc SEM Scanning Electron Microscope: Hiển vi điện tử quét UV VIS Ultraviolet visible: miền tia cực tím có thể nhìn thấy đƣợc X‟Pert PRO MPD Multi-Purpose Diffractometer : tên máy XRD X-ray diffraction: Nhiễu xạ tia X Mordenite Tên của một loại Zeolite ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU : bƣớc sóng SWL : giới ha ̣n bƣớc sóng ngắ n 2 : góc nhiễu xạ d : khoảng cách giữa các mặt phẳng phân tử ( hkl ) R:vectơ mạng thuận V: Thể tích ô cơ sở a, b, c: các vectơ cơ sở của mạng tinh thể 𝑎∗ , b ∗ , c ∗ : các vectơ đơn vị trong mạng đảo u, v, w:các chỉ số phƣơng h, k, l : chỉ số Miller 𝑉 ∗ : thể tích ô cơ sở của mạng đảo G hkl: chiều dài của vectơ mạng đảo a0: thông số mạng trong hệ lập phƣơng : góc chính xác thỏa mãn định luật Bragg 𝑑𝑛𝑔 .𝑡 : đƣờng kính nguyên tử M : Mật độ xếp thể tích v μ: hệ số suy giảm tuyến tính. x: bề dày tia X xuyên qua. I0: cƣờng độ tia X ban đầu.
I: cƣờng độ tia X lúc sau. Δ : bề dày của lớp vật chất : bức xạ n : bậc phản xạ. η : tham số kết hợp h H : Độ rộng một nửa đỉnh phổ nhiễu xạ h 2θ : góc quét. i x 2θ : góc cực đại nhiễu xạ ở h h t: kích thƣớc hạt K : hằng số phụ thuộc vào dạng hình học của tinh thể B : bề rộng đỉnh phổ nhiễu xạ BM: bề rộng của vật liệu BS: bề rộng chuẩn, đóng góp từ thiết bị 𝑆𝑖 ∶Độ lệch chuẩn mẫu xi DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Trang Hình 2.
Các đơn vị cấu trúc sơ cấp của Zeolite - tứ diện TO4: SiO4 và AlO4- [1]6 Hình 2. Các đơn vị cấu trúc thứ cấp (SBU) trong Zeolite. Sự hình thành cấu trúc Zeolite A, X, Y từ các kiểu ghép nối khác nhau. Sự thay thế đồng hình của Si bởi P Và các dẫn xuất của rây phân tử AlPO (Me: Co(II), Fe(II), Mg(II), Zn(II), El: Li(I), B(III), Be(II), Ga(III), Ge(IV), Ti(IV), As(V)).
Sự chọn lọc hình dạng chất tham gia phản ứng (a); sản phẩm phản ứng (b); hợp chất trung gian (c). Chỉ số cản trở hình học của một số Zeolite mao quản trung bình. Hình ảnh mô phỏng trật tự dãy ánh sáng. Sơ đồ giới thiệu các thành phần chính của ống phát tia X.
Nhiễu xạ tia X. Nguyên lý nhiễu xạ theo đinh ̣ luâ ̣t Bragg. Đƣờng nhiễu xạ của vật liệu Al 2024-T3. Sự phát tán từ một electron đến điểm M.
Chuẩn hóa đƣờng phông của đƣờng nhiễu xạ. Cấu tạo của ống đếm ion. Độ rộng Scherrer đƣờng nhiễu xạ. Độ rộng Laue đƣờng nhiễu xạ.
Ảnh hƣởng của kích thƣớc tinh thể đến nhiễu xạ. Đƣờng nhiễu xạ chung và các đƣờng nhiễu xạ thành phần. Cấu tạo của ống phóng tia X. Phổ năng lƣợng bức xạ hãm.
Phổ bức xạ tia X. Quá trình làm chậm eletron trong trƣờng Culong của hạt nhân và phát bức xạ hãm………………………………………………………………………. Quá trình hình thành lỗ trống và tạo ra tia X đặc trƣng. Hình học nguồn mẫu đetectơ minh họa cho phƣơng pháp tính cƣờng độ tia X huỳnh quang đặc trƣng.
Bố trí hình học nguồn mẫu đetectơ trong phân tích huỳnh quang tia X. So sánh độ phân giải năng lƣợng của đetectơ. Phổ tia X đặc trƣng kích thích bằng nguồn tia X đơn năng (năng lƣợng E) đo bằng đetectơ bán dẫn Si(Li). Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa hàm lƣợng và cƣờng độ tia X đặc trƣng.1 Mạng tinh thể phân tử Iôt (I2) .2 Các bậc đối xứng của mạng tinh thể.4 Mô tả một mặt phẳng trong mạng tinh thể (bên trái) tƣơng ứng với một nút trong mạng đảo (bên phải).5 Vectơ mạng đảo ghkl vuông góc với mặt (hkl)của mạng tinh thể.6 Hình ảnh TEM của zeolite A [15] .7 Ảnh hƣởng của kích thƣớc tinh thể trên đƣờng nhiễu xạ [11].
Holder chứa mẫu đo. Cấu tạo ống phát tia X. Ống phát tia X. Hệ giác kế của máy nhiễu xạ tia X X‟Pert Pro.
Detector tỉ lệ. Hệ thống thu nhận. Thiết bị Panalytical X‟pert Pro. Thiết bị Bruker S8-tiger .Phổ phân tích XRD của Mordenite (MOR) .Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu M1 (Mordenite trao đổi ion với muối Fe(NO3)3 .Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu M2 .Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu M3 .Phổ nhiễu xạ tia X của mẫu M4 .Phổ nhiễu xạ tia X của sắt oxalate .Toàn bộ phổ nhiễu xạ tia X của các mẫu Mordenite trong thí nghiệm .Phổ phóng lớn nhiễu xạ tia X của 2 đỉnh đặc trƣng của Mordenite ở các góc 25.