GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ThS. Đinh Văn
Phúc đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và động viên em trong suốt quá trình thực hiện đề
tài nghiên cứu.
Em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa Hóa, Trường Đại Học Đồng
Nai đã tận tình truyền đạt kiến thức trong những năm em học tập. Với vốn kiến thức
được tiếp thu trong quá trình học không chỉ là nền tảng cho quá trình thực hiện khóa
luận mà còn là hành trang quí báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin.
Em chân thành cảm ơn quý thầy cô và các anh, chị trường Đại Học Khoa Học
Tự Nhiên đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thực hiện
nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn các bạn, các em trong lớp ĐHSP Hóa K2, K3 trường
Đại Học Đồng Nai đã giúp đỡ em trong quá trình làm thực nghiệm để em có thể hoàn
thành đề tài tốt nghiệp.
Cuối cùng em xin gửi lời cám ơn đến gia đình đã luôn ủng hộ và động viên em
hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Trong quá trình làm khóa luận, em đã cố gắng hết sức, tuy nhiên không tránh
khỏi những thiếu sót. Vì vậy, em rất mong được sự góp ý, chỉ bảo của quý thầy cô để
em có thể hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!
Đồng Nai, Ngày 01 Tháng 05 Năm 2016
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Phương Tú

i


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

2.2.3. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscope
– TEM) ................................................................................................................... 11
2.2.4. Phương pháp đo diện tích bề mặt (BET - BJH) ........................................... 12
2.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS .............................................. 12
2.2.1. Phương pháp hấp thụ nguyên tử................................................................... 12
ii


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp

2.2.2. Cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử .................................................. 13
2.2.3. Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu ........................................................................ 13
2.2.4. Thiết bị của phép đo AAS ............................................................................ 13
2.2.5. Các kĩ thuật đo và ghi phổ ............................................................................ 14
2.2.6. Các yếu tố ảnh hưởng ................................................................................... 15
2.2.7. Độ nhạy, giới hạn phát hiện và khoảng xác định trong phép đo AAS ......... 15
2.2.8. Phương pháp phân tích định lượng bằng phép đo AAS............................... 16
2.2.9. Ưu và nhược điểm, phạm vi ứng dụng của phép đo AAS ........................... 16
2.3. Nghiên cứu sự hấp phụ kim loại lên vật liệu MnO2 ........................................... 17
2.3.1. Nghiên cứu động học hấp phụ ..................................................................... 17
2.3.2. Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ .................................................................. 18
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM ......................................................................................22
3.1. Hóa chất, thiết bị, dụng cụ .................................................................................. 22
3.1.1. Hóa chất........................................................................................................ 22
3.1.2. Thiết bị ......................................................................................................... 22
3.1.3. Dụng cụ ........................................................................................................ 22
3.2. Thí nghiệm .......................................................................................................... 22
3.2.1. Điều chế MnO2 dạng nano ........................................................................... 22

4.4.5. Mô hình Dubinin – Radushkevich ............................................................... 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................42
PHỤ LỤC ..........................................................................................................................45

iv


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể của α-MnO2 .............................................................................................................. 2
Hình 1.2. Cấu trúc tinh thể của β-MnO2 ......................................................................... 2
Hình 1.3. Cấu trúc tinh thể của γ-MnO2 ............................................................................................................... 3
Hình 2.1. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS 6800 Shimazdu ............................ 14
Hình 4.1. Ảnh phổ SEM của các mẫu T1 (a), T2 (b), T3 (c), T4 (d), T5 (e) ................ 25
Hình 4.2. Ảnh phổ SEM của vật liệu MnO2 được tổng hợp ở tốc độ khuấy 750 rpm (a),
850 rpm (b), 950 rpm (c), 1050 rpm (d), 1200 rpm (e) ........................................................................ 26
Hình 4.3. Kết quả phân tích nhiệt TGA của mẫu T3 .................................................... 27
Hình 4.4. Ảnh chụp XRD cấu trúc α-MnO2 tại to = 400oC (a), to = 600oC (b), to =800oC
(c) .................................................................................................................................. 28
Hình 4.5. Ảnh phổ SEM của vật liệu nano MnO2 khi nung ở các nhiệt độ 4000C (a),
6000C (b), 8000C (c)...................................................................................................... 29
Hình 4.6. Đồ thị đường chuẩn xác định Pb2+ ................................................................ 30
Hình 4.7. Ảnh hưởng của pH đến sự hấp phụ Pb2+ của α-MnO2 ................................................... 30
Hình 4.8. Ảnh hưởng của thời gian đến sự hấp phụ Pb2+của α-MnO2 ....................................... 31
Hình 4.9. Ảnh hưởng của khối lượng vật liệu đến sự hấp phụ Pb2+ của α-MnO2 ............. 32
Hình 4.10. Ảnh hưởng của vận tốc khuấy đến sự hấp phụ Pb2+của α-MnO2........................ 33
Hình 4.11. Ảnh hưởng của nồng độ đến sự hấp phụ Pb2+của α-MnO2 ...................................... 33


vi


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Å

: angstrong

ppm : parts per million, phần triệu
ppb

: parts per billion, phần tỉ

rpm

: revolutions per minute, vòng/phút

VLHP : vật liệu hấp phụ
XRD : X-Ray diffraction, Phương pháp nhiễu xạ tia X
AAS : Atomic Absorption Spectrometer, máy quang phổ hấp thu nguyên tử
SEM : Scanning Electron Microscopy, phương pháp hiển vi điện tử quét
TEM : Transmission Electron Microscope, phương pháp hiển vi điện tử truyền
qua

vii

2. Đối tượng nghiên cứu
Vật liệu hấp phụ kích thước nanomet α-MnO2 và khả năng hấp phụ ion kim loại
Pb2+ trong dung dịch của vật liệu.

viii


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp
3. Mục đích nghiên cứu

 Chế tạo được vật liệu hấp phụ α-MnO2 kích thước nanomet từ những hóa chất
đơn giản, rẻ tiền như KMnO4 và C2H5OH bằng phương pháp sol-gel.
 Đánh giá khả năng hấp phụ kim loại chì trên vật liệu hấp phụ α-MnO2 nano chế
tạo được.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Trong đề tài này, chúng tôi tập trung nghiên cứu những vấn đề sau:
 Nghiên cứu quá trình tổng hợp vật liệu α-MnO2, khảo sát hình thái, cấu trúc,
kích thước và thuộc tính của vật liệu.
 Nghiên cứu quá trình hấp phụ ion Pb2+ trong dung dịch nước của vật liệu αMnO2 và các yếu tố ảnh hưởng.
 Xác định mô hình biểu kiến và phương trình đẳng nhiệt phù hợp với quá trình
hấp phụ.
 Xác định bản chất của quá trình hấp phụ.
5. Phương pháp nghiên cứu
5.1. Phương pháp lý thuyết
Tìm hiểu tài liệu từ các tạp chí, internet, sách, giáo trình, các công trình nghiên
cứu về phương pháp tổng hợp vật liệu nano Mangan đioxit và ứng dụng trong việc hấp
phụ ion kim loại Pb2+ từ dung dịch nước.

 Chương 3: Thực nghiệm.
 Chương 4: Kết quả và thảo luận.

x


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về Mangan dioxit
MnO2 là một trong những oxit của mangan được ứng dụng rộng rãi trong thực
tiễn. Mangan dioxit là một trong những vật liệu vô cơ có sức hút nhất do những đặc
tính vật lí và hóa học của nó cũng như những ứng dụng rộng rãi của nó trong xúc tác,
trao đổi ion, hấp phụ phân tử, cảm biến sinh học và dự trữ năng lượng [12]. Trong lĩnh
vực xử lí môi trường, MnO2 vừa là chất oxi hóa, vừa làm chất hấp phụ rất tốt.
Mangan dioxit có nhiều dạng cấu trúc tinh thể khác nhau như α-MnO2, β-MnO2,
γ-MnO2, ε-MnO2...(Bảng 1.1). Trong đó, mỗi phân tử MnO2 gồm các ô mạng cơ sở là
MnO6 liên kết theo các cách khác nhau. Tùy thuộc vào mỗi phương pháp điều chế mà
MnO2 thu được có cấu trúc, hình dạng khác nhau. Chúng được tổng hợp bằng nhiều
phương pháp khác nhau và thuộc tính của chúng được xác định bằng các phương pháp
phân tích công cụ hiện đại như: nhiễu xạ tia X (XRD), phân tích hình thái bề mặt bằng
kính hiển vi quét điện tử (SEM), phổ Raman, phổ huỳnh quang tia X (XPS), kĩ thuật
khử hidro theo nhiệt độ (H2-TPR) [12].
Bảng 1.1. Cấu trúc tinh thể của MnO2
Kích thước

Hằng số mạng
Hợp chất


Orthombic

446.2

Hexagonal

228.3

a(pm)

c(pm) α0

0

0

[nxm]

90

90

90

[2x2]

90

90


[1x1]/[1x2]

xOHx

1.1.1. α-MnO2
Tinh thể α-MnO2 bao gồm hệ thống các chuỗi đôi octahedral MnO6 và có dạng
đường hầm với cấu trúc [ 2 x 2] và [ 1 x 1] mở rộng dọc theo trục tinh thể ngắn c-axis
1


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp

của một đơn vị tứ diện. Những đường hầm này được hình thành từ hai chuỗi bát diện
MnO6 có chung cạnh với nhau. Trái với β-MnO2, ramsdellite và γ-MnO2 gồm các
chuỗi đơn octahedral MnO6, cấu trúc đường hầm lớn [ 2 x 2 ] gồm các chuỗi đôi
octahedral MnO6 của α-MnO2 rất phù hợp cho sự xâm nhập của các ion lạ như K+,
Na+, NH4+ hoặc nước [11].

Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể α-MnO2
Vật liệu α -MnO2 có thể được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Năm 2004, Q. Li và cộng sự đã tổng hợp được dây nano α -MnO2 bằng phương pháp
điện hóa [14]. Trong khi đó, bằng phương pháp thủy nhiệt, Xiong Zhang và các cộng
sự đã tổng hợp nên các dây nano vào năm 2008 [23]. Với phương pháp sol – gel, vào
năm 2003, α -MnO2 nano dạng ống đã được M.Sugantha tổng hợp thành công [13].
1.1.2. β-MnO2
β-MnO2 có cấu trúc tinh thể tương tự như quặng pyrolusite, là một dạng cấu
trúc đơn giản. Nó được tổng hợp bằng nhiều phương pháp, nhưng tốt nhất là phương

xuất hiện nhiều khuyết tật tại vị trí của mangan, khi đó ta có cấu trúc dạng ε-MnO2
[32].
1.2. Các phương pháp tổng hợp oxit mangan
1.2.1. Phương pháp điện phân
Phương pháp điện phân [30] là một trong những phương pháp khá phổ biến
trong việc tổng hợp manganđioxit. Các dung dịch điện phân có thể là MnCl2, MnSO4.
Các điện cực thường được sử dụng là graphit, chì, titan và hợp kim của nó. Sản phẩm
chủ yếu của quá trình điện phân là mangan dioxit có cấu trúc dạng Akhtenskite với
mạng tinh thể Hexagonal (γ-MnO2). Phương trình chung của quá trình điện phân như
sau:
3


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp
Ở anot (+):

Mn2+ -2e  Mn4+
Mn4+ +H2O  MnO2 + 4H+

Ở catot (-):

H+ +2e  H2

Phản ứng tổng quát: Mn2+ + H2O  MnO2 + 2H+ + H2
Ưu điểm của phương pháp này là tạo thành sản phẩm có khả năng hoạt động
điện hóa cao. Tuy nhiên, hiệu suất của phương pháp này là không cao, lại tốn kém.
1.2.2. Phương pháp hóa học
Phương pháp hóa học: là phương pháp ứng dụng các phản ứng hóa học quen

hướng phát triển chậm theo kích thước đã được định sẵn dưới tác dụng của áp suất cao
và nhiệt độ [26].
X.Wang và các cộng sự đã tổng hợp được tinh thể đơn dây nano và ống nano
của 1-D α-MnO2 sử dụng phương pháp thủy nhiệt bằng cách oxi hóa MnSO4 bằng
(NH4)2S2O8 hoặc KMnO4 [21, 22, 24].
Xie Yi và các cộng sự sử dụng phản ứng thủy nhiệt để tổng hợp dây nano γMnO2. Sản phẩm thu được là kết quả của quá trình kết hợp các phân từ
[{Mn(SO4)(4,4/-bpy)(H2O)2}n] trong dung dịch NaOH [25].
Li Yadong cũng tổng hợp tinh thể đơn dây nano α-MnO2 và ống nano β-MnO2
bằng phương pháp thủy nhiệt [21].
Yuan Zhongyuan và các cộng sự đã tổng hợp tinh thể dây nano α-Mn2O3 bằng
phương pháp thủy nhiệt – amoniac để tạo ra các tinh thể có kích thước nhỏ [28].
Năm 2008, Xiong Zhang và các cộng sự đã sử dụng phương pháp thủy nhiệt
để tổng hợp dây nano α-MnO2 và vi tinh thể β-MnO2. Bằng cách kéo dài thời gian thủy
nhiệt, những dây nano α-MnO2 dần tập hợp lại thành từng bó, sau đó cấu trúc [2x2]
của dạng α mangan dioxit bị chuyển thành cấu trúc [1x1] của dạng β mangan dioxit
[23].
Yange Zhang, Liyong Chen, Zhi Zheng và Fengling Yang đã tổng hợp được βMnO2 bằng phản ứng thủy nhiệt giữa KMnO4 và CuCl ở 1800C trong 18h [27]:
KMnO4 + CuCl + 4HCl  MnO2 + KCl + CuCl2 + Cl2 + 2H2O
Khi có nhiệt độ và áp suất, hiệu suất của phản ứng sẽ tăng lên, đồng thời sản
phẩm kết tinh tốt hơn. Đây là một phương pháp hiện đại, được dùng rất phổ biến trong
nhiều năm gần đây. Phương pháp này không quá phức tạp, hiệu suất cao, cho kích
thước hạt đồng đều, khả năng hoạt động điện hoá tốt.
1.2.4. Phương pháp sol-gel
Phương pháp này được quan tâm và được sử dụng nhiều vì nó rất thành công
trong tổng hợp vật liệu cấp hạt nano so với phương pháp truyền thống. Nó giúp kiểm
soát hình dạng, hình thái học và kích thước hạt tổng hợp. Phương pháp này gồm 2
trạng thái sol và gel.
Sol là trạng thái tồn tại ổn định của các hạt rắn pha keo bên trong chất lỏng, và
để cho các hạt rắn tồn tại ở trạng thái ổn định kích thước, các hạt phải đủ nhỏ để lực
5

nhà khoa học trên thế giới. Nó được dùng để sản xuất siêu tụ điện, làm chất xúc tác,
chất hấp phụ kim loại nặng và chất hữu cơ,...
+ Sản xuất siêu tụ điện: Năm 2010, Simon Mothoa [18] đã tổng hợp thành công α–
MnO2 cấu trúc nano và ứng dụng để chế tạo pin điện. Kết quả nghiên cứu cho thấy pin
điện sử dụng vật liệu α–MnO2 có điện dung thấp, độ ổn định cao, có tiềm năng ứng
dụng lớn để sản xuất siêu tụ điện.
+ Trong lĩnh vực xúc tác: Năm 2015, Haoran Yuan và cộng sự [6] đã nghiên cứu khả
năng xúc tác của α–MnO2 trong vi tế bào nhiên liệu. Kết quả cho thấy α–MnO2 đóng
vai trò xúc tác âm cực trong vi tế bào nhiên liệu.
6


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp

Đặc biệt, vật liệu α-MnO2 kích thước nano có rất nhiều tiềm năng trong lĩnh vực
hấp phụ xử lí môi trường. Chúng tôi xin trình bày một số nghiên cứu trong nước và
trên thế giới về lĩnh vực này.
1.3.1. Một số kết quả nghiên cứu trên thế giới
Môi trường sống của cúng ta ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng. Chính vì vậy,
các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu các giải pháp để giải quyết vấn đề này. Trong
đó, vật liệu hấp phụ kích thước nanomet được sử dụng làm chất hấp phụ xử lí ô nhiễm
môi trường đang được nghiên cứu rộng rãi vì đây là vật liệu dễ tổng hợp, không đắt
tiền, thân thiện với môi trường.
Trên thế giới, có rất nhiều nhà khoa học đã tổng hợp được vật liệu oxit nano
MnO2, Fe2O3, TiO2 bằng các phương pháp sol-gel, thủy nhiệt, đốt cháy tổng hợp, phản
ứng oxi hóa – khử,...để từ đó nghiên cứu khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng, các
chất phẩm màu, các chất hữu cơ của chúng.
F.A. Al-Sagheer và các cộng sự [4] đã tổng hợp vật liệu oxit nano δMnO2 bằng phương pháp sol-gel và nghiên cứu các thuộc tính bề mặt của chúng. Kết

riêng là 49,7 m2/g và khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu này với các ion kim loại
Fe3+, As3+, As5+, Mn2+. Kết quả cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại với Fe3+ là
107,64 mg/g, As3+ là 36,32 mg/g, As5+ là 32,79 mg/g, Mn2+ là 101,37 mg/g.
Tác giả Đinh Văn Phúc [19] và cộng sự đã tổng hợp thành công vật liệu γMnO2 và khảo sát khả năng hấp phụ của nó với ion kim loại Zn2+ trong nước. Kết quả
cho thấy dung lượng hấp phụ của vật liệu này với Zn2+ là 55,23 mg/g. So sánh với ba
mô hình của Langmuir, Freundlich và Sip cho thấy rằng, quá trình hấp phụ tuân theo
Sips .
1.4. Tổng quan về kim loại chì
1.4.1. Giới thiệu sơ lược về kim loại nặng
Kim loại nặng là những kim lọai có khối lượng riêng lớn hơn 5g/cm3. Một số
kim loại nặng có thể cần thiết cho sinh vật, chúng được xem là nguyên tố vi lượng.
Một số không cần thiết cho sự sống, khi đi vào cơ thể sinh vật có thể không gây độc
hại gì. Tuy nhiên, phần lớn kim loại nặng gây độc hại với môi trường và cơ thể sinh
vật khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Những kim loại nặng
thường gặp như: Chì (Pb), thủy ngân (Hg), asen (As), cadimi (Cd), crom (Cr), mangan
(Mn).
Trong tự nhiên, kim loại nặng tồn tại trong ba môi trường: Môi trường khí,
môi trường đất, môi trường nước.
- Môi trường khí: Thường tồn tại ở dạng hơi kim loại. Các hơi kim loại này phần lớn là
rất độc, có thể đi vào cơ thể con người và động vật qua đường hô hấp. Từ đó, đe dọa
đến sức khỏe con người và động vật.
- Môi trường đất: Tồn tại dưới dạng kim loại nguyên chất, quặng kim loại hoặc ion
kim loại. Kim loại nặng dưới dạng ion dễ bị cây cỏ, thực vật hấp thụ, làm thực vật
8


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp


oxit mỏng, chính lớp oxit này lại là lớp bảo vệ chì không bị oxi hóa tiếp. Chì kim loại
9


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp

không phản ứng với các axit sulfuric hoặc clohydric. Nó hòa tan trong axit nitric giải
phóng khí nitơ oxit và tạo thành dung dịch chứa Pb(NO3)2.
3Pb + 8H+ + 8NO3- → 3 Pb2+ + 6NO3− + 2NO + 4 H2O
Chì (II) oxit cũng hòa tan trong các dung dịch hydroxit kim loại kiềm để tạo
thành muối plumbit tương ứng [10].
PbO + 2OH− + H2O → Pb(OH)42−
Clo hóa các dung dịch muối trên sẽ tạo ra chì có trạng thái oxi hóa +4.
Pb(OH)42− + Cl2 → PbO2 + 2Cl− + 2 H2O
Chì dioxit là một chất oxi hóa mạnh. Muối clo ở trạng thái oxi hóa này khó
được tạo ra và dễ bị phân hủy thành chì (II) clorua và khí clo. Muối iodua và bromua
của chì (IV) không tồn tại [1]. Chì dioxit tan trong các dung dịch hydroxit kim loại
kiềm để tạo ra các muối plumbat tương ứng [10].
PbO2 + 2OH− + 2 H2O → Pb(OH)62−
Chì cũng có trạng thái oxi hóa trộn lẫn giữa +2 và +4, đó là chì đỏ (Pb3O4). Chì
dễ dàng tạo thành hợp kim đồng mol với kim loại natri, hợp kim này phản ứng với các
alkyl halua tạo thành các hợp chất hữu cơ kim loại của chì như tetraethyl chì.
1.4.2.3. Độc tính
Là nguyên tố có độc tính cao đối với sức khoẻ con người. Chì gây độc cho hệ
thần kinh trung ương, hệ thần kinh ngoại biên, tác động lên hệ enzim có nhóm hoạt
động chứa hyđro. Người bị nhiễm độc chì sẽ bị rối loạn bộ phận tạo huyết (tuỷ xương).
Tuỳ theo mức độ nhiễm độc có thể bị đau bụng, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp, tai
biến não, nhiễm độc nặng có thể gây tử vong. Đặc tính nổi bật là sau khi xâm nhập vào

(2.1)

Trong đó: λ (Å): độ dài bước sóng tia X khi dùng anot đồng; k ≈ 0,9; r: là kích
thước hạt tinh thể (Å); Bsize (radian): bề rộng tại một nửa chiều cao của peak gây ra
bởi kích thước hạt tinh thể; θB: là góc nhiễu xạ Bragg.
2.2.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy - SEM)
Phương pháp SEM được sử dụng để xác định hình dạng và cấu trúc bề mặt của
vật liệu, từ đó cho ta biết độ xốp của vật liệu hấp phụ. Ưu điểm của phương pháp SEM
là có thể thu được những bức ảnh lớp bề mặt vật liệu chất lượng cao và không đòi hỏi
phức tạp trong khâu chuẩn bị mẫu. Tuy nhiên phương pháp SEM có độ phóng đại nhỏ
hơn so với phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Phương pháp SEM đặc biệt
hữu dụng, bởi vì nó cho độ phóng đại có thể thay đổi từ 10 đến 100.000 lần với hình
ảnh rõ nét, hiển thị hai chiều phù hợp cho việc phân tích hình dạng và cấu trúc bề mặt.
2.2.3. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron
Microscope – TEM)
Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) là phương pháp hiện đại trong
việc nghiên cứu cấu trúc vật rắn, được sử dụng rộng rãi trong các ngành như: vật lý

11


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp

chất rắn, khoa học vật liệu, công nghệ nano, hóa học, sinh học, y học... và vẫn đang
trong quá trình phát triển với nhiều tính năng và độ mạnh mới.
Ưu điểm của phương pháp này là có thể tạo ảnh cấu trúc vật rắn với độ tương
phản và độ phân giải rất cao. Phương pháp này cho ảnh thật của cấu trúc bên trong vật
rắn nên đem lại nhiều thông tin hơn và có khả năng tạo ra các hình ảnh ở độ phân giải

hằng số BET, θ =

𝑉
𝑉𝑚

được gọi là phần bề mặt bị hấp phụ.

2.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
2.2.1. Phương pháp hấp thụ nguyên tử
Là phương pháp dựa trên nguyên lý hấp thụ của hơi nguyên tử. Người ta cho
chiếu vào đám hơi nguyên tử một năng lượng bức xạ đặc trưng của riêng nguyên tử
đó. Sau đó đo cường độ còn lại của bức xạ đặc trưng này sau khi đã bị đám hơi nguyên
tử hấp thụ, sẽ tính ra được nồng độ nguyên tố có trong mẫu đem phân tích.
12


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp
2.2.2. Cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử

Nghiên cứu sự phụ thuộc cường độ dòng ánh sáng bị hấp thụ của một nguyên tố
vào nồng độ C của nguyên tố đó trong mẫu phân tích, người ta thấy rằng trong phổ hấp
thụ nguyên tử vùng nồng độ C nhỏ, mối quan hệ giữa cường độ của tia sáng bị hấp thụ
và nồng độ của nguyên tố đó trong đám hơi tuân theo định luật Lambert Beer, nghĩa là
nếu chiếu một chùm sáng cường độ ban đầu là I0 qua đám hơi nguyên tử tự do của
nguyên tố phân tích nồng độ là N và bề dày L (cm), cường độ chùm sáng đi ra khỏi
đám mây là I, thì ta có:
𝐼



Khóa luận tốt nghiệp

Hình 2.1. Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 6800 Shimazdu
Bao gồm các bộ phận sau:
- Nguồn phát tia bức xạ cộng hưởng của nguyên tố cần phân tích: thường là đèn
catot rỗng HCL (Hollow Cathode Lamp) hoặc đèn phóng điện không cực EDL
(Electronic Discharge Lamp).
- Hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích, có hai loại kỹ thuật nguyên tử hóa
mẫu:
+ Kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa, sử dụng khí C2H2 và không khí nén
hoặc oxit nitơ (N2O), gọi là Flame AAS.
+ Kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa, sử dụng lò đốt điện, gọi là ETAAAS (Electro Thermal - Atomization AAS).
- Bộ đơn sắc có nhiệm vụ thu nhận, phân ly và ghi tính hiệu bức xạ đặc trưng
sau khi được hấp thu.
- Hệ điện tử/ máy tính để điều khiển và xử lý số liệu.
2.2.5. Các kĩ thuật đo và ghi phổ
Người ta dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên tử
hóa mẫu phân tích. Vì thế mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hóa mẫu phụ thuộc
vào các đặc trưng và tính chất của ngọn đèn khí, nhưng chủ yếu là nhiệt độ ngọn lửa.
Đó là yếu tố quyết định đến hiệu suất nguyên tử hóa mẫu phân tích và mọi yếu tố ảnh
14


GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

Khóa luận tốt nghiệp

hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp
phân tích.