KhóaPage
luận tốt
Header
1 nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc
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


1.3. Một số kết quả nghiên cứu trong nước và trên thế giới ........................................ 6
1.3.1. Một số kết quả nghiên cứu trên thế giới........................................................ 7
1.3.2. Một số kết quả nghiên cứu ở Việt Nam ......................................................... 7
1.4. Tổng quan về kim loại chì .................................................................................... 8
1.4.1. Giới thiệu sơ lược về kim loại nặng ............................................................... 8
1.4.2. Giới thiệu về kim loại chì ............................................................................... 9
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................................................11
2.1. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc MnO2 .................................................... 11
2.1.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-Ray diffraction – XRD) ........................... 11
2.2.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy - SEM) 11
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

Footer Page 2 of 166.

ii


KhóaPage
luận tốt
Header
3 nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

2.2.2. Cường độ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử .................................................. 13

4.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ................................................................. 33

Footer Page 3 of 166.

iii


KhóaPage
luận tốt
Header
4 nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

4.2.7. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ khuấy ...................................................... 34
4.3. Nghiên cứu động học .......................................................................................... 35
4.3.1. Mô hình động học biểu kiến bậc 1 ............................................................... 35
4.3.2. Mô hình động học biểu kiến bậc 2 ............................................................... 35
4.4. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ........................................................................ 36
4.4.1. Mô hình Langmuir ....................................................................................... 36
4.4.2. Mô hình Freundlich ...................................................................................... 37
4.4.3. Mô hình Sips ................................................................................................ 38
4.4.4. Mô hình Tempkin ......................................................................................... 39
4.4.5. Mô hình Dubinin – Radushkevich ............................................................... 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................42
PHỤ LỤC ..........................................................................................................................45

Footer Page 4 of 166.


Hình 4.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự hấp phụ Pb2+của α-MnO2 ...................................... 34
Hình 4.13. Mô hình động học biểu kiến bậc 1 .............................................................. 35
Hình 4.14. Mô hình động học biểu kiến bậc 2 .............................................................. 35
Hình 4.15. Đồ thị theo mô hình phi tuyến dạng Langmuir ........................................... 36
Hình 4.16. Đồ thị theo mô hình phi tuyến dạng Freundlich ......................................... 37
Hình 4.17. Đồ thị theo mô hình phi tuyến dạng Sips ................................................... 38
Hình 4.18. Đồ thị theo mô hình phi tuyến dạng Tempkin ........................................... 39
Hình 4.19. Đồ thị theo mô hình phi tuyến dạng Dubinin - Radushkevich .................. 40

Footer Page 5 of 166.

v


KhóaPage
luận tốt
Header
6 nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Cấu trúc tinh thể của MnO2 ............................................................................ 1
Bảng 4.1. Ảnh hưởng của pH........................................................................................ 30
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của thời gian .............................................................................. 31
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của khối lượng ........................................................................... 32
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy ........................................................................ 32
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của nồng độ ............................................................................... 33
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................................................... 34


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

Footer Page 7 of 166.

vii


KhóaPage
luận tốt
Header
8 nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc
MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài
Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta đang trong giai đoạn phát
triển mạnh mẽ không những ở thành thị mà cả ở nông thôn. Chúng đã mang lại những
thành tựu to lớn cho đất nước, góp phần xây dựng đất nước phát triển và nâng cao đời

Header
9 nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

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.
5.2. Phương pháp kiểm tra, đánh giá tính chất và cấu trúc của α-MnO2
 Phương pháp nhiễu xạ tia X được sử dụng để xác định cấu trúc vật liệu.
 Phương pháp kính hiển vi điện tử SEM và TEM được sử dụng để xác định hình
thái bề mặt và kích thước của vật liệu.
 Phương pháp đo diện tích bề mặt BET được sử dụng để xác định diện tích bề

 Chương 1: Tổng quan.
 Chương 2: Phương pháp nghiên cứu.
 Chương 3: Thực nghiệm.
 Chương 4: Kết quả và thảo luận.

Footer Page 10 of 166.

x


KhóaPage
luận tốt
Header
11nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

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


4446

932

Ramsdellite

MnO2-

Orthombic

446.2

Hexagonal

228.3

a(pm)

c(pm) α0

0

0

[nxm]

90

90


285

xOHx

-MnO2

MnO2-

[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

Footer Page 11 of 166.

1


KhóaPage
luận tốt
Header
12nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc


luận tốt
Header
13nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

1.1.3. γ-MnO2
Trong một thời gian dài các nhà khoa học không khẳng định chắc chắn được
cấu trúc của γ-MnO2. De Wolff là người đầu tiên đưa ra cấu trúc hợp lí nhất của γMnO2. Theo De Wolff, tinh thể γ-MnO2 là sự kết hợp giữa β-MnO2 ([1 x 1]) và
ramsdellitte ([1 x 2 ]). Tuỳ vào mức độ đóng góp của hai thành phần này vào cấu trúc
mà giản đồ XRD của γ-MnO2 có sự khác nhau. γ-MnO2 có cấu trúc đường hầm [1 x 1]
và [1 x 2], thậm chí trong tinh thể γ-MnO2 còn tồn tại đường hầm lớn [2 x 2]. Một điều
quan trọng là trong cấu trúc của β-MnO2 và ramsdellitte đều có mặt các ion oxi sắp
xếp trên mặt phẳng ngang, nhưng với γ-MnO2 thì chỉ có mặt oxi xếp ở đỉnh hình chóp
trong cấu trúc của ramsdellitte [32].

Hình 1.3. Cấu trúc tinh thể của γ-MnO2
γ-MnO2 có cấu trúc dựa trên cơ sở mạng tà phương của β-MnO2 và
ramsdellitte, tuy nhiên nó có cấu trúc hoàn thiện hơn, không phá huỷ tính tà phương
của mạng, tăng khuyết tật và làm giảm tính trật tự trong phạm vi sắp xếp các nguyên tử
mangan. Trong trường hợp sự sắp xếp các nguyên tử mangan trở nên kém chặt chẽ,
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

dùng có thể là các chất vô cơ như: MnSO4, MnCl2, NaHSO3, Na2SO3, NaNO2,
KNO2, H2O2, CuCl hay chất hữu cơ như: HCOOH, CH3CH2OH, C6H5CH3,....
H.Yagi, T.Ichikawa, A.Hirano, N.Imanishi, S.Ogawa, và Y.Takeda đã tổng hợp
MnO2 từ KMnO4 và các chất khử khác nhau như NaHSO3 Na2SO3, NaNO2, KNO2 [7].
Các phản ứng xảy ra như sau:
2KMnO4 + 3NaHSO3  NaHSO4 + 2MnO2 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O
2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O  MnO2 + 2KOH + 3Na2SO4
2KMnO4 + 3NaNO2 + H2O  3NaNO3 + 2MnO2 + 2KOH
2KMnO4 + 3KNO2 + H2O  3KNO3 + 2MnO2 + 2KOH
Từ KMnO4 và MnSO4, S.Devaraj và N.Munichandraiah đã tổng hợp được tinh
thể α-MnO2 có cấu trúc nano [17]:
3Mn2+ + 2Mn7+  5Mn4+
Mn4+ + 2H2O  MnO2 + 4H+
Phương pháp hóa học có ưu điểm là đơn giản, hiệu suất cao, ít tốn kém. Tuy
nhiên lại có nhược điểm là sản phẩm có khả năng hoạt động điện hoá không cao.
1.2.3. Phương pháp thuỷ nhiệt
Phương pháp thuỷ nhiệt là dùng sự hoà tan trong nước của các chất tham gia
phản ứng ở nhiệt độ cao (hơn 1000C) và áp suất (lớn hơn 1atm) trong hệ kín.
Phương pháp thủy nhiệt là phương pháp đơn giản khả thi để tổng hợp những vật
liệu có kích thước nano. Vì sự phát triển của tinh thể là không đẳng hướng, nó có xu

Footer Page 14 of 166.

4


KhóaPage
luận tốt
Header
15nghiệp

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

Footer Page 15 of 166.

5


KhóaPage
luận tốt
Header
16nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

cần phân tán phải lớn hơn trọng lực. Keo là các hạt có kích thước trong phạm vi 2 mm
đến 0,2 µm và trong mỗi hạt tồn tại khoảng 103 đến 109 phân tử.
Gel là chất rắn rỗng xốp có cấu tạo mạng liên kết ba chiều bên trong môi trường
phân tán chất lỏng, và gel hình thầnh từ các hạt keo (collolide) gọi là collolide gel, còn
trong trường hợp được tạo thành từ những đơn vị hoá học nhỏ hơn các hạt colloide thì
gọi là gel cao phân tử.
Giai đoạn đầu tiên của quá trình sol-gel là sự thuỷ phân và đông tụ tiền chất để
hình thành sol, dạng đồng nhất của các hạt oxit siêu nhỏ trong chất lỏng. Chất đầu để
tổng hợp sol này là các hợp chất hoạt động của kim loại như các alkoxide của silic,
nhôm, titan… Giai đoạn này có thể điều khiển bằng sự thay đổi pH, nhiệt độ và thời
gian phản ứng xúc tác, nồng độ tác nhân, tỷ lệ nước… Các hạt sol có thể lớn lên và
đông tụ để hình thành mạng polime liên tục hay gel chứa các bẫy dung môi. Phương
pháp làm khô sẽ xác định các tính chất của sản phẩm cuối cùng: gel có thể được nung

of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

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
quả thu được là vật liệu có hình thái cấu trúc sợi nano và diện tích bề mặt riêng là 2728 m²/g.
Lei Juin và cộng sự [8] đã chế tạo được γ-MnO2 bằng phương pháp đồng kết
tủa, có diện tích bề mặt riêng là 18 m²/g và đã nghiên cứu khả năng hấp phụ của vật
liệu này với toluen. Kết quả cho thấy, trong điều kiện tối ưu vật liệu hấp phụ tối đa
48.7% lượng toluen.
Lijing Dong và cộng sự [9] đã nghiên cứu khả năng hấp phụ của nhựa
MnO2 làm giảm hàm lượng Cd2+, Pb2+ trong môi trường nước. Xác định được dung
lượng hấp phụ cực đại của vật liệu này với Pb2+ là 80,64 mg/g, của Cd2+ là 21,45mg/g.
Donglin Zhao và cộng sự [3] cũng tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ của
vật liệu β-MnO2 với Pb2+, xác định dung lượng hấp phụ cực đại ở 200C là
13,57mg/g....
1.3.2. Một số kết quả nghiên cứu ở Việt Nam

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

Footer Page 18 of 166.

8


KhóaPage
luận tốt
Header
19nghiệp
of 166.


2PbO + PbS → 3Pb + SO2
Chì kim loại chỉ bị oxi hóa ở bề ngoài trong không khí tạo thành một lớp chì
oxit mỏng, chính lớp oxit này lại là lớp bảo vệ chì không bị oxi hóa tiếp. Chì kim loại

Footer Page 19 of 166.

9


KhóaPage
luận tốt
Header
20nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

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−

2.1.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-Ray diffraction – XRD)
Phương pháp nhiễu xạ tia X cung cấp một số thông tin chủ yếu đối với mẫu vật
liệu nghiên cứu như: Sự tồn tại các pha tinh thể định tính, định lượng, hằng số mạng
tinh thể, kích thước mạng tinh thể, biến dạng, sự kéo căng trong giới hạn mạng tinh thể
do khuyết tật trong mạng tinh thể gây ra. Sự tồn tại pha định tính, định lượng được
nhận dạng chủ yếu dựa vào vị trí, cường độ, diện tích thu được từ tín hiệu nhiễu xạ thu
được. Hằng số mạng của tinh thể: trên cơ sở các giá trị d (khoảng cách giữa các mặt
mạng tinh thể liền kề) thu được từ giản đồ nhiễu xạ X-ray ta tính được hằng số mạng
của hạt tinh thể thông qua các biểu thức cụ thể, ứng với từng hệ tinh thể .
Kích thước hạt tinh thể thu được từ nhiễu xạ X-ray được tính theo công thức Scherrer:
r=

𝑘.𝜆
Bsize . cosθB

(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)

Hiện nay, phương pháp BET được ứng dụng rất phổ biến để xác định diện tích
bề mặt riêng của các vật liệu.
Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng phương trình BET:
𝑃
𝑉(𝑃𝑜−𝑃)

=

1
𝑉𝑚𝐶

+

𝑃(𝐶−1)
𝑃𝑜(𝑉𝑚𝐶)

(2.2)

Trong đó, V là thể tích chất bị hấp phụ tính cho một gam chất rắn, Vm là thể tích chất
bị hấp phụ cần thiết để tạo một lớp đơn phân tử chất bị hấp phụ trên bề mặt của một
gam chất rắn ở áp suất cân bằng P, Po là áp suất hơi bão hòa của chất bị hấp phụ, C là
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


(2.3)

với Ka là hệ số hấp thụ nguyên tử đặc trưng cho từng bước sóng của ánh sáng bị hấp
thụ và bản chất của nguyên tử. Độ hấp thụ quang A phụ thuộc vào nồng độ nguyên tử
N và bề dày L của lớp hấp thụ.
2.2.3. Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu
Gồm kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa và kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu
không bằng ngọn lửa. Trong phạm vi khóa luận chỉ đề cập tới kĩ thuật nguyên tử hóa
mẫu bằng ngọn lửa.
* Kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa
Muốn thực hiện phép đo AAS, trước hết phải chuẩn bị mẫu phân tích ở trạng
thái dung dịch. Sau đó, dẫn dung dịch mẫu vào ngọn lửa đèn khí để hóa hơi và nguyên
tử hóa mẫu, sau đó thực hiện phép đo.
Quá trình nguyên tử hóa trong ngọn lửa gồm 2 bước kế tiếp nhau:
- Bước 1: Chuyển dung dịch mẫu thành các hạt nhỏ như sương mù (sol khí) trộn
đều với khí mang và khí cháy, quá trình này gọi là quá trình aerosol hóa.
- Bước 2: Dẫn hỗn hợp aerosol cùng hỗn hợp khí đốt vào đèn để nguyên tử hóa.
Cả hệ thống gọi là Nebulizer System, gồm 2 phần chính là đèn nguyên tử hóa
mẫu và buồng aerosol hóa mẫu.
2.2.4. Thiết bị của phép đo AAS
Thiết bị của phép đo AAS là máy quang phổ hấp thu nguyên tử (AAS: Atomic
Absorption Spectrometer).

Footer Page 23 of 166.

13


KhóaPage


KhóaPage
luận tốt
Header
25nghiệp
of 166.

GVHD: ThS. Đinh Văn Phúc

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

2.2.6. Các yếu tố ảnh hưởng
Chia làm 6 nhóm:
- Các thông số của hệ máy đo: Các thông số này cần được khảo sát và chọn cho
từng trường hợp cụ thể.
- Các điều kiện nguyên tử hóa mẫu: Các yếu tố này khác nhau tùy thuộc vào kỹ
thuật được chọn để thực hiện quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu.
- Kỹ thuật xử lí mẫu: Trong quá trình xử lí, nếu thực hiện không cẩn thận có thể
làm mất hay nhiễm bẩn mẫu. Do đó kết quả thu được không đúng với thực tế. Vì vậy,
với mỗi loại mẫu cần chọn quy trình xử lí phù hợp.
- Các ảnh hưởng về phổ: Trong phép đo AAS, ngoài vạch phổ được chọn còn
có phổ nền, hoặc sự chen lấn các vạch phổ của nguyên tố khác, gây ảnh hưởng đến kết
quả phân tích. Vì vậy, cần có giải pháp loại bỏ những ảnh hưởng này.
- Ảnh hưởng hóa học: Nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu, ảnh
hưởng của các cation lạ, ảnh hưởng của anion, ảnh hưởng của thành phần nền.
- Ảnh hưởng vật lí: Độ nhớt và sức căng bề mặt mẫu, hiệu ứng lưu lại, sự ion
hóa, sự kích thích phổ phát xạ của nguyên tố phân tích trong môi trường hấp phụ.
2.2.7. Độ nhạy, giới hạn phát hiện và khoảng xác định trong phép đo AAS
Độ nhạy của phép đo AAS phụ thuộc vào các yếu tố: Hệ thống máy đo, điều