BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Điền Thị Hải Yến NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA ZEOLITE 4A BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Điền Thị Hải Yến NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA ZEOLITE 4A BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X Chuyên ngành: Vật lí nguyên tử Mã số: 60 44 01 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN QUỐC DŨNG Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô khoa Vật Lý tận tình hướng dẫn, giảng dạy nhiều kiến thức mẻ bổ ích suốt trình học tập, nghiên cứu rèn luyện trường Đại học Sư Phạm TPHCM Bên cạnh em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: – Thầy Trần Quốc Dũng, thầy hướng dẫn, bảo, sửa chữa sai sót hỗ trợ nhiều kiến thức chuyên môn để hoàn thành tốt luận văn – Anh Lưu Anh Tuyên, anh Phan Trọng Phúc, anh Đỗ Duy Khiêm Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh trực tiếp hướng dẫn thực nghiệm, giúp đỡ, bảo tận tình kiến thức tạo điều kiện để em hoàn thành tốt luận văn – Bố mẹ em, người bên cạnh giúp đỡ em mặt học tập sống Cuối em xin gửi lời cảm ơn tới tất bạn bè em ủng hộ giúp đỡ nhiệt tình để em hoàn thành tốt luận văn TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2014 Điền Thị Hải Yến MỤC LỤC Danh mục từ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU… .1 Chương CÁC TÍNH CHẤT CỦA ZEOLITE 1.1 Sơ lược lịch sử phát triển zeolite 1.2 Phân loại zeolite 1.2.1 Theo nguồn gốc 1.2.2 Theo đường kính mao quản 1.2.3 Theo chiều hướng không gian kênh cấu trúc mao quản 1.2.4 Theo tỉ lệ Si/Al .7 1.3 Cấu trúc zeolite .9 1.4 Tính chất zeolite .13 1.4.1 Trao đổi cation 13 1.4.2 Tính chất hấp phụ 16 1.4.3 Tính chất xúc tác 18 1.4.4 Tính chất chọn lọc hình dạng .20 1.4.5 Một số tính chất khác 21 1.5 Ứng dụng zeolite 22 1.6 Zeolite 4A 24 1.6.1 Giới thiệu zeolit 4A .24 1.6.2 Cấu trúc zeolite 4A 24 Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XRD 27 2.1 Nhiễu xạ tia X tinh thể 27 2.2 Các phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 28 2.2.1 Phương pháp quay đơn tinh thể 29 2.2.2 Phương pháp Laue .31 2.3 Phương pháp nhiễu xạ bột 35 2.3.1 Phương pháp Debye-Sherrer 37 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ kế 40 Chương KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ZEOLITE 4A BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU XẠ TIA X 48 3.1 Thiết bị nhiễu xạ tia X X’Pert Pro 48 3.2 Phương pháp tổng hợp zeolite 52 3.3 Đo mẫu hệ máy nhiễu xạ X’Pert Pro 56 3.4 Phân tích phổ nhiễu xạ tia X .57 3.5 Kết thảo luận 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC…………………………… 74 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ FWHM…………… Full Width at Half Maximum (Độ rộng bán phổ) SEM……………….Scanning Electron Microscopy (Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua) XRD……………….X-Ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) SBU……………… Secondary building unit (Đơn vị cấu trúc thứ cấp) ICDD …………… International Center of Diffraction Data DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Ứng dụng hấp phụ zeolite rây phân tử .22 Bảng 1.2 Các phản ứng xúc tác zeolite 23 Bảng 3.1 Các mẫu zeolite 4A tổng hợp điều kiện khác 53 Bảng 3.2 FWHM zeolite 4A-2 4A-3 63 Bảng 3.3 FWHM kích thước hạt mẫu chuẩn 65 Bảng 3.4 FWHM kích thước hạt mẫu zeolite 4A-2 66 Bảng 3.5 FWHM kích thước hạt mẫu zeolite 4A-3 66 Bảng 3.6 Kích thước tinh thể mẫu zeolite theo phương pháp XRD SEM.66 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mô tả cửa sổ oxi (Zeolite A); 10 oxi (Zeolite ZSM-5); 12 oxi (Zeolite X,Y) tương ứng với loại mao quản nhỏ, trung bình, lớn .6 Hình 1.2 Các cấu trúc mao quản zeolite Hình 1.3 Cấu trúc zeolite Hình 1.4 Đơn vị cấu trúc Zeolite .11 Hình 1.5 (a) Tứ diện tạo thành nguyên tử oxi phân bố xung quanh nguyên tử Si Al (b) Cấu trúc không gian hình bát diện cụt .11 Hình 1.6 Các đơn vị cấu trúc thứ cấp zeolite 12 Hình 1.7 Mô tả ghép nối đơn vị cấu trúc sơ cấp thứ cấp khác tạo zeolite A zeolite X .13 Hình 1.8 Sự phân bố cation Zeolite 14 Hình 1.9 SBU d4r (a), lồng sodalite (b) kết hợp lồng sodalite tạo thành zeolite 4A (c) 24 Hình 1.10 Sự hình thành cấu trúc zeolite 4A 25 Hình 1.11.Cấu trúc zeolite 4A 26 Hình 2.1 Sơ đồ minh họa chiếu tia X lên họ mặt mạng 28 Hình 2.2 Sơ đồ phương pháp quay đơn tinh thể 30 Hình 2.3 Sơ đồ chụp đơn tinh thể xoay 30 Hình 2.4 Sơ đồ phương pháp Laue 31 Hình 2.5 Trục vùng hình thành đường vùng ảnh Laue 32 Hình 2.6 Dạng hình học đường vùng phim tương ứng với góc 2θ < 900 (a), 2θ = 900 (b), 2θ > 900 (c) 33 Hình 2.7 Sơ đồ tạo ảnh Laue truyền qua 34 Hình 2.8 Sơ đồ tạo ảnh Laue phản xạ 35 Hình 2.9 Sự nhiễu xạ tia X vật liệu đơn tinh thể 36 Hình 2.10 Ảnh nhiễu xạ Debye mẫu trụ 38 Hình 2.11 Buồng chụp .39 Hình 2.12 Camera để lắp phim phim sau rửa 39 Hình 2.13 Các thông số xác định sau đo 40 Hình 2.14 Máy nhiễu xạ kế .41 Hình 2.15 Sơ đồ giác kế 41 Hình 2.16 Sơ đồ cấu tạo nhiễu xạ kế 43 Hình 2.17 Phổ nhiễu xạ XRD SiC 44 Hình 2.18 Giản đồ nhiễu xạ bột NaCl 45 Hình 3.1 Hệ máy nhiễu xạ tia X X’Pert Pro 48 Hình 3.2 Cấu tạo ống phát tia X .49 Hình 3.3 Ống phát tia X 49 Hình 3.4 Hệ giác kế máy nhiễu xạ tia X X’Pert Pro 50 Hình 3.5 Detector tỉ lệ 50 Hình 3.6 Hệ thống thu nhận 51 Hình 3.7 Sơ đồ tổng hợp zeolite 4A .52 Hình 3.8 Sơ đồ chụp mẫu bột nhiễu xạ kế 57 Hình 3.9 Phổ nhiễu xạ zeolite 4A-3 58 Hình 3.10 Mẫu zeolite 4A-2: phổ f(x) màu đỏ so với phổ gốc h(x) màu xanh trước chuẩn hóa 60 Hình 3.11 Mẫu zeolite 4A-2: phổ f(x) màu đỏ so với phổ gốc h(x) màu xanh sau chuẩn hóa 61 Hình 3.12 Giản đồ nhiễu xạ sau chuẩn hóa .61 Hình 3.13 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu zeolite 4A tổng hợp điều kiện khác 62 Hình 3.14 FWHM mẫu zeolite 4A-2 4A-3 64 Hình 3.15 Hình ảnh SEM mẫu 4A-2 67 Hình 3.16 Hình ảnh SEM mẫu 4A-3 67 61 Hình 3.11 Mẫu zeolite 4A-2: phổ f(x) màu đỏ so với phổ gốc h(x) màu xanh sau chuẩn hóa Hình 3.12 Giản đồ nhiễu xạ sau chuẩn hóa 3.5 Kết thảo luận Sự hình thành cấu trúc mức độ tinh thể hóa vật liệu zeolite 4A phụ thuộc vào nhiều yếu tố tỷ lệ mol SiO2/Al2O3, thời gian nhiệt độ thủy nhiệt Vì vậy, khảo sát ảnh hưởng điều kiện tổng hợp đến trình tinh thể hóa kích thước tinh thể mẫu zeolite nghiên cứu phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 62 Tinh thể vật liệu phát triển hoàn chỉnh kích thước hạt lớn, giá trị kích thước hạt thông số mạng lưới tính từ góc nhiễu xạ khác gần Để xác định cường độ bề rộng đỉnh nhiễu xạ mẫu sau tổng hợp ta sử dụng phương pháp phân tích biên dạng đỉnh phổ Quá trình tinh thể hóa kích thước tinh thể mẫu tính toán từ liệu phân tích XRD Từ kết thể ảnh hưởng khác biệt điều kiện tổng hợp đến trình tinh thể hóa kích thước tinh thể mẫu zeolite 3.5.1 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng tỉ lệ Si/Al tới trình kết tinh Hình 3.13 Phổ nhiễu xạ tia X mẫu zeolite 4A tổng hợp điều kiện khác Từ phổ nhiễu xạ tia X mẫu zeolite 4A (4A-1, 4A-2, 4A-3) với nhiệt độ kết tinh 800C hình 3.13 cho thấy: 63 – Đối với mẫu 4A-1 có tỉ lệ Si/Al =1:1, thời gian phản ứng không đủ cho trình phản ứng chuyển từ pha vô định hình gel sang tinh thể tứ diện (đường nhiễu xạ màu đỏ) – Đối với mẫu 4A-2 có tỉ lệ Si/Al =1:1, thời gian phản ứng cao (22 giờ) trình phản ứng xảy toàn bộ, tinh thể hình thành hoàn chỉnh với đỉnh phổ nhiễu xạ đặc trưng cho zeolite 4A hình 3.13 (đường nhiễu xạ màu xanh hình 3.13) ⇒ Thời gian phản ứng có ảnh hưởng lớn tới trình kết tinh với thời gian dài trình xúc tiến cho hình thành SBU tạo mầm tinh thể nhanh, nhiều thuận tiện cho trình kết tinh sau Tiếp tục tiến hành thử nghiệm thay đổi phản ứng kết tinh zeolite 4A có tỉ lệ Si/Al = 2:1 cho mẫu 4A-3 với thời gian phản ứng 21 (đường nhiễu xạ màu xanh dương hình 3.13), kết rằng, phản ứng kết tinh tỉ lệ Si/Al = 2:1 xảy hoàn tất tương tự mẫu có tỉ lệ Si/Al = 1:1 Điều cho thấy trình kết tinh không phụ thuộc vào tỉ lệ Si/Al khác gel ban đầu Mặt khác, để đánh giá mức độ tinh thể hóa mẫu, ta dựa vào độ sắc nhọn đỉnh nhiễu xạ đặc trưng giản đồ XRD mẫu zeolite Mẫu có độ tinh thể hóa cao có nghĩa đỉnh nhiễu xạ đặc trưng sắc nhọn hay FWHM đỉnh nhiễu xạ nhỏ Bảng 3.2 FWHM zeolite 4A-2 4A-3 FWHM (Độ) Mẫu 2θ 23.932 26.061 29.891 41.464 4A-2 4A-3 0.089 0.085 0.086 0.099 0.094 0.098 0.098 0.098 So sánh mẫu 4A-2, 4A-3 với thời gian kết tinh 22, 21h 64 FWHM (độ) 0,1 0,0875 4A-2 4A-3 0,075 10 20 30 40 50 Góc nhiễu xạ (2θ) Hình 3.14 FWHM mẫu zeolite 4A-2 4A-3 Từ kết cho thấy biến đổi FWHM mẫu thay đổi thời gian kết tinh: Mẫu 4A-2 có FWHM nhỏ với thời gian kết tinh 22h Điều chứng tỏ đỉnh nhiễu xạ mẫu sắc nhọn có cường độ cao Tinh thể phát triển hoàn chỉnh so với mẫu lại 3.5.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng tỉ lệ Si/Al tới kích thước tinh thể Phương trình Scherrer áp dụng để ước tính kích thước tinh thể trung bình mẫu bột: Trong đó: 𝑡 = 𝐾𝐾 𝐵 𝑐𝑐𝑐𝜃 (3.1) – t kích thước trung bình tinh thể – K số phụ thuộc vào dạng hình học tinh thể (≈0,94 cho tinh thể dạng lập phương) – 𝜆 bước sóng tia X (bước sóng k α = 1.54A0 ) – B = BM − BS bề rộng đỉnh phổ nhiễu xạ, với BM bề rộng nửa chiều cao đỉnh phổ (rad) mẫu nghiên cứu, BS bề rộng nửa chiều cao tương ứng vật liệu khối chuẩn (rad) 65 Chương trình xử lý X’Pert HighScore làm khớp đỉnh phổ nhiễu xạ mẫu zeolite hàm pseudo-Voigt cho ta BM Mẫu chuẩn (mẫu Si chuẩn) có kích thước tinh thể (3µm) t1 biết: Trong đó: B1 = BM1 − Bs t1 = K1 λ (3.2) B1 cosθ1 Nếu gọi kích thước tinh thể mẫu cần xác định t2, ta có: Trong đó: B2 = BM2 − Bs K2 λ t2 = B2 cosθ2 t2 K2 λ B1 cos θ1 (3.3) Từ (3.2) (3.3) suy ra: t1 = (3.4) K1 λ B2 cos θ2 Do mẫu zeolite có cấu trúc tinh thể lập phương (k = constant) bước sóng λ cố định suốt trình thực nghiệm nên phương trình (3.4) viết lại sau: t = t1 B1 cos θ1 (3.5) B2 cos θ2 Công thức (3.5) công thức đề xuất cho xác định kích thước tinh thể mẫu zeolite từ mẫu chuẩn kết hợp với phương trình Scherrer Sau đo mẫu ta thu số liệu sau: Bảng 3.3 FWHM kích thước hạt mẫu chuẩn 2θ1 13.978 24.358 29.237 θ1 6.989 12.179 14.619 Mẫu đo (𝐵𝑀1 ) 0.096 0.097 0.100 FWHM (độ) Mẫu B1 = BM1 chuẩn(BS ) − BS 0.046 0.05 0.047 0.050 Kích thước tinh thể (µm) 66 Bảng 3.4 FWHM kích thước hạt mẫu zeolite 4A-2 2θ2 23.932 26.061 29.891 41.464 θ2 11.966 13.031 14.946 20.732 Mẫu đo (𝐵𝑀2 ) 0.089 0.085 0.086 0.099 FWHM (độ) Mẫu chuẩn(BS ) 0.05 Kích thước trung bình (µm) Sai số B2 = BM2 − BS 0.039 0.035 0.036 0.049 Kích thước tinh thể (µm) 3.669001 4.105195 4.024535 3.054686 3.932910 0.126179 Bảng 3.5 FWHM kích thước hạt mẫu zeolite 4A-3 2θ3 23.937 27.068 29.909 41.473 θ3 11.969 13.534 14.955 20.737 Mẫu đo (𝐵𝑀3 ) 0.094 0.098 0.098 0.098 FWHM (độ) Mẫu chuẩn(BS ) 0.05 Kích thước trung bình (µm) Sai số B3 = BM3 − BS 0.044 0.048 0.048 0.048 Kích thước tinh thể (µm) 3.252099 2.999582 3.018423 3.118315 3.097104 0.099364 Bảng 3.6 Kích thước tinh thể mẫu zeolite theo phương pháp XRD SEM Mẫu 4A-2 4A-3 Kích thước trung bình–XRD (µm) 3.93 ± 0.13 3.09 ± 0.10 Kích thước-SEM (µm) 1÷8 2.5 Để đánh giá hình thái tinh thể mẫu zeolite, ta sử dụng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 67 Hình 3.15 Hình ảnh SEM mẫu 4A-2 Hình 3.16 Hình ảnh SEM mẫu 4A-3 Các kết từ bảng 3.6 hình cho thấy kết xác định kích thước tinh thể phương pháp XRD SEM phù hợp Mẫu 4A-2 có tỷ lệ Si/Al = 1:1 có kích thước lớn so với mẫu 4A-3 có tỷ lệ Si/Al = 2:1 tương đối đồng 68 – Mẫu 4A-3 có kích thước xác định từ XRD lớn chút so với hình ảnh SEM Điều có đóng góp từ tín hiệu nhiễu tạp pha gel sót lại sau trình phản ứng kết tinh – Mẫu 4A-2 có hai kích thước tinh thể khác (SEM) với tỷ lệ tương đồng 1µm 8µm Vì vậy, kích thước trung bình đo XRD cho mẫu 4A-2 ≈ 4µm trung bình kích thước SEM Bên cạnh ta nhận thấy hạt zeolite 4A có dạng lập phương đặc trưng, cấp hạt phân bố tương đối đồng ⇒ Mức độ tinh thể hóa mẫu 4A-2 cao cho thấy ảnh hưởng tỷ lệ Si/Al tới kích thước tinh thể từ mẫu 4A-2 mẫu 4A-3 Kích thước tinh thể zeolite có ý nghĩa quan trọng liên quan đến tốc độ khuếch tán phân tử bên tinh thể hấp thụ tốc độ phản ứng lên diện tích bề mặt bên 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  Kết luận – Trong nghiên cứu này, mẫu zeolite 4A tổng hợp điều kiện khác khảo sát phương pháp nhiễu xạ tia X, cụ thể phương pháp nhiễu xạ kế Các kết trình kết tinh bị ảnh hưởng mạnh thời gian phản ứng kết tinh thủy nhiệt Trong đó, kích thước tinh thể lại ảnh hưởng tỉ lệ Si/Al gel ban đầu – Chất lượng zeolite 4A tổng hợp xác định thông qua giản đồ XRD, sản phẩm thu có mức độ tinh thể hóa cao, kích thước tinh thể tương đối đồng – Bên cạnh đó, sử dụng phương pháp mẫu chuẩn kết hợp với phương trình Scherrer, kết nghiên cứu cho thấy phương pháp đáp ứng khả xác định kích thước tinh thể tốt so với phương pháp chụp ảnh SEM – Việc nghiên cứu tính chất vật lí đặc trưng zeolite cấu trúc, thành phần hóa học nghiên cứu qui luật biến đổi tính chất lí hóa xảy bên mao quản, bề mặt cần thiết Điều giúp người nghiên cứu định hướng cụ thể loại vật liệu ứng dụng vào lĩnh vực cụ thể  Kiến nghị – Tiếp tục khảo sát chi tiết cho điều kiện tổng hợp thời gian phản ứng, tỉ lệ Si/Al nhiệt độ phản ứng cho gel ban đầu cần tiến hành kỹ lưỡng nhằm đánh giá tối ưu điều kiện tổng hợp sản phẩm zeolite – Phương pháp XRD sử dụng mẫu chuẩn nghiên cứu tỏ hiệu thang kích thước trải rộng từ 1µm tới vùng 10µm Các khảo sát thang 1µm tới mức nm cần mở rộng nghiên cứu – Bên cạnh việc nghiên cứu ảnh hưởng thời gian kết tinh tỉ lệ Si/Al tới trình kết tinh kích thước tinh thể, cần mở rộng khảo sát thêm số 70 điều kiện khác ảnh hưởng nồng độ kiềm, nhiệt độ thời gian thủy nhiệt để thu mẫu zeolite có độ kết tinh tốt – Quá trình tổng hợp zeolite mong muốn thu sản phẩm có độ tinh thể cao đồng nhất, với mong muốn với giá thành sản phẩm quan trọng, định hiệu việc ứng dụng vào trình sản xuất Để giảm thiểu chi phí cho trình sản xuất yếu tố thời gian quan trọng nên việc khảo sát thời gian ngắn mà cho kết tổng hợp (độ chọn lọc tinh thể) tốt cần thiết, chi phí lượng, nhân công, thiết bị lớn 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Hoàng Anh (2009), Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến độ rộng đường nhiễu xạ X-Quang, Luận văn thạc sĩ, Tp Hồ Chí Minh Tạ Ngọc Đôn (2009), Rây phân tử vật liệu hấp thụ, Nxb Bách khoa, Hà Nội Phạm Thị Huệ, Lưu Anh Tuyên, Trần Quốc Dũng, Phan Trọng phúc, Đỗ Duy Khiêm, Lê Chí Cương, Nguyễn Thị Linh Phương (2013), Nghiên cứu ảnh hưởng số điểu kiện tổng hợp tới trình tinh thể hóa kích thước tinh thể zeolite phương pháp nhiễu xạ tia X, Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Trịnh Hân, Ngụy Tuyết Nhung (2006), Cơ sở hóa học tinh thể, Nxb Đại học quốc gia Hà Nội Mai Hữu Khiêm (2003), Bài giảng kỹ thuật xúc tác, Nxb Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Hữu Mình (1992), Vật lí chất rắn, Nxb giáo dục, Tp Hồ Chí Minh Đinh Thị Ngọ (2006), Hóa học dầu mỏ khí, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Hữu Phú (1998), Hấp phụ xúc tác bề mặt vô mao quản, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Phan Trọng Phúc (2010), Đánh giá ứng suất tồn dư kim loại đồng phân tích đỉnh nhiễu xạ tia X, luận văn thạc sĩ, Tp Hồ Chí Minh 10 Đặng Xuân Tập (2002), Nghiên cứu tổng hợp tính chất hấp phụ chứa Zeolit từ tro bay Việt Nam, luận án tiến sĩ hóa học, Hà Nội Tiếng Anh 11 Ahmad Monshi, Mohammad Reza Foroughi, Mohammad Reza Monshi (2012), Modified Scherrer Equation to Estimate More Accurately Nano-Crystallite Size Using XRD, World Journal of Nano Science and Engineering, 2, 154160 72 12 Bharati R Rehani, P B Joshi, Kirit N Lad, Arun Pratap (2006), Crystallite size estimation of elemental and composite silver nano-powders using XRD principles, Indian Journal of Pure and Applied Physics, 157-161 13 Cranswick (2008), Powder Diffraction - Theory and Practice, Royal Society of Chemistry 14 Frank H Chung, Deane K Smith (2000), Industrial Applications of X-Ray Diffraction, Marcel Dekker, Inc, New York 15 H.V.Bekkum, E.M.Flanigen, P.A.Jacobs, J.C.Jansen (2001), Introduction to zeolite science and practice, 3rd completely revised and expanded edition, Studies in surface science and catalysis 168 16 Ihab H Farag, Jian Zhang (2012), Simulation of Synthetic Zeolite 4A and 5A Manufacturing for Green Processing, Engineering Science and Technology: An International Journal (ESTIJ), ISSN: 2250-3498 17 Kaname Yoshida, Kazuaki Toyoura, Katsuyuki Matsunaga, Atsushi Nakahira, Hiroki Kurata, Yumi H Ikuhara & Yukichi Sasaki (2013), Atomic sites and stability of Cs+captured within zeolitic nanocavities, Scientific Reports, Nature Publishing Group 18 Kazuo Honda, Tetsuro Konaga (1996), X-ray Investigation on the Fatigue Damage of Metals Containing α- and β-Phases, Okayama University, Japan 19 L.A.Tuyen, E.Szilágyi, E.Kótai, K.Lázár, L.Bottyán, T.Q.Dung, L.C.Cuong, D.D Khiem, P.T.Phuc, L.L.Nguyen, P.T.Hue, N.T.N.Hue, C.V.Tao, H.D.Chuong (2015), structural effects induced by 2.5 MeV proton beam on zeolite 4A: Positron annihilation and X-ray diffraction study, Radiation Physics and Chemistry106, 355–359 20 Liu Xing-dong, Wang Yi-pin, Cui Xue-min, He Yan, Mao Jin (2013), Influence of synthesis parameters on NaA zeolite crystals, Powder Technology 243, 184– 193 21 LI Yan, WANG Xin, YANG Xu-jie, ZHANG Shu-gen (2002), Splicing growth of zeolite 4A in hydrothermal system, Mater Chemistry Laboratory, Nanjing University of Science and Technology, China 73 22 Mauro Sardela (2010), X-ray analysis methods, University of Illinois at Urbana 23 Robert E Dinnebier, Simon J L Billinge, Armel Le Bail, Ian Madsen, Lachlan M D Rosemarie Szostak (1984), Handbook of Molecular Sieves, Van Nostrand Reinhold, New York 24 Mousa Gougazeh, J.-Ch Buhl (2013), Synthesis and characterization of zeolite A by hydrothermal transformation of natural Jordanian kaolin, University of Bahrain, Journal of the Association of Arab Universities for Basic and Applied Sciences 25 Paul S Prevey (1986), X-Ray Diffraction Residual Stress Techniques, 380-392, Metals Handbook, Lambda Research, Inc 26 Peter W Stephens (1999), Phenomenological model of anisotropic peak broadening in powder diffraction, J Appl Cryst 32, 281-289 27 Santi Kulprathipanja (2010), Zeolites in Industrial Separation and Catalysis, WILEY-CVH Verlag GmbH and Co.KGaA, Weinheim 28 Scott M.Auerbach, Kathleen A.Carrado, Prabir K.Dutta (2003), Zeolite Science and technology, Marcel Dekker, New York 29 Ugal, Jalil.R., Hassan, Karim.H and Ali, Inam H (2010), Preparation of Type 4A Zeolite from Iraqi Kaolin: characterization and properties measurements, Journal of the Association of Arab Universities for Basic and Applied Sciences, Vol 9, 1-8 74 PHỤ LỤC  Phổ nhiễu xạ tia X mẫu Si chuẩn  Phổ nhiễu xạ tia X mẫu zeolite 4A-1  Phổ nhiễu xạ tia X mẫu zeolite 4A-2 75  Phổ nhiễu xạ tia X mẫu zeolite 4A-3 [...]... là: Nghiên cứu tính chất của zeolite 4A bằng phương pháp nhiễu x tia X Trong đề tài này, sau khi đã tổng hợp được zeolite 4A, tôi sẽ khảo sát tính chất của nó bằng phương pháp nhiễu x tia X, nghiên cứu các điều kiện tổng hợp, khảo sát sự ảnh hưởng của một số điều kiện tổng hợp tới quá trình tinh thể hóa và kích thước tinh thể zeolite 4A, khảo sát một số đặc trưng và tính chất của zeolite 4A 1 Mục... số đặc trưng và tính chất của zeolite 4A 1 Mục đích của đề tài Nghiên cứu cấu trúc, tính chất của zeolite 4A bằng phương pháp nhiễu x tia X 2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu chủ yếu trên mẫu zeolite 4A Phạm vi nghiên cứu là nghiên cứu cấu trúc, tính chất lý hóa học của zeolite 4A 3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn Khảo sát ảnh hưởng của thời gian kết tinh và tỉ lệ Si/Al tới quá trình kết... vực này là phương pháp nhiễu x , phương pháp nhiễu x dựa trên các ảnh nhiễu x có được khi tia X tán x trên chất kết tinh, có thể định tính và định lượng các pha tinh thể có trong một hỗn hợp và x c định được kích thước trung bình của hạt Tuy nhiên, do giới hạn về thời gian cũng như điều kiện thiết bị ở Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh cho nên ở đây tôi chỉ nghiên cứu trên mẫu zeolite 4A Với những... khỏi zeolite như : phân hủy nhiệt zeolite đã trao đổi NH4+, x lí axit NH4+ → NH3 ↑ + H+ (ở lại Zeolite) 1.4.3 Tính chất x c tác Tính chất của zeolite bắt nguồn từ đặc điểm cấu trúc đặc biệt và thành phần hoá học của nó Tính chất x c tác của chúng có được là nhờ tính axit, đây là tính chất đặc biệt quan trọng của zeolite Trong cấu trúc của zeolite có các tứ diện AlO4− mang một điện tích âm, điện tích... các zeolite: Tỷ số x ≥ 2 là sự thay đổi đối với từng loại Zeolite cho phép x c định thành phần và cấu trúc của từng loại Ví dụ: Zeolite A có x = 2, Zeolite X có x = 2,3÷ 3, Zeolít Y có x = 3,1÷ 6 Do đó, việc phân chia zeolite theo tỷ số SiO2/Al2O3 được coi là một đặc trưng quan trọng ảnh hưởng đến cấu trúc, tính chất lý hoá học của zeolite Nếu dựa trên đơn vị tế bào tinh thể thì công thức của zeolite. .. khí, zeolite được đánh giá là đã mang lại biến đổi có tính chất cách mạng, đã thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới và bắt đầu nghiên cứu khoa học công nghệ, cả về x c định cấu trúc, đánh giá các tính chất đặc trưng, cũng như những khả năng ứng dụng vô cùng phong phú của các zeolite 5 Vào những năm cuối thế kỷ XX, sự hiểu rõ về zeolite đã tương đối sâu rộng và việc nghiên cứu về zeolite. .. trong nghiên cứu và ứng dụng công nghiệp 1.2.2 Theo đường kính mao quản Zeolite được chia làm 3 loại chính: – Zeolite có mao quản nhỏ (đường kính bé hơn 5A0 ) như zeolite A, P – Zeolite có mao quản trung bình (đường kính 5A0 - 6A0 ) như zeolite ZSM-5 – Zeolite có mao quản lớn (đường kính 7A0 - 15A0 ) như zeolite X, Y 6 Hình 1.1 Mô tả các cửa sổ 8 oxi (Zeolite A); 10 oxi (Zeolite ZSM-5); 12 oxi (Zeolite. .. quan sát nhiều loại chất lỏng khác nhau như: alcohol, benzene, chlorofoem bị hấp phụ nước bởi zeolite Năm 1927, Leonard sử dụng nhiễu x tia X để x c định sự bố trí của khoáng zeolite Đến năm 1930, cấu trúc tinh thể Zeolite được x c định bởi Taylor và Pauling Năm 1932, McBain x y dựng khái nhiệm “rây phân tử” để có thể định nghĩa về vật liệu x p, đóng vai trò như 1 cái thang của hợp chất cao phân tử Giữa... thể của loại zeolite ứng dụng vào trong từng lĩnh vực cụ thể Để thu nhận được những thông tin quan trong đó, đòi hỏi phải có 2 những phương pháp vật lí hiện đại để khảo sát các đặc tính và cấu trúc tinh thể của zeolite Cùng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật ngày nay đã đáp ứng được những nhu cầu đó Trong số các phương pháp được sử dụng nghiên cứu đặc trưng cấu trúc của zeolite, phương pháp. .. phá vỡ cấu trúc tinh thể Các zeolite khác nhau, chịu ảnh hưởng nhiệt độ khác nhau [4] Trong quá trình sử dụng các zeolite nghiên cứu khi gia cố nhiệt cần thiết phải nắm chắc tính chất này để không gây ảnh hưởng đến kết quả – Tính ổn định axit: độ bền của zeolite đối với axit thường rất kém Khi zeolite tiếp x c với axit thường x y ra sự biến đổi cấu trúc tinh thể Các loại zeolite khác nhau thì khả năng ... tử nhiễu x Kỹ thuật nhiễu x tia X (thường viết gọn nhiễu x tia X) sử dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu 28 2.2 Các phương pháp nhiễu x tia X (XRD) Phương pháp nhiễm x tia X (XRD)... thể tính toán cấu trúc x c từ phép nhiễu x tia X Nhiễu x tia X tượng chùm tia X nhiễu x mặt tinh thể chất rắn tính tuần hoàn cấu trúc tinh thể tạo nên cực đại cực tiểu nhiễu x Nhiễu x đặc tính. .. Phương pháp nhiễu x bột 35 2.3.1 Phương pháp Debye-Sherrer 37 2.3.2 Phương pháp nhiễu x kế 40 Chương KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ZEOLITE 4A BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU X TIA X