Luận án Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano mangan oxit, sắt oxit trên graphen oxit dạng khử để xử lí một số chất màu hữu cơ và hóa chất bảo vệ thực vật trong môi trường nước

 với các mẫu khác 
nhau. Thay đổi thời gian phản ứng ở 0, 30, 60 và 90 phút, đánh giá hiệu suất phân 
hủy các chất ô nhiễm theo công thức (2.3), lựa chọn được thời gian tối ưu để thực 
hiện các phản ứng tiếp theo. 
2.4.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác tới quá trình phân 
hủy hóa chất BVTV 
Sau khi xác định được thời gian phân hủy tối ưu, hàm lượng chất xúc tác 
được thay đổi ở các giá trị 0,01 g/L, 0,025 g/L, 0,05 g/L, 0,1 g/L để đánh giá ảnh 
hưởng của yếu tố này đến sự phân hủy các chất ô nhiễm. Thể tích dung dịch được 
giữ xác định, các giá trị pH, nồng độ ban đầu của chất ô nhiễm được giữ nguyên 
giữa các mẫu. Hiệu suất phân hủy các chất ô nhiễm được tính theo công thức (2.3). 
2.4.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của pH tới quá trình phân hủy hóa chất BVTV 
Các yếu tố về thời gian phản ứng, hàm lượng chất xúc tác đã được thiết lập, 
với thể tích dung dịch chất ô nhiễm có nồng độ ban đầu xác định, thay đổi các giá 
trị pH ở các vùng pH khác nhau để xem xét ảnh hưởng của pH đến quá trình phân 
hủy chất ô nhiễm. Hiệu suất phân hủy tính theo công thức (2.3). 
2.4.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ ban đầu của chất ô nhiễm tới quá 
trình phân hủy hóa chất BVTV 
Thời gian phản ứng là cố định, pH, giá trị hàm lượng chất xúc tác không đổi, 
thay đổi các giá trị về nồng độ ban đầu của chất ô nhiễm trong V (L) dung dịch chất 
ô nhiễm xác định cho vào hệ thiết bị với các thông số ban đầu của hệ về cường độ 
ánh sáng, khoảng cách đèn, nhiệt độ,Sự ảnh hưởng của nồng độ đầu được đánh 
giá thông qua công thức tính hiệu suất phân hủy các chất ô nhiễm (công thức 2.3). 
Sau khi xác định được các thông số tối ưu của các yếu tố ảnh hưởng đến quá 
trình phản ứng như thời gian phản ứng, pH, hàm lượng chất xúc tác, nồng độ ban 
đầu của chất ô nhiễm, mẫu tối ưu được phân tích các sản phẩm trung gian để đề 
xuất con đường phân hủy các chất này cho đến khi hoàn thành quá trình khoáng hóa 
hoàn toàn. 
47 
2.5. Các phƣơng pháp phân tích các chất ô nhiễm nghiên cứu 
2.5.1. Phương pháp trắc quang xác định hàm lượng MO, MB trong mẫu 
nghiên cứu 
Quang phổ UV-Vis của phân tử xuất hiện là do các electron trong phân tử 
chuyển dời từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác khi chúng hấp thụ 
năng lượng trong vùng nhìn thấy hay tử ngoại. Mỗi giá trị năng lượng chuyển mức 
đó có một tần số hay bước sóng xác định. 
Trong luận án, phổ UV – Vis được sử dụng để phân tích định lượng nồng độ 
MO, MB trong dung dịch thông qua việc xác định mật độ quang. Dựa trên định luật 
Lambert Beer thể hiện mối liên hệ giữa mật độ quang và nồng độ dung dịch, từ sự 
thay đổi mật độ quang đo được, ta xác định được sự thay đổi của nồng độ chất ô 
nhiễm cần phân tích [128]. Mẫu được lấy ra theo thời gian, ly tâm và xác định nồng 
độ trên máy UV – Vis. 
Trong luận án này, xác định nồng độ còn lại của MO, MB trên thiết bị đo 
UV–Vis spectrophotometer UV – 1800 SHIMADZU tại Viện Khoa học Vật liệu – 
Viện Hàn Lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam. 
2.5.2. Phương pháp sắc kí lỏng xác định các chất trung gian hình thành 
trong quá trình phân hủy MO, MB 
Một số chất trung gian hình thành trong quá trình quang xúc tác phân hủy 
MO, MB được xác định bằng sắc kí lỏng LC. Khi tiến hành chạy sắc ký, các chất 
phân tích được phân bố liên tục giữa pha động và pha tĩnh. Trong hỗn hợp các chất 
phân tích, do cấu trúc phân tử và tính chất hóa lý, ái lực với pha động và pha tĩnh 
của các chất khác nhau, nên khả năng tương tác của chúng với pha tĩnh và pha động 
khác nhau. Do vậy, chúng di chuyển với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau, sau 
đó, tín hiệu này được truyền đến detector để nhận dạng [129]. 
Trong luận án này, các chất trung gian xuất hiện trong quá trình phân hủy 
MO, MB được xác định trên máy LC-MSD-Trap-SL Agilent 1100 tại Viện Hóa 
học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 
48 
2.5.3. Phương pháp GC/MS xác định nồng độ parathion, fenitrothion 
trong mẫu nghiên cứu 
Để xác định nồng độ các hóa chất BVTV cũng như các chất trung gian hình 
thành trong quá trình phân hủy chất ô nhiễm, phương pháp sắc kí khí ghép nối khối 
phổ được sử dụng. Phương pháp phân tích các hóa chất BVTV trong luận án được 
xây dựng theo TCVN 7876:2008 với giới hạn phát hiện là 20 µg/L. 
Điều kiện làm việc của máy sắc kí dùng phân tích trong luận án như sau: tốc 
độ khí mang Heli: 1 mL/phút. Cột mao quản có kích thước (chiều dài 30 m x 0,25 
mm I.D. x 0,25 µm). Nhiệt độ buồng MS là 280 oC và nhiệt độ nguồn ion hóa là 
230 
oC. m/z từ 35 đến 500 m/z. Chương trình nhiệt độ lò được thiết lập như sau: 
nhiệt độ ban đầu 40 oC, được giữ trong 4 phút, tăng lên 270 oC với tốc độ gia nhiệt 
10 
oC/ phút và giữ trong 5 phút. Dung môi chiết được sử dụng là n – hexan và 
axeton. Quy trình phân tích mẫu được thực hiện như sau: 
Hình 2.4. Sơ đồ phân tích mẫu trên máy GC/MS 
Nồng độ các hóa chất BVTV trong các mẫu cũng như các hợp chất trung 
gian hình thành trong quá trình phân hủy được phân tích trên máy GC/MS Agilent 
6890, 5959 N tại Viện Địa lý – Viện Hàn lâm khoa học và Công nghệ Việt Nam. 
Hóa 
chất 
BVTV 
Chiết 
mẫu 
Tách 
các 
hợp 
chất 
Cất 
quay 
chân 
không 
Xác định 
hóa chất 
BVTV 
bằng 
máy GC 
Technol
ogies 
6890N 
Dung 
môi 
chiết 
Kết 
quả 
49 
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 
Trong phần này, nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 được tổng hợp với các 
tác nhân tạo gel khác nhau là axit tactric và sự kết hợp giữa axit tactric và PVA, từ 
các phân tích đặc trưng của các vật liệu tổng hợp được như sử dụng phương pháp 
phân tích nhiệt, nhiễu xạ tia X, SEM, TEM, BET, so sánh lựa chọn vật liệu với các 
điều kiện tổng hợp tối ưu, tìm ra vật liệu thích hợp cho quá trình quang xúc tác phân 
hủy parathion và fenitrothion. 
3.1.1. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 với 
tác nhân tạo gel là axit tactric 
3.1.1.1. Giản đồ phân tích nhiệt TGA – DTA của mẫu tổng hợp với tác nhân 
tạo gel axit tactric 
Mẫu sau quá trình tổng hợp ở các điều kiện khác nhau như nhiệt độ tạo gel 
80 
o
C, tỷ lệ mol Fe/Mn = 1/1, tỷ lệ mol (Mn2+/Fe3+)/AT = 1/3, pH 4, được sấy khô ở 
110 
o
C trong hai giờ và tiến hành phép phân tích nhiệt khảo sát sự biến đổi của mẫu 
theo sự biến thiên của nhiệt độ. Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu gel được thể hiện 
trên Hình 3.1. 
Hình 3.1. Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu gel (Fe – Mn)/AT 
Trên hình 3.1 nhận thấy xuất hiện hai hiệu ứng giảm khối lượng trên đường 
TGA. Hiệu ứng thứ nhất là sự giảm khối lượng 11,71 % trong khoảng nhiệt độ từ 
50 
30 
oC đến 130 oC, sự giảm khối lượng này là do sự mất nước còn lại trên bề mặt 
mẫu gel. Khi nâng nhiệt độ từ 130 oC đến 340 oC có thể xảy ra nhiều quá trình như 
phân hủy các sản phẩm nitrat chưa phân hủy hết trong quá trình tạo gel và làm khô 
gel ở nhiệt độ 110 oC, phân hủy axit tactric, hơn nữa mẫu lại được nung trong môi 
trường không khí nên xảy ra sự cháy của các sản phẩm hữu cơ. Do đó xuất hiện 
hiệu ứng giảm khối lượng thứ hai lớn hơn (49,03%) trong khoảng nhiệt độ này, ứng 
với đỉnh hiệu ứng tỏa nhiệt ở 328,59 oC trên đường DTA. Khi nhiệt độ lớn hơn 340 
oC, có thể thấy gần như không có sự biến đổi nào trên đường DTA, ứng với không 
có sự thay đổi khối lượng nào trên đường TGA. Vì vậy, ở nhiệt độ lớn hơn 340 oC 
có thể gán cho việc hình thành nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3. 
3.1.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến sự hình thành pha Fe2O3 – Mn2O3 
Để làm rõ hơn sự ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến sự hình thành pha trong 
quá trình điều chế oxit hỗn hợp, các mẫu gel được tổng hợp ở pH 4, nhiệt độ tạo gel 
80 
oC, tỷ lệ mol Fe/Mn = 1/1, tỷ lệ mol (Mn2+/Fe3+)/AT = 1/3, được nung ở nhiệt độ 
khác nhau 300 
o
C, 400 
o
C, 450 
o
C, 500 
o
C, 550 
o
C và 600 
oC trong 2 giờ. Kết quả 
phân tích giản đồ XRD của các mẫu được thể hiện trên hình 3.2. 
Hình 3.2. Giản đồ XRD của mẫu Fe2O3 – Mn2O3 được nung ở nhiệt độ khác 
nhau: a) 300 
o
C, b) 400 
o
C, c) 450 
o
C, d) 500 
o
C, e) 550 
o
C, f) 600 
o
C 
Ta có thể thấy, ở nhiệt độ nung 300 oC mặc dù đã hình thành các pha tinh thể 
của Fe2O3 – Mn2O3 tuy nhiên sự hình thành này chưa được thể hiện rõ ở các pic đặc 
51 
trưng. Hơn nữa, ở cả nhiệt độ 300 oC, 400 oC và 450 oC sự hình thành pha mong 
muốn là Fe2O3 – Mn2O3 chưa xuất hiện mà chỉ có pha của oxit sắt dạng Fe3O4, 
Fe2O3 và cấu trúc spinel FeMn2O4 của oxit mangan và sắt. Vì vậy, trong khoảng 
nhiệt độ này, chưa lựa chọn được giá trị tối ưu về nhiệt độ nung để hình thành nên 
các hạt oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3. 
Tiếp tục tăng nhiệt độ lên 500 oC đến 600 oC, bằng phép phân tích nhiễu xạ 
tia X, có thể nhận thấy có sự xuất hiện pha của oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3. Ở giá 
trị nhiệt độ nung 500 oC, cả hai pic đặc trưng cho Mn2O3 ở góc 2θ là 32,9 
o
 và Fe2O3 
ở góc 2θ là 36,5 o [130] đều hình thành rõ nét. Vì vậy, ở đây giá trị nhiệt độ nung 
500 
oC được lựa chọn cho nghiên cứu tiếp theo. 
3.1.1.3. Ảnh hưởng của pH đến sự hình thành pha Fe2O3 – Mn2O3 
Các mẫu nghiên cứu được tổng hợp ở pH khác nhau bằng cách sử dụng hỗn 
hợp đệm để điều chỉnh pH ban đầu về các giá trị pH 1, pH 2, pH 3, pH 4, pH 5. Các 
giá trị khác về nhiệt độ tạo gel (80 oC), tỷ lệ mol Fe/Mn (1/1), tỷ lệ mol 
(Mn
2+
/Fe
3+
)/AT (1/3), nhiệt độ nung tối ưu được lựa chọn (500 oC) được giữ không 
đổi. Kết quả sự hình thành đơn pha nano Fe2O3 – Mn2O3 được thể hiện trong hình 
3.3. 
Hình 3.3. Giản đồ XRD của mẫu Fe2O3 – Mn2O3 ở các giá trị pH khác nhau: 
a) pH 1, b) pH 2, c) pH 3, d) pH 4, e) pH 5 
52 
Đầu tiên, có thể nhận thấy yếu tố pH ít ảnh hưởng đến sự hình thành pha của 
oxit hỗn hợp. Ở các giá trị pH đều hình thành pha của oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3. 
Tuy nhiên, ở pH 1, pic nhiễu xạ ở khoảng góc 2θ là 36,5 o đặc trưng cho pha tinh 
thể Fe2O3 không rõ nét so với các giá trị pH khác. Khi ở giá trị pH 2, pH 3, pH 4, 
pH 5, cùng với sự hình thành rõ ràng của các pic là sự tăng độ rộng pic oxit hỗn hợp 
Fe2O3 – Mn2O3, ứng với sự giảm kích thước tinh thể của sản phẩm thu được. Tuy 
nhiên, ở pH 5, pic đặc trưng của pha tinh thể Fe2O3 – Mn2O3 hình thành bắt đầu có 
sự nhiễu cho thấy sự không ổn định trong cấu trúc tinh thể tạo thành. Điều này là do 
ở pH 5 bắt đầu xảy ra hiện tượng phân pha trong dung dịch gel, mẫu có hiện tượng 
kết tủa. Vì vậy, ở đây chọn giá trị pH 4 cho nghiên cứu tiếp theo. 
3.1.1.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol Fe/Mn đến sự hình thành pha Fe2O3 – 
Mn2O3 
Tỉ lệ mol Fe/Mn ảnh hưởng lớn đến sự hình thành pha, vì vậy, cần tìm giá trị 
thích hợp sao cho hàm lượng Fe3+ và Mn2+ đủ để hình thành pha oxit hỗn hợp mong 
muốn. Mẫu nghiên cứu được tổng hợp ở pH 4, nhiệt độ tạo gel 80oC và tỷ lệ mol 
KL/PVA=1/3, tỷ lệ mol Fe/Mn lần lượt là 9/1; 3/1; 1/1; 1/3; 1/9. Sấy khô và nung 
gel ở 500 oC trong 2 giờ. Kết quả giản đồ XRD của mẫu tổng hợp chỉ ra ở hình 3.4. 
 Hình 3.4. Giản đồ XRD của mẫu Fe2O3 – Mn2O3 ở các tỉ lệ mol Fe/Mn khác nhau 
a) 9/1; b) 3/1; c) 2/1; d) 1/1; e) 1/3; f) 1/9 
Sự hình thành pha oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 thay đổi theo các tỉ lệ mol 
Fe/Mn đưa vào. Ở giá trị Fe/Mn = 9/1 và 3/1 hàm lượng Fe3+ đưa vào mẫu tổng hợp 
53 
cao hơn nhiều so với hàm lượng Mn2+. Kết quả phân tích thành phần pha của các 
mẫu cho thấy ngoài sự xuất hiện của pha chính còn có lẫn pha Fe3O4. Ngược lại khi 
tỉ lệ Fe/Mn = 1/9 và 1/3 pic đặc trưng của Fe2O3 ở góc 2θ khoảng 36,5 độ đặc trung 
cho Fe2O3 có cường độ yếu. Khi tỷ lệ Fe/Mn thay đổi thành 1/1 và 2/1, sự hình 
thành pha của nano oxit Fe2O3 – Mn2O3 rõ ràng. Trong nghiên cứu này chọn tỷ lệ 
Fe/Mn = 1/1 để điều chế hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3. 
3.1.1.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel đến sự hình thành pha Fe2O3 – 
Mn2O3 
Quy trình điều chế mẫu tương tự như các nghiên cứu trên, giữ nguyên các giá 
trị về nhiệt độ nung, pH, tỉ lệ Fe/Mn, tỉ lệ (Fe/Mn)/AT, thay đổi nhiệt độ tạo gel 
khác nhau 40, 50, 60, 80 và 100
o
C. Thí nghiệm được nung ở 500 oC trong 2 giờ. 
Kết quả phân tích sự hình thành pha của các mẫu được ghi lại ở hình 3.5. 
Hình 3.5. Giản đồ XRD của mẫu Fe2O3 – Mn2O3 ở các giá trị nhiệt độ tạo gel 
khác nhau a) 40
 o
C; b) 50
 o
C; c) 60
 o
C; d) 80
 o
C; e) 100 
o
C 
Ở nhiệt độ tạo gel 40 oC, 50 oC, 60 oC, 100 oC, kết quả phân tích thành phần 
pha của mẫu có lẫn pha của oxit Mn3O4 ngoài pha chính là oxit hỗn hợp Fe2O3 – 
Mn2O3. Khi tạo gel ở 80 
o
C thời gian phản ứng từ 2 – 3 giờ giúp đảm bảo môi 
trường pH và độ nhớt của gel, sự tạo phức của cation kim loại và AT diễn ra thuận 
lợi, gel có độ nhớt cao, kết quả hình thành đơn pha của oxit hỗn hợp Fe2O3 – 
Mn2O3. Vì vậy, nhiệt độ 80 
o
C được lựa chọn để tổng hợp đơn pha oxit hỗn hợp 
Fe2O3 – Mn2O3 bằng tác nhân là AT. 
54 
Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp các điều kiện lựa chọn để chế tạo vật liệu oxit 
hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 bằng tác nhân AT 
STT Yếu tố ảnh hưởng Giá trị 
1 Nhiệt độ nung (oC) 500 
2 pH 4 
3 Tỉ lệ Fe/Mn 1/1 
4 Nhiệt độ tạo gel (oC) 80 
3.1.2. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 với tác 
nhân tạo gel là PVA và axit tactric 
Trong mục này, sản phẩm mong muốn hình thành là các hạt nano oxit hỗn 
hợp Fe2O3 – Mn2O3 sử dụng tác nhân tạo gel là PVA và axit tactric. Quy trình tổng 
hợp vật liệu được trình bày ở chương 2. Mẫu nghiên cứu được xem xét các yếu tố 
ảnh hưởng đến khả năng hình thành pha, kích thước hạt của vật liệu để lựa chọn 
được các giá trị thích hợp trong quá trình tổng hợp vật liệu thông qua các phương 
pháp đánh giá vật liệu. 
3.1.2.1. Giản đồ phân tích nhiệt TGA – DTA của mẫu tổng hợp với tác nhân 
tạo gel PVA và axit tactric 
Mẫu nghiên cứu được chế tạo ở các điều kiện sau: nhiệt độ tạo gel 80 oC, tỷ 
lệ mol Fe/Mn = 1/1, tỷ lệ mol (Mn2+/Fe3+)/(PVA/AT) = 1/3, tỷ lệ PVA/AT = 1/1, 
pH 4, gel được sấy khô và phân tích nhiệt. Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu gel 
được thể hiện trên hình 3.6. 
Hình 3.6. Giản đồ phân tích nhiệt của mẫu gel (Fe – Mn)/ (AT+PVA) 
55 
Trên giản đồ phân tích nhiệt hình 3.6, theo sự biến thiên khối lượng trên 
đường TGA, ta nhận thấy, đầu tiên xuất hiện hiệu ứng giảm khối lượng 5,91 % 
do sự mất nước trên bề mặt mẫu gel trong khoảng nhiệt độ từ 30 oC đến 105 oC, ứng 
với hiệu ứng thu nhiệt trên đường DTA. Tiếp theo là hai hiệu ứng giảm khối lượng 
lớn trên đường TGA, thứ nhất là hiệu ứng giảm khối lượng 27,29 % trong khoảng 
nhiệt độ từ 105 oC đến 230 oC có thể do sự cháy của AT trong mẫu, ứng với đỉnh 
tỏa nhiệt 182,99 oC trên đường DTA. Ở trong khoảng nhiệt độ từ 230 oC đến 350 oC 
là hiệu ứng giảm khối lượng 45,02 % ứng với đỉnh tỏa nhiệt ở 287,19 oC trên đường 
DTA có thể gán cho sự cháy PVA trong mẫu. Khi tăng nhiệt độ hơn 350 oC không 
có sự biến đổi nào lớn về khối lượng như vậy có thể gán cho sự hình thành sản 
phẩm tinh khiết. 
3.1.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến sự hình thành pha Fe2O3 – Mn2O3 
Mẫu nghiên cứu được tổng hợp với các điều kiện tương tự như mẫu thực 
hiện quá trình phân tích nhiệt, được nung ở các nhiệt độ khác nhau để khảo sát ảnh 
hưởng của nhiệt độ nung đến sự hình thành pha. Kết quả được chỉ ra trong hình 3.7. 
Hình 3.7. Giản đồ XRD của mẫu ở các nhiệt độ nung khác nhau: a) 300oC, b) 
400
o
C, c) 450
o
C, d)500
o
C, e) 550
o
C và f) 600
o
C 
Dựa vào giản đồ ta thấy, mẫu nung ở 300 oC chưa hình thành các pha đặc 
trưng của Fe2O3 và Mn2O3. Khi tăng nhiệt độ nung lên 400 
oC các oxit sắt Fe2O3 và 
Mn2O3 được hình thành. Các pha của các oxit này hình thành rõ ràng hơn khi tăng 
nhiệt độ nung lên 450 oC, 500 oC, 550 oC, 600 oC. Trong hình 3.7 cũng nhận thấy, 
56 
sự thay đổi độ bán rộng trong phổ XRD của các pha nano oxit hình thành là nhỏ. Vì 
vậy, ở đây nhiệt độ nung 450 oC được lựa chọn để tiết kiệm năng lượng mà vẫn thu 
được đơn pha oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 mong muốn. 
3.1.2.3. Ảnh hưởng của pH đến sự hình thành pha Fe2O3 – Mn2O3 
Mẫu được tổng hợp ở các điều kiện giống nhau về các tỉ lệ và nhiệt độ tạo 
gel như đã trình bày, được nung ở nhiệt độ 450 oC trong 2h, thay đổi pH của dung 
dịch 1, 2, 3, 4. Kết quả được chỉ ra trong hình 3.8. 
Hình 3.8. Giản đồ XRD của mẫu ở các pH khác nhau: a) pH 1, b) pH 2, c) 
pH 3, d) pH 4 
Ở tất cả các giá trị pH khảo sát, ta thấy cường độ pic đặc trưng Mn2O3 ở góc 
2θ khoảng 32,9 độ rất mạnh tuy nhiên cường độ pic đặc trưng của Fe2O3 giá trị góc 
2θ khoảng 36,5 độ lại có sự thay đổi theo giá trị pH của dung dịch (hình 3.8). Ở giá 
trị pH 1, pH 2 pic đặc trưng ở góc 2θ = 36,5 o này không xuất hiện, pic này chỉ xuất 
hiện ở pH 3, pH 4. Ở giá trị pH 4 ta thấy các pic đặc trưng của oxit hỗn hợp Fe2O3 – 
Mn2O3 xuất hiện với cường độ mạnh hơn, cho thấy sự hình thành oxit hỗn hợp 
Fe2O3 – Mn2O3 là rõ nét. Vì vậy pH 4 được chọn cho các nghiên cứu tiếp theo. 
3.1.2.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol Fe/Mn đến sự hình thành pha Fe2O3 – 
Mn2O3 
Tiến hành thí nghiệm với các giá trị tối ưu về pH, nhiệt độ nung, nhiệt độ tạo 
gel, tỉ lệ AT/PVA, tỉ lệ (KL/(AT+PVA) thay đổi tỉ lệ mol Fe/Mn = 3/1, Fe/Mn = 
6/1, Fe/Mn = 1/1, Fe/Mn = 1/3, Fe/Mn = 1/6. Kết quả được chỉ ra trên hình 3.9. 
57 
Hình 3.9. Giản đồ XRD của mẫu ở các tỉ lệ FM khác nhau: a) Fe/Mn = 6/1, 
b) Fe/Mn = 3/1, c) Fe/Mn = 1/1, d) Fe/Mn = 1/3, e) Fe/Mn = 1/6 
Để nhìn rõ hơn sự hình thành pha đặc trưng trong khoảng góc 2θ = 30 – 37 
(độ) (hình 3.10), ta thấy, ở các tỉ lệ mol Fe/Mn = 6/1, Fe/Mn = 3/1, hàm lượng Fe3+ 
cho vào nhiều, giản đồ nhiễu xạ XRD của hai mẫu này chủ yếu là pic đặc trưng của 
pha tinh thể Fe2O3 (hình 3.9). Tiếp tục thay đổi tỉ lệ mol Fe/Mn = 1/3, Fe/Mn = 1/6 
khi hàm lượng Mn2+ nhiều hơn hàm lượng Fe3+ trong mẫu, các pic đặc trưng của 
pha Fe2O3 hầu như không xuất hiện hoặc xuất hiện với cường độ yếu (hình 3.9). Ở 
tỉ lệ mol Fe/Mn = 1/1 pha tinh thể của oxit hỗn hợp Fe2O3-Mn2O3 hình thành rõ 
ràng (hình 3.9). Vì vậy, ở đây tỉ lệ mol Fe/Mn = 1/1 được chọn để tổng hợp cho các 
mẫu nghiên cứu tiếp theo. 
58 
Hình 3.10. Giản đồ XRD của mẫu ở các tỉ lệ mol Fe/Mn khác nhau trong khoảng 
góc 2θ = 30 – 37 độ: a) Fe/Mn = 6/1, b) Fe/Mn = 3/1, c) Fe/Mn = 1/1, d) Fe/Mn = 
1/3, e) Fe/Mn = 1/6 
3.1.2.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol AT/PVA đến sự hình thành pha Fe2O3-Mn2O3 
 Thí nghiệm được thực hiện ở các điều kiện giống nhau về pH 4, nhiệt độ tạo 
gel 80 
o
C, nhiệt độ nung 450 oC, tỉ lệ mol Fe/Mn = 1/1, tỉ lệ mol KL/(AT/PVA) = 
1/3, thay đổi tỉ lệ mol AT/PVA = 1/1, 1/3, 1/6, 3/1, 6/1. Giản đồ XRD của các mẫu 
được ghi lại trong hình 3.11. 
Hình 3.11. Giản đồ XRD của mẫu ở các tỉ lệ AT/PVA khác nhau: a) 
AT/PVA = 6/1, b) AT/PVA = 3/1, c) AT/PVA = 1/1, d) AT/PVA = 1/3, e) AT/PVA 
= 1/6 
59 
Ở tỉ lệ mol AT/PVA là 1/3 và 1/6, pic đặc trưng của pha tinh thể Fe2O3 
không xuất hiện do hàm lượng AT không đủ để các cation kim loại tạo phức với 
AT. Ở tỷ lệ mol AT/PVA là 3/1 và 6/1, oxit hỗn hợp Fe2O3 – Mn2O3 đã được hình 
thành nhưng các mẫu khi thực hiện đo ở cùng điều kiện về thời gian, máy đo nhưng 
ở tỉ lệ AT/PVA 3/1 và 6/1 giản đồ XRD của mẫu có đường nền nhiễu cho thấy sự 
hình thành các pha tinh thể chưa ổn định. Ở tỉ lệ AT/PVA = 1/1 pha tinh thể của 
Fe2O3 – Mn2O3 hình thành rõ ràng, vì vậy ở đây tỉ lệ AT/PVA = 1/1 được lựa chọn 
để tổng hợp vật liệu nghiên cứu. 
3.1.2.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel đến sự hình thành pha Fe2O3-Mn2O3 
Để khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel đến sự hình thành pha Fe2O3-
Mn2O3, các mẫu được tiến hành ở các điều kiện giống nhau về nhiệt độ nung (450 
o
C), pH 4, tỷ lệ mol Fe/Mn = 1/1, tỷ lệ mol AT/PVA = 1/1, tỷ lệ mol KL/ 
(AT+PVA) = 1/3, thay đổi nhiệt độ tạo gel từ 40 oC, 60 oC, 80 oC và 100 oC. Kết 
quả được chỉ ra trên hình 3.12. 
Hình 3.12. Giản đồ XRD của mẫu ở các nhiệt độ tạo gel khác nhau: a) 40 oC, 
b) 60 
o
C, c) 80 
o
C, d) 100 
o
C 
Từ hình 3.12 ta thấy, ở nhiệt độ tạo gel thấp 40 oC, thời gian tạo gel dài (8h), 
sự khuếch tán cation kim loại không đồng đều, dẫn đến không hình thành pic đặc 
trưng của Fe2O3 ở khoảng 2θ = 36,5 độ. Khi tiếp tục tăng nhiệt độ tạo gel đã hình 
thành đ