Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanocomposit Cacbon α-Fe2O3 Ag và ứng dụng cảm biến điện hóa xác định đồng thời các chất hữu cơ Uric, Xanthin và Hypoxanthin.pdf

BỘ CƠNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANOCOMPOSIT CACBON/α-Fe2O3/Ag
VÀ ỨNG DỤNG CẢM BIẾN ĐIỆN HÓA XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI CÁC
CHẤT HỮU CƠ URIC, XANTHIN VÀ HYPOXANTHIN

Mã số đề tài:

21.2.CNHSV01

Chủ nhiệm đề tài:

Hồ Văn Minh Hải

Đơn vị thực hiện:

Khoa Cơng nghệ Hóa hoc

TP. HỒ CHÍ MINH, 11.2022
i


DANH MỤC VIẾT TẮT

SEM

Hiển vi điện tử quyét

TEM

Hiển vi điện tử truyền qua

Hr-TEM Hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao
FT-IR

Phổ hấp phụ hồng ngoại

XRD

Nhiễu xạ tia X

BET

Hấp phụ và khử hấp phụ nitơ

UA

Axit uric

E

Biên độ xung

SqW

Sóng vng

Ip

Dịng đỉnh hòa tan

PBS

Dung dịch đệm photphat

BRS

Dung dịch đệm Britton-Robinson

WE

Điện cực làm việc

GCE

Điện cực than thủy tinh

RSD

Độ lệch chuẩn tương đối

DG

D-Glucose

LOD

Giới hạn phát hiện

HP

Hypoxanthin

EAcc

Thế làm giàu

Ep

Thế đỉnh

tAcc

Thời gian làm giàu

v
ASV

Tốc độ quét thế
Von-ampe hòa tan anot

CV

Von-ampe vòng

XN

Xanthin

DP

Xung vi phân

ii


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................................... 8
1.1. Vật liệu bán dẫn nano oxit sắt cấu trúc trật tự ........................................................... 8
1.1.1. Cấu trúc tinh thể vật liệu nano oxit sắt ...................................................................... 8
1.1.2. Tính chất từ của vật liệu nano oxit sắt ..................................................................... 10
1.1.3. Định nghĩa, phân loại và cách đặt tên vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự .................... 12
1.1.4. Tổng hợp vật liệu oxit sắt cấu trúc trật trự............................................................... 13
1.1.4.1. Phương pháp khung mềm (soft-templating) ......................................................... 13
1.1.4.2. Phương pháp khung cứng (hard templating) ........................................................ 18
1.2.

Vật liệu nano kim loại quý (Au, Ag,…) .................................................................. 20

1.2.1. Giới thiệu vật liệu nano kim loại quý (Au, Ag,…) .................................................. 20
1.2.2. Tính chất của vật liệu nano kim loại quý (Au, Ag,…) ............................................ 20
1.2.2.1. Cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR) ..................................................................... 20
1.2.2.2. Sự phát quang ....................................................................................................... 21
1.2.3. Các phương pháp tổng hợp nano quý ...................................................................... 21
1.2.3.2. Phương pháp vật lý ............................................................................................... 22

1.2.3.3. Phương pháp sinh học ........................................................................................... 22
1.2.4. Ứng dụng ................................................................................................................. 23
1.2.4.1. Ứng dụng làm vật liệu kháng khuẩn ..................................................................... 23
1.2.4.2. Ứng dụng làm xúc tác và cảm biến điện hóa ........................................................ 23
1.3.

Vật liệu nanocomposit oxit sắt cấu trúc trật tự và ứng dụng ................................... 24

1.3.1. Ứng dụng vật liệu nanocomposit oxit sắt cấu trúc trật tự trong phân tích điện hóa 25
1.4.

Xác định axit uric (UA), xanthin (XT), hypoxanthin (HP) ..................................... 27

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ......................................................................................... 31
2.1. Hóa chất, thiết bị, dụng cụ .......................................................................................... 31
2.2. Quy trình tiến hành ..................................................................................................... 31
2.2.1. Tổng hợp vật liệu nanocomposit cacbon@α-Fe2O3/Ag .......................................... 31
2.2.2. Chuẩn bị điện cực làm việc ...................................................................................... 32
2.2.3. Chuẩn bị dung dịch vật liệu biến tính ...................................................................... 32
2.3. Các phương pháp phân tích hóa lý ............................................................................. 32
2.4. Phương pháp phân tích điện hóa ................................................................................. 33
iii


2.4.1. Phương pháp von-ampe vòng .................................................................................. 33
2.4.2. Phương pháp von-ampe hòa tan anot....................................................................... 34
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................... 35
3.1. Xác định cấu trúc của vật liệu ..................................................................................... 35
3.1.1. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) và bản đồ phân bố các nguyên tố (EM) . 35
3.1.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ...................................................... 36

3.1.3. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ........................................................................ 37
3.1.4. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) .......................................... 37
3.1.5. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ nitrogen ....................................... 38
3.2. Nghiên cứu chế tạo và đặc tính điện hóa của các loại điện cực ................................. 39
3.2.1. Lựa chọn điện cực làm việc ..................................................................................... 39
3.2.2. Diện tích hiệu dụng của các điện cực ...................................................................... 40
3.3. Nghiên cứu q trình điện hóa trên bề mặt điện cực .................................................. 42
3.3.1. Khảo sát dung dịch đệm pH ..................................................................................... 42
3.3.2. Khảo sát tốc độ quyét ............................................................................................... 43
3.4. Độ bền, độ lặp lại, khoảng tuyến tính và giới hạn phát hiện ...................................... 46
3.4.1. Độ ổn định của dòng đỉnh hòa tan ........................................................................... 46
3.4.2. Độ lặp lại của dòng đỉnh hòa tan ............................................................................. 47
3.4.3. Khoảng tuyến tính và giới hạn phát hiện ................................................................. 48
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 50
4.1. Kết luận ....................................................................................................................... 50
4.2. Kiến nghị ..................................................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 51

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Thông tin về cấu trúc tinh thể của một số oxit sắt (Z là số công thức đơn
vị trong một ô đơn vị) ............................................................................................... 10
Bảng 1.2. Hình thái vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự và các phương pháp tổng hợp
khung mềm ................................................................................................................ 14
Bảng 2.1. Hóa chất .................................................................................................... 31
Bảng 2.2. Các thơng số cố định ban đầu trong phương pháp von-ampe vòng hòa tan
(CVS) dùng để nghiên cứu đặc tính điện hóa ........................................................... 33

Bảng 2.3. Các thơng số thích hợp để xác định UA, XN và HP bằng phương pháp
DP-ASV sử dụng điện cực biến tính cacbon/α-Fe2O3/Ag-GCE.............................. 34

v


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể của hematite ..................................................................... 9
Hình 1.2. Cấu trúc tinh thể của magnetite ................................................................. 10
Hình 1.3. Sự căn chỉnh của các momem từ riêng lẻ trong các loại vật liệu khác…. 11
Hình 1.4. Mơ hình và cách gọi tên vật liệu nano cấu trúc trật tự .............................. 13
Hình 1.5. Ảnh FTEM và SEM của vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự dạng α-Fe2O3 1-3
có hình thái tổ chim (Nest) và α-Fe2O3 2-3 có hình thái chồi non (Chesnut-buds).. 15
Hình 1.6. Các hệ micelle với đa dạng hình thái: dạng hình cầu, hình trụ, ellipsoid và
lớp kép (a) và Ảnh TEM của vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự dạng α-Fe2O3 0-3 ở các
mặt mạng khác nhau (111) (b), (100) (c) và (211) (d). ............................................. 16
Hình 1.7. Các hệ đồng trùng hợp khối với đa dạng hình thái: dạng hình cầu, hình
trụ, ellipsoid, micelle, mụn nước, phiến mỏng, khối phiến mỏng, con quay, lập
phương tâm mặt, lập phương tâm khối. .................................................................... 17
Hình 1.8. Sơ đồ hình thành vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự α-Fe2O3 0-1/MCNTs
(các hạt nano oxit sắt dạng cầu phủ trên bề mặt vật liệu CNTs) .............................. 19
Hình 1.9. Ảnh TEM của vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự α-Fe2O3 0-1/MCNTs ....... 19
Hình 1.10. a) Sơ đồ hình thành vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự α-Fe2O3 2-3/rGO; b)
liệu oxit sắt cấu trúc trật tự α-Fe2O3 2-3/rGO. .......................................................... 19
Hình 1.11. Sơ đồ minh họa tương tác của ánh sáng phân cực lên hạt nano hình cầu
(a); Phổ UV-Vis của hạt nano hình cầu. ................................................................... 20
Hình 1.12. Hiện tượng cộng hưởng plasmon SPR phụ thuộc vào hình dạng và kích
thước của hạt nano vàng ............................................................................................ 21
Hình 1.13. Cơ chế của sự phát huỳnh quang (1): Sóng kích hoạt (2): Quá trình điện

tử chuyển từ trạng thái năng lượng cao về trạng thái năng lượng thấp hơn (3): Sóng
phát ra;(●) điện tử . ................................................................................................... 22
Hình 1.14. Sự phát huỳnh quang ánh sáng xanh của hạt vàng nano chứa 8 nguyên tử
22
Hình 2.1. Sơ đồ hình thành vật liệu nanocomposit cacbon/α-Fe2O3/Ag................... 32
Hình 2.2. Sơ đồ tổng hợp vật liệu nanocomposit cacbon/α-Fe2O3/Ag ..................... 32
vi


Hình 2.3. Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp von-ampe vịng ............... 33
Hình 3.1. Ảnh SEM của (a) cacbon, (b) cacbon/α-Fe2O3, và (c) cacbon/α-Fe2O3/Ag,
với bản đồ phân bố các nguyên tố C, O, Fe, và Ag của cacbon/α-Fe2O3/Ag. .......... 35
Hình 3.2. Ảnh TEM (a) và Hr-TEM (b-d) của vật liệu nanocomposit cacbon/αFe2O3/Ag…… ........................................................................................................... 36
Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ XRD của vật liệu cacbon, cacbon/α-Fe2O3, cacbon/αFe2O3/Ag ................................................................................................................... 37
Hình 3.4. Phổ FT-IR của vật liệu cacbon, cacbon/α-Fe2O3, cacbon/α-Fe2O3/Ag. .... 38
Hình 3.5. Giản đồ đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp N2 của vật liệu cacbon, cacbon/αFe2O3, cacbon/α-Fe2O3/Ag ........................................................................................ 39
Hình 3.6. Cường độ dòng đỉnh (IP) của UA, XN và HP ở các điện cực GCE, cacbonGCE, cacbon/α-Fe2O3-GCE, cacbon/α-Fe2O3/Ag-GCE. .......................................... 40
Hình 3.7. Các đường CV và đồ thị tuyến tính của cường độ dòng đỉnh (Ip) với tốc
độ quét v1/2 của 0.1 mM K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6 trong dung dịch in 0.1M KCl của
các điện cực: GCE (a), cacbon-GCE (b), cacbon/α-Fe2O3-GCE (c), cacbon/αFe2O3/Ag-GCE (d). ................................................................................................... 41
Hình 3.8. Các đường CV (a, b), Ip (c) ở các mức pH khác nhau, và Các đường hồi
quy tuyến tính thể hiện mối tương quan giữa Ep và pH. ........................................... 42
Hình 3.9. Các đường von-ampe vịng ở các tốc độ quét khác nhau của cacbon/αFe2O3/Ag-GCE được ghi ở nồng độ cân bằng UA, XN, và HP (5  10−4 M) với các
tốc độ quyét khác nhau (a), Các đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan
giữa Ip và v (b), Ip và v1/2(c), Ep và lnv (d) ............................................................. 44
Hình 3.10. Cơ chế phản ứng oxi hóa của UA, XN, và HP ở điện cực cacbon/αFe2O3/Ag-GCE. ......................................................................................................... 46
Hình 3.11. Kiểm tra độ ổn định trong thời gian 15 ngày .......................................... 47
Hình 3.12. Kiểm tra độ lặp lại trong thời gian 10 lần đo liên tục ............................. 48
Hình 3.13. Các đường DP-ASV của UA, XN và HP ở các nồng độ thêm chuẩn đồng
thời khác nhau (a), Các đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa I P

và nồng độ của UA, XN và HP (b). .......................................................................... 49

vii


LỜI CÁM ƠN
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn Quỹ nghiên cứu khoa học của Trường Đại học
Công nghiệp Tp HCM, lãnh đạo khoa Cơng nghệ Hóa học, Phịng thí nghiệm Khoa
Cơng nghệ Hóa học, các thành viên của đề tài đã giúp tơi hồn thành đề tài nghiên
cứu khoa học này. Cảm ơn Thầy PGS.TS. Nguyễn Văn Cường đã hướng dẫn
chuyên môn, động viên giúp đỡ chủ nhiệm đề tài về mặt tinh thần để hồn thành
cơng trình nghiên cứu này.

viii


PHẦN I. THƠNG TIN CHUNG
I. Thơng tin tổng qt
1.1. Tên đề tài:
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanocomposit Cacbon/α-Fe2O3/Ag và ứng
dụng cảm biến điện hóa xác định đồng thời các chất hữu cơ Uric, Xanthin và
Hypoxanthin.
1.2. Mã số: 21.2.CNHSV01
1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
TT

Họ và tên
(học hàm, học vị)

Đơn vị cơng tác

Vai trị thực hiện đề tài

1

Ths. Hồ Văn Minh Hải

Chủ nhiệm đề tài

2

Ths. Phạm Hồng Ái Lệ

3

Ths. Đặng Xn Tín

Trường Đại học Cơng
nghiệp TP Hồ Chí
Minh
Trường Đại học Cơng
nghiệp TP Hồ Chí
Minh
Trường Đại học Khoa
học Huế

Thành viên tham gia

Thành viên tham gia

1.4. Đơn vị chủ trì: Khoa Cơng nghệ Hóa học, Đại học Công nghiệp Tp.HCM
1.5. Thời gian thực hiện:
1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 03 năm 2022 đến tháng 03 năm 2023
1.5.2. Gia hạn (nếu có): Khơng
1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 03 năm 2022 đến tháng 11 năm 2023
1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):
(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện;
Nguyên nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)
1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: 50 triệu đồng.
II. Kết quả nghiên cứu
1. Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của q trình cơng
nghiệp hóa, hiện đại hóa, sự phát triển kinh tế ở nước ta tăng lên, cuộc sống của
người dân được cải thiện. Số người hình thành các thói quen sinh hoạt và ăn uống

1


thiếu hợp lý ngày càng nhiều hơn. Từ thói quen ăn uống và sinh hoạt này, số người
mắc bệnh gout ngày một tăng. Bệnh gout là bệnh rất phổ biến trên thế giới thường
xuất hiện ở tầm tuổi trung niên. Một triệu chứng của bệnh gout là tăng axit uric
trong máu, xảy ra do rối loạn chuyển hóa axit uric. Khi lượng axit uric trong máu
cao sẽ kết tinh lại trong các khớp xương, dẫn đến bệnh gout. Xanthin
oxidase (XO) là một enzyme đóng vai trị quan trọng trong việc gây ra bệnh gout.
Trong giai đoạn cuối của quá trình trao đổi chất của purine, enzym này xúc tác cho
phản ứng oxy hóa xanthin và hypoxanthin thành axit uric. Vì vậy, việc kiểm soát và
đánh giá nồng độ axit uric, xanthin, hypoxanthin đang là mục tiêu đáng quan tâm
của con người. Từ những u cầu trên thì ngành hố phân tích cần phải phát triển và
hồn thiện hơn nữa các phương pháp phân tích có độ nhạy, độ chọn lọc cao và giới
hạn phát hiện thấp để xác định các hợp chất hữu cơ.

Mặc dù đã đạt được những kết quả quan trọng trong việc tổng hợp và ứng dụng cấu
trúc đơn pha oxit kim loại để biến tính điện cực và ứng dụng trong lĩnh vực điện
hóa. Tuy nhiên, vật liệu biến tính dạng đơn pha oxit kim loại vẫn còn nhiều nhược
điểm cần được khắc phục như độ dẫn điện và độ phản hồi còn thấp. Nhằm khắc
phục những nhược điểm của các đơn pha oxit kim loại, một hướng tiếp cận mới
giúp tăng cường khả năng thực hiện điện hóa đó là sự pha tạp các thành phần pha
khác vào nền oxit kim loại bán dẫn. Biến tính vật liệu đơn pha oxit kim loại với
thành phần pha khác sẽ đem lại nhiều lợi ích: (i) tăng diện tích bề mặt riêng và các
khuyết tật trong mạng tinh thể, (ii) tăng tính dẫn điện và tốc độ phản ứng oxy hóa
trên bề mặt điện cực, (iii) thay đổi cấu trúc năng lượng vùng cấm và nồng độ điện tử
của oxit kim loại thơng qua việc hình thành các bề mặt ghép nối dị thể. Cấu trúc
nano oxit kim loại được biến tính bằng thành phần pha khác cho thấy độ chọn lọc,
độ nhạy cao không chỉ đến từ sự kết hợp các thành phần mà còn do sự tạo ra các
tính chất mới bằng hiệu ứng hiệp lực xuất phát từ tương tác bề mặt dị thể.
Xuất phát từ những lý do trên, đề tài này nhằm mục đích tìm ra một phương pháp
hiệu quả với điều kiện tổng hợp đơn giản, an tồn và chi phí vận hành thấp nhằm
tổng hợp các vật liệu nanocomposit oxit sắt có cấu trúc trật tự, độ xốp cao, hình thái
2


độc đáo, diện tích bề mặt lớn với hệ thống mao quản phong phú. Từ đó, tìm ra một
hướng đi mới để thiết kế, chế tạo các điện cực biến tính GCE có độ nhạy, độ chính
xác, tính chọn lọc cao và giới hạn phát hiện thấp rất thích hợp cho việc phân tích
trực tiếp Uric, Xanthin và Hypoxanthin. Nhằm đáp ứng các yêu cầu trên, đề tài
“Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanocomposit Cacbon/α-Fe2O3/Ag và ứng dụng cảm
biến điện hóa xác định đồng thời các chất hữu cơ Uric, Xanthin và Hypoxanthin”
được lựa chọn để nghiên cứu.
2. Mục tiêu
2.1. Mục tiêu tổng quát.
Tổng hợp thành công vật liệu nanocomposit Cacbon/α-Fe2O3/Ag, qua đó hiểu rõ

bản chất của sự hình thành vật liệu và định hướng quá trình tổng hợp, kiểm sốt tốt
hình thái cấu trúc và kích thước của vật liệu. Vật liệu nanocomposit có khả năng
thực hiện cảm biến điện hóa ưu việt đồng thời ba chất Uric, Xanthin và
Hypoxanthin.
2.2. Mục tiêu cụ thể.
- Tổng hợp thành công vật liệu cacbon hình cầu có cấu trúc xốp.
- Tổng hợp thành công vật liệu cacbon/α-Fe2O3.
- Tổng hợp thành công vật liệu nanocomposit cacbon/α-Fe2O3/Ag
- Vật liệu nanocomposit có khả năng thực hiện cảm biến điện hóa ưu việt đồng thời
ba chất Uric, Xanthin và Hypoxanthin với độ chọn lọc cao và giới hạn phát hiện
thấp.
- Viết bài đăng tạp chí thuộc hệ thống quốc tế Scopus/ISI: 01 bài
- Báo cáo tổng kết và nghiệm thu.
3. Phương pháp nghiên cứu
- Đọc tài liệu;
- Thiết kế quy trình thực nghiệm;
- Xây dựng kế hoạch thực nghiệm;
- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu cacbon có dạng hình cầu, hình thái đồng đều
- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu composit cacbon/α-Fe2O3
- Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanocomposit cacbon/α-Fe2O3/Ag
3


- Phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu
o Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
o Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM và Hr-TEM)
o Nhiễu xạ tia X (XRD)
o Quang phổ hồng ngoại FTIR.
o Quang phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
o Đo bề mặt riêng theo phương pháp (BET)

- Phương pháp xác định các chất hữu cơ: von-ampe vòng (CV), von-ampe hòa tan
anot (ASV) dùng kĩ thuật xung vi phân (DP).
- Viết báo cáo tổng kết.
4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu
- Tổng hợp vật liệu cacbon có dạng hình cầu, hình thái đồng đều bằng phương pháp thủy
nhiệt.
- Tổng hợp vật liệu composit cacbon/α-Fe2O3.
- Tổng hợp vật liệu nanocomposit cacbon/α-Fe2O3/Ag.
- Nghiên cứu khảo sát khả năng thực hiện điện hóa của vật liệu tổng hợp đối với ba chất
Uric, Xanthin và Hypoxanthin

5. Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận
- Tổng hợp thành công vật liệu nanocomposit Cacbon/α-Fe2O3/Ag.

- Nghiên cứu thành cơng khả năng thực hiện điện hóa của vật liệu tổng hợp đối với ba
chất Uric, Xanthin và Hypoxanthin;

- Công bố 01 bài quốc tế trên tạp chí thuộc danh mục ISI;
- Hoàn thành báo cáo nghiệm thu đề tài.
6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tổng hợp thành công vật liệu
nanocomposit cacbon/α-Fe2O3/Ag bằng phương pháp thủy nhiệt. Đầu tiên, Dglucose được sử dụng để tổng hợp vật liệu cacbon dạng hình cầu, kích thước
micromet. Các hạt α-Fe2O3 được phủ đồng đều trên bề mặt cacbon tạo thành vật liệu
cacbon/α-Fe2O3 có cấu trúc lõi-vỏ. Sau đó, Ag+ được khử trên bề mặt lớp vỏ vật liệu
cacbon/α-Fe2O3 sử dụng tác nhân khử NaBH4 hình thành nên nanocomposit
4


cacbon/α-Fe2O3/Ag. Vật liệu tổng hợp nanocomposit cacbon/α-Fe2O3/Ag được biến
tích điện cực GCE để phân tích đồng thời UA, XN và HP. Kết quả cho thấy, điện

cực cacbon/α-Fe2O3/Ag –GCE có độ ổn định và độ lặp lại cao trong các phép đo lặp
lại. Phương pháp này tiết kiệm thời gian, dễ thực hiện, độ ổn định, khoảng tuyến
tính từ 0.5 to 8.0 μmol L−1, với giá trị LOD là 0.042, 0.089, và 0.048 µmol L−1
tương ứng với ba chất phân tích UA, XN và HP.
In this study, core-shell carbon sphere cacbon/α-Fe2O3/Ag was synthesized via a
multistep hydrothermal method. First, D-glucose hydrothermal process was
employed to synthesize micron-size CSs on which α-Fe2O3 was grown to obtain the
composite sphere of cacbon/α-Fe2O3. Thereafter, Ag+ was reduced on the surface of
the cacbon/α-Fe2O3 sphere using NaBH4 agent to produce the core-shell cacbon/αFe2O3/Ag. Finally, microsphere composite cacbon/α-Fe2O3/Ag was coated on a
glassy carbon electrode (GCE) to enhance its electrochemical performance in the
simultaneous determination of uric acid (UA), xanthine (XN), and hypoxanthine
(HP). Results indicated that the cacbon/α-Fe2O3/Ag-coated GCE exhibited
improved voltammetric sensitivity toward UA, XN, and HP compared to bare GCE.
The oxidation peak currents of the simultaneous detection of UA, XN, and HP
increased linearly in the concentration range of 0.5−8.0 µmol L−1. The detection
limits of the fabricated electrodes for UA, XN, and HP were ~ 0.042, 0.089, and
0.048 μmol L−1, respectively, being more sensitive than many other modified GCEs.
Moreover, the cacbon/α-Fe2O3/Ag-coated GCE exhibited good stability and
repeatability. This study opens a new perspective for developing highly efficient
electrodes for electrochemical analysis.
III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo
3.1. Kết quả nghiên cứu (sản phẩm dạng 1,2,3)

TT

Tên sản
phẩm

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật

Đăng ký

Đạt được

5


1

Bài báo quốc
tế trên tạp
chí
Scopus/ISI

01 ISI

01 ISI
Synthesis of ternary core-shell carbon sphere@αFe2O3@Ag microspheres and their application for
simultaneous voltammetric detection of uric acid,
xanthine, and hypoxanthine

(Korean Journal of Chemical Engineering, DOI:
10.1007/s11814-022-1241-x
pISSN: 0256-1115/eISSN: 1975-7220)
3.2. Kết quả đào tạo: Khơng đăng ký
IV. Tình hình sử dụng kinh phí
Stt

Nội dung

1
2
2.1

Chỉ tiêu được duyệt
Quyết tốn chi (Theo khoản mục)
Chi tiền công (Cộng mục này)
- Điều tra, khảo sát ban đầu, xây
dựng đề cương, thuyết minh
- Thuê lập phiếu điều tra, cung cấp
thông tin
- Thuê cán bộ nghiên cứu thực
địa…
- Thù lao chủ nhiệm đề tài:
- Thuê khoán thực hiện đề tài,
nghiên cứu chuyên đề
+ Hợp đồng thuê khoán số 1
+ Hợp đồng thuê khoán số 2
Chi phí chun mơn nghiệp vụ
(Cộng mục này)

2.2

Kinh phí
được duyệt
50.000.000
50.000.000
33.897.000

Kinh phí

dự tốn
50.000.000
50.000.000
33.897.000

26.447.500 26.447.500

2.2.1 D-glucose

Muối AgNO3
NaBH4
FeSO4.7H2O
CH3COOH
Etanon
2.2.2 Hóa chất và dụng cụ khác
- Sách, tài liệu phục vụ nghiên cứu,
sưu tầm…
- Phân tích mẫu thí nghiệp, xử lý số
liệu
- Nghiệm thu, đánh giá…

6

3.725.000
3.725.000

3.725.000
3.725.000

12.103.000

12.103.000

1,500,000
2.903,000
1,500,000
2,500,000
1,000,000
2,700,000

1,500,000
2.903,000
1,500,000
2,500,000
1,000,000
2,700,000

Chênh lệch


2.3

3
4

- Chi phí khác…(Báo cáo tổng
thuật, B/c tổng kết đề tài)
Chi phí khác (Cộng mục này)
- Cơng tác phí
-In và photo (HĐ VAT1C22TYY)

- Thuê phương tiện, địa điểm
nghiên cứu
- Chi phí khác
Số kinh phí đã tạm ứng
Số đề nghị thanh toán tiếp (4 = 2
- 3)

4.000.000

4.000.000

4.000.000

4.000.000

0

0

0

50.000.000

0

50.000.000

0

V. Kiến nghị (về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)

Kết quả đạt được có thể là một thành cơng đối với chúng tơi trong q trình nghiên
cứu vì nó cho thấy khả năng cảm biến điện hóa tốt của vật liệu đối với một số chất hữu
cơ. Cần tiến hành khảo sát nghiên cứu khả năng cảm biến trong các mẫu thực: mẫu

thực phẩm, y sinh học.
VI. Phụ lục sản phẩm (liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)
Synthesis of ternary core-shell carbon sphere@α-Fe2O3@Ag microspheres and their
application for simultaneous voltammetric detection of uric acid, xanthine, and
hypoxanthine

(Korean Journal of Chemical Engineering, DOI: 10.1007/s11814-022-1241-x
pISSN: 0256-1115/eISSN: 1975-7220)

Chủ nhiệm đề tài

Tp. HCM, ngày ........ tháng........ năm .......
Phòng QLKH&HTQT
(ĐƠN VỊ)
Trưởng (đơn vị)
(Họ tên, chữ ký)

7


PHẦN II.
BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1.

Vật liệu bán dẫn nano oxit sắt cấu trúc trật tự

1.1.1. Cấu trúc tinh thể vật liệu nano oxit sắt
Trong tự nhiên, các hợp chất chứa sắt khá phổ biến, chủ yếu tồn tại trong
nước, đất, không khí… bao gồm các oxit sắt, hyđroxit, oxy-hydroxit và các hợp
chất liên quan khác. Oxit sắt được hình thành do sự kết hợp giữa các nguyên tử Fe
với O hoặc nhóm OH. Trạng thái hóa trị chủ yếu của các hợp chất sắt là hóa trị III
và có ba hợp chất FeO, Fe(OH)2, và Fe3O4 có chứa sắt hóa trị II. Hầu hết các oxit,
hydroxit và oxi-hydroxit sắt đều có cấu trúc tinh thể, có trật tự và kích thước tinh
thể xác định. Trong đó, các oxit sắt quan trọng thường được quan tâm nghiên cứu
bao gồm -Fe2O3 (hematit), -Fe2O3 (maghemit) và Fe3O4 (magnetit). Hematit Fe2O3 có cấu trúc tinh thể giống với corundum với ơ cơ sở có cấu trúc lục lăng với a

8


= 0.5034 nm và c = 1.375 nm, có sáu phối trí trong một ơ cơ sở. Hematit cũng được
xác định có cấu trúc tinh thể lăng diện, arh = 0,5427 và  = 55,30 và có hai cơng
thức trên một ô cơ sở [1]. Cấu trúc lục lăng của tinh thể -Fe2O3 được trình bày trên
hình 1.1.

Hình 1.1. Cấu trúc tinh thể của hematit [1]
Magnetit sở hữu cấu trúc spin đảo với tinh thể lập phương tâm mặt với độ dài
của các cạnh a = 0.839 nm, có tám phối trí trên một ơ cơ sở. Khác với các oxit sắt
khác, nó chứa cả Fe hóa trị II và hóa trị III. Cơng thức thường được viết là
Y[XY]O4 trong đo X = FeII, Y = FeIII. FeIII chiếm các vị trí bát diện, tám vị ví tứ
diện được phân bố bởi các ion FeII và FeIII, điều này có nghĩa FeIII vừa chiếm cả vị
trí tứ diện và vị trí bát diện [1].
Maghemit có cấu trúc tương tự magnetite. Khác với magnetite tất cả các ion
sắt đều có hóa trị ba. Maghemit có cấu lập phương với cạnh của ô cơ sở được chấp
nhận là a = 0,834 nm. Mỗi ô cơ sở chứa 32 ion O2-,

[1].
9

FeIII và 2

lỗ trống FeII


Hình 1.2. Cấu trúc tinh thể của magnetite [1]
Cấu trúc tinh thể của một số oxit sắt được trình bày ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thông tin về cấu trúc tinh thể của một số oxit sắt (Z là số công thức đơn
vị trong một ơ đơn vị).

Haematit

Thành
phần hố
học
-Fe2O3

Magnetit

Fe3O4

Tên chất

-Fe2O3
Maghemit

-Fe2O3

-Fe2O3

Wustit

FeO

Hệ thống
tinh thể

Nhóm
khơng
gian
R3 c

Kích thước ơ đơn vị (nm)
A

Bát diện
0,5034
Lập
Fd3m 0,8396
phương
Lập
P4332 0,83474
phương
Tà phương Pna21 0,5095
Tà phương Pna21 0,5095
Lập
Fm3m 0,4302
phương

b

c
1,3752

Z
6
8
8

0,879
0,879

0,9437
0,9437

8
8

1.1.2. Tính chất từ của vật liệu nano oxit sắt
Ngun tử Fe có mơmen từ mạnh là do bốn điện tử chưa ghép đôi trong orbital
3d của nó. Khi có sự hình thành tinh thể của các nguyên tử Fe, các trạng thái từ
khác nhau có thể phát sinh như trong Hình 1.3. Ở trạng thái thuận từ, các mômen từ
của các nguyên tử riêng lẻ được sắp xếp ngẫu nhiên so với nhau dẫn đến tinh thể có
mơmen từ thuận bằng khơng. Nếu tinh thể này chịu tác dụng một từ trường ngoài,
một số mômen từ sẽ được sắp xếp thẳng hàng làm cho tinh thể sẽ đạt được mômen
từ trường nhỏ. Trong tinh thể sắt từ, tất cả các các mômem từ riêng lẻ được căn
chỉnh ngay cả khi khơng có từ trường ngoài. Mặt khác, một số tinh thể sắt từ có
mơment từ thuận từ hai loại ngun tử với các momen có cường độ khác nhau được

sắp xếp theo kiểu phản song song (Hình 1.3). Nếu mơmen từ phản song song có
cùng độ lớn thì tinh thể là phản sắt từ và khơng có momem từ thuận [2].
10


Hình 0.3. Sự căn chỉnh của các momem từ riêng lẻ trong các loại vật liệu khác nhau
[2]
Hermatit thể hiện khả năng siêu thuận từ ở nhiệt độ trên 956 K (nhiệt độ
Curie, TC). Ở nhiệt độ phịng, nó có tính sắt từ yếu và trải qua q trình chuyển pha
ở 260 K (Nhiệt độ Morin, TM) sang trạng thái phản từ. Tính chất từ của hematite
phụ thuộc vào độ kết tinh, kích thước hạt và mức độ thay thế cation. Nhiệt độ Morin
của hematite giảm khi giảm kích thước hạt và có xu hướng biến mất ở các hạt nhỏ
hơn 8 – 20 nm. Khả năng kết tinh kém và sự thay thế của các cation có xu hướng
làm giảm TC và TM thậm chí có thể ngăn chặn hoàn toàn sự chuyển đổi Morin ở mọi
nhiệt độ [3].
Magnetit có tính chất từ ở nhiệt độ phịng và có nhiệt độ Curie là 850 K [3].
Các hạt magnetite nhỏ hơn 6 nm có tính siêu thuận từ ở nhiệt độ phịng, mặc dù tính
chất từ của chúng phụ thuộc mạnh mẽ vào hình thái và các phương pháp tổng hợp.
Hình thái tinh thể ảnh hưởng theo thứ tự: hình cầu < hình lập phương < hình bát
diện cùng với sự gia tăng số lượng các trục từ dọc theo chuỗi hình dạng này. Các
hạt magnetite có lực kháng từ nằm trong khoảng từ 2,4 đến 20 kA/m đã được tạo ra
bằng cách kiểm soát các điều kiện tổng hợp của chúng [4].
Hiệu ứng bề mặt ảnh hưởng mạnh mẽ đến tính chất từ của các hạt nano oxit
sắt [5]. Do đó, độ từ hóa thuận của chúng giảm mạnh khi nhiệt độ tăng so với độ từ
11


hóa của vật liệu dạng khối tương ứng vì phần lớn các nguyên tử ở gần bề mặt là nơi
trường trao đổi thấp. Các biến đổi hóa học trên bề mặt cũng làm ảnh hưởng đến lực
kháng từ của các hạt nano oxit sắt [6].

1.1.3. Định nghĩa, phân loại và cách đặt tên vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự
Vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự là dạng vật liệu đa chiều, được xây dựng một
cách có trật tự từ những đơn vị nano cơ sở ít chiều (sub-unit nanoparticles) như hạt
nano cầu 0D [7], nano thanh 1D [8], nano tấm 2D [9], lập phương 3D [10] v.v…
Trong những thập kỷ gần đây, nhiều cơng trình nghiên cứu cho thấy vật liệu oxit sắt
cấu trúc trật tự được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cảm biến điện hóa và xúc
tác bởi nhiều tính chất hóa lý mới lạ, độc đáo mà vật liệu nano kim loại khác khơng
có được. Vật liệu oxit sắt có cấu trúc trật tự sở hữu độ xốp cao với diện tích bề mặt
riêng lớn, đa dạng hình thái, hệ thống mao quản phong phú để gia tăng số lượng tâm
hấp phụ, cũng như giúp các phân tử chất phân tích dễ dàng tiếp xúc, hấp phụ và
khuyếch tán trên bề mặt điện cực, dẫn đến q trình thực hiện điện hóa xảy ra nhanh
và độ phản hồi cao. Ngoài ra, vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự sở hữu kích thước hạt
đồng điều, diện tích bề mặt riêng lớn và ít suy giảm hơn so với vật liệu oxit sắt ở
kích thước nano. Lực hút Van der walls giữa các hạt vật liệu có cấu trúc trật tự cũng
tương đối yếu hơn so với hạt cấu trúc nano cơ sở. Vì vậy, chúng rất thuận lợi khi
phân tán trong dung dịch tạo thành huyền phù, cũng như được sử dụng làm chất
mang xúc tác. Xuất phát từ những ưu điểm như vậy nên vật liệu oxit sắt cấu trúc trật
tự được quan tâm và nghiên cứu sâu rộng trong lĩnh vực cảm biến điện hóa và xúc
tác [11][12].
Hiện nay, cách phân loại vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự vẫn chủ yếu dựa vào
hình thái tự nhiên của vật liệu. Ví dụ, vật liệu có cấu trúc trật tự kiểu thanh [8], tấm
[9], hoặc vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự dạng nhím biển [10]. Ngồi ra, cũng có thể
dựa vào đơn vị xây dựng nên hình thái và dạng cấu trúc trật tự của vật liệu để phân
loại và đặt tên. Ví dụ cấu trúc kiểu 1-3 cụm lơng nhím (để đơn giản gọi là cấu trúc
kiểu lơng nhím hay 1-3 urchin) có nghĩa là các đơn vị 1D dạng sợi/dạng que kết hợp
tạo thành dạng 3D như con nhím xù lơng; cấu trúc dạng 2-3 hoa (2-3 like flower)
cho thấy dạng hoa ba chiều 3D được tạo thành từ các tấm 2D [13].
12

Hình 1.4. Mơ hình và cách gọi tên vật liệu nano cấu trúc trật tự [13]
Trong đề tài này, chúng tôi sử dụng cách phân loại này để đặt tên cho các vật
liệu oxit sắt cấu trúc trật tự được tổng hợp thành cơng. Theo cách này, có thể xem
q trình tự sắp xếp, đan xen các hạt nano Fe2O3 (1D) dạng thanh tạo thành các
cuộn chỉ dạng (3D) trên nền cacbon dạng hình cầu (CS), được gọi tên vật liệu oxit
sắt có cấu trúc trật tự dạng Fe2O3 1-3/CS.
1.1.4. Tổng hợp vật liệu oxit sắt cấu trúc trật trự
Những đặc tính hóa lý mới lạ, nổi trội xuất phát từ sự đa dạng hình thái của
vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự đã thúc đẩy các nhà khoa học nghiên cứu các
phương pháp để tổng hợp vật liệu với kích cở nano hoặc micromet. Cho đến nay,
các phương pháp đơn giản, hiệu quả để tổng hợp vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự chủ
yếu sử dụng những chất tạo khung để định hướng phát triển cấu trúc vật liệu
(template-based strategies). Các chất tạo khung được xây dựng dựa trên các phương
pháp chế tạo khác nhau: phương pháp khung mềm (soft-templating), phương pháp
khung cứng (hard-templating).
1.1.4.1. Phương pháp khung mềm (soft-templating)

13


Tổng hợp bằng phương pháp khung mềm được thực hiện trên cơ sở một số hệ
phân tán ở trạng thái lỏng hoặc khí đóng vai trị là chất tạo khung. Các hệ phân tán
sử dụng để tổng hợp vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự được trình bày ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Hình thái vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự và các phương pháp tổng hợp
khung mềm
Tên gọi

Hình thái

α-Fe2O3 1-3

Tổ chim (Nest)

α-Fe2O3 2-3

chồi non (Chesnut-buds)

α-Fe2O3 0-2

Lục giác (hexagonal)

α-Fe2O3 0-3

lập phương (Cubic)

α-Fe2O3 0-2

Phim mỏng (Thin film)

α-FeOOH 0-2

Phim mỏng (Thin film)

Phương pháp chế

Tài liệu tham

tạo

khảo

Hệ nhũ tương

[14]

Hệ micell

[15]

Hệ polymer

[16]

Nhũ tương là hệ phân tán bao gồm hai hoặc nhiều chất lỏng khơng có khả
năng hịa tan với nhau, được phân tán đều vào nhau tạo thành bề mặt phân chia pha.
Trong hệ phân tán này, một chất lỏng được gọi là chất phân tán và một chất lỏng
khác với hàm lượng lớn quyết định dạng tồn tại của hệ được gọi là môi trường phân
tán. Tuy nhiên, những hệ nhũ tương thường kém bền về mặt nhiệt động học dẫn đến
sự khơng ổn định của hệ. Vì vậy, chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng để
tăng độ bền của hệ, tránh sự kết tụ lại và tự tách ra thành các thành phần riêng rẽ.
Nhìn chung, các điều kiện chế tạo chất tạo khung sử dụng hệ nhũ tương rất khắc
nghiệt, phụ thuộc vào nhiều yếu tố ví dụ như: nhiệt độ, pH, dung mơi, các ion hoặc
các hợp chất vơ cơ/ hữu cơ có mặt trong hệ. Do đó, việc kiểm sốt chặt chẻ các
thơng số phản ứng là rất quan trọng để tổng hợp vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự có
hình thái đồng đều, diện tích bề mặt lớn. Một trong những nghiên cứu nổi bật theo
hướng này được nhóm của Zha và cộng sự báo cáo [14] đã tổng hợp thành công vật
liệu oxit sắt cấu trúc trật tự dạng α-Fe2O3 1-3 có hình thái tổ chim (Nest) và α-Fe2O3
2-3 có hình thái chồi non (Chesnut-buds) sử dụng hệ nhũ tương nước/glycerol và
nước/2-propanon. Những hệ nhũ này đóng vai trị làm chất tạo khung mềm để định

14


hướng cho sự phát triển cấu trúc, hình thái của các hạt nano α-Fe2O3. Kết quả tạo
thành những vật liệu oxit sắt có hình thái xác định và diện tích bề mặt riêng cao
trong khoảng 170 đến 424.3 m2 g-1.

Hình 1.5. Ảnh FTEM và SEM của vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự dạng α-Fe2O3 1-3
có hình thái tổ chim (Nest) và α-Fe2O3 2-3 có hình thái chồi non (Chesnut-buds)
[14]
Phương pháp tạo khung mềm dựa trên hệ micelle cũng được nghiên cứu rộng
rãi trong những thập kỷ vừa qua. Hệ Micelle là một tập hợp của các phân tử hoạt
động bề mặt phân tán trong dung dịch huyền phù. Một hệ micelle phân tán trong
dung dịch nước tạo thành một tập hợp với vùng đầu ưa nước tiếp xúc với dung mơi
bao quanh, bao bọc vùng cịn lại là đuôi kỵ nước ở bên trong hạt micelle. Tùy thuộc
vào các chất hoạt động bề mặt được sử dụng sẽ hình thành các hệ micelle với đa
dạng hình thái, ví dụ dạng hình cầu, hình trụ, ellipsoid và lớp kép…Đối với phương
pháp này, điều kiện tổng hợp đóng vai trị quan trọng trong q trình hình thành
hình thái, kích thước và cấu trúc tinh thể vật liệu nano oxit sắt bởi ảnh hưởng trực
tiếp của lực tương tác giữa các hợp chất vô cơ và hữu cơ ở bề mặt phân chia pha.
Ngoài ra, một trong những nhược điểm của việc sử dụng các chất hoạt động bề mặt
làm chất tạo khung cho quá trình tổng hợp vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự đó là kích
thước mao quản của vật liệu đạt được tương đối thấp. Điều này được lý giải bởi các
mao quản của vật liệu được tạo thành từ các chất hoạt động bề mặt thông thường

15


đều là các phân tử ngắn. Bruce và cộng sự [15] đã tổng hợp thành công vật liệu oxit
sắt cấu trúc trật tự dạng α-Fe2O3 0-2 có hình thái lục lăng (hexagonal) và α-Fe2O3

dạng 0-3 có hình thái lập phương (Cubic) sử dụng chất hoạt động bề mặt decylamin
đóng vai trò làm chất tạo khung mềm. Kết quả cho thấy, vật liệu oxit sắt cấu trúc
trật tự dạng α-Fe2O3 0-2 và α-Fe2O3 0-3 sở hữu diện tích bề mặt riêng cao đến 340
m2 g-1 và 610 m2 g-1. Tuy nhiên, kích thước mao quản của các vật liệu oxit sắt cấu
trúc trật tự trên đều rất thấp, khoảng 10 Å.

Hình 1.6. Các hệ micelle với đa dạng hình thái: dạng hình cầu, hình trụ, ellipsoid
và lớp kép (a) và Ảnh TEM của vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự dạng α-Fe2O3 0-3 ở
các mặt mạng khác nhau (111) (b), (100) (c) và (211) (d) [15].
Để tăng kích thước mao quản, các hệ polymer đã được sử dụng để làm chất
tạo khung mềm cho quá trình tổng hợp vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự. Sự kết hợp
các monomer tạo thành những khối polymer có kích thước và hình dạng xác định sẽ
định hướng cho sự phát triển cấu trúc và hình thái của các vật liệu có kích thước
mao quản lớn hơn, đạt kích thước mao quản trung bình. Brezesinki và cộng sự [16]

16


đã tổng hợp vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự dạng α-Fe2O3 0-2 và α-FeOOH có hình
thái phim mỏng (Thin film) sử dụng hệ polymer đồng trùng hợp khối
poly(isobutylene)- block-poly(ethylene oxide) (PIB–PEO) làm chất tạo khung mềm.
Trong nghiên cứu này, việc sử dụng hệ đồng trùng hợp khối PIB–PEO tạo ra vật
liệu oxit sắt cấu trúc trật sở hữu kích thước mao quản lớn hơn nhiều so với sử dụng
chất hoạt động bề mặt khoảng 8 nm. Trong một nghiên cứu khác, Brezesinki và
cộng sự cũng đã sử dụng hệ polymer đồng trùng hợp khối poly(ethylene-cobutylene)-block-poly(ethylene oxit) để làm chất tạo khung cho quá trình tổng hợp
vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự dạng α-Fe2O3 0-2 hình thái phim mỏng. Kết quả cho
thấy, vật liệu sở hữu mao quản trung bình với kích thước 15 nm.

Hình 1.7. Các hệ đồng trùng hợp khối với đa dạng hình thái: dạng hình cầu, hình
trụ, ellipsoid, micelle, mụn nước, phiến mỏng, khối phiến mỏng, con quay, lập

phương tâm mặt, lập phương tâm khối [16].
1.1.4.2. Phương pháp khung cứng (hard templating)
Trong phương pháp này, các vật liệu có hình thái xác định và diện tích bề mặt
lớn, ví dụ như vật liệu mao quản trung bình silica, vật liệu cacbon, các oxit kim loại
chuyển tiếp… đóng vai trị là chất tạo khung được tổng hợp đầu tiên. Sau đó, các
chất tạo khung sẽ định hướng cho sự phát triển cấu trúc và hình thái của oxit sắt.
Trong những năm gần đây, sử dụng hệ vật liệu cacbon thấp chiều có cấu trúc nano
bao gồm vật liệu cacbon dạng hình cầu (CS) cấu trúc 0D, cacbon nano ống (CNTs)
17