Nghiên cứu tổng hợp nano platinum bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá cây lược vàng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA: HÓA HỌC



TỪ BẢO NY

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO PLATINUM
BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT NƢỚC LÁ CÂY LƢỢC VÀNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC

Đà Nẵng - Năm 2023


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA: HÓA HỌC



NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO PLATINUM
BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT NƢỚC LÁ CÂY LƢỢC VÀNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN HÓA HỌC

Sinh viên thực hiện

:

Giảng viên hƣớng dẫn :

Từ Bảo Ny
PGS. TS Lê Tự Hải

Đà Nẵng - Năm 2023


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi và nhóm nghiên cứu,
dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Lê Tự Hải, Khoa Hóa, Trường Đại học Sư Phạm, Đại
học Đà Nẵng. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, được các
đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa được cơng bố trong bất kỳ một cơng trình nào
khác.

Tác giả luận văn

Từ Bảo Ny


LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Lê Tự Hải, người
thầy đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tơi trong suốt thời gian làm luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Hóa học, Phịng đào tạo sau đại học, Trường
Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện cho tơi trong q trình học tập
và hồn thành luận văn này.

Tôi xin cảm ơn quý Thầy/Cô giáo bộ mơn trong Khoa Hóa, Trường Đại học Sư
Phạm - Đại học Đà Nẵng đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian làm luận văn.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện, động
viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2023

Tác giả

Từ Bảo Ny


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...............................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................2
4.1. Nghiên cứu lý thuyết ........................................................................................2
4.2. Phương pháp thực nghiệm ...............................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.....................................................................3
6. Bố cục của luận văn .....................................................................................................3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .........................................................................................4
1.1. Khái quát về cơng nghệ nano ...................................................................................4
1.1.1. Lịch sử hình thành của công nghệ nano ................................................................4
1.1.2. Khái niệm vật liệu công nghệ nano .......................................................................5
1.1.3. Phân loại vật liệu nano ..........................................................................................5
1.1.4. Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano .............................................................6
a. Phương pháp từ trên xuống ................................................................................7

b. Phương pháp từ dưới lên ....................................................................................7
1.1.5. Cơ sở khoa học của cơng nghệ nano ....................................................................8
1.1.6. Tình hình phát triển cơng nghệ nano trong và ngồi nước....................................9
1.1.7. Ứng dụng của vật liệu nano .................................................................................10
a. Trong y học .......................................................................................................10
b. Trong công nghiệp và đời sống ........................................................................11
c. Trong công nghệ thông tin, năng lượng ...........................................................12
d. Trong công nghiệp ô tô, cơ khí, vật liệu ..........................................................12


e. Trong an ninh quốc phòng ................................................................................12
1.2. Hạt nano platinum ..................................................................................................13
1.2.1. Giới thiệu về kim loại platinum ...........................................................................13
a. Cấu trúc ............................................................................................................13
b. Tính chất chung ................................................................................................14
c. Đồng vị ..............................................................................................................14
d. Tính chất vật lý và hóa học ...............................................................................15
1.2.2. Các phương pháp tổng hợp hạt nano platinum....................................................16
a. Phương pháp polyol hỗ trợ bởi nhiệt vi sóng ...................................................16
b. Phương pháp sinh học ......................................................................................17
c. Phương pháp vật lý ...........................................................................................18
d. Phương pháp khử hóa học ................................................................................18
e. Phương pháp ăn mòn laser ...............................................................................19
1.2.3. Ứng dụng của hạt nano platinum.........................................................................20
a. Trong lĩnh vực xúc tác ......................................................................................20
b. Trong lĩnh vực chế tạo trang sức ......................................................................21
c. Trong y học và trị liệu da thẩm mỹ ...................................................................22
d. Trong công nghiệp và đời sống ........................................................................23
1.3. Tổng quát về cây lược vàng ...................................................................................24
1.3.1. Giới thiệu chung ..................................................................................................24

1.3.2. Nguồn gốc xuất xứ ..............................................................................................24
1.3.3. Đặc điểm hình thái...............................................................................................25
1.3.4. Điều kiện sinh thái và cách trồng ........................................................................25
a. Điều kiện sinh thái ............................................................................................25
b. Cách trồng ........................................................................................................25
1.3.5. Thành phần hóa học.............................................................................................26


1.3.6. Công dụng và bài thuốc dân gian sử dụng cây lược vàng ...................................27
a. Công dụng của cây lược vàng ..........................................................................27
b. Các bài thuốc dân gian sử dụng cây lược vàng ...............................................28
CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................30
2.1. Nguyên liệu, dụng cụ và hóa chất ..........................................................................30
2.1.1. Nguyên liệu..........................................................................................................30
2.1.2. Dụng cụ và hóa chất ............................................................................................30
a. Dụng cụ và thiết bị ...........................................................................................30
b. Hóa chất ............................................................................................................31
2.2. Định tính thành phần nhóm chất hóa học trong dịch chiết lá cây lược vàng .........31
2.2.1. Định tính nhóm chất tanin ...................................................................................31
2.2.2. Định tính nhóm chất flavonoid ............................................................................31
2.2.3. Định tính nhóm chất saponin ...............................................................................32
2.3.4. Định tính nhóm chất alkaloid ..............................................................................32
2.3. Nghiên cứu tổng hợp nano platinum bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá Lược
vàng ...............................................................................................................................32
2.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH dịch chiết ................................................................32
2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích dịch chiết .................................................33
2.3.3. Khảo sát nhiệt độ tổng hợp ..................................................................................33
2.3.4. Khảo sát thời gian tổng hợp.................................................................................33
2.4. Phương pháp khảo sát sự hình thành nano platinum và đặc trưng hạt nano
platinum .........................................................................................................................33

2.4.1. Phương pháp phổ tử ngoại và phổ khả kiến (UV-VIS) .......................................33
2.4.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM ....................................................34
2.4.3. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) ...................................................................35
2.4.4. Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) ...................................................................................35


CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................37
3.1. Phân tích định tính các nhóm chức trong dịch chiết nước lá Lược vàng ...............37
3.1.1. Định tính nhóm chất tanin ...................................................................................37
3.1.2. Định tính nhóm chất flavonoid ............................................................................38
3.1.3. Định tính nhóm chất saponin ...............................................................................39
3.1.4. Định tính nhóm chất alkaloid ..............................................................................39
3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng các điều kiện đến quá trình tổng hợp nano
platinum từ dịch chiết nước lá Lược vàng .....................................................................40
3.2.1. Ảnh hưởng của pH...............................................................................................40
3.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích dịch chiết ...............................................................42
3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tổng hợp .......................................................................43
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian tổng hợp ......................................................................44
3.3. Đặc trưng hóa lý nano platinum .............................................................................46
3.3.1. Phổ EDX ..............................................................................................................46
3.3.2. Ảnh TEM .............................................................................................................47
3.3.3. Phổ XRD..............................................................................................................48
KẾT LUẬN ..................................................................................................................49
KIẾN NGHỊ .................................................................................................................50


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

EDX

Phổ tán sắc năng lượng tia X

XRD

Phổ nhiễu xạ tia X

TEM

Kính hiển vi điện tử truyền qua

UV

Tia cực tím

UV – Vis

Quang phổ hấp thụ phân tử


DANH MỤC CÁC BẢNG

Số
hiệu

Tên bảng

Trang

bảng
1.1

Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích

8

1.2

Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu

9

1.3

Tính chất vật lý của kim loại platinum

16

3.1

3.2

Giá trị mật độ quang của dung dịch nano platinum ở các pH dịch
chiết
Giá trị mật độ quang của dung dịch nano platinum ở các thể tích
dịch chiết/20 mL dung dịch H2PtCl6 1mL

40

42

3.3

Giá trị mật độ quang của dung dịch nano platinum ở các nhiệt độ

43

3.4

Giá trị mật độ quang của dung dịch nano platinum ở các thời gian

45


DANH MỤC CÁC HÌNH

Số
hiệu

Tên hình

Trang

hình
1.1

Sơ đồ chung chế tạo hạt nano kim loại

7

1.2

Cấu trúc tinh thể của Platinum

14

1.3

Cấu hình electron của Platinum

15

1.4

Cơ chế tổng hợp hạt nano platin thông qua giai đoạn tạo mầm

18

1.5

1.6

Sử dụng vi khuẩn, nấm, các loại dịch chiết từ thân, lá, quả của
thực vật để tổng hợp hạt kích thước nano
Sơ đồ tổng qt hình thành hạt nano kim loại

19

20

Ảnh TEM và sự phân bố kích thước hạt nano platin được hình

1.7

thành bằng phương pháp ăn mòn laser với (a) dung dịch SDS

21

0.01M - (b) nước tinh khiết
1.8

Bộ chuyển đổi khí thải sử dụng platinum làm xúc tác

22

1.9

Trang sức làm từ platinum

23

1.10

Platinum được sủ dụng trong mỹ phẩm

24

1.11

Nhiệt kế platinum sử dụng điện trở platinum

25

1.12

Bút và vỏ điện thoại làm bằng platinum

25

1.13

Cây lược vàng

26

2.1

Nguyên liệu lá cây lược vàng và mẫu đã xử lý

32


3.1

Dịch chiết nước lá Lược vàng

36

3.2

Hình ảnh định tính nhóm tannin

37

3.3

Hình ảnh định tính nhóm flavonoid

37

3.4

Hình ảnh định tính nhóm chất saponin

38

3.5

Hình ảnh định tính nhóm chất alkaloid

39

3.6

Phổ UV-Vis của dung dịch nano platinum ở các pH dịch chiết

40

3.7

Phổ UV-Vis của dung dịch nano platinum ở các thể tích dịch chiết

42

3.8

Phổ UV-Vis của dung dịch nano platinum ở các nhiệt độ

43

3.9

Phổ UV-Vis của dung dịch nano platinum ở các thời gian tổng hợp
khác nhau

44

3.10

Dung dịch nano platinum tổng hợp

45

3.11

Phổ EDX của nano platinum tổng hợp

46

3.12

Ảnh TEM của nano platinum

47

3.13

Phổ XRD của nano platinum tổng hợp

47


1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay khái niệm về vật liệu nano đã khơng cịn xa lạ gì với chúng ta. Vật liệu
nano đã và đang thu hút được nhiều sự quan tâm đặc biệt đến từ các nhà khoa học bởi
những lợi ích đem lại của nó. Trong số đó, nổi bật là nano kim loại platinum hay còn
gọi là nano platinum được biết đến như là kim loại thân thiện với mơi trường và có
nhiều ứng dụng trong kỹ thuật và cuộc sống.
Platinum là một kim loại quý, có nhiều ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực
khác nhau. Pt có tính trơ, rất ít bị ăn mòn, dẫn điện tốt và khả năng xúc tác hiệu quả
trong nhiều phản ứng hóa học, nên thường được sử dụng trong các hệ thống chuyển
đổi năng lượng như pin năng lượng mặt trời, tế bào nhiên liệu và cả trong cảm biến
sinh học. Trong những năm gần đây, các hạt nano platin ngày càng có nhiều ứng dụng
rộng rãi trong các lĩnh vực như: xúc tác, thiết bị điện tử, quang điện tử, lưu trữ thơng
tin…. Do đó việc chế tạo ra các hạt nano platinum kích thước nhỏ, diện tích bề mặt
tăng nâng cao hiệu suất phản ứng đang thu hút sự chú ý của các nhà khoa học.
Có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp platinum nano như phương pháp
vật lý, phương pháp hóa học, phương pháp sử dụng đồng vị phóng xạ,... Gần đây các

nhà khoa học đã bắt đầu áp dụng phương pháp hóa học xanh trong việc điều chế nano
platinum, với hai tiêu chí ln phải đảm bảo: vừa kinh tế, vừa thân thiện với mơi
trường. Trong số các phương pháp hóa học xanh, phương pháp điều chế nano platinum
từ các chất hữu cơ được chiết xuất từ thực vật đang ngày càng cho thấy nhiều tiềm
năng và ưu thế, do đây là phương án có giá thành thấp, hoạt tính hóa học cao, quy trình
sử dụng đơn giản và thân thiện với mơi trường.
Lá cây lược vàng chứa flavonoid có hoạt tính sinh học, glycol và phospholipids
trung tính và các thành phần axit béo của chúng có khả năng chống virus và kháng
khuẩn. Lá của cây này được sử dụng điều trị các bệnh ngoài da, bỏng và rối loạn khớp,
thanh nhiệt, giải độc, nhuận phế, tiêu viêm, hóa đàm, lợi thủy, có tác dụng làm bền
mạch máu. Bên cạnh đó, cây cũng có khả năng chống oxy hóa cao nhờ thành phần
Quercetin - hoạt chất năng ngừa sự phát triển của khối u và tế bào ung thư. Bài viết


2

nghiên cứu về cây lược vàng của tác giả Vladimir – Ogarkov đăng trên Tạp chí sức
khỏe đời sống của Nga cho rằng cây lược vàng có tác dụng chữa các bệnh như: viêm
họng, viêm phế quản, đau lưng, mỏi khớp, bướu cổ, huyết áp, tim mạch, u nang buồng
trứng, xơ vữa động mạch, các bệnh về gan.
Với thành phần và cơng dụng của cây lược vàng, hy vọng nó sẽ là chất khử ưu
việt để tạo được nano platinum. Trên cơ sở đó, đề tài "Nghiên cứu tổng hợp nano
platinum bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá cây Lược vàng" ra đời nhằm khai thác
những ứng dụng của nano platinum cũng như cây lược vàng nhằm nâng cao giá trị sử
dụng trong thực tế.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng quy trình tổng hợp nano platinum từ dịch chiết nước lá cây lược vàng.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Hạt nano platinum được tổng hợp từ dịch chiết nước lá cây lược vàng được thu
hái tại huyện Thăng Bình tỉnh Quảng Nam.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
Thu thập, tổng hợp các tài liệu, tư liệu, sách báo trong và ngồi nước có liên quan
đến các vấn đề: nano platinum; cây lược vàng; các phương pháp tổng hợp nano kim
loại…
Tham khảo các tài liệu về các phương pháp phân tích đặc trưng hạt nano kim
loại.
4.2. Phương pháp thực nghiệm
Xác định thành phần có trong dịch chiết bằng định tính
Hàm lượng nano platinum tạo thành được xác định bằng phương pháp đo phổ
UV-Vis
Đặc trưng vật liệu nano bạc được xác định bằng cách đo TEM, EDX, XRD.


3

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu này giúp cho ta hiểu thêm về phương pháp điều chế hạt nano
platinum bằng phương pháp sinh học an tồn thân thiện.
Từ nguồn ngun liệu có sẵn, rẻ tiền điều chế được vật liệu nano bạc có khả năng
kháng khuẩn và có thể ứng dụng được trong y học cũng như trong đời sống.
6. Bố cục của luận văn
Luận văn được chia làm 3 phần:
- Chương 1: Tổng quan
- Chương 2: Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu
- Chương 3: Kết quả và thảo luận


4

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Khái quát về công nghệ nano
1.1.1. Lịch sử hình thành của cơng nghệ nano [7][11]
Năm 1959, các khái niệm về công nghệ nano lần đầu tiên được thảo luận vào bởi
nhà vật lý nổi tiếng Richard Feynman trong bài nói chuyện There's Plenty of Room at
the Bottom, trong đó ơng mơ tả khả năng tổng hợp thông qua thao tác trực tiếp với các
nguyên tử.
Năm 1960, kỹ sư Ai Cập Mohamed Atalla và kỹ sư Hàn Quốc Dawon Kahng tại
Bell Labs đã chế tạo MOSFET (bóng bán dẫn hiệu ứng trường kim loại-oxide-bán
dẫn) đầu tiên với độ dày cổng oxide 100 nm, cùng với chiều dài cổng 20 µm.
Năm 1962, Atalla và Kahng đặt một nanolayer - base ngã ba kim loại bán dẫn
(khớp nối M-S) transistor mà được sử dụng màng mỏng vàng (Au) với độ dày 10 nm.
Năm 1974, thuật ngữ "công nghệ nano" được Norio Taniguchi sử dụng lần đầu
tiên, mặc dù nó không được biết đến rộng rãi.
Lấy cảm hứng từ các khái niệm của Feynman, K. Eric Drexler đã sử dụng thuật
ngữ "công nghệ nano" trong cuốn sách năm 1986 của ông Engines of Creation: The
Coming Era of Nanotechnology, đề xuất ý tưởng về một "nhà lắp ráp" kích thước nano
có thể tạo ra một bản sao của chính nó và của các mục đích khác có độ phức tạp tùy ý
với điều khiển nguyên tử. Cũng trong năm 1986, Drexler đồng sáng lập Viện Foresight
để giúp nâng cao nhận thức và hiểu biết của cộng đồng về các khái niệm và ý nghĩa
công nghệ nano.
Tháng 7 năm 1990, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Nano Quốc tế đầu tiên
được tổ chức tại Baltimore, Hoa Kỳ, đánh dấu sự ra đời chính thức của khoa học và
cơng nghệ nano.
Định nghĩa công nghệ nano là công nghệ xử lý và ứng dụng vật liệu trong phạm
vi từ 1 đến 100 nanomet. Một nanomet là một phần triệu milimét, và đường kính của
một nguyên tử là 0,1-0,3nm. Mục tiêu cuối cùng của công nghệ nano là trực tiếp tạo ra

5

các sản phẩm có chức năng cụ thể dựa trên các đặc tính vật lý, hóa học và sinh học
mới lạ của các nguyên tử, phân tử và các chất được hiển thị trên kích thước nano.
Cơng nghệ nano đã tồn tại trong tự nhiên một thời gian dài, là sự kết tinh của
nhiều thành tựu khoa học trên nhiều lĩnh vực khác nhau (bao gồm toán học, vật lý, hóa
học, y-sinh học,…). Hiện tại sự đầu tư nghiên cứu và phát triển, ngân sách đầu tư cho
công nghệ nano của các tổ chức thuộc chính phủ đã tăng nhiều lần.
1.1.2. Khái niệm vật liệu công nghệ nano
Vật liệu công nghệ nano tức là vật liệt ở dạng chất rắn có kích thước là nanomet.
Đây là một thuật ngữ rất phổ biến, tuy nhiên khơng phải ai cũng có thể hiểu rõ về thuật
ngữ này. Trước hết, ta phải hiểu được hai khái niệm có liên quan là Khoa học nano
(Nanoscience) và Công nghệ nano (nanotechnology). Khoa học nano nghĩa là ngành
khoa học nghiên cứu về các hiện tượng và sự can thiệp vào vật liệu ở các quy mô
nguyên tử, phân tử, sau đó là đại phân tử. Cơng nghệ nano là việc thiết kế, các phân
tích đặc trưng, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều
khiển hình dáng và kích thước trên quy mô nano mét. Vậy vật liệu nano là đối tượng
của hai lĩnh vực trên và nó có tương quan chặt chẽ cũng như liên kết hai lĩnh vực này
lại với nhau.
1.1.3. Phân loại vật liệu nano
Vật liệu nano là vật liệu mà trong đó có ít nhất một chiều có kích cỡ nanomet.
Về trạng thái thì có thể là rắn, lỏng hoặc khí.
Về hình dạng vật liệu thì có thể chia thành các loại sau:
- Vật liệu nano ba chiều (cả ba chiều có kích cỡ nanomet hay cịn gọi là vật liệu
nano khơng chiều): hạt nano, dung dịch keo nano…
- Vật liệu nano hai chiều (có hai chiều là kích thước nanomet, điện tử được tự do
trên một chiều còn lại): dây nano…
- Vật liệu nano một chiều (chỉ có một chiều là kích thước nanomet, hai chiều tự
do): màng mỏng, ống nano,…

6

Vật liệu cấu trúc nano hầu như chỉ có một phần của vật liệu có kích thước là
nano hoặc dựa theo cấu trúc của nó có nano khơng chiều, hai chiều và một chiều đan
xen lẫn nhau. Qua đó có thể đặt tên theo giới hạn ở kích thước chiều nano. Ví dụ như
hạt nano là vật liệu nano 3 chiều, dây nano là vật liệu nano 2 chiều và màng mỏng là
vật liệu nano 1 chiều.
Phân loại dựa theo tính chất vật liệu và được thể hiện ở sự khác biệt ở kích thước
nano.
- Vật liệu nano từ tính.
- Vật liệu nano sinh học.
- Vật liệu nano kim loại.
- Vật liệu nano bán dẫn.
Ngồi ra có thể phân loại theo pha như đơn pha rắn, đa pha rắn và hệ đa pha hỗn
hợp. Đặc biệt có thể phối hợp các cách phân loại với nhau, hoặc phối hợp hai khái
niệm nhỏ tạo ra khái niệm mới. Ví dụ, nếu đối tượng là “hạt nano kim loại‟‟ thì “hạt‟‟
được phân loại dựa theo hình dáng, “kim loại‟‟ được phân loại dựa theo tính chất.
1.1.4. Các phƣơng pháp tổng hợp vật liệu nano [11]
Ngày nay có rất nhiều phương pháp để chế tạo vật liệu nano như phương pháp
vật lý, hóa học, sinh học... nhưng nói một cách tổng qt thì có hai phương pháp để
chế tạo vật liệu nano là phương pháp từ trên xuống và phương pháp từ dưới lên.


7

Hình 1.1. Sơ đồ chung chế tạo hạt nano kim loại
a. Phương pháp từ trên xuống
Phương pháp này sử dụng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu khối
thành vật liệu có kích thước nano. Phương pháp này có ưu điểm là: đơn giản và khá

hiệu quả, có thể tạo ra một lượng lớn vật liệu nano với nhiều loại vật liệu khác nhau và
kích thước lớn. Tuy nhiên nó tạo ra vật liệu có kích thước có độ đồng nhất không cao
cũng như tiêu hao năng lượng khá lớn, trang thiết bị phức tạp... chính vì vậy phương
pháp này ít được sử dụng
b. Phương pháp từ dưới lên
Phần lớn vật liệu nano được sử dụng hiện nay được chế tạo theo phương pháp từ
dưới lên. Nguyên lý của phương pháp này là hình thành vật liệu nano kim loại từ các
nguyên tử hay ion. Các nguyên tử, ion bị tác động bởi các tác nhân hóa học, vật lý,
sinh học... sẽ kết hợp với nhau tạo các hạt kim loại có kích thước nanomet. Ưu điểm
của phương pháp này là tiện lợi, kích thước hạt tương đối nhỏ và đồng đều, đồng thời


8

thiết bị cho phương pháp này đơn giản. Nhưng với phương pháp này để tạo ra một
lượng lớn vật liệu sẽ rất khó khăn và tốn kém
1.1.5. Cơ sở khoa học của công nghệ nano [7]
Công nghệ nano dựa trên ba cơ sở khoa học chính :
Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử: Khác với vật liệu khối, ở
kích thước nano thì các tính chất về lượng tử được thể hiện khá rõ ràng. Vì vậy khi
nghiên cứu các vật liệu nano ta cần tính tới các thăng giáng ngẫu nhiên. Ở kích thước
càng nhỏ thì tính chất lượng tử càng thể hiện rõ ràng hơn. Ví dụ: một chấm lượng tử
có thể được xem là một đại nguyên tử, nó có những mức năng lượng giống như là một
nguyên tử.
Hiệu ứng bề mặt: Hiệu ứng này được tạo nên do số nguyên tử nằm trên bề mặt
chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử (Bảng 1.1). Điều này có ý nghĩa hết sức
quan trọng trong những ứng dụng của vật liệu nano có liên quan đến khả năng tiếp xúc
bề mặt của vật liệu, ví dụ trong ứng dụng các vật liệu nano làm chất diệt khuẩn. Qua
đó hiệu ứng này là một tính chất quan trọng làm nên sự khác biệt to lớn của vật liệu có
kích thước nanomet so với vật liệu ở dạng khối .

Bảng 1.1. Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích.
Kích thước hạt nano Ag(nm)

Số nguyên tử có trong hạt nano

1

31

5

3900

20

250000

Độ dài tới hạn: đây là kích thước mà tại đó vật giữ ngun những tính chất về
vật lý, hóa học khi ở dạng khối. Nếu như kích thước vật liệu mà nhỏ hơn kích thước đó
thì tính chất của nó bị thay đổi hồn tồn. Nếu như giảm kích thước của vật liệu đến
kích cỡ nhỏ hơn bước sóng của vùng ánh sáng thấy được (400 - 700nm), hiện tượng
"cộng hưởng plasmon bề mặt" và ánh sáng quan sát được sẽ thay đổi phụ thuộc vào
bước sóng ánh sáng đã xảy ra hiện tượng cộng hưởng (theo Mie). Hoặc ví dụ như tính


9

dẫn điện của vật liệu khi đạt tới kích thước tới hạn thì sẽ khơng cần tn theo định luật
Ohm nữa. Mà điện trở của nó sẽ tuân theo những quy tắc lượng tử. Mỗi vật liệu đều có
kích thước tới hạn không giống nhau và trong một vật liệu bản thân nó cũng sẽ có

nhiều kích thước tới hạn ứng với những tính chất khác nhau của chúng. Bởi vậy khi
nghiên cứu vật liệu nano cần xác định rõ tính chất sẽ nghiên cứu là gì. Và nhờ các tính
chất của vật liệu tại kích thước tới hạn mà cơng nghệ nano có ý nghĩa quan trọng hơn
và thu hút được sự chú ý đặc biệt to lớn của những nhà nghiên cứu.
Bảng 1.2. Độ dài tới hạn của một số tính chất của vật liệu.
Lĩnh vực
Tính chất quang

Tính siêu dẫn
Tính chất điện

Tính chất từ

Tính chất cơ

Xúc tác
Siêu phân tử

Miễn dịch

Tính chất

Độ dài tới hạn (nm)

Hố lượng tử

1-100

Độ dài suy giảm

10-100

Độ sâu bề mặt kim loại

10-100

Độ dài liên kết cặp Cooper

0,1-100

Độ thẩm thấu Meisner

1-100

Bước sóng điện tử

10-100

Quãng đường tự do trung bình khơng

1-100

Hiệu ứng đường ngầm

1-10

Độ dày vách đơmen

10-100

Qng đường tán xạ spin

1-100

Tương tác bất định xứ

1-1000

Biên hạt

1-10

Bán kính khởi động đứt vỡ

1-100

Sai hỏng mầm

0,1-10

Độ nhăn bề mặt

1-10

Hình học topo bề mặt

1-10

Độ dài Kuhn

1-100

Cấu trúc nhị cấp

1-10

Cấu trúc tam cấp

10-1000

Nhận biết phân tử

1-10

1.1.6. Tình hình phát triển cơng nghệ nano trong và ngoài nƣớc [8][9]
Hiện nay trên thế giới cũng như trong nước, khoa học và công nghệ nano đang
phát triển hết sức mạnh mẽ cũng như được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành
khoa học khác nhau như điện tử, vật lý, hóa học, mơi trường, sinh học, y học. Tùy tiềm


10

năng kinh tế và trình độ khoa học kĩ thuật, yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội và an
ninh quốc phịng tại các nước khác nhau thì sự đầu tư cho cơng nghệ nano cũng có sự
khác biệt đáng kể. Mỹ, Nhật Bản, Đức, Trung Quốc,…là những quốc gia lớn đang
chiếm lĩnh thị trường công nghệ nano trên thế giới.
Ở Việt Nam, mặc dù chỉ mới tiếp cận với công nghệ nano trong những năm gần
đây nhưng cũng đã có những bước tiến tạo ra nhiều sức hút mới. Nhà nước đã dành
một khoảng ngân sách khá lớn cho chương trình nghiên cứu cơng nghệ nano cấp quốc
gia với sự tham gia của nhiều trường Đại học và Viện nghiên cứu. Ví dụ như Trung

tâm nghiên cứu triển khai (Khu cơng nghệ cao TP Hồ Chí Minh, các trường đại học
như Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, Đại học Khoa học Huế, Đại học Đà Nẵng, ),
Viện Khoa học vật liệu, Viện Cơng nghệ mơi trường, Viện Hóa học (Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam),…
Các lĩnh vực nghiên cứu vật liệu và công nghệ nano đã đẩy mạnh như polyme
cấu trúc nano, công nghệ nano chiếu xạ, lớp phủ, mạ nano, nano y sinh, công nghệ
nguội nhanh tạo tinh thể nano từ tính, cơng nghệ nano điện hóa...với các sáng chế nổi
bật đã phần nào khẳng định được vai trị của cơng nghệ nano trong thời đại phát triển
hiện nay. Trong thời gian tới trong tương lai, công nghệ nano sẽ phát triển hơn nữa và
đem lại lợi ích cao. Cơng nghệ nano cùng với cơng nghệ thông tin và công nghệ sinh
học sẽ tạo tiền đề cho “một thế giới nhỏ hơn và thông minh hơn”.
1.1.7. Ứng dụng của vật liệu nano [14][15][16][17]
Vật liệu nano đang thể hiện được vai trò hết sức quan trọng trong nhiều lĩnh vực.
Nó được thể hiện bằng số lượng các cơng trình khoa học, các bằng phát minh sáng
chế, số các cơng ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano tăng theo cấp số nhân
a. Trong y học
Công nghệ nano trong y dược là những ứng dụng của cơng nghệ nano vào lĩnh
vực y tế, để phịng ngừa và chữa trị bệnh. Bằng việc sử dụng các vật liệu, thiết bị,
dụng cụ… kích cỡ nanomet, cơng nghệ nano đã mang đến hàng loạt những ưu điểm
vượt trội, góp phần chăm sóc và bảo vệ sức khỏe con người được tốt hơn. Dưới đây là
các ưu điểm vượt trội của công nghệ Nano.


11

b. Trong công nghiệp và đời sống
Ứng dụng làm màn hình: Kính khi cho thêm hạt nano vào để chế tạo sẽ có tính
dẻo tốt, cường độ được nâng cao, cản được tia tử ngoại và bức xạ sóng ngắn, khả năng
xun sáng khơng bị ảnh hưởng.Mặt kính nano có thể thay thế mặt kính truyền thống

hoặc kính mạ trắng.
Ứng dụng trong gốm sứ: Gốm sứ kết cấu nano có cường độ và tính dẻo cao gấp
nhiều lần gốm sứ truyền thống, ngồi ra có tính năng chịu nhiệt, chịu ma sát, chống ăn
mòn trong khi tỷ trọng chỉ bằng 2/5 sắt thép. Nó đã và đang được ứng dụng trong các
ngành công nghiệp ở nhiều nước. Gốm sứ kết cấu nano và kính vi tinh thể nano sẽ thay
thế đá tự nhiên trong lĩnh vực tường màn xây dựng.
Ứng dụng trong vật liệu xây dựng: Nhôm cho thêm hạt nano của vật liệu nào đó
sẽ có cường độ và tính dẻo tăng gấp hai lần. Đây là cơng nghệ quan trọng được các
doanh nghiệp sản xuất tấm nhôm và vật liệu nhôm tường màn xây dựng áp dụng để
nâng cao tính năng sản phẩm. Chất dẻo phức hợp nano có cường độ và tính dẻo tương
đương thép, trong khi nó dễ gia cơng hơn thép, lại có khả năng chống tĩnh điện, cản tia
tử ngoại, khó bị lão hố, v.v… Hiện nay chất dẻo phức hợp nano đã và đang được ứng
dụng rộng rãi tại Trung Quốc và nhiều nước khác.
Ứng dụng trong cơng trình xây dựng: Mái nhà bằng kim loại được sơn phủ thêm
lớp vật liệu nano có khả năng tự điều chỉnh nhiệt độ của nó để cân bằng mơi trường
khí hậu trong nhà. Tương tự như vậy, các bức tường đều được gắn cảm biến nano do
vậy nhiệt độ phịng có khả năng tự điều chỉnh tăng giảm tuỳ theo thời tiết. Bề mặt bệ
bếp được làm bằng ôxit titan khi bị bẩn sẽ tự làm sạch ngồi ra cịn có thể ngăn chặn vi
khuẩn nấm mốc. Gạch men phòng tắm được phủ lớp vật liệu nano chống sự đóng váng
của bọt xà phịng. Các bộ phận kết cấu được lắp linh kiện cảm ứng để giám sát khả
năng chịu lực, sự biến dạng, lún, nứt rạn, ăn mòn… giúp xử lý chúng kịp thời.
Ứng dụng trong thực phẩm: Thức ăn, nước uống được chế tạo bằng cơng nghệ
nano có hương vị và hàm lượng dinh dưỡng cao hơn. Bên cạnh đó, dựa trên cơng nghệ
nano, các chuyên gia đã tạo ra các vật liệu đựng thực phẩm có khả năng diệt khuẩn.
Nhờ đó, những sản phẩm được bảo quản lâu hơn. Một số tủ lạnh hiện đại có thiết kế
được phủ một lớp nano bạc bên trong nhằm lưu trực thực phẩm tốt hơn.


12

Ứng dụng trong may mặc: Cơng nghệ nano góp mặt trong ngành may mặc đã tạo
nên một bước tiến mới trong lĩnh vực này. Những trang phục được ứng dụng công
nghệ nano mang lại hiệu quả vượt trội. Nano được dùng cho quần áo có khả năng thu
hút và tiêu diệt vi khuẩn gây ra mùi hơi khó chịu. Phần lớn công nghệ nano được sử
dụng cho các loại quần áo thể thao hoặc quần lót khử mùi.
c. Trong cơng nghệ thông tin, năng lượng
Trong lĩnh vực năng lượng, công nghệ nano được sử dụng để chế tạo pin năng
lượng mặt trời. Ngồi ra, chúng cịn dùng trong việc tăng khả năng dự trữ và nâng cao
tính hiệu quả của pin và siêu tụ điện. Những dây dẫn điện trong quá trình vận chuyển
điện đường dài cũng được tạo nên từ công nghệ nano.
d. Trong công nghiệp ô tô, cơ khí, vật liệu
Ứng dụng trong vật liệu ngăn cách: Cửa sổ, cửa kính,…
Ứng dụng trong sản xuất lốp xe: Khi bổ sung vào lốp, các hạt “PureNano” - hạt
silic cacbua kích thước nano, làm giảm 50% độ mài mịn, nghĩa là tuổi thọ của lốp sẽ
tăng lên gấp đôi. Vật liệu nano sẽ dần thay thế cao su truyền thống và làm lốp nhẹ, rẻ
và mát hơn.
Công nghệ nano giúp chế tạo các linh kiện điện tử nano với tốc độ xử lý cực
nhanh. Chế tạo các thế hệ máy tính nano. Sử dụng vật liệu nano để làm các thiết bị ghi
thơng tin cực nhỏ. Chế tạo màn hình máy tính, điện thoại. Tạo ra các vật liệu nano siêu
nhẹ – siêu bền.
e. Trong an ninh quốc phịng
Cơng nghệ nano có nhiều ưu điểm, khơng chỉ làm cho việc chế tạo các loại vũ
khí thơng thường dễ dàng với chi phí thấp hơn nhiều mà cịn có thể phát triển các loại
vũ khí mới rất tinh vi, phức tạp. Cục Nghiên cứu quốc phịng Mỹ dự đốn đây sẽ là
công nghệ then chốt trong lĩnh vực tác chiến quân sự trong tương lai, cụ thể là: Song
song với hướng nghiên cứu vũ khí phi sát thương, một trong các hướng phát triển vũ
khí mới là ứng dụng cơng nghệ nano để sản xuất, chế tạo các loại vũ khí siêu nhỏ, có
sức cơng phá và huỷ diệt lớn.
Các đặc điểm của vũ khí nano bao gồm:

13

- Thể tích và khối lượng của vũ khí nano nhỏ hơn rất nhiều so với vũ khí truyền
thống do sử dụng nhiều linh kiện lượng tử thay thế mạch tích hợp cồng kềnh hiện nay.
- Thơng minh: Tốc độ làm việc, xử lý thông tin của các thiết bị lượng tử cao gấp
1.000 lần các thiết bị bán dẫn điện tử, do đó, nâng cao khả năng truyền, lưu trữ, xử lý
thông tin trong các hệ điều khiển của vũ khí trang bị. Cơng nghệ nano sẽ thu nhỏ khối
lượng các ra-đa xuống hàng nghìn lần trong khi lại nâng cao khả năng thu tin tức của
chúng lên hàng trăm lần.
- Độ chính xác cao: Mục tiêu tấn cơng của vũ khí nano chuyển từ các cơng trình
sản xuất công nghiệp và quân sự sang hệ thống thông tin, chỉ huy điều khiển. Do có
những ưu thế nổi bật như siêu nhỏ và thơng minh, nên vũ khí nano có xác suất trúng
đích cao, làm cho hệ thống tác chiến vĩ mô của đối phương tê liệt trong giây lát.
- Quy mơ sử dụng lớn: Hệ thống vũ khí vi hình được chế tạo bằng cơng nghệ
nano giảm đáng kể số lượng tấm mạch và các mối nối, vì vậy, giá thành giảm so với vũ
khí truyền thống trong khi nâng cao hiệu quả sử dụng. Trọng lượng vệ tinh nano chỉ
khoảng 100g, một tên lửa đẩy có thể phóng vào vũ trụ hàng nghìn chiếc trong một lần,
phủ toàn cầu, hoàn thành nhiệm vụ trinh sát và truyền phát tin tức ở quy mô lớn.
1.2. Hạt nano platinum
1.2.1. Giới thiệu về kim loại platinum
a. Cấu trúc
Platinum có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm mặt (FCC) hay cịn được gọi
là tinh thể lập phương khối đặc khít (cubic close-packed).
Thông số mạng:
a: 392,42 pm α: 90,000o
b: 392,42 pm β: 90,000o
c: 392,42 pm γ: 90,000o