công nghệ tổng hợp nano bạc

Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
MỤC LỤC
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, công nghệ nano đã và đang cuốn hút không chỉ các nhà nghiên cứu
khoa học mà còn kể các ngành công nghiệp vì tính ứng dụng cao của nó đối với cuộc
sống của con người. Đặc biệt các hạt keo nano kim loại có tính ứng dụng cao trong các
ngành kỹ thuật dân dụng như trong sản xuất kính xe, gốm sứ, mỹ phẩm, y tế…. Trong số
các hạt keo nano kim loại, hạt keo nano Ag đang và được sử dụng rộng rãi trong những
ứng dụng trong lĩnh vực y tế như được dùng trong gel rửa tay kháng khuẩn, làm khẩu
trang y tế, vải kháng khuẩn… vì hạt nano kim loại này có tính kháng khuẩn rất cao,
không độc và không gây ra dị ứng da đối với cơ thể con người.
Khoa học và công nghệ nano ngày cang được phát triển mạnh và được ứng dụng
rộng rãi, Khoa học về vật liệu đã ra nhiều vật liệu chức năng mới có kích thước trong
khoảng 0,1 đến 100nm. Hai cách tiếp cận chủ yếu liên quan đến vật liệu nano (10
-9
m) đó
là: Từ trên xuống là phân chia nhỏ vật liệu có kích thước lớn đến kích thước cỡ nano; Từ
dưới lên là bắt đầu cỡ phân tử tạo thành tụ hợp nhỏ rồi tạo thành hạt nano, phần lớn các
hạt nano đồng, bạc, vàng đều được chế tạo bằng phương pháp “từ dưới lên”.
Trang 2
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NANO BẠC
1.1.Tổng quan về công nghệ nano
1.1.1. Khái niệm
Công nghệ nano là công nghệ liên quan đến vật liệu và hệ có tính chất chủ yếu
như: ít nhất một chiều có kích thước một đến một trăm nanomet, được thiết kế chế tạo
dựa trên cơ sở điều khiển theo những quá trình lý hóa từ cấu trúc cỡ phân tử và có thể tổ
hợp lại để tạo cấu trúc lớn hơn.
Công nghệ nano là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo
và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước

trên quy mô nanômét (nm, 1 nm = 10-9 m) . Ở kích thước nano, vật liệu sẽ có những tính
năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không có được đó là do sự thu nhỏ kích thước và
việc tăng diện tích mặt ngoài.
KH nano & CN nano nghiên cứu và ứng dụng các hiện tượng, các hệ thống, và các
cấu trúc mà ở đó:
 Ít nhất có một chiều lc (kích thước tới hạn) có kích thước vài nm.
 Có những tính chất hoàn toàn khác, nổi trội khi l< lc.
Điều kiện làm cho "nano" khác với "micro", "(macro)-molecular chemistry"or
"biology" (sinh học liên quan đến các cấu trúc phân tử).Với công nghệ nano, kích thước
chính xác của nguyên tử không quan trọng bằng việc gắn nó với những phần nhỏ nhất của
vật chất mà con người có thể thao tác và điều khiển được.[1]
1.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển
Vào TK thứ 4 người ta đã chế tạo được một chiếc cốc (Lycurgus Cup) chứa các hạt
vàng ở dạng nano (gold colloids) có tính chất cho ánh sáng đỏ truyền qua và phản xạ ánh
sáng xanh. Đến những năm 70 của TK 20 Công nghệ nano bất đầu được nghiên cứu và
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Hình1.1: Các giai đoạn phát triển
Trang 3
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Những lĩnh vực chịu ảnh hưởng nhiều nhất của KH nano & CN nano:
- Điện tử học và quang tử học (Electronics and photonics)
 Điện tử học spin (spintronics), điện tử học phân tử (molecular electronics),
 máy tính lượng tử
 Vật liệu quang tử bán dẫn, các nguồn đơn photon
 Cảm biến và đầu dò/phát hiện
- Khoa học vật liệu (Materials Science)
 Bột siêu mịn, các loại composites
 Các vật liệu mới có độ cứng cao, siêu chống mài mòn, không thấm nước,
kháng khuẩn, chống bụi, tựlàm sạch,
 Sản xuất thân thiện môi trường, giá thành phù hợp

- Y-Sinh học (Bio-medical)
 Những ứng dụng mới xuất hiện (vềvật liệu y-sinh, chẩn đoán, điều trị, )
 Các công cụng hiên cứu sinh học (đánh dấu, dụng cụnano cho y-sinh)
 Công nghệ sinh học ứng dụng cho KH&CN nano
Quan niệm về nghiên cứu và phát triển công nghệ Nano:
 Một số ít: cần phát triển các vấn đề liên quan đến đo đạc & quan sát ở thang
nanomet (1-100 nm).
 Đa số cho rằng: điều khiển và tổ chức sắp xếp lại vật chất mới là quan trọng.
Tương lai của công nghệ nano:
Trong thực tế, hiện nay người ta đang thực hiện việc tạo ra các cỗ máy phân tử đơn
giản. Các nguyên tử và phân tử có thể được gắn chặt với nhau theo những hình dạng phức
tạp nào đó theo nguyên lý liên kết điện tích. Từ đó tạo ra các cỗ máy nano(nanomachines)
, hình thành nên một dòng sản phẩm đặc biệt.
Hình 1.2. Các răng được làm bằng các phân tử benzyne đính lên bề mặt ống CNT
Mục đích của chế tạo phân tử là thực hiện các thao tác trên từng nguyên tử riêng rẽ
và đặt chúng vào những chỗ xác định theo một khuôn mẫu đã được thiết kế từ trước nhằm
tạo ra những cấu trúc thích hợp.
Trang 4
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Cơ chế tạo ra các máy cái lắp ráp các phân tử:
 Phát triển các máy công cụ thao tác ở phạm vi nano (nanoscopic machine), gọi là
các máy lắp ráp(assembler), có thể lập trình để điều khiển các nguyên tử và phân
tử ở vào những nơi đã được xác định trước.
 Có thể phải mất cả hàng triệu năm để lắp ráp tạo ra một lượng vật liệu có ý nghĩa,
đủ để tạo ra một máy lắp ráp; có thể phải cần tới hàng tỷ tỷ máy lắp ráp làm việc
cùng một lúc. Tuy nhiên, chính kỹ thuật tự sao chép trong sinh học là cơ sở để từ
đó tạo ra những máy lắp ráp thế hệ kế tiếp. Sự phát trển theo kiểu hàm mũ cho đến
khi đủ để tạo ra những thực thể vật lý nào đó.
Những cỗ máy nano này sẽ làm việc cùng nhau và tự động tạo ra các sản phẩm là
những thực thể vật lý bất kỳ (thậm chí cả kim cương, nước và thức ăn), và cuối cùng sẽ

thay thế hoàn toàn các phương pháp thực nghiệm truyền thống.
1.1.3. Phân loại
1.1.3.1. Phân loại hạt nano
• Hạt nano vô cơ: Các hạt vô cơ cấu trúc nano có kích thước, hình dạng và lỗ xốp
khác nhau được tạo ra từ kim loại, oxit kim loại. Đặc điểm nổi bật nhất của các hạt
nano vô cơ là khả năng dễ chế tạo và tính ứng dụng cao.
• Hạt nano polymer: Các hạt nano polymer được hình thành từ quá trình cắt đứt và
phân hủy mạch polymer dạng dài về dạng kích thước nano. Ứng dụng chủ yếu của
các polymer nano là làm chất nền cho quá trình dẫn truyền thuốc
• Nanotube: Nanotube được xem như là các tấm tự gắn kết, xuất phát từ các nguyên
tử được sắp xếp trong các ống (tube). Hiện nay trong lĩnh vực thuốc và y tế, nhiều
nhà khoa học đang nghiên cứu khả năng ứng dụng nanotube trong quá trình dẫn
truyền thuốc
• Tinh thể nano (nanocrystals): Tinh thể nano là sự kết hợp các phân tử lại để hình
thành tinh thể có kích thước nano. Các tinh thể nano được ứng dụng rộng rãi trong
ngành vật liệu, kỹ thuật hóa học như các chấm lượng tử (quantum dot) trong hình
ảnh sinh học
• Hạt nano rắn lipid (solid liqid nanoparticles): Các hạt lipid rắn là những lipid -
nền tảng cấu thành từ những chất dẫn truyền thuốc dạng keo. Ưu điểm của các hạt
nano lipid dạng rắn này là chúng có độ ổn định cao hơn so với liposome trong hệ
thống sinh học. Ứng dụng chính của hạt nano rắn dạng lipid được dùng để dẫn
truyền thuốc, hoặc làm làm chất mang cho các thuốc đắp tại chỗ.
Trang 5
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Hình 1.3. Một số hình thái cấu trúc tiệu biểu thường gặp
1.1.3.2 Phân loại theo số chiều
• Vật liệu nano kiểu 0D: các hạt, dot, chùm, đám kết tụ, có kích thước nano theo cả
3 chiều KG
Hình 1.4 Các hạt nano
• Vật liệu nano kiểu 1D: Các sợi, dây, chuỗi có kích thước nano theo 1 chiều KG

Hình 1.5 Sợ nano sắt
Trang 6
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
• Vật liệu nano kiểu 2D: Các màng siêu mỏng, lớp, mặt, tấm có kích thước nano
theo 2 chiều KG
Hình 1.6 Các màng nano
Từ graphene 2D có thể tạo ra các dạng ứng với số chiều khác nhau: cuộn lại thành bóng
0D (buckyballs), quấn thành ống 1D, hay xếp chồng lên thành dạng tấm 3D.
• Vật liệu nano kiểu 3D: các khối có kích thước lớn theo cả 3 chiều KG nhưng chứa
các phần tử cấu thành có kích thước nano: vật liệu nano pha, vật liệu nano tinh thể,
vật liệu chứa các hạt/chùm hạt nano, sợi nano, tấm nano, v.v
Hinh 1.7 Nanopolymer khối dạng hạt
1.1.4 Các đặc trung cơ bản của nano
1.1.4.1 Đặc trưng chung về vật lý
Khi kích thước của các hạt bị suy giảm sẽ dẫn đến sự thay đổi tính chất vận chuyển
của các hạt và xuất hiện các hiệu ứng lượng tử hóa
Trang 7
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
 Tính chất vận chuyển thay đổi: khi kích thước các hạt nhỏ lại thì quãng đường tự
do trong các nút mạng tăng lên các hạt sẽ dễ dàng thay đổi vị trí, Chính là khoảng
cách (trung bình) mà các điện tử khuếch tán giữa các tán xạ không đàn hồi trong
một khoảng d nào đó.
 Các hiệu ứng lượng tử: Sự chuyển động của các hạt vi mô trong một khoảng không
gian có kích thước theo phương chuyển động đó so sánh được với các chiều dài
đặc trưng (λ,λ
inel
, λ
F
) sẽ bị lượng tử hóa. Dẫn đến sự thay đổi trong phổ năng lượng
và trong các tính chất động lực của hệ.

1.1.4.1. Hành vi khối của cấu trúc nano
Các vật liệu cấu trúc nano khối là những khối chất rắn có các cấu trúc vi mô ở
thang nano hay một phần cấu trúc vi mô ở thang nano
VD: Hiện tượng hóa cứng của các hợp kim nhôm (Alfred Wilm, 1906) Al-4%Cu là do
hình thành các chùm (cluster) ng.tử Cu có kích thước ~ 10 nm chiều dày và ~ 100 nm
đường kính trong nền Al.
Một số loại hành vi khối của vật liệu nano thường được đề cập đến:
-Các tính chất cơ học: tính đàn hồi, tính cứng/dẻo, v.v
 Tính chất đàn hồi: Các hạt nano có môdul đàn hồi Young, E, thấp hơn đáng kể so
với các vật liệu có kích thước hạt thông thường: chỉ bằng khoảng 30-50%.
 Tính cứng và tính bền: Đối với nano tinh thể của KL sạch có độ cứng và độ bền rất
cao từ2 đến 7 lần với kích thước hạt ~ 10 nm so với các KL có kích thước hạt > 1
µm.
 Tính dễ kéo sợi và tính dẻo: Kích thước hạt có ảnh hưởng mạnh lên tính chất mềm
và dẻo của vật liệu có kích thước hạt thông thường (> 1µm). Khi kích thước hạt trở
nên tinh hơn, các vết nứt vi mô khó lan rộng hơn, do đó làm tăng độ dẻo nứt biểu
kiến.
-Các tính chất từ: từ mềm, từc ứng, tính chất làm lạnh từ(từ nhiệt), các hiện tượng từ điện
trở, v.v
-Khả năng tích trữ hydro,
1.1.5. Ý nghĩa của CN nano và KH nano
KH nano và CN nano có ý nghĩa hết sức quan trọng và cực kỳ hấp dẫn vì những lý do
sau đây:
 Tương tác giữa các nguyên tử và điện tử trong vật liệu bị ảnh hưởng trong phạm vi
thang nano. Do đó khi thay đổi các cấu hình của vật liệu ta có thể điều khiển được
các tính chất của vật liệu mà không thay đổi thành phần hóa học của chúng.
 Vật liệu nano có diện tích bề mặt ngoài rất lớn nên có thể dùng làm chất xúc tác
trong phản ứng hóa học, hấp phụ, nhả thước từ từ trong y học.
 Các vật liệu có cấu trúc nano có thể cứng và bền hơn các vật liệu thông thường.
Các hạt nano phân tán trên nền thích hợp có thể tạo ra các vật liệu compozit siêu

cứng.
Trang 8
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
 Tốc độ tương tác và truyền tính hiệu của cấu trúc nano nhanh hơn nhiều so với cấu
trúc micro có thể sử dụng các tính chất này để nâng cao hiệu quả sử dụng năng
lượng.
 Vì các hệ sinh học về cơ bản có tổ chức ở thang nano nên các bộ phần nhân tạo ở
thang nano dễ tương tác sinh học hơn, điều này cực kỳ quan trọng trong việc bảo
vệ sức khỏe.
1.2. Tính chất của nano bạc
Vật liệu nano có những tính chất khác với những vật liệu khối như đã nghiên cứu
trước đây. Sự khác biệt của vật liệu nano được thể hiện từ hai hiện tượng sau đây:
Hiệu ứng bề mặt: Khi vật liệu có kích thước nhỏ thì tỷ số giữa số nguyên tử trên bề măt
với tổng số nguyên tử (gọi là tỷ số f) của vật liệu gia tăng. Do nguyên tử trên bề mặt có
nhiều tính chất khác biệt so với tính chất của nguyên tử trong lòng vật liệu nên khi kích
thước giảm đi thì hiệu ứng liên quan đến các nguyên tử bề mặt, hay còn gọi là hiệu ứng bề
mặt tăng lên do tỷ số f tăng. Khi kích thước vật liệu giảm đến nm thì giá trị f này tăng lên
đáng kể. Hiệu ứng bề mặt luôn có tác dụng đối với tất cả các giá trị của kích thước, hạt
càng bé thì giá trị càng lớn và ngược lại. Ở đây không có giới hạn nào cả, ngay cả vật liệu
khối truyền thống cũng có hiệu ứng bề mặt, chỉ có điều hiệu ứng này nhỏ thường bị bỏ
qua. Vì vậy, việc ứng dụng hiệu ứng bề mặt của vật liệu nano tương đối dễ dàng.
Bảng1.1: Số nguyên tử và năng lượng của hạt nano hinh cầu
Đường kính
hạt nano(nm)
Số nguyên tử
Tỉ lệ nguyên tử
trên bề mặt(%)
Năng lượng bề
mặt(erg/mol)
Năng lượng bề

mặt/năng lượng
tổng(%)
10 30000 20 4,08x1011 7,6
5 4000 40 8,16x1011 14,3
2 250 80 2,04x1012 35,3
1 30 90 9,23x1012 82,2
Hiệu ứng kích thước: Khác với hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng kích thước đã làm cho vật liệu
nano trở nên kỳ lạ hơn nhiều so với các vật liệu truyền thống. Đối với mỗi một vật liệu
đều có một độ dài đặc trưng, độ dài đặc trưng của rất nhiều các tính chất đều rơi vào kích
thước nm. Ở vật liệu khối, kích thước của vật liệu lớn hơn gấp nhiều lần độ dài đặc trưng
này dẫn đến các tính chất vật lý đã biết. Nhưng khi độ dài của vât liệu ở kích thước nano
thì tính chất của vật liệu hoàn toàn thay đổi so với những tính chất vật lý đã biết. Ở đây
Trang 9
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
không có sự chuyển tiếp liên tục tính chất khi đi từ vật liệu khối sang vật liệu nano. Chính
vì vậy khi nhắc đến vật liệu nano ta phải nhắc đến những tính chất của vật liệu đó. Ví dụ,
đối với kim loại, quãng đường tự do trung bình của điện tử có giá trị vài chục nm. Khi
chúng ta cho dòng điện chạy qua dây dẫn kim loại có kích thước lớn hơn quãng đường tự
do trung bình thì ta có định luật ohm cho dây dẫn.
1.2.1. Tính chất quang
Tính chất quang của hạt nano vàng, nano bạc trộn trong thủy tinh cho màu sắc
khác nhau đã được người La Mã sử dụng từ ngàn năm trước. Các hiện tượng đó bắt
nguồn tự hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt do điện tử tự do hạt nano bạc hấp thụ
ánh sang chiếu vào. Kim loại có nhiều điện tử tự do, các điện tử này sẽ dao động dưới tác
dụng của điện từ trường bên ngoài như ánh sáng. Thông thường các dao động bị dập tắt
nhanh chóng bởi các sai hỏng mạng hay bởi chính các nút mạng tinh thể trong kim loại
khi quãng đường tự do trung bình của điện tử nhỏ hơn kích thước. Nhưng khi kích thước
của kim loại nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình thì hiện tượng này không còn nữa mà
điện tử sẽ dao động cộng hưởng với ánh sáng kích thích. Do vậy, tính chất quang của hạt
nano có được do sự dao động tập thể của các điện tử dẫn đến từ quá trình tương tác với

bức xạ sóng điện từ. Khi dao động như vậy, các điện tử sẽ phân bố lại trong hạt nano làm
cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành một lưỡng cực điện. Do vậy suất hiện một tần số
cộng hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng các yếu tố về hình dáng, kích thước của
hạt nano và môi trường xung quanh là các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất. Ngoài ra mật độ
hạt nano cũng ảnh hưởng điến tính chất quang.
Hạt nano bạc có khả năng hấp thụ và tán xạ ánh sáng tốt, không giống như nhiều
thuốc nhuộm và bột màu, màu sắc của hat nano phụ thuộc vào kích thước và hình dạng
của các hạt. Sự tương tác mạnh mẽ của các hạt nano bạc với ánh sáng xảy ra bởi vì các
điện tử dẫn trên bề mặt kim loại có sự dao động tập thể khi được kích thích bởi ánh sáng
ở bước sóng cụ thể (Hình 1.8, bên trái). Được biết đến như là một sự cộng hưởng plasmon
bề mặt, kết quả này dao động trong tán xạ và hấp thụ các đặc tính mạnh mẽ khác thường.
Khi 60 hạt nano bạc được chiếu sáng bằng ánh sáng trắng sẽ phản xạ thành ánh sáng
xanh dưới một kính hiển vi (Hình 1.8, bên phải). Màu xanh tươi sáng là do sự cộng hưởng
của các hạt ở bước sóng 450 nm. Bằng cách thay đổi kích thước hạt và chỉ số khúc xạ ở
gần bề mặt hạt có thể được điều chỉnh màu sắc phản xạ từ 400 nm (ánh sáng tím) đến
530 nm (ánh sáng màu xanh lá cây).
Trang 10
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Hình 1.8 Sự cộng hưởng ánh sáng của các hạt nano Bạc
1.2.2. Tính dẫn điện
Tính dẫn điện của kim loại rất tốt, hay điện trở của kim loại nhỏ nhờ vào mật độ
điện tử tự do cao trong đó. Đối với vật liệu khối, các lí luận về độ dẫn dựa trên cấu trúc và
vùng năng lượng của vật rắn. Điện trở của kim loại đến từ sự tản xạ của điện tử lên các sai
hỏng trên mạng tinh thể và tản xạ với dao động nhiệt của nút mạng. Tập thể các điện tử
chuyển động trong kim loại (dòng điện I) dưới tác dụng của điện trường (U) có liên hệ
với nhau thông qua định luật ohm: U=IR, trong đó R là điện trở kim loại.
Định luật Ohm cho thấy đường I- U là một đường tuyến tính. Khi kích thước của
vật liệu giảm dần, hiệu ứng lượng tử do giam hãm làm rời rạc hóa cấu trúc vùng năng
lượng. Hệ quả của quá trình lượng tử hóa này đối với hạt nano là I-U không còn tuyến
tính nữa mà xuất hiện hiệu ứng chắn Coulomb làm cho đường I-U bị nhảy bậc với với

mỗi giá trị mỗi bậc sai khác nhau một lượng e/2C cho U và e/RC cho I, với e là điện tích
của điện tử, C và R là điện dung và điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực.
Hinh 1.9 Đồ thị U-I của vật liệu nano
1.2.3. Tính chất nhiệt
Nhiệt độ nóng chảy Tm phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các nguyên tử trong
mạng tinh thể. Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một số các nguyên tử lân cận có liên
Trang 11
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
kết mạnh gọi là phối vị. Các nguyên tử trên bề mặt vật liệu sẽ có phối vị nhỏ hơn phối vị
của các nguyên tử ở bên trong nên chúng có thể dễ dàng tái sắp xếp để có thể ở trạng thái
khác nhau. Như vậy, nếu kích thước hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm.
1.2.4. Tính chất xúc tác
Do hạt nano có số lượng nguyên tử hoạt động trên bề mặt lớn hơn so với kim loại
khối nên hạt nano được sử dụng trong xúc tác sẽ tốt so với những vật rắn theo thuyết học
thông thường.
Hạt nano có cấu trúc rất chặt chẽ về kích thước nguyên tử mà lượng lớn khác
thường của các nguyên tử có trên bề mặt. Có thể đánh giá sự tập trung này qua công thức:
Ps = 4N
(-1/3)
x 100
Trong đó: Ps là tỉ số của số nguyên tử trên bề mặt
N là tổng số nguyên tử trong hạt vật liệu
Một hạt nano với 13 nguyên tử ở cấu hình lớp vỏ ngoài thì có tới 12 nguyên tử trên
bề mặt và chỉ có một ở phía trong. Hạt nano bạc 3 nm có chứa khoảng 1000 nguyên tử thì
có khoảng 40% nguyên tử trên bề mặt. Hạt có đường kính 150 nm chứa khoảng 10
7
nguyên tử thì chỉ có khoảng 1% nguyên tử trên bề mặt.
Từ hiệu ứng bề mặt này, có sư thay đổi phản ứng của hạt nano từ hiệu ứng giam
cầm điện tử. Từ sự thay đổi này trong cấu trúc điện tử có thể làm tăng hoạt tính xúc tác
một cách đặc biệt trong hạt nano mà khác rất nhiều so với hiệu ứng ở vật liệu khối.

Phổ quang học chỉ ra rằng cấu trúc điện tử của đám kim loại nhỏ hơn 5 nm so với
vật liệu khối. Một lượng nhỏ các nguyên tử kéo theo kết quả của sự thành lập các dải
electron với phạm vi dải các electron hóa trị lớn hơn, và trong vùng nhỏ hơn của dải hóa
trị. Sự biến đổi năng lượng và cấu trúc điện tử được phát hiện ra bởi độ cong bề mặt của
hạt nano kim loại làm tăng độ co bóp của hàng rào so với vật liệu khối. Hằng số hàng rào
nhỏ hơn là nguyên nhân làm thay đổi trung tâm năng lượng trong dãi dẫn tới năng lượng
cao hơn, làm tăng khả năng phản ứng của bề mặt chất bị hút bám.
Sự gia tăng một số cạnh và góc so với bề mặt kim loại có thể làm cho phản ứng
khác so với bề matej phẳng kim loại. Sự gia tăng phản ứng tại những vị trí sắp xếp hụt
của các hạt có thể rất lớn, nó quyết định đến mức độ hoạt tính xúc tác của vật liệu.
Những hạt nano của một dãy lớn của sự chuyển tiếp giữa kim loại và oxit kim loại
đã được tìm thấy những hoạt tính xúc tác phụ thuộc kích thước các hạt, điều này đang
được nghiên cứu mạnh mẽ. Hình dạng, sự ổn định và sắp xếp đã được chứng minh là có
ảnh hưởng tới hoạt tính xúc tác. Trong các ứng dụng cụ thể của hạt nano bạc, hoạt tính
xúc tác cần đến một chất nền phù hợp để ổn định, bảo vệ, ngăn ngừa sự kết tụ và có thể
thu hồi lại.
1.2.5. Chấm lượng tử
Hầu hết các hiệu ứng điện tử quan trọng trong hạt nano bán dẫn là độ rộng của khe
hở giữa trạng thái điện tử cao nhất (đỉnh vùng hóa trị) và trạng thái thấp nhất (đáy vùng
dẫn). Sự hoạt động này mang theo sự giam cầm lượng tử do các hạt có đường kính nhỏ,
Trang 12
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
mà ảnh hưởng trực tiếp tới tính chất quang học của các hạt bán dẫn so với vật liệu khối.
Năng lượng tối thiểu để gây ra một cặp hố điện tử trong hạt nano bán dẫn được quyết định
bởi khe dải (Band gap Eg). Ánh sáng với năng lượng thấp hơn Eg không thể bị hấp thụ
bởi hạt nano, sự hấp thu ánh sáng cũng phụ thuộc vào kích thước hạt. Khi kích thước hạt
giảm phổ hấp thụ đối với những hạt có kích thước nhỏ hơn được dịch chuyển về bước
sóng ngắn.
1.2.6. Plasmoms
Các hạt nano kim loại có thể hấp thụ với đỉnh hấp thụ giống với các hạt nano bán

dẫn. Tuy nhiên, sự hấp thụ này không bắt nguồn tư sự chuyển tiếp các trạng thái năng
lượng điện tử, thay vào đó hạt ở nano kim loại là phương thức tập hợp của các di chuyển
đám mây điện tử bị kích thich. Dưới tác động của điện trường, có sự kích thích plasmom
các electron tại bề mặt các hạt. Sự cộng hưởng này xảy ra dưới tần số của ánh sáng tới và
kết quả là sự hấp thụ quang học. Hiện tượng này gọi là bề mặt plasmom, hay hấp thụ cộng
hưởng plasma, hay vùng bề mặt.
Khi kích thước hạt giảm, các electron tự do bắt đầu tương tác với các ranh giới của
các hạt. Khi các hạt nano kim loại bị tác động bởi ánh sáng, điện trường của ánh sáng tới
gây ra sự dao động mạnh của các điện tử tự do đối với các hạt nano có kích thước nhỏ
hơn đáng kể với bước sóng của ánh sáng, sự hấp thụ xảy ra trong phạm vi bước sóng hẹp,
dải plasmom.
Độ rộng, vị trí và cường độ của sự tương tác plasmon biểu lộ bởi hạt nano phụ thuộc:
- Hằng số điện môi của kim loại và vật liệu nền
- Kích thước và hình dạng hạt
- Sự tương tác các hạt và chất nền
- Sự phân bố của các hạt trong chất nền
Hình 1.10 Sự giao đông của plasmon của các hạt hình cầu dưới tác dụng của ánh sang
Do ảnh hưởng của các yếu tố trên nên một số tính chất mong muốn của vật liệu có
thể được điều khiển. Các kim loại khác nhau sẽ có sự tương tác tương ứng vì thế màu sắc
sẽ khác nhau. Sự triệt tiêu của ánh sáng bởi các hạt nano kim loại xảy ra cả cơ chết phân
tán và hấp thụ nhưng cơ chế hấp thụ xảy ra rõ hơn nhiều với các hạt kích thước nhỏ hơn
20nm. Các hạt nano thường được biết đến với sự tạo hỗn hợp với thủy tinh hay cao su, thể
hiện màu đỏ của Au hay màu vàng của Ag.
Trang 13
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
1.3. Ứng dụng của nano bạc trong đời sống
Hiện nay, trên thị trường đa có nhiều sản phẩm nano bạc: tủ lạnh nano bạc diệt
khuẩn, bình sữa nano, khẩu trang nano bạc, đệm cao su nano bạc….Các sản phẩm này đã
cho thấy ứng dụng rộng rãi của nano bạc trong thực tế.
1.3.1. Ứng dụng của nano bạc trong xúc tác

Nano bạc có diện tích bề mặt lớn và năng lượng bề mặt cao rất hữu ích cho việc
làm xúc tác. Khi làm xúc tác thì các hạt nano được phủ lên các chất mang như silica
phẳng, chúng có tác dụng giúp cho các hạt nano bám trên các chất mang. Đồng thời, làm
tăng độ bền, tăng tính chất xúc tác, bảo vệ chất xúc tác khỏi quá trình nhiệt cũng như quá
trình kết khối giúp kéo dài thời gian hoạt động của xúc tác. Ngoài ra hoạt tính xúc tác có
thể điều khiển bằng cách thay đổi kích thước của hạt nano.
Xúc tác nano bạc được ứng dụng trong việc oxi hóa các hợp chất hữu cơ, chuyển
hóa ethylen thành ethylen oxit, các phản ứng khử các hợp chất nitro, làm chất pụ gia cải
tiến khả năng xử lý NO, CO trong xúc tác FCC. Ngoài ra, xúc tác nano bạc còn còn dùng
làm xúc tác trong phản ứng khử thuốc nhuộm bằng NaBH
4
…
1.3.2. Ứng dụng hạt nano bạc trong xử lý nước thải
1.3.2.1.a. Cơ chế diệt khuẩn của hạt ion bạc
Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion Ag+.
Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo nên thành tế bào
của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê liệt
vi khuẩn. Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay sau đó, khả năng hoặt động của vi
khuẩn lại có thể được phục hồi. Do động vật không có thành tế bào,vì vậy chúng ta không
bị tổn thương khi tiếp xúc với các ion này.
Hình 1.11: Tác động của ion bạc lên vi khuẩn.
Tác dụng diệt khuẩn của ion bạc được thể hiện ở chỗ ion bạc có khả năng biến đổi
cấu trúc tế bào. Các ion bạc sẽ kết hợp và tương tác với các nhóm sulfate của enzim có
Trang 14
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
trong màng tế bào và làm biến đổi hình thái của màng dẫn đến cố định enzim từ đó gây
tổn thương cho màng tế bào của vi khuẩn giúp ion bạc xâm nhập dễ dàng xâm nhập vào
bên trong tế bào và tiếp túc tương tác vói tế bào làm mất hoạt tính của enzim làm vi
khuẩn chêt dần. Ion Bạc có ái lực rất mạnh đối với các nhóm chức mang điện tích âm
trong cơ thể phân tử sinh học như nhóm –SH, -COOH,… cũng như các nhóm chức tích

điện âm khác trong khắp tế bào vi khuẩn. Chính phản ứng liên kết đó đã làm thay đổi cấu
trúc của các đại phân tử sinh học, làm chúng trở nên mất tác dụng trong tế bào. Vì vậy
hầu như các vi sinh vật không thể có khả năng chống lại tính sát khuẩn của nano bạc.
Hình 1.11: Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn
Ngoài ra, ion bạc còn tác động đến nhóm photphorus của phân tử tron tế bào. Ion
bạc tác dụng với AND làm cho vi khuẩn không thể tái tạo mARN để sao chép tái tạo
protein mới. Biến đổi này làm cho vi khuẩn phát triển chậm và cuối cùng sẽ bị tiêu diệt.
Hình 1.12: Ion bạc liên kết với các base của DNA
1.3.2.1.b. Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc
Các hạt nano bạc có kích thước từ 1- 10nm thì có thể tác động mạnh đối với vi
khuẩn. Do kích thước nhỏ thì khả năng tác động và thâm nhập của nano bạc qua lớp màng
của vi khuẩn là rất tốt. Vì thế, tác dụng diệt khuẩn ở bên trong cơ thể vi khuẩn là rất hiệu
quả. Khi ở kích thước nano thì diện tích bề mặt của hạt nano là lớn hơn rất nhiều so với
khối hạt của nó. Do đó khả năng tương tác với vi khuẩn thông qua tiếp xúc bề mặt tăng
lên, kích thước hạt nano càng nhỏ thì hiệu quả diệt khuẩn càng tăng lên.
Các hạt nano thường có hình dạng khối, số lượng các mặt khối cho thấy khả năng
diệt khuẩn cao hay thấp, số lượng mặt khối càng lón thì khả năng diệt khuẩn càng cao.
Trang 15
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Ở kích thước nano, bạc tăng hoạt tính sát khuẩn lên gấp 50000 lần so với ở kích
thước ion. Các hạt nano bạc tiêu diêt tất cả các bệnh nhiễm nấm, vi khuẩn và vi rút, kể cả
các chủng vi khuẩn kháng sinh. Do không phải loại thuốc kháng sinh đều có tác dụng với
tất cả các loại vi khuẩn, tuy nhiên đối vơi nano bạc vi khuẩn không thể phát triển bất kỳ
khả năng miễn dich nào đối với bạc.
Hình 1.13. Cơ chế diệt khuẩn của hạt nano
“Theo tiến sĩ Đinh Sơn Thạch (Phòng thí nghiệm công nghệ Nano - Đại học Quốc
gia TP. HCM), nhiều thử nghiệm xa xưa cho thấy bạc (silver) có tính năng khử mùi và sát
khuẩn khá tốt”. Quân La Mã, giới quý tộc Châu Âu xưa vẫn dùng bạc làm vật dụng đựng
thức ăn bởi tính năng diệt khuẩn cao lại không gây tác dụng phụ.[2]
Mặc dù nano bạc có tính khoáng khuẩn cao, nhưng tiếp xúc quá nhiều với bạc

nano một số sinh vật có khả năng thích nghi nhanh chống và phát triển thành sinh vật
khác có khả năng gây hại nhiều hơn. Tại trường đại học New South Wales (UNSW), các
nhà nghiên cứu quan sát thấy rằng nanosilver UNSW ức chế hiệu quả vi khuẩn
Escherichia coli, nhưng sau một thời gian vi khuẩn này thích ứng và phát triển nhanh bất
thường và hình thành vi khuẩn khác loài (Bacillus).[11]
Trang 16
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Hình 1.13. Sự thích nghi và phát triển thành loài mới của vi khuẩn kháng khuẩn
∗Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng diệt khuẩn của keo nano bạc:
Kích thước, hình dạng hạt, nồng độ và sự phân bố là các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp
đến tính kháng khuẩn của keo nano bạc.
 Kích thước hạt nano bạc là yếu tố quan trọng quyết định khả năng diệt khuẩn của
chúng. Hạt nano bạc có kích thước càng nhỏ thì khả năng diệt khuẩn của chúng
càng mạnh, vì khi ở kích thước càng nhỏ thì tỉ số giữa diện tích bề mặt và thể tích
càng lớn và hạt cũng có thể dễ dàng tương tác với vi khuẩn hơn. Tuy nhiên các
hạt có kích thước nhỏ lại có khuynh hướng liên kết với nhau trong quá trình lưu
trữ tạo thành các hạt lớn hơn gây ảnh hưởng tới khả năng diệt khuẩn và bảo
quản keo nano bạc. Do đó trong quá trình chế tạo chúng ta phải tìm ra các
phương pháp vừa tạo ra hạt nano bạc có kích thước nhỏ vừa bền vững.
 Các hạt nano có thể có rất nhiều hình dạng khác nhau như hình que, hình cầu,
hình tam giác,… Và sự thể hiện của các hạt nano bạc với cùng nồng độ, sự phân
bố nhưng với các hình dạng khác nhau là không giống nhau. Các hạt nano bạc
có hình tam giác cụt tính kháng khuẩn cao hơn các hạt hình cầu và các hạt nano
que có tính kháng khuẩn thấp nhất.
 Keo nano bạc có nồng độ càng cao và sự phân bố đều thì khả năng diệt khuẩn
càng tốt. Tuy nhiên khi nồng độ quá cao, do năng lượng bề mặt hạt nano lớn, nên
các hạt nano bạc sẽ va chạm vào nhau và phá vỡ cấu trúc nano. Vì vậy chúng ta
cũng cần tìm nồng độ thích hợp để các hạt phân bố đồng đều, và tránh kết tủa.
1.3.2.2. Ứng dụng nano bạc trong xử lý nước thải
Thông thường, xử lý nước thải thường dùng các tac nhân hóa học như: clo, các dẫn

xuất của nó, idod. Các tác nhân vật lý: tia UV, bức xạ hoặc các chất khác như các màng
Trang 17
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
zeolit, polyme, ion kim loại… có khả năng diệt khuẩn. Việc sử dụng các hạt nano kim
loại trong lĩnh vực này cũng là hướng đi mới và hứa hẹn có nhiều tiềm năng lớn.
Nano bạc khi phân tán trong môi trường nước sẽ phòng và diệt nguồn bệnh trong
nước, ổn định màu nước, khử mùi hôi tanh của nước, đặc biệt đối với môi trường có chất
thải hữu. Ứng dụng này đã được áp dụng trong việc nuôi tôm, công nghệ nano bạc hiện
đang được ứng dụng trên gần 6.000m² ao nuôi tôm tại trang trại nuôi tôm công nghệ
sạch Thái Tuấn (huyện Cần Giờ, TPHCM) và trại tôm Hoàng Vũ (huyện Bình Đại -
Bến Tre). Bước đầu, kết quả đánh giá nước trong ao qua xử lý nano bạc trong hơn, tôm
khỏe hơn tôm trong ao đối chứng.[3]
Hạt nano bạc được biết đến với tính năng diệt khuẩn cao, không độc hại với môi
trường. Hiện này người ta sử dụng PU có bao phủ bạc tạo ra màng lọc nước có tính diệt
khuẩn cao.
1.3.3.3 Ứng dụng hạt nano bạc trong công nghệ dệt may
Trong thời gian gần đây, ngành công nghiệp dệt may sử dụng các hợp chất:
CuSO
4
, ZnSO
4
… đưa vào trong vải tạo ra các sản phẩm có ính diệt khuẩn. Tuy nhiên các
tác nhân trên không đáp ứng được khả năng diệt khuẩn.Chính vì thế việc tim ra các tác
nhân mới là nhu cầu cấp thiết.
Như đã biết, hạt nano bạc có tính diệt khuẩn từ 98 – 99%. Nên khi đứu nano bạc
vào xơ sợ thì các hạt nano bạc bám dính và phân tán đều trên vải và có khả năng diệt
khuẩn mà không gây hại đên da.
Hiện nay, nano bạc đã được đưa vào xơ sợ của các nghành dệt may như: cotton,
polyeste, polyeste/cotton, PP/PE, PAN, Polyamid, len, Silk và Nylon…Trong các loại
trên thì cotton là loại được ứng dụng nhiều nhất vì nó thông dụng và điều kiện chế tạo dễ.

[4]
Nano bạc ứng dụng trong các sản phẩm dệt may được sử dụng có tính chất sát
khuẩn cao: quần áo, găng tay dùng trong y tế và các sản phẩm khử mùi hôi.
Ví dụ: Băng Băng/gạc y tế chống nhiễm trùng (Antimicrobial bandages). Các hạt
nano Ag được đưa vào bông, băng y tế(kể cả quần áo) sẽ làm tăng mạnh tính kháng
khuẩn do các ion bạc có tác dụng khóa các tế bào hô hấp của vi khuẩn làm chết ngạt
chúng.
Hình 1.14 Các hạt nano Ag bám dính trên nền vải.
Trang 18
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Chương 2. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP NANO BẠC

2.1. Tổng hợp hạt nano bạc
Xét một cách tổng thể có hai phương pháp chung để chế tạo hạt nano kim loại:
- Phương pháp từ trên xuống
- Phương pháp từ dưới lên
Phương pháp từ trên xuống: trong phương pháp này sử dụng kỹ thuật nghiền và biến
dạng để biến khối vật liệu có kích thước lớn tạo ra các vật liệu có kích thước nm. Ưu
điểm của phương pháp này là đơn giản, khá hiệu quả, có thể chế tạo một lượng lớn nano
khi cần. Tuy nhiên, phương pháp này tạo ra vật liệu có tính đồng nhất không cao, cũng
như tốn nhiều năng lượng và trang thiết bi phức tạp. Chính vì vậy phương pháp này ít
được ứng dụng trong thực tế.
Phương pháp từ dưới lên: đây là phương pháp phổ biến hiện nay để chế tạo hạt nano
kim loại. Nguyên lý phương pháp này dựa trên việc hình thành các hạt nano kim loại từ
các nguyên tử hay ion. Các nguyên tử hay ion được xử lý bằng tác nhân vật lý, hóa học sẽ
kết hợp với nhau tạo thành các hạt kim loại có kích thước nano mét. Ưu điểm của phương
pháp này là tiện lợi, các hạt tạp ra có kích thước nhỏ và đồng đều. Đồng thời trang thiết bị
phục vụ cho phương pháp này rất đơn giản. Tuy vậy, phương pháp này cần yêu cầu tạo ra
một lượng lớn vật liệu nano sẽ khó khăn và tốn kém.
2.1.1. Phương pháp từ trên xuống

Phương pháp ăn mòn laser: Phương pháp này là phương pháp từ trên xuống. Vật
liệu ban đầu là một tấm bạc được đặt trong một dung dịch có chứa chất hoạt động bề mặt.
Phương pháp này sử dụng chùm tia laze với bước sóng ngắn bắn lên vật liệu khối đặt
trong dung dịch có chứa chất hoạt hóa bề mặt. Các hạt nano được tạo thành với kích
thước khoảng 10 nm và được bao phủ bởi chất hoạt hóa bề mặt.
Ví dụ: Chiếu chùm laser xung có bước sóng 532nm, độ rộng xung 10 ns, tần số 10 hz,
năng lượng mỗi xung 90 mJ , đường kính vùng kim loại bị tác dụng từ 1-3 nm. Dưới tác
dụng của chùm laser, các hạt namo có kích thước khoảng 10nm được hình thành và được
bao phủ bởi chất hoạt động bề mặt C
n
H
2n+1
SO
4
Na với n = 8,10,12,14, với nồng độ từ
0.001 đến 0.1 M.[5]
2.1.2. Phương pháp từ dưới lên
2.1.2.1. Phương pháp hóa học
Trong phương pháp này sử dụng các tác nhân hóa học để khử ion bạc thành các hạt
nano kim loại. Nguyên lý cơ bản của phương pháp khử hóa học được thể hiện:
Ag
+
+ X -> Ag
0
-> nano Ag
Ion Ag
+
dưới tác dụng của chất khử X tạo ra nguyên tử Ag
0
. Sau đó, các nguyên tử

này kết hợp với nhau tạo thành các hạt Ag có kích thước nano.
Trang 19
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Các tác nhân hóa học có thể sử dụng là NaBH
4
natribotrat, hydro, hydroxylamine,
hydrazine, formandehit và các dẫn xuất của nó, EDTA và các mono sacharit. Mỗi phương
pháp thử để điều chế nano bạc sẽ ứng với mỗi loại hóa chất. Mỗi phương pháp đều có cơ
chế cụ thể của phương pháp đó tương ứng với tác nhân khử cụ thể.
Để lựa chọn được một hóa chất phù hợp tùy thuộc vào tinh kinh tế, yêu cầu của
quá trình điều chế cũng như chất lượng của hạt nano vì mỗi loại hóa chất sẽ tạo ra một cỡ
hạt khác nhau đồng thời mỗi loại hóa chất cũng cho tính bền vũng của dung dịch các hạt
nano bạc khác nhau và khả năng đưa nano bạc từ dung dịch nano tạo bởi các hóa chất này
tùy thuộc vào sản phẩm ta cần ứng dụng. Do đó, khi tiến hành điều chế các hạt nano bạc
cần chọn thật kỹ hóa chất sử dụng.
Ví dụ: Tác nhân hóa học là NaBH4
2AgNO3 + 2NaBH4 = > 2Ag0 + H2 + B2H6 + 2NaNO3
Trong quá trình phản ứng trên NaBH4 đóng vai trò là tác nhân khử, khử ion Ag+
thành Ag
0
.
Cơ chế chung cho việc hình thành các mầm và phát triển các mầm thành các hạt
keo kim loại được mô tả bao gồm 2 bước chính: (1) các ion kim loại bạc (Ag+) trong
dung dịch bị khử bởi chất khử phù hợp từ đó hình thành các nguyên tử. Các nguyên tử
này đóng vai trò như các mầm và xúc tác cho quá trình khử các ion kim loại còn lại trong
dung dịch. (2) Sau khi hình thành, các nguyên tử hợp lại đưa đến hình thành các cụm hạt
kim loại Ag
0
và được bảo vệ bởi các polymer. Hình 2.1 trình bày sự hình thành các hạt
kim loại Ag

0
qua từng giai đoạn.
Hình 2.1. Quá trình hình thành hạt nano Bạc
Đây là phương pháp cơ bản nhất, hiện được dùng nhiều do phương pháp điều chế
đơn giản, có thể đáp ứng được với nhu cầu tương đối lớn, nhưng chất lượng hạt không
cao, kích thước hạt to và không đồng đều, chỉ phù hợp với những sản phẩm không yêu
cầu cao về tính kỹ thuật.
 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng hạt nano bạc:
Trang 20
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Trong phương pháp hóa khử, tỉ lệ chất khử và nồng độ ion bạc, pH của dung dịch,
nồng độ polyme ảnh hưởng đến hiệu suất và kích thước hạt bạc. Phương pháp hóa khử
hóa học thu được hạt có kích thước 10-20nm
 Nồng độ AgNO3 ảnh hưởng đáng kể đến kích thước hạt. Nếu tăng nồng độ
AgNO3 thì tốc độ hình thành hạt nano bạc cũng nhanh hơn do có một lượng
lớn hạt nano được hình thành trong một thời gian ngắn. Tuy nhiên, khi nồng
độ AgNO3 tăng, các hạt nano bạc được hình thành sau đó sẽ va chạm với
nhau thường xuyên hơn (do mật độ lớn) và kết quả là chúng sẽ bị ngưng tụ
lại.
 Nồng độ chất bao bọc bề mặt polyme cũng ảnh hưởng trực tiếp tới kích
thước và tính chất keo nano bạc. Nếu nồng độ polyme quá lớn, các hạt nano
bạc sẽ phân tán không đều, bị kết đám và kết tủa. Nếu nồng độ polyme thấp,
chúng sẽ không bao phủ được hết lượng nano bạc vì vậy các hạt nano bạc sẽ
kết tụ lại.
 Độ pH ảnh hưởng trực tiếp tới cấu trúc và sự bền vững cũng như màu sắc
của hạt. Khi pH cao hoặc thấp chúng sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình
phản ứng và ảnh hưởng tới lớp polyme bao phủ làm thay đổi tính chất chất
của keo nano bạc và kích thước hạt của chúng.
Năm 1999, Kan Sen Chou cùng cộng sự tại khoa công nghệ hóa học trường đại
học Tsing Hua – Đài Loan với đề tài “ Tổng hợp Ag/PVA, PVP nanocompozit bằng

phương pháp khử hóa học” với nội dung và kết quả như sau:
Nội dung: Tổng hợp nano Ag bằng phương pháp khử với tác nhân formaldehyt trong
dung dịch muối AgNO
3
, trong môi trường PVP và PVA, khảo sát ảnh hưởng của môi
trường bazo và tỉ lệ các chất quá trình tổng hợp, xác định cấu trúc của nano Ag, xác định
kích thước nano Ag bằng TEM.[6]
Kết quả:
- Sử dụng nồng độ AgNO
3
= 0.01M
- XRD cho biết cấu trúc của Ag là cubic
- TEM cho thấy kích thước của nano Ag từ 7 – 20nm.
2.1.2.2. Phương pháp vật lý
Đây là phương pháp sử dụng các tác nhân vật lý như điện tử, sóng điện từ như tia
UV, gama, tia laser khử ion bạc thành hạt nano bạc
Ag
+
-> Ag
0
Dưới tác dụng của tác nhân vật lý có nhiều quá trình biến đổi của dung môi và các
chất phụ gia trong dung môi sẽ sinh ra các gốc hóa học có tác dụng khử ion bạc thành bạc
kim loại để chúng kết tụ tạo thành các hạt nano bạc. Phương pháp này tạo ra được hạt có
Trang 21
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
kích thước đồng đều và hạt nhỏ, chất lượng cao, nhưng điều kiện chế tạo nghiêm ngặt,
khắc khe khó tạo ra được với số lượng lớn.
Nghiên cứu ứng dụng bức xạ để tổng hợp hạt nano kim loại phân tán trong dung
dịch đã được bắt đầu khoảng những năm 1970 và sau đó được nghiên cứu trong lĩnh vực
này [7]. Cơ chế để tạo ra hạt kim loại từ ion kim loại tương ứng là chỉ cần tạo điều kiện

khử trong quá trình chiêu xạ. Gốc tự do
*
OH có tính oxi hóa sẽ chuyển thành gốc tự do có
tính khử bằng cách thêm vào hệ hữu cơ bắt gốc tự do, các chất hữu cơ thường sử dụng là
các ancol.
Hình 2.2. Cơ chế điều chế hạt nano bằng phương pháp bức xạ
Ví Dụ: Để chế tạo hạt nano bạc bằng phuong pháp chiếu xạ, nhóm nghiên cứu tại
“viện khoa học vật liệu ứng dụng, Trung tâm nghiên cứu và triển khai công nghệ Bức xạ”
đã tiến hành chiếu xạ dung dịch AgNO
3
trong dung dịch iso-propanol trong chất ổn định
là PVA và PVP bằng nguồn Gama Co-60 “Isledavachel”kết quả thu được hạt nano có
kích thước nhỏ hơn 20nm.[8]
2.1.2.3. Phương pháp hóa lý
Phương pháp này là phương pháp trung gian giữa phương pháp hóa học và vật lý,
nguyên lý là dùng phương pháp điện phân kết hợp với siêu âm để tạo hạt nano. Phương
pháp điện phân thông thường chỉ có thể tạo được màng mỏng kim loại. Trước khi xảy ra
sự hình thành màng, các nguyên tử kim loại sau khi được điện hóa sẽ tạo các hạt nano
bám lên điện cực âm. Lúc này người ta tác dụng một xung siêu âm đồng bộ với xung điện
phân thì các hạt nano kim loại sẽ rời khỏi điện cực và đi vào dung dịch.
Lò vi sóng là một thiết bị gia nhiệt nó cung cấp một lượng nhiệt ổn định và gia
nhiệt đồng đều. Sử dụng lò vi sóng tiến hành khử ion Ag
+
về ion Ag
0
theo quy trình
polyol để tạo thành hạt nano bạc. Trong phương pháp này, muối bạc và chất khử có tác
dụng trợ giúp cho quá trình khử Ag
+
về Ag

0
như C
2
H
5
OH, HCHO,
Dưới tác dụng của vi sóng các phân tử có cực như các phân tử Ag
+
và các chất trợ
sẽ nóng lên và chuyển động rất nhanh, nhiệt lượng cung cấp đều cho toàn dung dịch. Do
vây, mà quá trình khử Ag sẽ diễn ra nhanh chóng hơn các phương pháp khác.
Trang 22
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Hình 2.3. Phương pháp chế tạo nano bạc dưới sự gia nhiệt của lò vi sóng
Ví dụ:Nano-Ag / PAMPS phối hợp được chuẩn bị bởi các dung dịch bạc nitrat chứa
AMPS monomer, ion bạc sẽ giảm xuống còn hạt nano bạc và các monomer được polymer
hóa đồng thời bởi bức xạ vi sóng, các nano kim loại đươc cải thiện sự ổn định và phát tán
đều trong ma trận polymer. Các hạt nano bạc được đánh giá cao và đồng nhất phân tán
trong PAMPS polymer như tiếp tục giai đoạn sau tổng hợp composite nanosilver /
polymer, giúp đơn giản hóa quá trình chuẩn bị các vật liệu nanocomposite và quá trình
hậu xử lý của hệ thống tổng hợp các vấn đề khác. Sự tương tác giữa các hạt nano bạc và
ma trận PAMPS polymer được thảo luận.
Quá trình được tiến hành như sau: Chuẩn bị nano-Ag / PAMPS composite. Một số
tiền chất axit sulfonic 2-acrylamido-2-metylpropan (AMPS) (làm môi trường phản ứng)
được hòa tan trong lượng nước thích hợp ổn định nồng độ, sau đó nitrat bạc và kali
persulphate (KPS) đã được đưa vào môi trường phản ứng. Hỗn hợp được khuấy đồng
nhất, pH của dung dịch được điều chỉnh để 6,5-7,0. Hệ thống phản ứng bức xạ vi sóng
xảy ra trong vài phút. Phản ứng được chấm dứt khi sự trùng hợp của AMPS và ion bạc
được hoàn thành. Hệ thống phản ứng được tách ra và rửa lần lượt bởi methanol và
dimethyl Formamid (DMF). Cuối cùng hút chân không sấy ở 10

0
C trong nhiều giờ để thử
nghiệm.[9]
Trang 23
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
Hình 2.4 Sơ đồ hình thành nano bạc xúc tác với PAMPS bằng lò vi sóng
Qua phương pháp quét TEM hiể các hạt nano bạc tổng hợp từ phương pháp này được
đồng nhất và phân tán trong ma trận polymer và kích cỡ với khoảng 10-20 nm.
Hình 2.5 . TEM bức ảnh của nano-Ag / PAMPS composite.
Trang 24
Đồ án chuyên ngành hóa dầu GVHD: Th.s Vũ Thị Hồng Phượng
2.1.2.4. Phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học sử dụng các tác nhân như vi khuẩn, vi rút có khả năng khử
ion bạc tạo nguyên tử bạc kim loại. Dưới tác dụng của vi khuẩn, vi rút ion bạc sẽ bị
chuyển thành hạt nano bạc.
Các tác nhân sinh học thường là: các vi khuẩn MKY3, các loại nấm Verticillium…
Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường có thể tạo ra hạt khoảng 2-5 nm.
Phương pháp này chỉ mới được nghiên cứu và ứng dụng trên quy mô nhỏ.
Ví dụ:Sản xuất hạt nano bạc bằng cách ủ vi khuẩn họ Lactobacillus với một dung dịch
bao gồm muối bạc có C
M
=4mM, amoniac và một vài hydroxit kim loại kiềm cho đến khi
tạo sinh khối vi khuẩn có chứa Ag
0
hạt nano bạc được hình thành. Chiết xuất hạt nano Ag
từ nói sinh khối bằng hydroxit kim loại kiềm hoặc axit vô cơ hoặc các enzym. Hạt nano
bạc thu được có kích thước hạt trung bình 1-8 nm, diện tích bề mặt riêng (BET) 30-90 m
2
/ g [10]. Phương pháp này sẽ tạo được các hạt có kích thước nhỏ, phân tán đồng đều ngăn
ngừa được sự keo tụ của các hạt, tuy nhiên hiệu suất thu được từ phương pháp này lại

không cao do hạt nano bạc kết hợp với 20-80% trọng lượng của thành phần sinh học của
Lactobacillus.
Hình 2.6. Vi khuẩn Lactobacillus fermentum
Trang 25