Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc trong latex cao su thiên nhiên

NGUYỄN HUYỀN VŨ




NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO BẠC
TRONG LATEX CAO SU THIÊN NHIÊN



Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nanô
(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)


LUẬN VĂN THẠC SĨ



Người hướng dẫn khoa học : TS. Nguyễn Thị Phương Phong

Thành phố Hồ Chí Minh - 2009
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
PTN CÔNG NGHỆ NANO

65


Chương 3 : Kết quả & bàn luận
MỤC LỤC

Trang bìa phụ
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các đồ thị & sơ đồ
Danh mục các hình vẽ
Lời nói đầu
Tình hình nghiên cứu đề tài nano bạc trên thế giới và ở Việt Nam

Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1
1.1 CAO SU THIÊN NHIÊN 2
1.1.1 Lịch sử 2
1.1.2 Trạng thái thiên nhiên của cao su 3
1.1.3 Phân loại cây cao su 5

1.1.4 Thành phần latex cao su thiên nhiên 6
1.1.5 Tính chất latex cao su thiên nhiên 7
1.1.6 Ứng dụng của cao su thiên nhiên 13
1.2 BẠC – Ag 15
1.2.1 Lịch sử tìm ra bạc 15
1.2.2 Nhận xét chung 16
1.2.3 Cấu trúc tinh thể của bạc 17
1.2.4 Tính chất vật lý của bạc 17
66


Chương 3 : Kết quả & bàn luận
1.2.5 Tính chất điện tử của bạc 18
1.2.6 Tính chất hóa học của bạc 20
1.2.7 Tính chất hóa học của các hợp chất Ag (+1) 21
1.2.8 Những ứng dụng của bạc trong thực tế 22
1.3 VẬT LIỆU NANO 25
1.3.1 Vật liệu nano 25
1.3.2 Tính chất vật liệu nano 26
1.3.3 Phân loại vật liệu nano 29
1.3.4 Hạt nano kim loại 30
1.3.5 Chế tạo hạt nano kim loại 30
1.3.6 Chất ổn định các hạt nano kim loại 32
1.3.7 Tính chất của hạt nano kim loại 33
1.3.8 Tính chất kháng khuẩn của hạt nano Ag 35
1.3.9 Ứng dụng của nano Ag 38
1.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 44
1.4.1 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X - XRD 44
1.4.2 Phƣơng pháp hiển vi điện tử truyền qua 46
1.4.3 Phƣơng pháp phổ tử ngoại và khả kiến 48

1.4.4 Phƣơng pháp phổ hấp thụ nguyên tử 49
1.4.5 Phƣơng pháp sắc ký Gel 51
Chƣơng 2 THỰC NGHIỆM 53
2.1 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM 54
2.1.1 Nguyên liệu, dụng cụ và thiết bị sử dụng 55
2.1.2 Quy trình thí nghiệm 56
2.2 QUY TRÌNH PHÂN TÍCH 61
Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 64
3.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH XRD 65
67


Chương 3 : Kết quả & bàn luận
3.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH UV-VIS 68
3.3 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TEM 70
3.4 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH GPC 73
3.5 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH AAS 74
3.6 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN 75
3.7 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM KIỂM TRA KHẢ NĂNG TRUYỀN QUA CỦA TIA
UV (QUA ERLEN THỦY TINH ) 76
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79
PHỤ LỤC 82


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

NR : Natural Rubber – Cao su thiên nhiên
LNR : Latex cao su thiên nhiên
XRD : nhiễu xạ tia X

TEM : hiển vi điện tử truyền qua
UV-VIS : phổ hồng ngoại và khả kiến
AAS : phổ hấp thụ nguyên tử
GPC : sắc ký gel

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần cao su thiên nhiên 6
Bảng 1.2 Số nguyên tử và năng lƣợng bề mặt của hạt hình cầu 27
Bảng 1.3 Độ dài đặc trƣng cho một số tính chất của vật liệu 28
Bảng 3.1 Kết quả GPC mẫu nano Ag/LNR ở những thời gian chiếu khác nhau 73
68


Chương 3 : Kết quả & bàn luận
Bảng 3.2 Hiệu suất kháng khuẩn 75
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ & SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1 Quy trình thí nghiệm 56
Sơ đồ 2.2 Quy trình phân tích mẫu 61
Sơ đồ 2.3 Quy trình phân tích khả năng kháng khuẩn của dd nano Ag/LNR 62
Đồ thị 3.1 Kết quả GPC mẫu nano Ag/LNR ở những thời gian chiếu khác nhau. 73

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Rừng cây cao su 3
Hình 1.2 Cạo mủ cây cao su 4
Hình 1.3 Giống cao su Hevea Brasiliensis 5
Hình 1.4 Ảnh hƣởng của pH tới điện tích của hạt tử latex 9
Hình 1.5 Sự thành lập các vùng theo độ pH 10
Hình 1.6 Các ứng dụng của cao su thiên nhiên trong cuộc sống 13
Hình 1.7 Các ứng dụng của cao su thiên nhiên trong cuộc sống (tt) 14
Hình 1.8 Đồng tiền bạc thời Roma 15

Hình 1.9 Bảng phân loại tuần hoàn 16
Hình 1.10 Cấu trúc tinh thể của bạc 17
Hình 1.11 Cấu hình electron của bạc 18
Hình 1.12 Giản đồ Latime của bạc 20
Hình 1.13 Pin 22
Hình 1.14 Vòng bi 22
Hình 1.15 Đồng xu 22
Hình 1.16 Dây hàn 22
Hình 1.17 Rửa ảnh 23
Hình 1.18 Board mạch và transistor 23
69


Chương 3 : Kết quả & bàn luận
Hình 1.19 Mạ điện (Electroplating) 23
Hình 1.20 Đồ mỹ nghệ 24
Hình 1.21 Gƣơng 24
Hình 1.22 Pin mặt trời (solar cell) 24
Hình 1.23 Thang kích thƣớc 25
Hình 1.24 Phƣơng pháp Top-down và Bottom-up 31
Hình 1.25 Cơ chế diệt khuẩn của bạc 36
Hình 1.26 Sự gia tăng diện tích bề mặt khi chia nhỏ 36
Hình 1.27 Các nhóm sản phẩm ứng dụng nano bạc 38
Hình 1.28 Thiết bị lọc nƣớc 38
Hình 1.29 Thiết bị lọc không khí 39
Hình 1.30 Máy lạnh, máy giặt và máy điều hòa Samsung 40
Hình 1.31 Bình sữa, đầu ti có sử dụng nano Ag và quy trình chế tạo 41
Hình 1.32 Băng keo cá nhân 42
Hình 1.33 Vải, sợi, vớ, đế lót giày, nệm sử dụng nano bạc 42
Hình 1.34 Bàn chải đánh răng 43

Hình 1.35 Mỹ phẩm của hãng NanoVer có sử dụng nano bạc 43
Hình 1.36 Xà phòng có sử dụng nano bạc 43
Hình 1.37 Nguyên lý của phƣơng pháp nhiễu xạ tia X 44
Hình 1.38 Nguyên tắc hoạt động của máy nhiễu xạ tia X 45
Hình 1.39 Máy nhiễu xạ tia X D8 Advanced 45
Hình 1.40 Hệ thống hiển vi điện tử truyền qua JEM-1400 46
Hình 1.41 Cấu tạo của kính hiển vi điện tử truyền qua 47
Hình 1.42 Máy đo UV-VIS Cary – 100 48
Hình 1.43 Máy phân tích AAS 49
Hình 1.44 Sơ đồ cấu tạo máy phân tích AAS 50
Hình 1.45 Máy đo GPC 51
70


Chương 3 : Kết quả & bàn luận
Hình 1.46 Nguyên lý phƣơng pháp GPC 52
Hình 2.1 Phòng thí nghiệm công nghệ nano TPHCM 54
Hình 2.2 Nguyên liệu sử dụng 54
Hình 2.3 Thiết bị sử dụng để tiến hành thí nghiệm 55
Hình 2.4 Thiết bị sử dụng để phân tích mẫu 55
Hình 2.5 Thí nghiệm – Bƣớc 1 57
Hình 2.6 Thí nghiệm – Bƣớc 2 57
Hình 2.7 Thí nghiệm – Bƣớc 3 57
Hình 2.8 Thí nghiệm – Bƣớc 4 58
Hình 2.9 Thí nghiệm – Bƣớc 5 58
Hình 2.10 Cách tạo mẫu màng mỏng 59
Hình 2.11 Cách tạo mẫu dày 60
Hình 2.12 Một số hình ảnh về cách tính hành phân tích khả năng kháng khuẩn 63
Hình 3.1 Kết quả XRD mẫu nano Ag/NR 65
Hình 3.2 Bảng peak chuẩn cho Ag do máy XRD D8 Advanced đề nghị 66

Hình 3.3 Kết quả XRD (phổ bán rộng) của mẫu nano Ag/NR 67
Hình 3.4 Kết quả UV-VIS mẫu nano Ag/NR so sánh với mẫu NR không có Ag 68
Hình 3.5 Các mẫu nano Ag/NR có hàm lƣợng AgNO
3
thay đổi 68
Hình 3.6 Kết quả UV-VIS các mẫu nano Ag/NR với hảm lƣợng AgNO
3
ban đầu
khác nhau 69
Hình 3.7 Kết quả TEM của mẫu nano Ag/LNR 70
Hình 3.8 Kích thƣớc hạt Ag đƣợc tạo thành 71
Hình 3.9 Kích thƣớc hạt Ag đƣợc tạo thành (tt) 72
Hình 3.10 Kết quả AAS của mẫu nano Ag/NR 74
Hình 3.11 Kết quả phân tích khả năng kháng khuẩn của mẫu nano Ag/LNR 75
Hình 3.12 Kết quả thí nghiệm kiểm tra khả năng truyền qua của tia UV (qua erlen
thủy tinh ) 76