Các phương pháp chế tạo vật liệu nano

CHÀO MỪNG CÔ VÀ CÁC
BẠN ĐẾN VỚI BÀI
THUYẾT TRÌNH CỦA
NHÓM 4


Thành viên nhóm 4
Đào Thị Nga
Lê Thị Vân Anh
Nguyễn Ngọc Linh
Võ Khánh Nguyên


CHỦ ĐỀ:
CÁC PHƯƠNG PHÁP
CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO



3.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu nano


3.1.1 Phương pháp từ trên xuống
- Tạo hạt có kích thước nano từ hạt có kích thước lớn hơn.
- Nguyên lý: dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu khối thành vật liệu
có kích thước nano.

Nghiền

Biến dạng

- VL ở dạng bột được trộn với những - Sử dụng với các kỹ thuật đặc biệt tạo
viên bi cứng và đặt trong cối. Máy
ra sự biến dạng cực lớn mà không
nghiền có thể nghiền lắc, nghiền rung
làm phá huỷ vật liệu. T0 được điều
hoặc nghiền quay. Các viên bi cứng
chỉnh tùy trường hợp cụ thể.
va chạm vào nhau, phá vỡ bột đến - Kết quả thu được là các vật liệu nano
kích thước nano.
một chiều (dây nano) hoặc hai chiều
- Kết quả thu được là vật liệu nano
(lớp có chiều dày nm)
không chiều (các hạt nano)


3.1.2 Phương pháp từ dưới lên
- Tạo hạt nano từ các nguyên tử hoặc ion.
- Đang được phát triển rất mạnh mẽ.


3.1.2 Phương pháp từ dưới lên
Phương pháp vật lý:
- Tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc chuyển pha.
• Nguyên tử: bốc bay nhiệt (đốt, phóng điện hồ quang)
• Chuyển pha: đun nóng vật liệu rồi làm nguội cực nhanh để thu trạng thái vô định
hình  xử lý nhiệt để xảy ra chuyển pha vô định hình – tinh thể.
- Chế tạo các hạt nano, màng nano.


3.1.2 Phương pháp từ dưới lên

Phương pháp hóa học:
- Tạo hạt nano từ các ion.
- Dung dịch đầu chứa muối của KL + tác nhân khử (Sodium Borohydride,…)
- Để các hạt ko bị kết tụ dùng phương pháp tĩnh điện hoặc chất bảo vệ bao phủ lên
bề mặt nano.
- Tùy thuộc vào kích thước mong muốn mà sử dụng các chất bảo vệ khác nhau.
- Tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano,...


3.1.2 Phương pháp từ dưới lên
Phương pháp kết hợp:
- Tạo hạt nano dựa trên các nguyên tắc vật lý và hóa học như: điện phân, ngưng
tụ từ pha khí,...
- Tạo các hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bột nano,...
Phương pháp sinh học:
- Sử dụng các vi sinh vật như nấm, vi khuẩn, vi rút có khả năng khử để khử ion về
dạng kim loại. Dưới tác dụng của những tác nhân này, ion sẽ bị chuyển thành hạt
nano.
Phương pháp vi nhũ: (giới thiệu ở 3.3.3)


3.2 Phương pháp Sol-Gel

3.2.1 Định nghĩa
3.2.2 Công nghệ và
sản phẩm từ Sol-Gel
3.2.3 Ứng dụng

Nội dung
chính

3.2.1 Định nghĩa

S

Sol: những hạt keo có kích thước từ vài chục đến
một trăm micromet, ở dạng huyền phù, không có
hình dạng riêng

ol

G

Q

t
á
u

h
n
ì
r

el

S

Gel: Khi Sol biến đổi chuyển sang trạng thái

đông đặc để có hình dạng riêng gọi là Gel

-G
l
o

el

Là quá trình hình thành dung dịch huyền
phù của chất keo(Sol) rồi biến hóa để
đông lại (Gel)


3.2.1 Định nghĩa


3.3.2 Công nghệ Sol-Gel và sản phẩm từ Sol-Gel


3.2.2 Công nghệ Sol-Gel và sản phẩm từ Sol-Gel

Giải thích quy trình
1.VL ban đầu là muối kim loại hoặc chất kim loại
thông qua phản ứng polyme hóa tạo huyền
phù,đó là sol.

5.Điều chỉnh độ nhớt của sol
thích hợp để tạo ra sợi
nung sợi gốm

4.Tiếp tục đun nóng gel khô
 gốm đặc

2.Đổ sol vào khuôn do
chuyển hóa từ sol ta được gel
ướt bay hơi hết nước
 gel khô
3.Dùng phương pháp thủ
quay hay phủ nhúng để tạo
màng gel khô.


3.2.2 Công nghệ Sol-Gel và sản phẩm từ Sol-Gel

Vật liệu tạo sol: muối kim loại vô cơ hoặc là hợp
chất kim loại hữu cơ
Phương pháp: phủ quay (spin coating) hay phủ
Hiện
nay là phương pháp hữu hiệu nhất để
nhúng (dip
coating)
chế tạo nhiều loại bột nano với cấu trúc, thành phần
mong muốn, dễ điều khiển kích thước.Đặc biệt là
giá thành hạ.


3.2.3 Ứng dụng

Quá trình sol-gel
dùng để làm bột

mịn với các hạt
bột có dạng hính
cầu.

Làm gốm sứ
thủy tinh

Làm màng mỏng
để phủ lên bề
mặt

Làm các màng
xốp có nhiều lỗ


3.2.3 Ứng dụng


3.3 Các phương pháp micelle nano
3.3.1 Một số khái niệm cơ bản
Hệ phân tán hạt micelle : hệ gồm 2 hay nhiều pha: 1 pha liên tục và các pha khác là
những tiểu phần (hạt) có kích thước nhỏ gọi là pha phân tán, phân tán đều trên pha
liên tục.
Ví dụ: Hệ phân tán sữa: + Hạt sữa: pha phân tán (micelle)
+ Nước: pha liên tục


Cấu tạo hạt micelle:

Ví dụ: hạt micelle AgI trong dung dịch KI

3.3.1 Một số khái niệm cơ bản
Tính chất cơ bản của hệ phân tán hạt Micelle:
a. Tính chất động học:
-. Trong dung dich phân tán, các hạt Micelle khuếch tán và chuyển
động không định hướng theo thuyết Brown.
-. Tốc độ chuyển động của các hạt Micelle ở trong hệ phân tán << so
với tốc độ chuyển động của phân tử và ion trong dung dịch thật.


3.3.1 Một số khái niệm cơ bản
Tính chất cơ bản của hệ phân tán hạt Micelle:
b. Sự sa lắng của các hạt Micelle trong hệ keo:
- Các hạt Các
Micelle
trong
Brown
của trọng
hạt có
kíchdd ngoài cđChịu
lựccòn
hấpchịu tác độngKhông
bị salực.
thước nhỏ

dẫn yếu

lắng

Các hạt có kích
thước lớn

Chịu lực hấp
dẫn mạnh

Dễ bị sa lắng

Độ bền của hệ phân tán hạt Micelle phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán VKT và tốc độ sa lắng VSL
- Hạt Micelle sa lắng khi VSL > VKT
- Hạt phân tán cân bằng khi VSL = VKT
- Hệ Micelle bền vững khi VSL < VKT


3.3.1
• Một số khái niệm cơ bản
Tính chất cơ bản của hệ phân tán hạt Micelle:
b. Sự sa lắng của các hạt Micelle trong hệ keo:
Tốc độ sa lắng đươc tính bằng công thức:
VSL = V.C = mà B = 6.Pt.r.
Trong đó:

r: bán kính hạt keo

: độ nhớt của dd
d: tỉ trọng hạt Micelle
do: tỉ trọng dd
Pt: áp suất thẩm thấu

3.3.2 Chất hoạt động bề mặt

Các phân tử có 1
đầu có cực và 1
đầu không cực

Hấp phụ trên bề
mặt phân chia pha

- Lớp vỏ Solvat bảo vệ bề mặt hạt Micelle
- Làm giảm sức căng bề mặt giữa 2
pha
- Tạo ra yếu tố ngăn cản sự keo tụ
hoặc
hợp giọt Micell do sự cđ của
gốc ko cực

Phân tử chất hoạt động bề mặt


3.3.2 Chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt ion âm:
- Là những CHĐBM có phần đuôi là các hợp chất hữu cơ mạch dài thẳng (ankyl)
hay có cấu tạo hỗn hợp ankyl phenyl hay ankylnaphthanyl.
- Ví dụ:
Ankyl sunfonic acid:

Ankyl benylsunfonic acid: