Các loại vật liệu nano và phương pháp điều chế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐỀ TÀI

VẬT LIỆU NANO

GVGD : Ths.Dương Thị Ánh Tuyết

Thành viên nhóm
VŨ DUY HẢI
HOÀNG XUÂN ÁI
HUỲNH QUỐC MINH
NGUYỄN THANH BÌNH
1


Nội Dung

2


I. HẠT NANO KIM LOẠI

NANO BẠC

HẠT NANO
NANO VÀNG

KIM LOẠI

NANO PLATIN

NANO
ĐỒNG
3
www.trungtamtinhoc.edu.vn


1.1 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ HẠT NANO KIM LOẠI

Hình 1: Kích thước của các nguyên tử
4
www.trungtamtinhoc.edu.vn


1.1 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ VẬT LIỆU NANO

1.
2.
3.
4.

Phương pháp hoá ướt (wet chemical)
Phương pháp cơ học (mechanical)
Phương pháp bốc bay

Phương pháp hóa học (từ dưới lên)

Phương pháp vật lý (từ trên xuống)

Phương pháp hình thành từ pha khí

5


1.1.1 Phương pháp hoá ướt (wet chemical)



Gồm các phương pháp chế tạo vật liệu dùng trong hóa keo (colloidal chemistry), phương pháp thủy nhiệt, sol-gel, đồng kết tủa.



Theo phương pháp này, các dung dịch chứa các ion khác nhau được trộn với nhau theo một thành phần thích hợp.

 Dưới tác động của nhiệt độ, áp suất, các vật liệu nano được kết tủa từ dung dịch.
 Sau các quá trình lọc, sấy khô, ta thu được các vật liệu nano.

6


1.1.1 Ưu nhược điểm của phương pháp hóa ướt




Ưu điểm:



Các vật liệu có thể chế tạo được rất đa dạng, có thể là vật liệu vô cơ, hữu cơ, kim loại.



Rẻ tiền và có thể chế tạo được một khối lượng lớn vật liệu.

Nhược điểm:



Tương tác của các hợp chất với các phân tử nước có thể có gây một số khó khăn



Phương pháp sol-gel có hiệu suất không cao.

7


1.1.2 Phương pháp cơ học (mechanical)


Gồm các phương pháp tán, nghiền, hợp kim cơ học.



Theo phương pháp này, vật liệu ở dạng bột được nghiền đến kích thước nhỏ hơn.



Các máy nghiền thường dùng là máy nghiền kiểu hành tinh hay máy nghiền quay.



Phương pháp này thường được dùng để tạo vật liệu không phải là hữu cơ, ví dụ: kim loại.

8


1.1.2 Ưu nhược điểm của phương pháp cơ học


Ưu điểm:





Đơn giản, dụng cụ chế tạo không đắt tiền và có thể chế tạo với một lượng lớn vật liệu.

Nhược điểm:



Các hạt bị kết tụ với nhau, phân bố kích thước hạt không đồng nhất, dễ bị nhiễm bẩn từ các dụng cụ chế tạo và thường khó có thể đạt được
hạt có kích thước nhỏ.

9

1.2 TỔNG HỢP NANO VÀNG

Phương pháp đồng kết tủa

NANO
VÀNG

Phương pháp tẩm

Phương pháp sol-gel

Phương pháp trao đổi ion

Phương pháp lắng kết tủa

10
www.trungtamtinhoc.edu.vn


DD HAuCl4

DD kiềm

+Muối KL không tan

(Na2CO3/NH4OH

C~0,1 - 0,4 M, pH ~ 7-10

Khuấy

(Au(OH)3 & Hidroxit KL&

Khuấy vài phút

320 – 360K

các hỗn hợp cacbonat)

Ổn định kết tủa

Nước

Ổn định
Rửa
kết tủa

Ổn định
Lọckết tủa

1.2.1 Phương pháp
đồng kết tủa (CP)

ỔnSấy,
địnhNung
kết tủa

Khử
Ổncác
định

ionkết
tạptủa
chất

Nano vàng

550 đến 670 K

Ion Na+,Cl- hoặc các ion khác

11


1.2.1 Phương pháp đồng kết tủa

• Ưu điểm : đơn giản, là một trong những phương pháp được sử dụng đầu tiên.
• Nhược điểm : các hidroxit kim loại và các muối cacbonate có thể kết tủa đồng thời với Al(OH)3.

12


1.2.2 ỨNG DỤNG NANO VÀNG

Tế bào ung thư được chiếu
sáng bởi thỏi vàng kích cỡ
nano bám dính vào tế bào

Phân tử thuốc được kết hợp ở vỏ hạt (1) hoặc được chứa bên trong hạt
(2)
13

www.trungtamtinhoc.edu.vn


1.3 HẠT NANO BẠC
1.3.1 Phương pháp xác định

Hình 2: Ảnh UV-VIS của các hạt nano bạc
Hình 3: Ảnh TEM của các hạt nano bạc kích thước 10 nm
14


1.3.2 Phương pháp xác định
Bằng phương pháp hoá siêu âm: Cho chitôsan vào dung dịch AgNO3 siêu âm trong 5 phút sau đó cho NaBH4 vào với tốc độ từ
2-3 giọt/s. Sau khi phản ứng kết thúc tiếp tục siêu âm thêm 5 phút để cho phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Bằng phương pháp khuấy từ: Cho chitôsan vào dung dịch AgNO3 khuấy từ trong 5 phút sau đó cho NaBH 4 vào với tốc độ
từ 2-3 giọt/s. Sau khi phản ứng kết thúc tiếp tục khuấy từ thêm 5 phút để cho phản ứng xảy ra hoàn toàn.

Nano bạc được điều chế có màu vàng đậm, trong và không có hiện tượng kết tủa
Màu nano bạc khuấy từ có màu vàng đậm hơn màu của nano bạc siêu âm.

15


Xác định kích thước hạt nano bạc được bằng SEM cho thấy: với cùng một nồng độ cùng một chất khử và cùng một
điều kiện hạt nano bạc siêu âm có kích thước trung bình nhỏ hơn 15nm (hình 4). So với khuấy từ có kích thuớc trung
bình là 35nm (hình 5).

Hình 4: Nano bạc bằng siêu âm

Hình 5: Nano bạc bằng khuấy từ

16


1.3.2 ỨNG DỤNG NANO BẠC

Hình 11: Khẩu trang nano bạc do viện
môi trường sản xuất

Hình 10: Điều hòa sử dụng bộ lọc nano bạc

Hình 8: Bình sữa làm bằng nhựa
có pha thêm nano bạc
17
www.trungtamtinhoc.edu.vn


ỨNG DỤNG NANO BẠC
KHÁNG KHUẨN

18

Hình 2: Tác động của ion bạc lên vi khuẩn.


Trồng trọt

•

Hạt nano bạc:

Ag - 1e -> Ag+

Tế bào vi khuẩn

Các hạt nano bạc rất nhạy cảm với nhóm sunfate
trong chuỗi peptits của vi khuẩn nên chúng dễ dàng
phá hủy enzym làm ngừng trao đổi chất, tác dụng

Dừng quá trình phân

với AND làm cho vi khuẩn không thể tái tạo

chia tế bào

mARN để sao chép tạo các protein thực hiện phân

Ngăn sự vận chuyển chất

bào khiến vi khuẩn nhanh chóng bị phá hủy.

dinh dưỡng của enzim

Mất ổn định màng tế bào,
thành hoặc plasma
19


1.4 . HẠT NANO PLATIN

1.4.1 Phương pháp chế tạo

Dùng điện thế xoay chiều

Chế tạo nano
Platin

Phát triển“mầm hạt”

Phương pháp vi nhũ

20
www.trungtamtinhoc.edu.vn


Dùng điện thế xoay chiều
Để chế tạo các hạt nano Pt các nhà nghiên cứu ở Georgia Tech và Xiamen đã cho 1 lượng lớn các hạt platin phân tán lên
bề mặt cacbon.
Tiếp theo, đặt lên đó một điện thế xoay chiều, gây các phản ứng hoá học có tính quyết định những điểm mà những nguyên
tử platin tích tụ và những điểm chúng không tích tụ.

những hạt platin 24 mặt
đã hình thành ở trên bề mặt

21


1.4.2 ỨNG DỤNG NANO PLATIN

•

"Chất quang xúc tác nano" khử các chất ô nhiễm và rất hiệu quả trong khử hoạt tính sinh học có thể dùng làm chất tiệt trùng diệt vi
khuẩn,nấm mốc.

•

Ứng dụng thương mại về chống ô nhiễm, xử lý nước, bảo vệ môi trường, trong công nghệ chế tạo ôtô và hàng điện tử.

Lọc nước

22


II. HẠT NANO TiO2
2.1 Sơ lược về hạt nano TiO2
Nano Ti02 là loại vật liệu rất phổ biến hiện nay, được tiêu thụ tới hơn 3 triệu tấn/năm.

23


2.1 Sơ lược về hạt nano TiO2

Ưu điểm: Có 2 tính chất đặc biệt:

Tính xúc tác quang (là nguyên liệu quang xúc tác trội nhất)
Tính siêu thấm ướt

24

2.2 Các dạng cấu trúc và tính chất vật lý của hạt nano TiO2

Rutile

Anatase

Brookite

25