TỔNG hợp NANO bạc từ DỊCH CHIẾT CAM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ
DỊCH CHIẾT CAM

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

TS. Đoàn Văn Hồng Thiện

Lê Thị Tuyết Xuân
MSSV: 2096803
Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 35

Tháng 5/ 2013

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Đoàn Văn Hồng Thiện,
đã quan tâm hƣớng dẫn tận tình trong suốt luận văn vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong Bộ môn Công nghệ Hóa –
Khoa Công nghệ đã tạo điều kiện tốt nhất cho chúng em học tập trong suốt quá trình
học đại học đặc biệt là trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp.
Em xin đƣợc giử lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô tại phòng thí nghiệm
Sắc ký – Quang phổ, Bộ môn Hóa - Khoa Khoa học tự nhiên đã giúp đỡ tận tình,
chia sẽ kiến thức giúp em hoàn thành tốt đề tài.
Em xin đƣợc gửi đến gia đình lòng biết ơn và tình cảm yêu thƣơng đã luôn
động viên, tạo cơ hội cho em đƣợc học tập, nghiên cứu trên giảng đƣờng Đại học.
Cuối lời em xin giử lời cảm ơn đến tập thể lớp Công nghệ Hóa K35, những
ngƣời bạn luôn bên em suốt chặn đƣờng Đại học, đã cùng em vƣợt qua những khó
khăn, đã động viên và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian qua.
Chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, ngày 18 tháng 04 năm 2013
Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIÊ ̣T NAM

KHOA CÔNG NGHÊ ̣

Độc lập – Tƣ̣ do - Hạnh phúc

BỘ MÔN CÔNG NGHÊ ̣ HÓA HỌC

Cầ n Thơ, ngày 12 tháng 04 năm 2011

PHIẾU ĐỀ NGHI ̣ĐỀ TÀ I TỐT NGHIỆP
Năm ho ̣c 2012 – 2013
-----1. Họ và tên cán bộ hƣớng dẫn
TS. Đoàn Văn Hồng Thiện
2. Tên đề tài
Tổng hợp nano bạc từ dịch chiết cam.
3. Điạ điể m thƣc̣ hiêṇ
Phòng thí nghiệm Hữu Cơ , bô ̣ môn Kỹ Thuâ ̣t Hƣ̃u Cơ , Khoa Công nghê ̣ Hóa
học, trƣờng Đa ̣i ho ̣c Bách khoa TP.HCM.
4. Số lƣơ ̣ng sinh viên thƣc̣ hiên:
̣ 1 sinh viên
5. Họ và tên sinh viên thực hiện
Lê Thị Tuyết Xuân
MSSV: 2096803
Ngành: Công nghê ̣ Hóa ho ̣c – Khóa 35, bô ̣ môn Công nghê ̣ Hóa ho ̣c , Khoa
Công nghê ̣, trƣờng Đa ̣i ho ̣c Cầ n thơ.

6. Mục đích đề tài
Điều chế nano bạc bằng phƣơng pháp tổng hợp xanh và phân tích một số đặc
tính của hạt nano tạo thành.
7. Các nội dung chính củ a đề tài
Khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thổng hợp nano bạc.
-

Khảo sát tỉ lệ dịch chiết và bạc nitrat tham gia phản ứng.

-

Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian phản ứng.

-

Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ bạc nitrat.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

-

Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng.

Kiểm tra một số đặc tính hạt nano tao thành.
8. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài
9. Kinh phí dƣ ̣ trù cho viêc̣ thƣ̣c hiêṇ đề tài

DUYỆT CỦA CÁN BỘ TẠI CƠ SỞ

DUYỆT CỦA BỘ MÔN

DUYỆT CỦA CBHD

TS. Đoàn Văn Hồng Thiện
DUYỆT CỦA HĐLV & TLTN

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

4
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

------

ĐỀ CƢƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Năm học 2012 – 2013

1 Đề tài: Nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc từ nƣớc cam ép.
2 Cán bộ hƣớng dẫn
TS Đoàn Văn Hồng Thiện, Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công Nghệ, Trƣờng
Đại học Cần Thơ.
3 Sinh viên thực hiện
- Họ và tên: Lê Thị Tuyết Xuân.

- MSSV: 2096803.

- Lớp: Công nghệ Hóa học.

- Khóa: 35.

- Khoa: Công nghệ.

- Trƣờng: Đại học Cần Thơ.

4 Địa điểm và thời gian thực hiện
Địa điểm: Phòng thí nghiệm Hóa Hữu Cơ 2 - Khoa Công Nghệ - Trƣờng Đại học Cần
Thơ.

Thời gian: từ ngày 01/01/2013 đến hết ngày 30/4/2013
5 Đặt vấn đề
Khoa học và công nghệ nano là một trong những thuật ngữ đƣợc sử dụng rộng rãi
nhất trong khoa học vật liệu ngày nay là do đối tƣợng của chúng là vật liệu nano có những
tính chất kì lạ khác hẳn với các tính chất của vật liệu khối mà ngƣời ta đã nghiên cứu trƣớc
đó.

Khi đạt đến kích cỡ nano tới hạn, các kim loại chuyển tiếp có khả năng hoạt
động rất mạnh. Những hoạt tính ở kích cỡ thông thƣờng kim loại không thể hiện,
nhƣng khả năng diệt khuẩn, khả năng xúc tác cho nhiều phản ứng xảy ra ở nhiệt độ
thƣờng hoặc ở nhiệt độ âm, và quan trọng nữa là tính dẫn thuốc thông minh trong y
học, hơn nữa nó có khả năng phát quang khi chiếu tia sáng vào, mà không cần đến
chất phát quang gây độc tới các tế bào nhƣ một số hóa chất sử dụng để tạo phát

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

huỳnh quang trong công nghệ sinh học v.v…Lợi dụng các tính chất này, rất nhiều
nano của kim loại ứng dụng vào thực tế cuộc sống và trong công nghiệp.
Việc tổng hợp nano kim loại hiếm (Au, Ag, Pt, …) đã và đang thu hút sự quan tâm
của nhiều nhà khoa học trên thế giới bởi những ứng dụng rộng rãi của chúng trong nhiều
lĩnh vực nhƣ vật lý, hóa học, khoa học vật liệu, khoa học y sinh, dƣợc phẩm, …. Trong số

các vật liệu nano, nano bạc đƣợc quan tâm hàng đầu do có nhiều ứng dụng có giá trị thực
tiễn nhƣ làm xúc tác cho các phản ứng hữu cơ, sensor, trong y học để phát hiện và hỗ trợ
điều trị ung thƣ, trong công nghiệp chế tạo thiết bị và linh kiện điện tử, xử lý môi trƣờng,
... Hiện nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu tổng hợp thành công keo bạc nano bằng
nhiều phƣơng pháp khác nhau. Tuy nhiên, nhiều hóa chất độc hại đƣợc yêu cầu xử lý sau
quá trình tổng hợp. Vì vậy, việc sử dụng phƣơng pháp hóa học xanh là cần thiết để giải
quyết vấn đề về môi trƣờng, chẳng hạn nhƣ việc giảm thiểu chất phản ứng hoặc dung môi.
Đề tài này nhằm hƣớng tới việc giảm thiểu sử dụng hóa chất trong tổng hợp nano
bạc. Việc tận dụng nƣớc ép trái cây để điều chế nano bạc là một phƣơng pháp thân thiện
với môi trƣờng và tận dụng sản phẩm nông nghiệp của vùng Đồng bằng sông Cửu Long.
6 Mục đích yêu cầu
o Tổng hợp nano bạc từ nƣớc cam ép
o Phân tích đặc tính nano bạc: dùng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM),
phổ UV-Vis, phổ hồng ngoại FTIR, SEM, DLS.
7 Phƣơng pháp thực hiện đề tài
 Hóa chất:
o

HAuCl4.

o

Nƣớc cất.

o

Nƣớc cam ép.

Dụng cụ, thiết bị:
o

Cốc, bình tam giác, lọ chứa mẫu, phễu lọc.

o

Máy ly tâm.

o

Nhiệt kế.

o

Máy đo kích cở hạt (DLS).

o

Máy siêu âm.

o

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), SEM.

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

6
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

o

Máy đo phổ UV-Vis.

o

Máy đo phổ hồng ngoại FTIR.

o

Bếp điện từ

o

Cân phân tích, cân sấy ẩm.

 Phƣơng pháp thực hiện:
o Cam đƣợc rữa sạch, trích lấy nƣớc ép.
o Phản ứng với HAuCl4.
o Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ nƣớc ép.
o Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ phản ứng.
o Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian phản ứng.
8 Kế hoạch và tiến độ thực hiện

Công việc

Tuần tiến hành

1-2

3

4 - 14

15- 16

Tìm tài liệu

X

X

X

X

Lập đề cƣơng

X

Nộp đề cƣơng

X

Thực hiện đề tài

X

X

X

Viết bài báo cáo

X

X

X

Soạn power point

17-18

X

X

X

Cần Thơ, ngày…….tháng……năm 20…..
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

TS. Đoàn Văn Hồng Thiện

DUYỆT CỦA BỘ MÔN

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Lê Thị Tuyết Xuân

DUYỆT CỦA HĐ LV&TL TN

7
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

TÓM TẮT
------

Trong đề tài này dung dịch nano bạc đƣợc tổng hợp theo phƣơng pháp tổng
hợp xanh với chất khử là dịch chiết cam, muối bạc đƣợc sử dụng là bạc nitrat
(AgNO3), chất ổn định là PVP (Mw = 40000 g/mol). Kích thƣớc và hình thái của các
hạt nano bạc có thể đƣợc kiểm soát bởi các thông số nhƣ: tỉ lệ giữa chất khử và
muối bạc, nồng độ bạc nitrat, thời gian và nhiệt độ phản ứng,
Quang phổ hấp thụ UV-Vis đƣợc sử dụng để xác định sự hiện diện của nano

bạc trong dung dịch sau phản ứng. Đỉnh hấp thụ cực đại của nano bạc sẽ nằm trong
khoảng từ 400 – 450 nm.
Kết quả chụp TEM giúp xác định đƣợc hình dạng cũng nhƣ kích thƣớc của các
hạt
nano
tạo
thành.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ xiii
DANH MỤC BẢNG………………………………………………………………xv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT……………………………………………………xvi
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
Chƣơng 1: ............................................................................................................... 2
TỔNG QUAN ......................................................................................................... 2
1.1. Sơ lƣợc tình hình nghiên cứu trong nƣớc và trên thế giới ............................... 2
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .......................................................... 2
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ............................................................ 3
1.2. Sơ lƣợc về công nghệ nano và vật liệu nano....................................................... 4
1.2.1. Sơ lƣợc về công nghệ nano .......................................................................... 4
1.2.1.1. Khái niệm......................................................................................... 4

1.2.1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ nano .............................................. 4
1.2.2. Vật liệu nano ................................................................................................. 8
1.2.2.1. Khái niệm.......................................................................................... 8
1.2.2.1.Phân loại vật liệu nano ..................................................................... 8
1.3. Khái quát về hạt nano kim loại và hạt nano bạc ................................................. 9
1.3.1. Hạt nano kim loại .......................................................................................... 9
1.3.2. Hạt nano bạc ............................................................................................... 11
1.3.2.1.Sơ lược về bạc kim loại ................................................................... 11
1.3.2.2.Sơ lược về tính chất và đặc tính của nano bạc.............................. 11
1.3.2.3.Các phương pháp chế tạo hạt nano bạc ........................................ 13
1.3.3. Cơ chế ổn định keo bạc của PVP ............................................................... 18
1.3.3.1. Sơ lược về PVP ............................................................................... 18
1.3.3.2. Cơ chế ổn định keo bạc ................................................................. 19
1.3.4. Các ứng dụng của nano bạc ..................................................................... 20

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

1.4. Khái quát về nguyên liệu Cam tƣơi ................................................................... 24
1.4.1. Giới thiệu một số giống cam phổ biến ở Đồng bằng song Cửu Long..... 24
1.4.1.1. Giống cam dây (Cam mật) ............................................................ 24
1.4.1.2. Giống cam sành Đồng bằng sông Cửu Long ............................... 24

1.4.2. Đặc điểm Cam Sành ................................................................................... 25
Chƣơng 2: ............................................................................................................. 27
PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................ 27
2.1. Phƣơng tiện nghiên cứu ............................................................................... 27
2.1.1. Hoá chất ....................................................................................................... 27
2.1.2. Trang thiết bị ............................................................................................... 27
2.2. Lựa chọn phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................... 29
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................... 29
2.2.1. Phƣơng pháp xác định đặc tính hạt nano bạc ............................................ 29
2.2.1.1. Phương pháp phổ tử ngoại và phổ khả kiến – UV-Vis ................ 30
2.2.1.2. Kính hiển vi điện tử truyền qua ..................................................... 31
2.2.1.3. Phương pháp phổ hồng ngoại FTIR ............................................. 32
2.2.2. Thực nghiệm ............................................................................................... 34
2.2.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu ..................................................................... 34
2.2.2.2. Tổng hợp nano bạc ........................................................................ 35
Chƣơng 3: ............................................................................................................. 38
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN ..................................................... 38
3.1. Chuẩn bị dịch chiết ...................................................................................... 38
3.2. Khảo sát ảnh hƣởng tỉ lệ tác chất phản ứng lên quá trình hình thành nano bạc
.............................................................................................................................. 39
3.2.1. Điều kiện khảo sát....................................................................................... 39
3.2.2. Kết quả thảo luận ........................................................................................ 40
3.3. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian phản ứng lên quá trình hình thành nano bạc
....................................................................................................................... 42

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

x

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

3.3.1. Điều kiện khảo sát ...................................................................................... 42
3.3.2. Kết quả thảo luận ........................................................................................ 42
3.4. Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ bạc nitrat trong quá trình tổng hợp .................. 44
3.4.1. Điều kiện khảo sát ...................................................................................... 44
3.4.2. Kết quả thảo luận ........................................................................................ 45
3.5. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ lên quá trình hình thành nano bạc .............. 47
3.5.1. Điều kiện phản ứng..................................................................................... 47
3.5.2. Kết quả thảo luận ........................................................................................ 47
3.6. Đánh giá đặc tính của nano bạc ......................................................................... 49
3.6.1. Điều kiện phản ứng..................................................................................... 49
3.6.2. Kết quả khảo sát.......................................................................................... 50
Chƣơng 4: ............................................................................................................. 52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 52
4.1. Kết Luận ...................................................................................................... 52
4.2. Kiến nghị ..................................................................................................... 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................54
PHỤ LỤC..............................................................................................................61

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

xi
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Số nguyên tử và năng lƣợng bề mặt của hạt nano hình cầu ................ 5
Bảng 1.2: Độ dài đặc trƣng của một số tính chất của vật liệu.............................. 7
Bảng 1.3: Tổng hợp nano bạc từ vi khuẩn và kích thƣớc hạt tổng hợp ............ 19
Bảng 1.4 : Tổng hợp nano bạc từ nấm và kích thƣớc hạt nano tổng hợp ......... 12
Bảng 1.5: Tổng hợp từ dịch chiết thực vật và kích thƣớc hạt nano tổng hợp. .. 18
Bảng 1.6: Một số đặc trƣng và hiệu quả của PVP. ............................................. 42
Bảng 1.7: Thành phần hoá học của nƣớc cam. ................................................... 26
Bảng 3.1: Điều kiện khảo sát sự ảnh hƣởng tỉ lệ tác chất phản ứng lên sự tạo
thành nano bạc. ................................................................................................... 39
Bảng 3.2: Điều kiện khảo sát sự ảnh hƣởng thời gian phản ứng lên sự tạo thành
nano bạc ............................................................................................................... 42
Bảng 3.3: Điều kiện khảo sát ảnh hƣởng nồng độ AgNO3 lên sự tạo thành nano bạc
.............................................................................................................................. 44
Bảng 3.4: Điều kiện khảo sát sự ảnh hƣởng nhiệt độ phản ứng lên quá trình
hình thành nano bạc ............................................................................................ 47
Bảng 3.5: Điều kiện tối ƣu khảo sát sự sự tạo thành nano bạc .......................... 49

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Giản đồ về dao động plasmon cho một hạt nano hình cầu, giản đồ này thể
hiện sự di chuyển tƣơng đối của đám mây electron với hạt nhân nguyên tử ............. 5
Hình 1.2: Chiếc cốc Lycurgus (Roman, thế kỷ IV TCN) có chứa các hạt nano vàng
và bạc kích thƣớc 70nm, với tỉ phần mol 14:1 ......................................................... 9
Hình 1.3: Phƣơng thức hoạt động của các hạt nano bạc trên vi khuẩn ...................13
Hình 1.4: Công thức cấu tạo PVP .........................................................................18
Hình 1.5: Cơ chế ổn định hạt nano bạc của PVP ...................................................20
Hình 1.6: Băng vết thƣơng Acticoat 7 và băng sát trùng sau phẫu thuật VitaVallis
có chứa keo nano bạc.............................................................................................21
Hình 1.7: Lƣới thoát vị (Hernia mesh) kháng khuẩn (PSGA) chứa nano bạc.........21
Hình 1.8: Một số hàng tiêu dùng ứng dụng nano bạc kháng khuẩn .......................22
Hình 1.9: Sản phẩm đƣợc làm từ vải có phủ nano bạc...........................................23
Hình 1.10: Thiết bị xử lý nƣớc .............................................................................23
Hình 1.11: Quả cam mật .......................................................................................24
Hình 1.12: Cây và quả cam sành ...........................................................................24
Hình 1.13: Hình ảnh quả cam sành tƣơi và đƣợc cắt đôi .......................................25
Hình 2.1: Thiết bị xác định hình dạng, kích thƣớc hạt kim loại phân tán trên chất
nền của mẫu (TEM, JEOL JEM 1010) ...................................................................27
Hình 2.2: Một số thiết bị sử dụng tổng hợp, phân tích hợp nano bạc .....................28
Hình 2.3: Sơ đồ mô phỏng cấu tạo của máy quang phổ .........................................30
Hình 2.4: Phổ chuẩn của các hạt nano bạc với các đƣờng kính khác nhau, 10 – 100
nm .........................................................................................................................30

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua .............................32
Hình 2.6: Sơ đồ kỹ thuâ ̣t đo FTIR .........................................................................33
Hình 3.1: Mẫu dung dịch Cam ép bình thƣờng và mẫu dịch chiết Cam .................38
Hình 3.2: Hình ảnh dịch chiết cam chụp bằng kính hiển vi điện tử........................38

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

Hình 3.3: Lƣới lọc filter Whatman kích thƣớc 0,2 μm ..........................................39
Hình 3.4: Các mẫu dung dịch nano bạc tạo ra với tỉ lệ phản ứng khác nhau ..........40
Hình 3.5a: Đồ thị biểu thị liên quan giữa tỉ lệ tác chất tham gia phản ứng với bƣớc
sóng hấp thụ cực đại và độ hấp thụ ánh sáng ở bƣớc sóng tƣơng ứng ....................40
Hình 3.5b: Đồ thị biểu thị liên quan tỉ lệ tác chất tham gia phản ứng lên bƣớc sóng
hấp thụ cực đại và độ hấp thụ ánh sáng ở bƣớc sóng tƣơng ứng .............................41
Hình 3.6: Các mẫu dung dịch nano bạc với thời gian phản ứng khác nhau ............42
Hình 3.7a: Đồ thị biểu thị liên quan giữa thời gian phản ứng với bƣớc sóng hấp thụ
cực đại và độ hấp thụ ánh sáng ở bƣớc sóng tƣơng ứng .........................................43
Hình 3.7b: Đồ thị biểu thị liên quan giữa thời gian phản ứng với bƣớc sóng hấp thụ
cực đại và độ hấp thụ ánh sáng ở bƣớc sóng tƣơng ứng .........................................43
Hình 3.8: Các mẫu dung dịch nano bạc với thời gian phản ứng khác nhau ............45
Hình 3.9a: Đồ thị biểu thị liên quan giữa nồng độ bạc nitrat với bƣớc sóng hấp thụ
cực đại và độ hấp thụ ánh sáng ở bƣớc sóng tƣơng ứng .........................................45

Hình 3.9b: Đồ thị biểu thị liên quan giữa nồng độ bạc nitrat với bƣớc sóng hấp thụ
cực đại và độ hấp thụ ánh sáng ở bƣớc sóng tƣơng ứng .........................................46
Hình 3.10: Các mẫu dung dịch nano bạc với nhiệt độ phản ứng khác nhau ...........47
Hình 3.11a: Đồ thị biểu thị liên quan giữa nhiệt độ phản ứng với bƣớc sóng hấp thụ
cực đại và độ hấp thụ ánh sáng ở bƣớc sóng tƣơng ứng .........................................48
Hình 3.11b: Đồ thị biểu thị liên quan giữa nhiệt độ phản ứng với bƣớc sóng hấp thụ
cực đại và độ hấp thụ ánh sáng ở bƣớc sóng tƣơng ứng .........................................48
Hình 3.12: Mẫu nano bạc tổng hợp đƣợc ở điều kiện tối ƣu ..................................50
Hình 3.13: Phổ IR của dung dịch nano bạc ...........................................................50
Hình 3.13: Ảnh TEM của hạt nano bạc .................................................................51

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

xiv
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Từ viết tắt

AOT

Aerosol OT

SDS

Sodium Dodecyl Sulfate

PVP

Polyvinylpyrrolidon

SEM

Scanning Electron Microscopy

AFM

Atomic Force Microscopy

AAS

Absorbance Atomic Spectroscopy

UV-Vis

Ultraviolet-Visible

TEM

Transmission Electron Microscopy

FTIR

Fourier transform infrared spectroscopy

DLS

Dynamic light scattering

XRD

X-ray diffraction

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

LỜI MỞ ĐẦU
Nano là một lĩnh vực khá mới tại Việt Nam việc nghiên cứu và chế tạo vật liệu
nano mới đƣợc tiến hành trong thời gian gần đây, mặc dù thế giới đã có nhiều
nghiên cứu sản xuất ứng công nghệ này.
Khi đạt đến kích cỡ nano tới hạn, các kim loại chuyển tiếp có khả năng hoạt
động rất mạnh. Những hoạt tính ở kích cỡ thông thƣờng kim loại không thể hiện,
nhƣng khả năng diệt khuẩn, khả năng xúc tác cho nhiều phản ứng xảy ra ở nhiệt độ
thƣờng hoặc ở nhiệt độ âm, và quan trọng nữa là tính dẫn thuốc thông minh trong y

học, hơn nữa nó có khả năng phát quang khi chiếu tia sáng vào, mà không cần đến
chất phát quang gây độc tới các tế bào nhƣ một số hóa chất sử dụng để tạo phát
huỳnh quang trong công nghệ sinh học,…Lợi dụng các tính chất này, rất nhiều nano
của kim loại ứng dụng vào thực tế cuộc sống và trong công nghiệp.
Việc tổng hợp nano kim loại hiếm (Au, Ag, Pt, …) đã và đang thu hút sự quan
tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới bởi những ứng dụng rộng rãi của chúng
trong nhiều lĩnh vực nhƣ vật lý, hóa học, khoa học vật liệu, khoa học y sinh, dƣợc
phẩm, …. Trong số các vật liệu nano, nano bạc đƣợc quan tâm hàng đầu do có
nhiều ứng dụng có giá trị thực tiễn nhƣ làm xúc tác cho các phản ứng hữu cơ,
sensor, trong y học để phát hiện và hỗ trợ điều trị ung thƣ, trong công nghiệp chế
tạo thiết bị và linh kiện điện tử, xử lý môi trƣờng, ... Hiện nay, đã có nhiều công
trình nghiên cứu tổng hợp thành bạc nano bằng nhiều phƣơng pháp khác nhau. Tuy
nhiên, nhiều hóa chất độc hại đƣợc yêu cầu xử lý sau quá trình tổng hợp. Vì vậy,
việc sử dụng phƣơng pháp hóa học xanh là cần thiết để giải quyết vấn đề về môi
trƣờng, chẳng hạn nhƣ việc giảm thiểu chất phản ứng hoặc dung môi.
Trong khuôn khổ đề tài “nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ dịch chiết cam”
mục đích chủ yếu nghiên cứu tổng hợp hạt nano từ dịch chiết cam và phân tích một
số đặc tính của hạt nano bạc tạo thành, hƣớng tới việc giảm thiểu sử dụng hóa chất
trong tổng hợp nano bạc. Việc tận dụng nƣớc ép trái cây để điều chế nano bạc là
một phƣơng pháp thân thiện với môi trƣờng và tận dụng sản phẩm nông nghiệp của
vùng Đồng bằng sông Cửu Long.

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1 Sơ lƣợc tình hình nghiên cứu trong nƣớc và trên thế giới
1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Công nghệ nano là một khoa học mới đang phát triển rất nhanh chóng và đƣợc
ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống nhƣ điện tử, hóa học, y
sinh,... Trong đó nano bạc rất đƣợc chú ý vì bạc nano có hoạt tính diệt khuẩn cao,
không độc hại với con ngƣời và môi trƣờng.
Một số tính chất và ứng dụng của nano bạc đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng
trong những năm gần đây nhƣ: dung dịch keo nano bạc đƣợc áp dụng vào quá trình
sản xuất vải cotton, các loại vải có chứa hạt nano bạc có tính chất kháng khuẩn và
độ bền cao[1]. Bên cạnh đó dựa vào hoạt động kháng khuẩn, nano bạc còn đƣợc
nghiên cứu ứng dụng làm chất bảo quản trong lĩnh vực mỹ phẩm. Nghiên cứu cho
thấy các hạt nano bạc giúp ổn định chống lắng trong khoảng thời gian dài, chống lại
các loại vi khuẩn và nấm mốc hiệu quả, đặc biệt không thâm nhập vào da ngƣời
bình thƣờng[2]. Ngoài ra với đặc tính kháng khuẩn và kháng nấm tự nhiên, hạt nano
bạc đƣợc xem là hƣớng trị liệu mới để điều trị vết thƣơng trong thực hành lâm sàng,
giúp chữa trị nhanh chóng và cải thiện diện mạo thẩm mỹ của vết thƣơng. Nghiên
cứu cho thấy các hạt nano bạc phát huy các thuộc tính kháng sinh chống viêm
nhiễm vết thƣơng và điều biến một số chức năng gan, thận trong khi da lành vết
thƣơng[3]. Nano bạc có thể đƣợc sử dụng để phát hiện các bất thƣờng khác nhau và
các bệnh trong cơ thể con ngƣời bao gồm cả ung thƣ [4],…
Tuy nhiên cũng một số nghiên cứu đánh giá về độc tính của bạc. Các nghiên
cứu cho thấy nano bạc không thể phân biệt đối xử giữa các chủng vi khuẩn khác
nhau và do đó có thể tiêu diệt các cả các vi khuẩn có lợi[5]. Bạc từ chất thải công
nghiệp đƣợc thải vào môi trƣờng với số lƣợng lớn, các ion này trong nƣớc gây ô
nhiễm môi trƣờng và ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời và sinh vật nhƣ: gây đổi
màu xanh-xám của da (argyria) hoặc mắt (argyrosis), và tiếp xúc với hợp chất bạc

hòa tan có thể gây độc nhƣ gan và tổn thƣơng thận, mắt , da, đƣờng hô hấp, và kích
thích đƣờng ruột, và gây những biến đổi bất lợi trong các tế bào máu[6],…Các thí
nghiệm trên chuột cho thấy bạc gây độc hại đối với các tế bào tinh trùng của chuột
trong ống nghiệm nhƣ họ suy giảm chức năng của ty lạp thể. Nano bạc gây độc với
tế bào hơn so với amiăng[7]. Nano bạc cũng có tác dụng độc hại đối với động vật

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

thủy sản bởi vì các ion bạc có thể tƣơng tác với mang cá và ức chế hoạt động
basolateral Na +-K +-ATPase, gây ức chế osmoregulation trong cá[8],… Mặc dù
những nghiên cứu này có xu hƣớng cho rằng nano bạc có thể gây ra độc tính đối với
sinh vật, nhƣng các nghiên cứu đƣợc thực hiện trong điều kiện in vitro là khác biệt
so với trong điều kiện cơ thể và ở nồng độ các hạt nano bạc khá cao.
1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Tại Việt Nam trong những năm gần đây công nghệ nano bắt đầu đƣợc đầu tƣ
và thu hút sự chú ý của các nhà khoa học nhƣ thành lập trung tâm nghiên cứu Vật
liệu cấu trúc Nano và Phân tử (Trung tâm MANAR, Đại học Quốc gia TP.HCM).
Tuy nhiên cho đến nay số lƣợng công trình nghiên cứu về kim loại nano đƣợc công
bố trên tạp trí khoa học trong nƣớc còn hạn chế.
Một số nghiên cứu chế tạo nano và ứng dụng của nó đƣợc công bố tại Việt
Nam đƣợc trong những năm gần đây nhƣ: nghiên cứu chế tạo thành công nano bạc

bằng phƣơng pháp chiếu xạ tia gamma và ứng dụng chế tạo chai xịt khử mùi [9], chế
tạo nano bạc bằng phƣơng pháp hóa ƣớt ứng dụng diệt khuẩn E.Coli [10], chế tạo
nano bạc bằng phƣơng pháp chiếu xạ, sử dụng polyvinylpyrrolidone/ chitosan làm
chất ổn định[11], nghiên cứu tổng hợp và đánh giá khă năng khử khuẩn của vật liệu
nano bạc mang trên than hoạt tính [12], Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp Ag-nano/
carbon nanotubes (CNTs)/ cotton và ứng dụng trong xử lý nƣớc nhiễm khuẩn[13],
nghiên cứu chế tạo hạt Ferit gatnet R3Fe5O12 (R=Y, Gd, Dy) có kích thƣớc Nanomet
[14]
, nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu nano – composite từ polyester bão
hòa và đất sét biến tính bằng poly (Ethylene Oxid)[15], chế tạo vật liệu nano bạc
mang trên mút xốp polyurethane ứng dụng lọc nƣớc uống nhiễm khuẩn [16], nghiên
cứu hoạt tính kháng khuẩn của tấm vải cotton ngâm trong dung dịch keo nano bạc
[17]
, tổng hợp, biến tính bề mặt và định hình vật liệu nano carbon thu đƣợc bằng
phƣơng pháp phân hủy xúc tác các hợp chất chứa carbon trong điều kiện Việt Nam
[18]
, nghiên cứu chế tạo keo bạc nano bằng bức xạ gamma Co - 60 và một số ứng
dụng của chúng trong y học và nông nghiệp[19], nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm
màng lọc có tính sát khuẩn cao sử dụng trong xử lý nƣớc sinh hoạt hộ gia đình từ
compozit polyuretan/nano bạc [20],…

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

3
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

1.2 Sơ lƣợc về công nghệ nano và vật liệu nano
1.2.1 Sơ lƣợc về công nghệ nano
1.2.1.1 Khái niệm
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 thƣớc trên quy mô nanomet (nm, 1 nm = 10-9 m). Ở kích thƣớc nano, vật
liệu sẽ có những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không có đƣợc đó là do
sự thu nhỏ kích thƣớc và việc tăng diện tích mặt ngoài.
Công nghệ nano cũng có thể hiểu là ngành công nghệ dựa trên các hiểu biết
về các quy luật, hiện tƣợng, tính chất của cấu trúc vật lý có kích thƣớc đặc trƣng ở
thang nano [21].
1.2.1.2 Cơ sở khoa học của công nghệ nano
Khoa học và công nghệ nano là một trong những thuật ngữ đƣợc sử dụng
rộng rãi nhất trong khoa học vật liệu ngày nay là do đối tƣợng của chúng là vật liệu
nano có những tính chất khác hẳn với các tính chất của vật liệu khối của những
nghiên cứu trƣớc đó[22].
Sự khác biệt về tính chất của vật liệu nano so với vật liệu khối dựa trên 2
hiện tƣợng sau:
Hiệu ứng bề mặt
Khi vật liệu có kích thƣớc nhỏ thì tỉ số giữa số nguyên tử trên bề mặt và tổng
số nguyên tử của vật liệu gia tăng.
Ví dụ, xét vật liệu tạo thành từ các hạt nano hình cầu. Nếu gọi ns là số nguyên
tử nằm trên bề mặt, n là tổng số nguyên tử thì mối liên hệ giữa hai con số trên sẽ là:
ns = 4n2/3
Tỉ số giữa số nguyên tử trên bề mặt và tổng số nguyên tử sẽ là:

f = ns/n = 4/n1/3 = 4ro/r
Trong đó:

ro là bán kính của nguyên tử.
r là bán kính của hạt nano.

Nhƣ vậy, nếu kích thƣớc của vật liệu giảm (r giảm) thì tỉ số f tăng lên. Do
nguyên tử trên bề mặt có nhiều tính chất khác biệt so với tính chất của các nguyên
tử ở bên trong lòng vật liệu nên khi kích thƣớc vật liệu giảm đi thì hiệu ứng có liên

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

4
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

quan đến các nguyên tử bề mặt, hay còn gọi là hiệu ứng bề mặt tăng lên do tỉ số f
tăng. Khi kích thƣớc của vật liệu giảm đến nm thì giá trị f này tăng lên đáng kể. Sự
thay đổi về tính chất có liên quan đến hiệu ứng bề mặt không có tính đột biến theo
sự thay đổi về kích thƣớc vì f tỉ lệ nghịch với r theo một hàm liên tục.
Bảng 1.1 cho biết một số giá trị điển hình của hạt nano hình cầu. Với một hạt
nano có đƣờng kính 5 nm thì số nguyên tử mà hạt đó chứa là 4.000 nguyên tử, tỉ số

f là 40%, năng lƣợng bề mặt là 8,16×1011 và tỉ số năng lƣợng bề mặt trên năng
lƣợng toàn phần là 82,2%. Tuy nhiên, các giá trị vật lí giảm đi một nửa khi kích
thƣớc của hạt nano tăng gấp hai lần lên 10 nm.
Bảng 1.1 Số nguyên tử và năng lƣợng bề mặt của hạt nano hình cầu[23].
Đƣờng kính
Số nguyên
hạt nano
tử
(nm)

Tỉ số nguyên
tử trên bề
mặt

Năng lƣợng bề
mặt

Năng lƣợng bề
mặt/Năng lƣợng
tổng

(%)

(erg/mol)

(%)

10

40.000

20

4,8.1011

7,6

5

3.000

40

8,6.1011

14,3

2

250

80

2,04.1011

14,3

1

30

90

9,23.1012

82,2

Hình 1.1 Giản đồ về dao động plasmon cho một hạt nano hình cầu, giản đồ này
thể hiện sự di chuyển tƣơng đối của đám mây electron với hạt nhân nguyên tử.
( />
SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

5
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

Hiê ̣u ƣ́ng cô ̣ng hƣởng plasmon bề mă ̣t là sƣ̣ kić h thích tập tể đồng thời của tất
cả các điện tử tự do trong vùng dẫn tới một dao động đồng pha . Các hạt nano kim
loại với kích thƣớc nhỏ hơn bƣớc sóng trong vùng khả kiến bộc lộ đặc tính tự nhiên
liên quan đến cộng hƣởng plasmon bề mặt phụ thuộc vào đặc tính hình học của
hạt nano khi chúng bị kích thích bởi trƣờng điện từ[24]. Trên bề mặt của hạt kim
loại, plasmon thể hiê ̣n ở d ạng sóng đƣợc truyền dọc theo bề mặt của vật dẫn ở

phần chuyển tiếp giữa kim loại và vật liệu điện môi chứa hạt. Plasmon bề mặt
(sóng điện từ) bị kích thích khi các photon của bƣớc sóng tới đập vào khu vực
chuyển tiếp kim loại/điện môi và kích thích dao động cộng hƣởng ở bề mặt, tạo
nên một dạng sóng truyền (plasmon bề mặt)[25]. Đối với các hạt nano kim loại,
kích thƣớc nhỏ tạo ra một sự hấp thụ cƣờng độ mạnh trong khu vực khả kiến/gần
UV. Các điện tử dẫn tạo nên một dao động chọn lọc đặc trƣng, tạo nên dải
Plasmon có thể quan sát trong khu vực gần 530 nm với các hạt nano kích thƣớc
từ 5-20 nm. Đặc tính này đƣợc gọi là dao động cộng hƣởng Plasmon định xứ.
Hiệu ứng bề mặt luôn có tác dụng với tất cả các giá trị của kích thƣớc, hạt
càng bé thì hiệu ứng càng lớn và ngƣợc 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
nên thƣờng bị bỏ qua.
Hiệu ứng kích thước
Các tính chất vật lý, hóa học của các vật liệu đều có một giới hạn về kích
thƣớc, ngƣời ta gọi đó là kích thƣớc tới hạn. Nếu vật liệu nhỏ hơn kích thƣớc này
thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi. Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do
kích thƣớc của nó có thể so sánh đƣợc với kích thƣớc tới hạn của các tính chất vật
liệu.
Các tính chất khác nhƣ tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang và các tính
chất hóa học khác đều có độ dài tới hạn trong khoảng nm.

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

6
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

Bảng 1.2 Độ dài đặc trƣng của một số tính chất của vật liệu [26].
Thông số

Độ dài đặc trƣng (nm)

Bƣớc sóng điện từ

10 – 100

Quãng đƣờng tự do trung bình không
đàn hồi

1 – 100

Hiệu ứng đƣờng ngầm

1 – 10

Vách đômen, tƣơng tác trao đổi

10 – 100

Quãng đƣờng tán xạ spin

1 – 100

Giới hạn siêu thuận từ

5 – 100

Hố lƣợng tử (bán kính Bohr)

1 – 100

Độ dài suy giảm

10 – 100

Độ sâu bề mặt kim loại

10 – 100

Hấp thụ Plasmon bề mặt

10 – 500

Tƣơng 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

Tính chất

Điện

Từ

Quang

Cơ

Xúc tác

Siêu phân
tử

Miễn dịch

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

7
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

1.2.2 Vật liệu nano
1.2.2.1 Khái niệm
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thƣớc nanomet.
Đây là đối tƣợng nghiên cứu của khoa học nano. Tính chất của vật liệu nano phụ
thuộc vào kích thƣớc của chúng, cỡ nanomet đạt tới kích thƣớc tới hạn của nhiều
tính chất lý hóa của vật liệu thông thƣờng. Vật liệu nano có kích thƣớc trải một
khoảng từ vài nanomet đến vài trăm nanomet tùy thuộc vào phƣơng pháp chế tạo và
ứng dụng của chúng [23].
1.2.2.1 Phân loại vật liệu nano
Có rất nhiều cách phân loại vật liệu nano, mỗi cách phân loại cho ra rất nhiều
loại nhỏ nên thƣờng hay làm lẫn lộn các khái niệm. Sau đây là một vài cách phân
loại thƣờng dùng.
Phân loại theo hình dáng của vật liệu
• Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thƣớc nano), ví dụ đám
nano, hạt nano.
• Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó một chiều tự do, hai chiều có
kích thƣớc nano, ví dụ dây nano, ống nano.
• Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó hai chiều tự do, một chiều có
kích thƣớc nano, ví dụ màng mỏng (có chiều dày kích thƣớc nano).
Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có
một phần của vật liệu có kích thƣớc nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không chiều,
một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.
Phân loại theo tính chất vật liệu thể hiện sự khác biệt ở kích thước nano: Vật
liệu nano kim loại, vật liệu nano bán dẫn, vật liệu nano từ tính, vật liệu nano sinh
học,…
Ngoài ra có thể phối hợp hai cách phân loại với nhau, hoặc phối hợp hai khái
niệm nhỏ để tạo ra các khái niệm mới. Ví dụ, với đối tƣợng là "hạt nano kim loại"
trong đó "hạt" đƣợc phân loại theo hình dáng, "kim loại" đƣợc phân loại theo tính

chất hoặc "vật liệu nano từ tính sinh học" trong đó cả "từ tính" và "sinh học" đều là
khái niệm có đƣợc khi phân loại theo tính chất.

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

8
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

1.3 Khái quát về hạt nano kim loại và hạt nano bạc
1.3.1 Hạt nano kim loại
Hạt nano kim loại là một khái niệm để chỉ các hạt có kích thƣớc nano đƣợc tạo
thành từ các kim loại.
Hạt nano kim loại mang những tích chất đặc trƣng nhƣ:
Tính chất quang: có đƣợc do sự dao động tập thể của các điện tử dẫn đến
quá trình tƣơng tác với bức xạ sóng điện từ. Khi dao động, các điện tử sẽ phân
bố lại trong hạt nano làm cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành một lƣỡng cực
điện. Dẫn đến xuất hiện một tần số cộng hƣởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
Các yếu tố về hình dáng, độ lớn của hạt nano và môi trƣờng xung quanh gâ y
ảnh hƣởng nhiều nhất. Bên cạnh đó, mật độ hạt nano cũng ảnh hƣởng đến tính
chất quang. Nếu mật độ loãng thì có thể coi nhƣ gần đúng hạt tự do, nếu nồng độ
cao thì phải tính đến ảnh hƣởng của quá trình tƣơng tác giữa các hạt. Ví dụ, ánh

sáng phản xạ lên bề mặt vàng ở dạng khối có màu vàng. Tuy nhiên, ánh sáng truyền
qua lại có màu xanh nƣớc biển hoặc chuyển sang màu da cam khi kích thƣớc của
hạt thay đổi. Hiện tƣợng thay đổi màu sắc nhƣ vậy là do một hiệu ứng gọi là cộng
hƣởng plasmon bề mặt. Chỉ có các hạt nano kim loại, trong đó các điện tử tự do mới
có hấp thụ ở vùng ánh sáng khả kiến làm cho chúng có hiện tƣợng quang học nhƣ
trên [23].

Hình 1.2 Chiếc cốc Lycurgus (Roman, thế kỷ IV TCN) có chứa các hạt
nano vàng và bạc kích thƣớc 70nm, với tỉ phần mol 14:1
( />
SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

9
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON

Chương 1: Tổng quan

Tính chất điện: Khi kích thƣớc của vật liệu giảm dần, hiệu ứng lƣợng tử do
giam hãm làm rời rạc hóa cấu trúc vùng năng lƣợng gây hiệu hứng chắn Coulomb
(Coulomb blockade).
Tính chất từ: vật liệu khi thu nhỏ kích thƣớc có từ tính tƣơng đối mạnh.
Các kim loại có tính chất sắc từ khi ở kích thƣớc nano sẽ chuyển sang trạng thái
siêu thuận từ. Khi đó, có từ tính mạnh khi có từ trƣờng và không có từ tính khi từ

trƣờng bị ngắt đi, tức là từ dƣ và lực kháng từ hoàn toàn bằng không.
Tính chất nhiệt: Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức
độ liên kết giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể. Khi kích thƣớc của hạt
nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm. Ví dụ, hạt vàng 2 nm có Tm = 500°C,
kích thƣớc 6 nm có Tm = 950°C.
Các phƣơng pháp điều chế hạt nano kim loại:
Phương pháp từ trên xuống (top – down): là phƣơng pháp tạo vật liệu nano từ
vật liệu khối ban đầu.
• Nguyên lý: Trong phƣơng pháp này sử dụng kỹ thuật nghiền hoặc biến dạng
để biến vật liệu có kích thƣớc lớn về kích thƣớc nano.
• Ƣu điểm: Đơn giản, khá hiệu quả, có thể tạo ra một lƣợng lớn vật liệu nano
với hạt nano có kích thƣớc tƣơng đối nhỏ 10 – 100 nm.
• Khuyết điểm: Tính đồng nhất của các hạt nano không cao, có thể tạo nên
khuyết tật ở cấu trúc bề mặt hạt nano. Phải tốn nhiều năng lƣợng và trang thiết bị
phức tạp.
Phương pháp từ dưới lên (bottom – up): tạo hạt nano từ các ion hoặc các
nguyên tử kết hợp lại với nhau. Đây là phƣơng pháp khá phổ biến hiện nay để chế
tạo hạt nano kim loại.
• Nguyên lý: Phƣơng pháp này dựa trên việc hình thành các hạt nano kim loại
từ các nguyên tử hoặc ion, các nguyên tử hay ion khi đƣợc xử lí bởi các tác nhân vật
lý hay hóa học sẽ kết hợp với nhau tạo thành hạt kim loại có kích thƣớc nanomet.
• Ƣu điểm: Tạo ra các hạt nano có tính đồng nhất cao, có kích thƣớc tƣơng
đối nhỏ và đồng đều. Tạo ra ít các khuyết tật trên cấu trúc bề mặt hạt nano và trang
thiết bị phục vụ cho phƣơng pháp khá đơn giản.
• Khuyế t điểm: Chỉ tạo ra đƣợc một lƣợng nhỏ vật liệu nano.

SVTH: Lê Thị Tuyết Xuân

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

10
WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COM