Nghiên cứu điều chế nano hợp kim AU-AG trên nền dextran - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp. Hồ Chí Minh

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ NANO HỢP KIM AU-AG </b>
<b>TRÊN NỀN DEXTRAN </b>

<b>Tôn Nữ Mỹ Phƣơng*_{, Nguyễn Thị Thanh Hải, Trần Thái Hịa}</b>
Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế
* _Email:

<i>Ngày nhận bài: 5/3/2020; ngày hoàn thành phản biện: 18/3/2020; ngày duyệt đăng: 02/4/2020 </i>

<b>TÓM TẮT </b>

Trong bài báo này, vật liệu nano hợp kim vàng-bạc(Au-AgNPs) được tổng hợp
bằng phương ph{p khử hóa học sử dụng dextran làm chất khử đồng thời là chất
bảo vệ. Các thông số ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp nano hợp kim vàng-bạc
như: tỉ lệ nồng độ Chloroauric acid và bạc sulfate pentahydrate, nồng độ dextran,
nhiệt độ và thời gian của hệ phản ứng đã được nghiên cứu. Sự hình thành các hạt
Au-AgNPs với hình thái, cấu trúc sau khi tổng hợp được phân tích bởi phổ tử
ngoại khả kiến (UV–Vis), kính hiển vi điện tử quét (SEM,) phổ tán sắc năng lượng
tia X (EDX).

<b>Từ khóa</b>: dextran, nano hợp kim vàng-bạc, phương ph{p khử hóa học.

<b>1.</b> <b>ĐẶT VẤN ĐỀ </b>

Vật liệu kim loại nano (NPs) đã v| đang nhận được sự quan t}m đặc biệt của
các nhà khoa học trong v| ngo|i nước bởi những tính chất ưu việt như: tính chất
quang, tính chất điện, tính chất từ, tính chất cơ, tính chất xúc tác [1]. Ngày nay, nhiều
hạt nano từ các kim loại quý như Au, Ag v| Pt đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng
rãi do chúng bền và dễ sử dụng trong khơng khí [2]. Các hạt nano bạc có diện tích bề
mặt lớn, có hiệu quả cao và với giá thành phù hợp đã được sử dụng rộng rãi như c{c
tác nhân kháng khuẩn trong ngành công nghiệp y tế, thực phẩm và các ứng dụng mơi

trường [3]. Bên cạnh đó, hạt kim loại có kích thước nano như v|ng cũng có tính kháng
khuẩn cao đối với vi sinh vật nên thể hiện tác dụng diệt khuẩn mạnh mẽ trên vi khuẩn
[4]. Bằng cách kết hợp hai kim loại với nhau tạo thành hợp kim để các thuộc tính có thể
kết hợp một cách tối ưu nhất v| được điều chỉnh bằng kích thước hoặc thành phần của
các hạt. Vàng và bạc đều có cấu trúc fcc với các thơng số mạng tương ứng là 0,408 và
0,409 nm. Theo quy tắc Hume-Rothery, độ hòa tan rắn đòi hỏi một hằng số mạng
không đổi (≤ 15%) v| cấu trúc tinh thể giống hệt nhau của hai nguyên tố. Bởi vì Au và

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

Vì vậy, hiện nay, việc sử dụng hợp kim Au-AgNPs như một tác nhân kháng khuẩn đã
được phát triển cho chúng ta một cách tiếp cận đầy hứa hẹn trong lĩnh vực công nghệ
nano [6]. Các hạt nano được bọc bởi c{c polymer được thử nghiệm với các loài vi
khuẩn kh{c nhau để đ{nh gi{ hiệu quả kháng khuẩn của chúng [7]. Trong bối cảnh
n|y, chúng tơi đã đề xuất phương ph{p khử hóa học đơn giản, nhanh chóng và hiệu
quả để tổng hợp vật liệu hợp kim Au-AgNPs có thể điều chỉnh kích thước và hình
dạng của hạt nano bằng các thông số thực nghiệm.

Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu tổng hợp hợp kim
Au-AgNPs bằng phương ph{p khử hóa học. Qu{ trình được thực hiện bằng phản ứng
khử Ag2SO4·5H2O và HAuCl4.3H2O trong dung môi nước, dextran là chất khử đồng

thời là chất bảo vệ. Kích thước hạt được điều chỉnh bởi các thông số như tỉ lệ hàm
lượng chất tham gia, nhiệt độ và thời gian phản ứng.

<b>2.</b> <b>PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU </b>
<b>2.1.</b> <b>Hóa chất</b>

Muối bạc sulfate pentahydrate (Ag2SO4·5H2O, độ tinh khiết 98%, Merck),

Chloroauric acid (HAuCl4. 3H2O, 99%, Merck), ammoni hydrate (NH4OH, 25-28%,

Meck), dextran (Canada) và ethanol ( C2H5OH, 98%, Meck) được sử dụng trực tiếp

không qua tinh chế.

<b>2.2.</b> <b>Các phƣơng pháp đặc trƣng vật liệu</b>

Phổ hấp thụ UV-Vis của các dung dịch keo Au-AgNPs/dextran được đo trên
máy quang phổ UV-is Jasco-V630, Nhật Bản. Ảnh hiển vi điện tử quét được chụp bằng
máy JMS, 5300LV và thành phần nguyên tố được x{c định bằng phương ph{p ph}n
tích tia X tán sắc điện tử (EDX).

<b>2.3.</b> <b>Thực nghiệm </b>

Dung dịch Au3+ _{được chuẩn bị bằng cách cân 0,985 gam HAuCl}₄_.3H₂_{O (M =}

393,83 đvC) pha trong nước cất 2 lần v| định mức đến 50 mL thu được dung dịch Au3+

nồng độ 50 mM. Lấy 1 ml dung dịch HAuCl4 50 mM pha trong nước cất 2 lần v| định

mức đến 50 ml thu được dung dịch 1 là dung dịch HAuCl4 nồng độ 1 mM.

Dung dịch Ag+_{được chuẩn bị gồm 4,018 gam Ag}₂_SO₄_.5H₂_{O (M = 401,80 đvC)}

pha trong nước cất 2 lần v| định mức đến 500 mL thu được dung dịch Ag+_{nồng độ 20}

mM. Lấy 5 mL dung dịch Ag2SO4.5H2O 20mM và 2 ml NH4 OH 5% pha trong nước cất

2 lần v| định mức đến 100 mL thu được dung dịch 2 là dung dịch [Ag(NH3)4]SO4 nồng

độ 1 mM. Việc pha dung dịch Ag+_{dưới dạng phức với NH}₃_{để tránh hiện tượng kết}

tủa của Ag+_{và Cl}-_{của dung dịch chloroauric acid trong giai đoạn hình thành nano hợp}

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Dung dịch 3 được chuẩn bị gồm 5 gam dextran được khuấy trong 50ml nước
cất 2 lần cho đến khi tan ho|n to|n v| định mức đến 100 mL thu được dung dịch
dextran 5%.

Lấy tỉ lệ thể tích dung dịch 1 và dung dịch 2 từ 10:0 đến 0:10 được hịa tan hồn
to|n v|o nhau dưới dịng khuấy mạnh. Sau đó nhỏ từ từ dung dịch dextran 5% để thực

hiện phản ứng ở nhiệt độ 90o_{C trong 30 phút thu được dung dịch keo nano hợp kim}

vàng-bạc.

Dung dịch được kết tủa bằng ethanol, ly tâm lấy phần rắn nung ở 350o_{C trong 4}

giờ thu được vật liệu rắn AgNPs v| được đặc trưng bằng các phương ph{p như giản
đồ nhiễu xạ XRD, ảnh TEM và phổ EDX.

<b>3.</b> <b>KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN </b>

<b>3.1.</b> <b>Ảnh hƣởng của tỉ lệ nồng độ chloroauric acid và bạc sulfate pentahydrate.</b>
<i><b>Bảng 1.</b></i> Tỉ lệ thể tích giữa dung dịch HAuCl4 và [Ag(NH3)2]2SO4

<b>Kí hiệu mẫu </b> <b>Thể tích dung dịch HAuCl4 </b>
<b>1mM </b>

<b>Thể tích dung dịch </b>
<b>[Ag(NH3)2]2SO4 1mM </b>

M10:0 10ml 0 ml

M9:1 9 ml 1 ml

M7:3 7 ml 3 ml

M5:5 5 ml 5 ml

M3:7 3 ml 7 ml

M1:9 1 ml 9 ml

M0:10 0 ml 10 ml

<i><b>Hình 1.</b></i>Phổ UV-Vis các dung dịch keo hợp kim Au-AgNPs sau 30 phútphản ứngvớicác tỉ lệ
nồng độ Au3+_{: Ag+ khác nhau.}

350 400 450 500 550 600 650 700 750

0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
M10:0
M9:1
M7:3

M5:5
M3:7
M1:9
M0:10

Bước sóng (nm)

Độ hấp thụ 55

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<i><b>Hình 2.</b></i> Các giá trị bước sóng hấp thụ cực đại tương ứng với các mẫu Au-AgNPs

Từ phổ UV –Vis ở hình 1 cho thấy bước sóng hấp thụ cực đại của M0:10 và
M10:0 lần lượt l| 426nm v| 556,5nm tương ứng với bước sóng hấp thụ cực đại đặc
trưng của dung dịch nano bạc và nano vàng, chứng tỏ đã có sự hình thành nano vàng
trong M10:0 và nano bạc M0:10 [8].

Các phổ còn lại đều chỉ xuất hiện một đỉnh hấp thụ v| có bước sóng hấp thụ
cực đại nằm trong khoảng từ 420 nm đến 560 nm là khoảng bước sóng hấp thụ đặc
trưng của dung dịch hợp kim Au-AgNPs, chứng tỏ đã có Au-AgNPs dạng hợp kim
trong dung dịch [9] .

Sau 30 phút phản ứng h|m lượng nano vàng- bạc trong dung dịch của các mẫu
có tỉ lệ nồng độ Au3+ _{: Ag}+_{khác nhau dịch chuyển theo quy luật: mẫu có tỉ lệ Au}3+_càng

lớn thì có bước sóng hấp thụ cực đại càng gần về bước sóng hấp thụ cực đại của nano
v|ng v| ngược lại, với mẫu có tỉ lệ Ag+_{càng lớn thì có bước sóng hấp thụ cực đại càng}

gần về bước sóng hấp thụ cực đại của nano bạc. Điều này cho thấy hợp kim Au-AgNPs
đều có thể hình thành với các tỉ lệ Au3+ _{: Ag}+_{khác nhau.}

M10:0 M9:1 M7:3 M5:5 M3:7 M1:9 M0:10

420
440
460
480
500
520
540
560

426
476

518
530

542,5
554

Bước sóng hấp thụ cực đại (nm)

556,5

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>3.2.</b> <b>Ảnh hƣởng của nồng độ dextran </b>

<b>Hình 3. </b>Phổ UV-Vis các dung dịch keo hợp kim Au-AgNPs
vớicác nồng độ dextran khác nhau.

Từ phổ UV-Vis hình 3 cho thấy khi nồng độ dextran tăng dần thì bước sóng

hấp thụ cực đại có sự thay đổi đ{ng kể. Với nồng độ dextran 0,5% có bước sóng hấp
thụ cực đại ở 526 nm l| bước sóng của hợp kim Au-AgNPs tỉ lệ 5:5. Đỉnh hấp thụ nhọn
và cao nhất chứng tỏ lượng hợp kim Au-AgNPs tạo ra có kích thước đồng đều hơn c{c
đỉnh peak cịn lại. Vì vậy chúng tôi chọn nồng độ dextran l| 0,5% để khảo sát tiếp các
yếu tố ảnh hưởng khác trong nghiên cứu này.

<b>3.3.</b> <b>Đặc trƣng vật liệu Au-AgNPs </b>

Từ ảnh SEM ở hình 4 cho thấy các hạt hợp kim Au-AgNPs có kích thước giảm
dần theo tỉ lệ nồng độ vàng : bạc từ 9:1 cho đến 1:9. Trong đó, C{c hạt nano hợp kim
vàng – bạc ở hình (a), (b) có dạng hình cầu với kích thước trung bình khoảng 50 nm và
kh{ đồng đều, ở hình (c), (d) có dạng hình cầu với kích thước trung bình khoảng 15 nm
nhưng kết dính lại với nhau tạo thành các mảng.Trong đó, c{c hạt hợp kim Au-AgNPs
ở hình (c) có dạng hình cầu với kích thước trung bình khoảng 30 nm v| kh{ đồng đều.
Như vậy, kích thước hạt giảm dần khi tỉ lệ Au3+_{giảm dần và Ag}+_{tăng dần.}

400 450 500 550 600 650 700

0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1

1.2 _0,25%

0,5%
0,75%
1%

<b>508</b>

<b>495495</b>

<b>526</b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<i><b>Hình 4.</b></i> Ảnh SEM của các mẫu hợp kim Au-Ag NPs
(a) M9:1, (b) M7:3, (c) M5:5, (d) M3:7 và (e) M1:9

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<i><b>Hình 5. </b></i>Ảnh EDX của hợp kim Au-AgNPs (M5:5)

<i><b>Hình 6.</b></i>Phổ EDX của hợp kim Au-AgNPs (M5:5)
<i><b>Bảng 2.</b></i> Kết quả thành phần hợp kim Au-AgNPs (M5:5)

ZAF Method Standardless Quantitative Analysis
Fitting Coefficient : 0.2830

</div>

<!--links-->