Luận văn thạc sĩ VNU UET chế tạo nanô bạc, nghiên cứu hình thái, cấu trúc và các tính chất đặc trưng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ HỒNG MAI HÀ CHẾ TẠO NANƠ BẠC, NGHIÊN CỨU HÌNH THÁI, CẤU TRÚC VÀ CÁC TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG LUẬN VĂN THẠC SỸ Người hướng dẫn: Nguyễn Đức Nghĩa Hà nội - 2005 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ mở đầu Từ hàng nghìn năm trớc ngời đà biết sử dụng đồ dùng bạc để chứa thức ăn nớc uống Với hoạt tính diệt khuẩn, chống nấm đặc biệt mà không độc hại với thể ngời với môi trờng, bạc muối bạc đà đợc nghiên cứu ứng dụng rộng rÃi Cùng với phát triển khoa học công nghệ nanô, ngời đà tiến hành chế tạo kim loại bạc kích thớc nanô để nâng cao khả diệt khuẩn phạm vi ứng dụng bạc Hiện giới đà xuất nhiều sản phẩm có sử dụng nanô bạc làm chất diệt khuẩn, khử mùi làm chất dẫn điện Tuy nhiên, nay, Việt Nam cha có nghiên cứu kỹ lỡng quy trình công nghệ chế tạo nanô bạc Chính lý đó, đà tiến hành thực đề tài Chế tạo nanô bạc, nghiên cứu hình thái, cấu trúc tính chất đặc trng Đề tài tập trung nghiên cứu, khảo sát yếu tố có ảnh hởng đến trình chế tạo keo bạc Đề tài đà thu đợc kết sau: - Đà chế tạo thành công keo nanô bạc phân tán môi trờng n−íc víi nång ®é cã thĨ tíi 5% Tõ keo nanô bạc đà tiến hành trình keo tụ thu đợc nanô bạc dạng bột - Đà chế tạo đợc keo nanô bạc phân tán dung môi hữu (benzen, toluen ) Đồng thời đà phân tán đợc nano bạc loại polyme nh : PVA, acrylic, epoxy, nylon6 - Sản phẩm nanô bạc đà đợc phân tích hình thái, cấu trúc tính chất đặc trng Những kết thu đợc có nhiều u điểm so sánh với công bố gần nhóm nghiên cứu giới Hoàng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LuËn văn thạc sĩ Chơng 1: TổNG QUAN 1.1 Giới thiệu công nghệ nanô 1.1.1 Khái niệm đời công nghệ nanô (8x) Hạt nhân tế bào Mamallan (10x) Dạng vi khuẩn 100 nm 1000 Kích thớc nanô 10 Immunoglobin Virut pollo Các hạt nanô Fulleren-C60 (100x) Erythrocyle (Tế bào hồng cầu) Nguyên tư 0,26 0,04 Cs Rb K Na Li H H×nh 1.1: So sánh kích thớc nanô tinh thể với loại vi khuẩn, virus phân tử [12] Thuật ngữ công nghệ nanô (nanotechnology) xuất từ năm 70 kỷ 20, liên quan đến công nghệ chế tạo cấu trúc vi hình mạch vi điện tử Độ xác đòi hỏi cao, từ 0,1 đến 100 nm, tức phải xác đến lớp nguyên tử, phân tử Mặt khác trình vi hình hoá linh kiện đòi hỏi ngời ta phải nghiên cứu lớp mỏng có bề dày cỡ nm, sợi mảnh có bề ngang cỡ nm, hạt có đờng kính cỡ nm Phát hàng loạt tợng, tính chất mẻ, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác để hình thành chuyên ngành có gắn thêm chữ nanô Hơn nữa, việc nghiên cứu trình sống xảy tế bào cho thấy sản xuất chất sống nh protein, đợc thực Hoàng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ việc lắp ráp vô tinh vi, đơn vị phân tử với mà thành, tức phạm vi công nghệ nanô [1] 1.1.2 Cơ sở khoa học công nghệ nanô Khoa học nanô nghiên cứu vấn đề vật lý học, hoá học, sinh học cấu trúc nanô Dựa kết khoa học nanô đến nghiên cứu ứng dụng cấu trúc nanô Công nghệ nanô dựa sở khoa häc chđ u sau: + HiƯu øng kÝch th−íc lợng tử : Các hệ bán dẫn thấp chiều hệ có kích thớc theo một, hai ba chiỊu cã thĨ so s¸nh víi b−íc sãng De Broglie kích thớc tinh thể Trong hệ này, kích thớc (nh điện tử, lỗ trống, exciton) chịu ảnh hởng giam giữ lợng tử chuyển động bị giới hạn dọc theo trục bị giam giữ Hiệu ứng giam giữ lợng tử đợc quan sát thông qua dịch đỉnh vỊ phÝa sãng xanh phỉ hÊp thơ víi sù giảm kích thớc hạt Khi kích thớc hạt giảm tới gần bán kính Bohr exciton, có thay đổi mạnh mẽ cấu trúc điện tử tính chÊt vËt lý [1, 2, 4] + HiÖu øng kÝch thớc: Các đại lợng vật lý thờng đợc đặc trng số đại lợng vật lý không đổi, ví dụ độ dẫn điện kim loại, nhiệt độ nóng chảy, từ độ bÃo hoà vật liệu sắt từ Nhng đại lợng đặc trng không ®ỉi kÝch th−íc cđa vËt ®đ lín vµ ë thang nanô Khi giảm kích thớc vật xuống đến thang nanô, tức vật trở thành cấu trúc nanô đại lợng đặc trng nói không bất biến nữa, ngợc lại chúng thay ®ỉi theo kÝch th−íc vµ gäi ®ã lµ hiƯu øng kích thớc Sự giảm theo kích thớc đợc giải thích vai trò tán xạ điện tử bề mặt tăng bề dày lớp nanô giảm [1] + Hiệu ứng bề mặt: Các cấu trúc nanô có kích thớc theo chiều nhỏ nên chúng có diện tích bề mặt đơn vị thĨ tÝch rÊt lín HiƯu øng Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ bề mặt thờng liên quan đến trình thụ động hoá bề mặt, trạng thái xạ bề mặt sức căng bề mặt vật liệu Một số tính chất đặc biệt vật liệu cấu trúc nanô có nguyên nhân tơng tác điện-từ chúng qua lớp bề mặt hạt nanô cạnh Lực tơng tác nhiều trờng hợp lớn lực tơng tác Van der Waals [1, 2] Đờng kính 1cm 1mm 100µm 10µm 1µm 100nm 10nm 1nm DiƯn tÝch/g 3cm2 30cm2 300cm2 3000cm2 3m2 30m2 300m2 3000m2 B¶ng 1.1: DiƯn tÝch bề mặt hạt cầu thay đổi theo kích thớc hạt có giả thiết khối lợng riêng hạt cầu g/cm3 [4] Khoa học nanô c«ng nghƯ nan« : Cã ý nghÜa rÊt quan träng hấp dẫn lý sau đây: -Tơng tác nguyên tử điện tử vật liệu bị ảnh hởng biến đổi phạm vi thang nanô Do đó, làm thay đổi cấu hình thang nanô vật liệu ta "điều khiển" đợc tính chất vật liệu theo ý muốn mà không cần phải thay đổi thành phần hoá học Ví dụ thay đổi kích thớc hạt nanô làm cho chúng đổi màu ánh sáng phát thay đổi hạt nanô từ tính để chúng trở thành hạt đômen tính chất từ thay đổi hẳn -Vật liệu nanô có diện tích mặt cao nên chúng lý tởng để dùng vào chức xúc tác cho hệ phản ứng hoá học, hấp phụ, nhả thuốc chữa bệnh từ từ thể, lu trữ lợng liệu pháp thẩm mỹ Hoàng Mai Hà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ -Vật liệu có chứa cấu trúc nanô cứng hơn, nhng lại bền so với vật liệu mà không hàm chứa cấu trúc nanô Các hạt nanô phân tán thích hợp tạo vật liệu compozit siêu cứng -Tốc độ tơng tác truyền tín hiệu cấu trúc nanô nhanh cấu trúc micro nhiỊu vµ cã thĨ sư dơng tÝnh chÊt −u viƯt để chế tạo hệ thống nhanh với hiệu sử dụng lợng cao -Vì hệ sinh học có tổ chức vật chất thang nanô, nên phận nhân tạo, dùng tế bào, có tổ chức cấu trúc nanô bắt chớc tự nhiên chúng dễ tơng hợp sinh học Điều quan trọng cho việc bảo vệ sức khoẻ [1] 1.1.3 Các phơng pháp hoá học chế tạo vật liệu nanô TOP - DOWN BOTTOM - UP Hình 1.2: Công nghệ chế tạo vật liƯu cÊu tróc nano [5] VËt liƯu nano cã thĨ bột rời có kích thớc hạt từ 0,1 nanomet ®Õn 100 nanomet, cã thĨ lµ vËt liƯu khèi nh−ng cấu tạo từ hạt có kích thớc nanomet Trong công nghệ nano có phơng thức từ xuống dới (top- Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ down) chia nhỏ hệ thống lớn để cuối tạo đợc đơn vị có kích thớc nano phơng thức từ dới lên (bottom-up) lắp ghép hạt cỡ phân tử hay nguyên tử lại để thu đợc kích thớc nano Đặc biệt, gần việc thực công nghệ nano theo phơng thức bottom-up trở thành kỹ thuật tạo hình thái vật liệu mà loài ngời mong ớc nên thu hút đợc nhiều quan tâm Dới trình bày số phơng pháp hoá học chế tạo vật liệu nanô phổ biến [1] 1.1.3.1 Phơng pháp lắng đọng pha hoá học (CVD) Bằng phơng pháp hoá học vật lý ngời ta tạo vật liệu dới dạng pha cho lắng đọng bề mặt đế để tạo lớp phủ Khi ngng đọng có xảy phản ứng hoá học nên không thiết vật liệu lớp phủ phải giống nh vật liệu pha Lắng đọng pha hoá học công nghệ xử lý vật liệu đợc sử dụng rộng rÃi Ngoài ứng dụng ứng dụng tạo lớp phủ màng mỏng bề mặt đế, đợc sử dụng để sản xuất vật liệu dới dạng bột có độ nguyên chất cao, nh chế tạo vật liệu compozit thông qua phơng pháp thấm Phơng pháp đợc sử dụng để lắng đọng nhiều loại vật liệu Ar Bơm hút chân không Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống tổng hợp CVD Lò nung Thiết bị ổn nhiệt Monome ống thuỷ tinh thạch anh Thiết bị điều chỉnh tốc độ dòng chảy khí (MFC) Đế ( Substrate ) Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ Quá trình CVD bao gồm phun khí tiền chất vào buồng chứa vật thể đà đợc nung nóng để làm đế Các phản ứng hoá học xảy song song gần với bề mặt nóng, dẫn đến lắng đọng tạo màng mỏng bề mặt đế Quá trình CVD thờng đợc thực áp suất thấp, có khí mang, nhiệt độ từ 200 ữ 1600 0C Để tăng tốc độ lắng đọng và/hoặc giảm nhiệt độ lắng đọng trình CVD, ngời ta thờng sử dụng nguồn hỗ trợ nh− plasma, ion, photon, laser, [1, 5] 1.3.1.2 Ph−¬ng pháp Sol-gel Trong khoảng 20 năm trở lại đây, công nghệ sol-gel đợc sử dụng nhiều để chế tạo loại vật liệu khác Sản phẩm tổng hợp thông qua công nghệ bao gồm nhiều loại: dạng hạt, màng, bột đợc ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau: quang hóa, sensor, [11] Bản chất phơng pháp sol-gel dựa phản ứng thủy phân ngng tụ tiền chất Bằng cách điều chỉnh tốc độ hai trình, thủy phân ngng tụ, thu đợc vật liệu mong muốn Từ hỗn hợp (sol) bao gồm tiền chất dung môi, qua phản ứng thủy phân ngng tụ ta thu đợc gel Quá trình sol-gel cho ta gel chứa toàn chất tham gia phản ứng dung môi ban đầu, kết tủa gel tách khỏi dung môi có chất sau phản ứng [11] Dựa vào vật liệu gốc để sử dụng cho trình sol-gel ngời ta chia phơng pháp sol-gel thành ba dạng chính: -Sol-gel từ thủy phân muối dung dịch nớc: trình sol-gel từ thủy phân muối dung dịch nớc thờng sử dụng muối axít nitric axít clohydric, muối dễ tan nớc Ưu điểm phơng pháp muối đợc sử dụng thờng rẻ tiền, giá thành sản phẩm rẻ so với phơng pháp khác Phơng pháp th−êng Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ đợc sử dụng để sản xuất Fe2O3, Al2O3, TiO2 Tuy nhiên muối thờng thủy phân nhanh khó điều khiển để có kích thớc hạt cỡ nano - Sol-gel từ thủy phân phức chất: Phức chất đợc dùng thờng phức cation kim loại với phối tử hữu Các phối tử hữu đợc sử dụng thờng axít cacboxylic nh axit citric, axit tartric, axit oleic, axit naphtanic Phơng pháp thờng đợc sử dụng để tổng hợp vật liệu nh gốm siêu dẫn, vật liệu điện môi vật liệu có cấu trúc perovskite Liên kết phối tử phức chất liên kết phối trí, lợng liên kết phối trí thờng nhỏ liên kết ion, tính phân cực giảm dễ đạt đợc hòa trộn phân tử thành phần phản ứng, sản phẩm phản ứng phân bố kích thớc hạt nhỏ Ngng tụ dung môi Các hạt đồng Sol Gel Aero gel Gel hoá Bay Sợi Bay dung môi Màng Xerogel Xerogel Nhiệt Màng mỏng mật độ cao Gốm mật độ cao Hình 1.4: Công nghệ sol - gel chế tạo polyme nano xốp [11] - Sol-gel từ thủy phân alkoxide kim loại: Trong phơng pháp này, vật liệu ban đầu đợc sử dụng alkoxide, nhng sản phẩm thu đợc thờng Hoàng Mai Hà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ cã chÊt l−ỵng rÊt cao, tõ mét tiỊn chÊt thực đồng thời hai trình thủy phân ngng tụ tạo mạch lới hóa [6, 11] 1.3.1.3 Phơng pháp điện hoá Phơng pháp điện hoá đợc dùng phổ biến để tạo lớp kim loại mỏng bề mặt vật dẫn điện Dung dịch điện phân, chất liệu điện cực, mật độ dòng điện, điện thế, nhiệt độ yếu tố quan trọng để có lớp mạ có chất lợng Thông thờng yêu cầu chất lợng lớp mạ phải bám vào bề mặt, độ bóng cao Đối với công nghệ nanô có ba yêu cầu khác nhau: - Yêu cầu lớp mạ phải có độ dày cỡ nanomet để dùng làm điện cực, làm lớp lót nhằm thu hút số nguyên tử, phân tử bám vào - Yêu cầu lớp vật liệu đặc nhng có cấu trúc hạt tinh thể nhỏ kích cỡ nanomet Đây vật khối có hạt tinh thể nanô - Có thể chọn chế độ thích hợp để lớp phủ hình thành điện cực liên tục mà gồm hạt nanô rời, liên kết với yếu Lớp phủ không thật đặc, bề mặt không láng bóng mà có nhiều nhấp nhô vi mô Có thể dùng trực tiếp cạo lấy bột Phơng pháp điện hoá đợc dùng để lấp lỗ nanô màng polyme để tạo điện cực nanô nhằm điều khiển ion chuyển động Đó màng nhân tạo có kênh ion điều khiển đợc, thí dụ cấu tạo nanocompozit kim loại- chất dẻo để phân tách chọn lọc ion [1] 1.3.1.4 Phơng pháp đảo mixen Đảo mixen phơng pháp đợc ứng dụng rộng rÃi để chế tạo nanô tinh thể Những nghiên cứu gần đà cho thấy phơng pháp có nhiều khả ứng dụng để chế tạo hạt nanô tinh thể bán dẫn, ceramic mà hình dạng kích thớc hạt điều khiển cách dễ dàng Hoàng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 58 Luận văn thạc sĩ 3.5 Nghiên cứu cấu tạo tính chất nanô bạc phổ UV-VIS Kết nghiên cứu phổ UV-VIS máy Lambda 2UV/VIS Spectrometer, Perkin-Elmer phòng thí nghiệm hoá phân tích - Viện Hoá Học với dải sóng từ 190 tới 800 nm ®Ịu cho mét ®Ønh hÊp thơ ë kho¶ng 420 nm hạt nanô bạc Hình 3.15 phổ UV-VIS hệ keo nanô bạc phân tán tôluen mÉu C5 Trong d¶i b−íc sãng tõ 350 tíi 700nm, hƯ keo cã mét ®Ønh hÊp thơ ë 420,5 nm Hình 3.16 phổ UV-VIS hệ keo nanô bạc phân tán nớc mẫu D5 Trong dải bớc sãng tõ 200 tíi 500nm, hƯ keo cã ba ®Ønh hấp thụ 203,36nm; 271,20 nmvà 417,44nm Trong có đỉnh hấp thụ 417,44nm nanô bạc Theo tác giả Van Hyning Zukoski, Sự thay ®ỉi ®Ønh hÊp thơ phỉ UV-VIS cịng nh− mµu sắc hệ keo có liên quan đến kích thớc mật độ hạt keo Các hạt kích thớc nhỏ từ - 10 nm hƯ keo th−êng cho mµu vàng sáng, chúng hấp thụ bớc sóng ngắn khoảng 400 nm Các hạt có kích thớc lớn thờng chuyển dần sang màu nâu đen hấp thụ bớc sóng dài (500 - 800 nm) Ngoài ra, theo số tác giả, dịch đỉnh hấp thụ vỊ phÝa b−íc sãng ng¾n phỉ UV-VIS cã thĨ liên quan tới phối tử chất hoạt động bề mặt bao bọc quanh hạt nanô bạc Hoàng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 59 Luận văn thạc sĩ Hình 3.15: Phổ UV-VIS hệ keo nanô bạc phân tán toluen mẫu C5 Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 60 Luận văn thạc sĩ Hình 3.16: Phổ UV-VIS hệ keo nanô bạc phân tán nớc mÉu D5 Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 61 Luận văn thạc sĩ 3.6 Nghiên cứu thành phần nanô bạc phơng pháp phân tích nhiệt(TGA) Nghiên cứu thành phần mẫu bột nanô bạc phơng pháp phân tích nhiệt (TGA) cho kết tơng đối giống Do nhiệt độ nóng chảy kim loại bạc 9600C, nên để tránh làm hỏng cốc phân tích (cốc platin) thực phép phân tích nhiệt khoảng từ nhiệt độ phòng tới 9000C, bớc quét 100C/ phút Trên hình 3.15 giản đồ phân tích nhiệt mẫu D5 Từ nhiệt độ phòng 1500C, khối lợng mẫu hầu nh không thay đổi Từ nhiệt độ 2000C - 2500C khối lợng mẫu giảm nhanh chóng, đờng vi phân DrTGA đà cho thấy tốc độ mát khối lợng lớn 2070C Cho tới 3000C, khối lợng mẫu đà giảm 9,529% Trong khoảng nhiệt độ từ 3000C tới 9000C tốc độ giảm khối lợng mẫu đồng đợc thể đờng phân tích nhiệt đờng vi phân DrTGA Từ 3000C tới 9000C khối lợng mẫu bị mát thêm 6.139 % Nh vậy, 9000C tổng khối lợng mẫu bị mát so với khối lợng ban đầu 15,668% Nh xác định đợc thành phần bột nanô bạc có khoảng 84% kim loại bạc, 16% lại chất hoạt động bề mặt bao quanh hạt bạc có nhiệm vụ giữ cho hạt không bị co cụm lại với Từ thành phần ta suy đợc tỷ lệ Ag: ligand oleat 14: Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 62 Luận văn thạc sĩ Hình 3.17: Giản đồ phân tích nhiệt mẫu D5 Hoàng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LuËn văn thạc sĩ 63 3.7 Một số tính chất đặc trng sản phẩm nanô bạc Keo nanô bạc tổng hợp đợc có màu sắc khác phụ thuộc vào điều kiện chế tạo nồng độ hệ keo nồng độ cao (từ 1%) keo nanô bạc có màu nâu đen, pha loÃng hệ keo có màu vàng sáng Với hệ keo đợc chế tạo điều kiện khác theo chiều giảm nồng độ phản ứng, hệ keo nanô bạc chuyển từ màu vàng - đỏ sang màu vàng sáng, màu vàng xanh, cuối màu xanh nồng độ thấp Bảng 3.4: Một số tính chất đặc trng hệ keo nanô bạc Tính chất Hệ keo nanô bạc phân tán nớc Hệ keo nanô bạc phân tán toluen Màu sắc Màu vàng sáng nồng độ thấp (nâu đen nồng độ cao) Màu vàng sáng nồng độ thấp (nâu đen nồng độ cao) Nồng độ bạc (ppm) 100 ữ 50.000 100 ữ 10.000 ữ 10 0.7 ữ Kích thớc hạt trung bình (nm) 4ữ7 4ữ7 pH 10 ữ 14 ~ Các môi trờng phân tán PVA, EVA, Acrylic Epoxy Tû träng (g/cm3) ÷ 1,05 0,866 ữ 0,88 Độ nhớt (cps, 250 C) Hoàng Mai Hà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 64 LuËn văn thạc sĩ Với hệ keo đợc chế tạo điều kiện thích hợp, hệ keo bạc hoàn toàn đồng thể không xảy tợng keo tụ sau nhiều tháng Các hệ keo nanô bạc thờng có độ nhớt cao yếu tố cần thiết để giữ cho hệ keo đợc bền vững Bột nanô bạc có màu đen, ánh bạc giống nh màu graphit Bột nanô bạc phân tán tốt dung môi hữu nh benzen, toluen 3.8 Phân tán nanô bạc polyme Các hạt nanô bạc đà đợc phân tán polyme nh PVA, acrylic, epoxy, nylon6 với nồng độ bạc tới 2% Kết thu đợc cho thấy nanô bạc đà phân tán polyme không cã dÊu hiƯu cđa sù co cơm hay t¸ch pha Màng PVA chứa nanô bạc có màu vàng sáng suốt (Thay màu trắng màng PVA tinh khiết) Nhựa epoxy chứa nanô bạc chuyển từ màu trắng sang màu vàng sáng Các hạt nylon6 chứa nanô bạc có màu vàng nâu Việc phân tán thành công nanô bạc loại dung môi polyme đà mở khả đa nanô bạc vào nhựa, sơn, cao su để làm chất dẫn điện khử trùng (dùng để làm loại đồ hộp, tủ lạnh, máy giặt, điều hoà không khí có khả kháng khuẩn khử mùi) Hoàng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 65 Luận văn thạc sĩ Hình 3.18: Màng polyvinyl ancol(PVA) có chứa nanô bạc Hình 3.19: Các epoxy có chứa nanô bạc Hoàng Mai Hà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 66 Luận văn thạc sĩ Hình 3.20: Các hạt nylon6 có chứa nanô bạc Thực nghiệm cho thấy hạt nanô bạc dễ dàng thấm sâu vào vải, giấy tạo loại vải giấy có tính dẫn điện khử trùng Ta sử dụng chúng cho mục đích bảo quản thực phẩm khử mùi Đây hớng áp dụng giàu triển vọng thực đợc ViƯt Nam Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 67 Luận văn thạc sĩ Kết luận Đề tài Chế tạo nanô bạc, nghiên cứu hình thái, cấu trúc tính chất đặc trng đà thu đợc kết sau: Đà chế tạo đợc keo nanô bạc phân tán bền vững môi trờng nớc với nồng độ từ 0,1 tới 5%; Xác định đợc điều kiện thích hợp cho phản ứng khử, là: + Tác nhân khử đờng glucôzơ + Chất hoạt động bề mặt axit myristic axit oleic + Nồng độ kim loại bạc hệ keo 1% + Tỷ lệ mol axit/bạc đợc chọn theo mục đích sử dụng Thông thờng chọn tỷ lệ mol axit/bạc=1 Phản ứng đợc thực nhiệt độ phòng, thờng hoàn thành sau Đà tiến hành keo tụ thu đợc bột nanô bạc Bột nanô bạc dễ dàng phân tán trở lại dung môi hữu nh benzen, toluen Từ ta thu đợc keo nanô bạc phân tán dung môi hữu Đà phân tán thành công nano bạc loại polyme thông dụng nh PVA, acrylic, epoxy, nylon6 Kết mở triển vọng ứng dụng nanô bạc làm chất diệt trùng chất dẫn điện thiết bị đồ gia dụng Đà tiến hành phân tích xác định hình thái, cấu trúc tính chất sản phẩm nanô bạc ảnh SEM, TEM, phổ UV-VIS, nhiễu xạ tia X phép phân tích nhiệt vi sai Kết thu đợc đà chứng minh cách chắn kích thớc nanô (3,5 ữ nm) hạt kim loại bạc Hoàng Mai Hà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 68 Luận văn thạc sĩ Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo tiếng Việt Vũ Đình Cự, Nguyễn Xuân Chánh (2004), "Công nghệ nanô điều khiển đến phân tử nguyên tử ", Nhà xuất khoa học kỹ thuật Phan Hồng Khôi (2005), "Bài giảng Vật liệu bán dẫn cấu trúc nano", Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội Từ Văn Mặc (1995) "Phân tích hoá lý", Nhà xuất KHKT Hà Nội Phạm Thu Nga (2005), "Bài giảng Vật liệu quang tử cấu trúc nano", Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Đức Nghĩa (2005), "Bài giảng Vật liệu polyme chức vật liệu lai", Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyễn Hữu Phú, Phạm Ngọc Thanh, Đinh Văn Hoan (1971), Giáo trình hoá lý hoá keo, Khoa đại học chức xuất Quách Đăng Triều (2003), "Báo cáo tổng kết khoa học kỹ thuật đề tài: Nghiên cứu chế tạo ứng dụng vật liệu Nanopolyme- composite", Trung tâm KHTN& CNQG Tài liệu tham khảo tiếng Anh Anson, (2005), "Antibacterial Gel\ Features of Anson Nano Antibacterial Gel", http://www.ansonano.com/english/gel_feature BluebestItalia SRL, (2005) "Nanosilver", http://www.nanosilver.it/ita/ applicazioni htm 10 Hiroki Hiramatsu and Frank E Osterloh, (June 29, 2004), “ A Simple Large-Scale Synthesis of Nearly Monodisperse Gold and Silver Nanoparticles with Adjustable Sizes and with Exchangeable Surfactants”, American Chemical Society, 16(13), 2509-2511 Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ 69 11 J Jeffrey Brinker and George W.Scherer, (2003), "Sol-gel Science" 12 Kenneth J Klabunde (2001), "Nanoscale materials in chemistry", A John Wiley& Sons, Inc., Publication, New York 13 Kim Young-hwan (2/2005), Study of Nano Silver & Applications, Naul Incorporation, 307 High-tech Center Daechon-dong, buk-gu, Gwangju, Korea 14 Lidia Armelao, Renzo Bertoncello, Elti Cattaruzza, Stefano Gialanella, Silvia Gross, Giovanni Mattei, Paolo Mazzoldi and Eugenio Tondello (2002), “Chemical and physical routes for composite materials synthesis: Ag and Ag2S nanoparticles in silica glass by sol-gel and ion implantation techniques”, Journal of Materials chemistry, 12, 2401-2407 15 Limpid, (2005) "Nanosilver, photocatalyst and Nanocomposite Material1.htm", http:// www.nanocomposite.net/ 16 Mari Yamamoto and Masami Nakamoto, (2003), “Novel preparation of monodispersed silver nanoparticles via amine adducts derived from insoluble silver myristate in tertiary alkylamine”, Journal of Materials chemistry, 13, 2064-2065 17 Myung-Han Lee, Seong-Geun Oh, Kyung-Do Suh, Deok-Geun Kim, Daewon Sohn (April 2002), “Preparation of silver nanoparticles in hexagonal phase formed by nonionic Triton X-100 surfactant”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 210, 49-60 18 V.Eswaranand and T Pradeep, (2002), “Zirconia covered silver clusters though functionnalized monolyyers”, Journal of Materials chemistry, 12, 2421-2425 19 V.Pillai, P.Kumar, M.J Hou, P.Ayyub and D.O.Shah, (1995), “Preparation of nanoparticles of silver halides, superconductors and magnetic materials using water-in-oil microemulsions as nano-reactors”, Advances in Colloid and Interface Science, 55, 241-269 Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 70 Luận văn thạc sĩ 20 Xuchuan Jiang, Yi Xie, Jun Lu, Liying Zhu, Wei He and Yitai Qian, (2001), “Oleate vesicle template route to silver nanowires”, Journal of Materials chemistry, 11, 1775-1777 21 Yadong Yin, Zhi-Yuan Li, Ziyi Zhong, Byron Gates, Younan Xia and Sagar Venkateswaran (2002), “Synthesis and characterization of stable aqueous dispersions of silver nanoparticles through the Tollens process”, Journal of Materials chemistry, 12, 522-527 22 Yuning Li, Yiliang Wu, and Beng S.Ong (2005), "Facile Synthesis of Silver Nanoparticles Useful for Fabrication of High- Conductivity Elements for Printed Electronics", American Chemical Society, 127, 3266-3267 Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 71 LuËn văn thạc sĩ MụC LụC mở đầu Ch−¬ng 1: TỉNG QUAN 1.1 Giíi thiƯu vỊ c«ng nghƯ nan« 1.1.1 Khái niệm ®êi cđa c«ng nghƯ nan« 1.1.2 Cơ sở khoa học công nghệ nanô 1.1.3 Các phơng pháp hoá học chế tạo vật liệu nanô 1.1.3.1 Phơng pháp lắng đọng pha hoá học (CVD) 1.3.1.2 Phơng pháp Sol-gel 1.3.1.3 Phơng pháp điện hoá 1.3.1.4 Phơng pháp đảo mixen 1.3.1.5 Sö dụng hạt nanô có sẵn tự nhiên 10 1.2 Tỉng quan vỊ nano-kim lo¹i b¹c 11 1.2.1 Giới thiệu hạt nanô kim loại- Hệ keo 11 1.2.1.1 Các hạt nanô kim lo¹i 11 1.2.1.2 HÖ keo 12 1.2.2 Phơng pháp chế tạo nano kim lo¹i b¹c 12 1.2.2.1 Phơng trình tổng quát điều chế kim loại bạc 12 1.2.2.2 Sử dụng chất hoạt động bề mặt chế tạo nano kim loại bạc 13 1.2.2.3 Độ bền hệ keo nanô bạc 14 1.2.2.4 Phân tán nanô bạc polyme 16 1.2.3 Đặc tính ứng dụng nano-kim loại bạc 18 1.2.3.1 Đặc tính diệt khuẩn bạc 18 1.2.3.2 øng dông nanô bạc 23 Chơng 2: Nghiên cứu thực nghiệm 29 2.1 C¸c ho¸ chÊt sư dơng thÝ nghiƯm 29 2.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hởng đến trình chế tạo keo nano bạc 30 2.2.1 Nghiên cứu ảnh hởng chất hoạt động bề mặt 31 2.2.2 Nghiên cứu ảnh hởng tác nhân khử 31 2.2.2.1 Tác nhân khử andehit focmic 31 2.2.2.2 Tác nhân khử đờng glucôzơ 33 Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 72 Luận văn thạc sĩ 2.2.3 Nghiên cứu ảnh hởng nồng độ bạc 34 2.2.4 Nghiên cứu ảnh hởng tû lƯ RCOOH/Ag+ 34 2.3 ChÕ t¹o bột nanô bạc 35 2.4 Phân tán nanô bạc polyme 35 2.5 Phân tích hình thái, cấu trúc sản phẩm nanô bạc 36 2.5.1 Phơng pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 37 2.5.2 Nghiên cứu hình thái nanô bạc kÝnh hiĨn vi ®iƯn tư trun qua (TEM) 37 2.5.3 Nghiên cứu hình thái học nanô bạc b»ng kÝnh hiĨn vi ®iƯn tư qt (SEM) 38 2.5.4 Nghiên cứu cấu tạo tính chất nanô bạc phổ UV-VIS 39 2.5.5 Nghiên cứu thành phần nanô bạc phơng pháp phân tích nhiệt(TGA) 40 Chơng 3: Kết thảo luận 41 3.1 X¸c định điều kiện tối u trình chế tạo nanô bạc 41 3.1.1 Nghiên cứu ảnh hởng chất hoạt động bề mặt 41 3.1.2 Nghiên cứu ảnh hởng tác nhân khử 42 3.1.3 ¶nh h−ëng nồng độ bạc 43 3.1.4 Nghiên cứu ảnh hởng tỷ lệ rcooh/Ag+ 44 3.2 Nghiªn cøu cÊu tróc nanô bạc nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 46 3.3 Nghiên cứu hình thái nanô bạc kính hiĨn vi ®iƯn tư trun qua (TEM) 48 3.4 Nghiên cứu hình thái nanô bạc kÝnh hiĨn vi ®iƯn tư qt (SEM) 55 3.5 Nghiên cứu cấu tạo tính chất nanô bạc phổ UV-VIS 58 3.6 Nghiên cứu thành phần nanô bạc phơng pháp phân tÝch nhiÖt(TGA) 61 3.7 Mét sè tÝnh chÊt đặc trng sản phẩm nanô bạc 63 3.8 Phân tán nanô bạc polyme 64 KÕt luËn 67 Tài liệu tham khảo 68 Tµi liƯu tham kh¶o tiÕng ViƯt 68 Tài liệu tham khảo tiếng Anh 68 Hoµng Mai Hµ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... tạo nanô bạc, nghiên cứu hình thái, cấu trúc tính chất đặc trng Đề tài tập trung nghiên cứu, khảo sát yếu tố có ảnh hởng đến trình chế tạo keo bạc Đề tài đà thu đợc kết sau: - Đà chế tạo thành... luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ 41 Chơng 3: Kết thảo luận 3.1 Xác định điều kiện tối u trình chế tạo nanô bạc 3.1.1 Nghiên cứu ảnh hởng chất hoạt động bề mặt Bảng 3.1: So sánh hình thái tính chất hệ keo nanô. .. 2.4 2.2.4 Nghiên cứu ảnh hởng tỷ lệ RCOOH/Ag+ Để nghiên cứu ảnh hởng loại tác nhân khử, loại chất hoạt động bề mặt, nồng độ chất phản ứng đến hình dạng, cấu trúc tính chất sản phẩm nanô bạc, đÃ