NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU NANO KIM LOẠI PLATIN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ NHẬT HẰNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT CÁC TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU NANO KIM LOẠI PLATIN Chuyên ngành: Hóa Lý Mã số: 60 44 31 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Thị Phương Phong Tp Hồ Chí Minh, Năm 2012 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS TS Nguyễn Thị Phương Phong, người trực tiếp hướng dẫn, đóng góp ý kiến động viên suốt thời gian vừa qua Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bạn Bộ môn Hoá lý, Phòng Thí Nghiệm Hóa lý ứng dụng, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Thành Phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện tốt cho thời gian học tập thực luận văn Xin cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình em Nguyễn Thị Thuỳ Dương, Võ Quốc Khương, Ngô Hoàng Minh, Nguyễn Cảnh Minh Thắng Cảm ơn gia đình người thân động viên giúp vượt qua khó khăn thời gian thực đề tài Em kính gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Quý thầy cô hội đồng chấm luận văn dành thời gian quý báu để xem xét góp ý cho luận văn hoàn thiện Và cuối cùng, chúc quý thầy cô bạn có nhiều thành công sống Chân thành cảm ơn! i MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1  CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .2  1.1 Vật liệu nano kim loại 2  1.1.1 Tính chất vật liệu nano .2  1.1.2 Phương pháp chế tạo vật liệu nano kim loại 6  1.2 Vật liệu nano platin 8  1.3 Tính chất nano platinum 9  1.3.1 Tính chất xúc tác 9  1.3.2 Tính chất quang 10  1.3.3 Tính chất từ .10  1.4 Các phương pháp tổng hợp hạt nano platin 10  1.4.1 Phương pháp polyol hỗ trợ nhiệt vi sóng 10  1.4.2 Phương pháp tạo mầm 11  1.4.3 Phương pháp sinh học 12  1.4.4 Phương pháp vật lý 13  1.4.5 Phương pháp khử hoá học 14  1.4.6 Phương pháp ăn mòn laser .14  1.5 Ứng dụng hạt nano Platin 14  1.5.1 Trong lĩnh vực xúc tác .14  1.5.2 Trong pin nhiên liệu .15  1.5.3 Trong trị liệu da thẩm mỹ .16  1.5.4 Trong công nghiệp 17  ii 1.5.5 Trong y học 18  1.6 Tình hình nghiên cứu nước 19  1.6.1 Tình hình nghiên cứu nước 19  1.6.2 Tình hình nghiên cứu nước 19  CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 20  2.1 Hóa chất dụng cụ-thiết bị 20  2.1.1 Hóa chất 20  2.1.2 Dụng cụ thiết bị 21  2.2 Nội dung nghiên cứu 22  2.3 Chế tạo nano platin dung môi glycerin 22  2.4 Chế tạo nano platin dung môi Etylen glycol 23  2.5 Chế tạo nano platin dung môi nước .24  2.5.1 Dùng chất bảo vệ PVP .24  2.5.2 Dùng chất bảo vệ TSC .25  2.6 Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano Pt phương pháp tạo mầm môi trường H2O 25  2.6.1 Tổng hợp mầm nano Pt 25  2.6.2 Tổng hợp hạt nano Pt kích thước nhỏ 25  2.6.3 Tổng hợp hạt nano Pt với kích thước lớn .26  2.7 Khảo sát hoạt tính xúc tác dung dịch nano Platin lên phản ứng ion HCF(III) thiosulfat 27  2.8 Phương pháp phân tích 29  2.8.1 Phương pháp phân tích quang phổ UV-Vis 29  2.8.2 Phương pháp phân tích chụp ảnh TEM 30  iii 2.8.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) .30  CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32  3.1 Chế tạo nano platin dung môi glycerin 32  3.1.1 Với chất bảo vệ PVP (MW = 1.000.000g/mol) 32  3.1.2 Với chất bảo vệ PVP (MW = 40.000g/mol) 37  3.2 Chế tạo nano platin dung môi Etylen glycol .39  3.2.1 Với chất bảo vệ PVP (MW = 1.000.000g/mol) 39  3.2.2 Với chất bảo vệ PVP (MW = 40.000g/mol) 42  3.3 Chế tạo nano platin dung môi nước .46  3.3.1 Với chất bảo vệ PVP (MW = 40.000g/mol) 46  3.3.2 Dùng chất bảo vệ TSC .53  3.4 Chế tạo nano platin phương pháp tạo mầm 57  3.4.1 Tổng hợp hạt mầm Platin .57  3.4.2 Tổng hợp hạt nano platin với kích thước khác 58  3.4.3 Vai trò AA TSC 64  3.4.4 Khảo sát hoạt tính xúc tác nano Pt kích thước khác thực phản ứng ion HCF(III) thiosulfat 67  3.4.5 Năng lượng hoạt hóa Ea phản ứng ion HCF(III) thiosulfat.77  CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78  4.1 Kết luận 78  4.2 Kiến nghị 79  TÀI LIỆU THAM KHẢO 80  iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Dao động hạt hình cầu tác động điện trường ánh sáng 2  Hình 1.2: Nguyên lý hai phương pháp để chế tạo hạt nano kim loại 8  Hình 1.3: Màu sắc hình dạng nano platin .9  Hình 1.4: Tổng hợp hạt nano platin phương pháp polyol .11  Hình 1.5: Cơ chế tổng hợp hạt nano platin thông qua giai đoạn tạo mầm 12  Hình 1.6 : Sử dụng vi khuẩn, nấm, loại dịch chiết từ thân, lá, thực vật để tổng hợp hạt kích thước nano .13  Hình 1.7: Cơ chế phản ứng ion HCF(III) thiosulfat xúc tác nano Pt 15  Hình 1.8: Nano platin dùng để chế tạo màng trao đổi proton (PEM) .16  Hình 1.9 : Nano platin sử dụng mỹ phẩm, mặt nạ chăm sóc da .17  Hình 1.10 : Hệ thống khử mùi tủ lạnh màng lọc nano platin 18  Hình 1.11 : Hạt nano platin liên kết với DNA kích thích xạ ion hoá 18  Hình 2.1: Lò vi sóng Sanyo máy khuấy từ IKA® RET .21  Hình 2.2: Quy trình chế tạo nano platin với dung môi glycerin 22  Hình 2.3: Quy trình chế tạo nano platin sử dụng PVP làm chất bảo vệ 24  Hình 2.4: Máy UV – Vis NIR – V670 Jacco (Phòng Hóa lý ứng dụng, Đại học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG Tp Hồ Chí Minh) 29  Hình 2.5: Hệ thống hiển vi điện tử truyền qua, JEM -1400 (Phòng Thí Nghiệm Trọng Điểm Quốc Gia vật liệu Polymer & Composite, Đại Học Bách Khoa, Thành Phố Hồ Chí Minh) .30  Hình 2.7: Máy nhiễu xạ tia X D8 Advance, Bruker – Germany (Phòng Phân Tích Hóa Lý, Viện Khoa học vật liệu ứng dụng – TP HCM) 31  v Hình 3.1: Phổ UV-Vis mẫu dung dịch nano Pt khảo sát nhiệt độ (a)140oC ; (b)160oC ; (c) 180oC (d) 200oC với PVP (MW=1.000.000g/mol) .33  Hình 3.2: Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu G 2-1 (nồng độ H2PtCl6 1,509.10-5M, nhiệt độ 140oC) 34  Hình 3.3: Ảnh TEM (thang đo 10 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu G 2-2 (nồng độ H2PtCl6 3,018.10-5M, nhiệt độ 140oC) 34  Hình 3.4 : Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu G 2-3 (nồng độ H2PtCl6 4,527.10-5M, nhiệt độ 140oC) 35  Hình 3.5 : Ảnh TEM (thang đo 50 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu G 2-4 (nồng độ H2PtCl6 6,036.10-5M, nhiệt độ 140oC) 35  Hình 3.6 : Ảnh TEM (thang đo 50 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu G 4-2 (nồng độ H2PtCl6 3,018.10-5M, nhiệt độ 180oC) 36  Hình 3.7: Ảnh TEM (thang đo 50 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu G 5-4 (nồng độ H2PtCl6 6,036.10-5M, nhiệt độ 200oC) 36  Hình 3.8: Phổ UV-Vis mẫu nano Pt khảo sát nhiệt độ (a) 140oC (b) 200oC với PVP (MW=40.000g/mol) 38  Hình 3.9 : Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu (a) G 45-1 (nồng độ H2PtCl6 1,509.10-4M) (b) G 45-4 (nồng độ H2PtCl6 6,036.104 M) nhiệt độ 200oC 38  Hình 3.10: Phổ UV-Vis mẫu nano platin khảo sát nhiệt độ (a)140oC ; (b)160oC ; (c)180oC thay đổi nồng độ axit H2PtCl6 40  Hình 3.11: Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu E 3-1 (nồng độ H2PtCl6 1,509.10-5M, nhiệt độ 160oC) 41  Hình 3.12: Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu E 4-1 (nồng độ H2PtCl6 1,509.10-5M, nhiệt độ 180oC) 41  vi Hình 3.13 : Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu E 4-4 (nồng độ H2PtCl6 6,036.10-4M, nhiệt độ 180oC) 42  Hình 3.14 : Phổ UV-Vis mẫu nano platin khảo sát nhiệt độ 140oC (a); 160oC (b); 180oC (c) thay đổi nồng độ axit H2PtCl6 với PVP (Mw = 40000g/mol) .43  Hình 3.16 : Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu E 44-1 (nồng độ H2PtCl6 1,509.10-5M, nhiệt độ 180oC) .44  Hình 3.17 : Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu E 44-2 (nồng độ H2PtCl6 3,018.10-5M, nhiệt độ 180oC) .44  Hình 3.18 : Ảnh TEM (thang đo 10 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu E 44-4 (nồng độ H2PtCl6 6,036.10-5M, nhiệt độ 180oC) .45  Hình 3.19: Ảnh TEM (thang đo 10 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu E43-5 (nồng độ dung dịch H2PtCl6 1,21.10-4M, nhiệt độ 140oC) 46  Hình 3.20: Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt nano platin chế tạo môi trường nước, chất bảo vệ PVP 1.000.000 (nồng độ dung dịch H2PtCl6 5,98 x 10-4M, nhiệt độ 90oC) 47  Hình 3.21 : Phổ UV-Vis mẫu dung dịch nano platin tổng hợp môi trường nước, chất bảo vệ PVP 40.000g/mol .48  Hình 3.22 : Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu H-P5 với nồng độ H2PtCl6 3,04.10-4M; (a), (b) hình phóng lớn mẫu H-P5; (c) ảnh chụp mẫu H-P5 49  Hình 3.23: Ảnh TEM (thang đo 20 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu H-P6 với nồng độ H2PtCl6 5,98.10-4M, nhiệt độ 90oC 50  Hình 3.24: Các dạng khác tinh thể nano Pt đặc trưng mặt {111} mặt {100} .51  Hình 3.25: Ảnh TEM (thang đo 10 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu H-P7 nồng độ H2PtCl6 5,98.10-4M, không gia nhiệt 51  vii Hình 3.26: Ảnh TEM (thang đo 100nm & 50nm & 20nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu nồng độ H2PtCl6 5,98.10-4M, cho PVP vào hệ phản ứng khử sau phút .52  Hình 3.27: Ảnh TEM (thang đo 100nm & 50nm & 20nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu nồng độ H2PtCl6 5,98.10-4M, cho PVP vào hệ phản ứng khử sau 60 phút 53  Hình 3.28 : Phổ UV-Vis mẫu dung dịch nano platin bảng 3.6 .54  Hình 3.29: Ảnh TEM (thang đo 20nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu H-T6 với nồng độ H2PtCl6 5,98.10-4M .55  Hình 3.30 : Kết XRD mẫu nano platin 56  Hình 3.31: Ảnh TEM mầm (a) - thang đo 200nm; (b)-thang đo 50nm, (c)thang đo 20nm: hình phóng lớn mầm hình dạng kích thước khác 57  Hình 3.32: Ảnh TEM (thang đo 200 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu Pt 1-300 (mầm 2) .58  Hình 3.33: Ảnh TEM (thang đo 100 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu Pt 1-200 59  Hình 3.34: Ảnh TEM (thang đo 100 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu Pt 1-100 59  Hình 3.35: Ảnh TEM (thang đo 100 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu Pt 2-2000 60  Hình 3.36: Ảnh TEM mẫu Pt 2-1000 (a ) - thang đo 200 nm; (b) - thang đo 100nm , (c) - thang đo 50 nm .60  Hình 3.37: Ảnh TEM (thang đo 200 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu Pt 2-750 61  viii Hình 3.38: Ảnh TEM (thang đo 200 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu Pt 2-500 62  Hình 3.39: Ảnh TEM (thang đo 500 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu Pt 2-250 62  Hình 3.40: Ảnh TEM ( thang đo 500 nm) giản đồ phân bố kích thước hạt mẫu Pt 2-125 63  Hình 3.41: Ảnh hỗn hợp Pt điều chế có xúc tác nano Pt (trái) xúc tác (phải) thời gian khác nhau: 65  Hình 3.42: Ảnh hỗn hợp điều chế nano Pt trước phản ứng khi: (a) xúc tác nano Pt (b) có xúc tác nano Pt .65  Hình 3.43: Cấu trúc hóa học AA, DHA DGA 66  Hình 3.44: Sự thay đổi phổ Fe(CN)63- suốt trình phản ứng (1.1) 250C khi: (a) có xúc tác, (b) xúc tác 67  Hình 3.45: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác mầm nhiệt độ 30-700C 68  Hình 3.46: Đồ thị -lnA theo thời gian xúc tác nhiệt độ 400C .69  Hình 3.47: Đồ thị -lnA theo thời gian xúc tác nhiệt độ 50-700C .69  Hình 3.48: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác mầm nhiệt độ 30-700C 70  Hình 3.49: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 1-100 nhiệt độ 30-700C 70  Hình 3.50: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 1-200 nhiệt độ 30-700C 71  Hình 3.51: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-125 nhiệt độ 30-700C 71  Hình 3.52: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-250 nhiệt độ 50-700C 72  Hình 3.53: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-500 nhiệt độ 50-700C 73  Hình 3.54: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-750 nhiệt độ 50-700C.73  Hình 3.55: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-1000 nhiệt độ 30-700C 74  ix Hình 3.46: Đồ thị -lnA theo thời gian xúc tác nhiệt độ 400C Hình 3.47: Đồ thị -lnA theo thời gian xúc tác nhiệt độ 50-700C Khi dùng mầm (mẫu Pt 1-300 có kích thước 39nm) làm xúc tác, nhận thấy vận tốc phản ứng có thay đổi không nhiều Điều kích thước hạt nano Pt không khác biệt nhiều Ở nhiệt độ 30-500C hệ số góc đường thẳng dốc, nhiệt độ 60-700C độ dốc đường thẳng tăng nhiều Điều cho thấy nhiệt độ thấp phản ứng diễn chậm tăng nhiệt độ đến khoảng định từ 600C, tốc độ phản ứng tăng nhanh 69 Hình 3.48: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác mầm nhiệt độ 30-700C Hình 3.49: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 1-100 nhiệt độ 30-700C 70 Hình 3.50: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 1-200 nhiệt độ 30-700C ¾ Khảo sát hoạt tính xúc tác mẫu Pt 2-125 (kích thước trung bình 190 nm), Pt 2-250 (kích thước trung bình 144nm ) Hình 3.51: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-125 nhiệt độ 30-700C 71 Hình 3.52: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-250 nhiệt độ 50-700C Từ biểu đồ hình 3.51 3.52 cho thấy với Pt 2-125 (kích thước trung bình 190 nm) , Pt 2-250 (kích thước trung bình 144nm ) thể hoạt tính xúc tác chủ yếu nhiệt độ cao từ 60-700C Đối với phản ứng nhiệt độ thấp từ 30-500C, độ hấp thu quang không ổn định, hệ số tương quan đường thẳng Điều kích thước hạt lớn (144 190nm) hoạt tính xúc tác nano Pt thể tốt nhiệt độ cao, 60-700C, nhiệt độ thấp tồn mức lượng gây ảnh hưởng lên hoạt tính nano Pt Càng giảm kích thước hạt, hoạt tính xúc tác nano Pt thể khoảng nhiệt độ rộng Vì thấy hạt nano Pt kích thước lớn thể hoạt tính xúc tác hạt kích thước hạt nhỏ 72 ¾ Khảo sát hoạt tính xúc tác mẫu Pt 2-500 (kích thước trung bình 128 nm) mẫu Pt 2-750 (kích thước trung bình 112nm ) khoảng nhiệt độ từ 50-70oC Hình 3.53: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-500 nhiệt độ 50-700C Hình 3.54: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-750 nhiệt độ 50-700C Đối với mẫu Pt 2-500 Pt 2-750 cho thấy độ hấp thu quang ổn định khoảng nhiệt độ 50-700C Hình 3.52 3.53 nhiệt độ 500C hệ số tương quan đưởng thẳng với xúc tác Pt 2-500 Pt 2-750 0,96 0,95; hệ số tương quan tăng so với Pt 2-125 Pt 2-250 nhiệt độ 500C (R2=0,85; 0,81), với 73 kích thước nhỏ khả xúc tác Pt 2-500 Pt 2-750 bắt đầu có ổn định ¾ Khảo sát hoạt tính xúc tác mẫu Pt 2-1000 (kích thước trung bình 92 nm) mẫu Pt 2-2000 (kích thước trung bình 67nm ) nhiệt độ từ 30-70oC Hình 3.55: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-1000 nhiệt độ 30-700C Hình 3.56: Đồ thị -lnA theo thời gian có xúc tác Pt 2-2000 nhiệt độ 30-700C Từ kết biểu diễn –lnA theo thời gian Pt 2-1000 (hình 3.55) Pt 22000 (hình 3.56) nhiệt độ từ 30-700C cho thấy hoạt tính xúc tác ổn định khoảng nhiệt độ 30-700C 74 Với kích thước nhỏ từ 28- 60nm tương ứng với mẫu mầm 1, Pt 1-100, Pt 1200, Pt 1-300 (mầm 2) hoạt tính xúc tác hạt nano Pt ổn định khoảng nhiệt độ từ 30-700C, với hạt kích thước lớn từ 67-190nm tương ứng với mẫu Pt 2125, Pt 2-250, Pt 2-500, Pt 2-750, Pt 2-1000, Pt 2-2000 hoạt tính xúc tác nano Pt giảm Hoạt tính xúc tác ổn định nhiệt độ 60, 700C, nhiệt độ giảm 500C hoạt tính xúc tác không ổn định Bảng 3.9: Bảng tóm tắt số k phản ứng Fe(CN)63- S2O32- có xúc tác nhiệt độ 30, 700C 10-4k Mẫu Kích thước Nhiệt độ (0C) (nm) 30 70 28 17 62 1-300 39 14 68 1-200 44 15 57 1-100 56 60 Pt-2000 67 - 51 Pt-1000 92 - 46 Pt-750 112 - 47 Pt-500 128 - 50 Pt-250 144 - 48 Pt-125 190 - 40 75 Bảng 3.10: Bảng tóm tắt số k phản ứng Fe(CN)63- S2O32- có xúc tác xúc tác nhiệt độ khác 30-700C 10-4k Nhiệt độ (0C) Mẫu 30 40 50 60 70 Không xúc tác - - 1 17 21 28 39 62 1-100 15 30 60 1-200 15 20 25 37 57 1-300 14 17 24 38 68 Pt-125 - - - 19 40 Pt-250 - - - 19 48 Pt-500 - - - 19 50 Pt-750 - - - 17 47 Pt-1000 - - - 20 46 Pt-2000 - - 10 22 51 (-): độ hấp thu quang không ổn định, không xác định k 76 3.4.5 Năng lượng hoạt hóa Ea phản ứng ion HCF(III) thiosulfat Năng lượng hoạt hóa phản ứng HCF (III) với thiosulfat với chất xúc tác nano Pt kích thước 28, 39, 44nm 28,1; 29,9; 27,0 kJ/mol Với kích thước hạt lớn hơn, mẫu Pt 1-100 (kích thước 56nm) hoạt tính xúc tác phản ứng tăng đến 47,7kJ/mol Khi phản ứng xúc tác, độ hấp thu quang không ổn định nhiệt độ 30oC 400C, hoạt tính xúc tác phản ứng không xúc tác chưa xác định Dựa vào thí nghiệm Monstafa cộng [20], lượng hoạt hóa phản ứng không xúc tác 38,3kJ/mol Chứng tỏ sử dụng hạt nano Pt kích thước nhỏ (28-44nm) làm xúc tác dẫn đến lượng hoạt hóa phản ứng giảm 28,1; 29,9; 27,0 kJ/mol ứng với kích thước 28, 39, 44nm Khi sử dụng hạt nano Pt với kích thước lớn (67, 92, 112, 128, 144 190nm) độ hấp thu quang không ổn định khoảng nhiệt độ 30-500C hoạt tính xúc tác hạt nano Pt với kích thước lớn không xác định Bảng 3.11: Năng lượng hoạt hóa nano Pt kích thước khác Kích thước hạt (nm) Năng lượng hoạt hóa Ea (kJ/mol) Mầm 28 28,1 Pt 1-300 39 29,9 Pt 1-200 44 27,0 Mẫu 77 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Đề tài thu kết sau: - Đã tổng hợp thành công hạt nano Pt phương pháp polyol có hỗ trợ nhiệt vi sóng dung môi khác (glycerin etylen glycol) với chất bảo vệ khác PVP 40.000 1.000.000g/mol Đặc trưng hạt nano platin tạo thành nhận từ kết UV-Vis TEM Kết UV-Vis cho thấy có đỉnh hấp thu từ 230 đến 240nm, cường độ đỉnh tăng tăng nồng độ tiền chất H2PtCl6 nhiệt độ Kết phân tích ảnh TEM cho thấy với dung môi glycerin, với chất bảo vệ PVP 1.000.000 40.000 cho hạt hình cầu, có kích thước nhỏ từ 2-4nm Với dung môi ethylenglycol, chất bảo vệ PVP 1.000.000 cho ảnh TEM gồm hạt hình cầu kích thước nhỏ, nhiên với chất bảo vệ 40.000 hạt có khuynh hướng kết tụ với - Chế tạo thành công hạt nano Pt phương pháp khử hoá học môi trường H2O với chất bảo vệ PVP 40.000 TSC Ảnh TEM cho thấy hạt có nhiều hình dạng khác như: hình cầu, hình tam giác, ngũ giác, lục giác Thay đổi thời gian thêm chất bảo vệ PVP 40.000 sau hệ phản ứng khử phản ứng, cho thấy có xuất dạng sợi nano mạng nano kết hợp hạt nano kích thước nhỏ theo dạng xâu chuỗi - Các hạt nano platin định danh qua giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) Kết cho thấy đỉnh ứng với thông số bề mặt hoàn toàn phù hợp với mẫu kim loại platin - Đã tổng hợp thành công hạt nano Pt phương pháp tạo mầm Bằng tỷ lệ mầm khác tạo hạt nano với kích thước khác nhau, kích thước thay đổi từ 28-190nm (28, 39, 44, 56, 67, 92, 112, 128, 144, 190nm) Ảnh TEM cho thấy hạt nano Pt có cấu trúc hình cầu, kích thước tương đối đồng đều, độ phân bố hẹp 78 - Đã khảo sát hoạt tính xúc tác dung dịch nano Pt kích thước khác phản ứng ion HCF (III) thiosulfat Hoạt tính xúc tác phụ thuộc vào nhiệt độ kích thước hạt nano Ở nhiệt độ cao hoạt tính xúc tác tốt, hạt nhỏ hoạt tính xúc tác cao Với kích thước hạt nano 100nm (28-92nm) hoạt tính xúc tác cho phản ứng tốt Với kích thước hạt lớn, 100nm (112-190) hoạt tính xúc tác - Đã khảo sát lượng hoạt hóa phản ứng ion HCF (III) thiosulfat kích thước khác Với kích thước hạt nano 44nm, lượng hoạt hóa phản ứng nhỏ Ea= 27,0kJ/mol Với kích thước hạt trung bình 28 39nm lượng hoạt hóa hạt tương ứng 28,1 29,9kJ/mol 4.2 Kiến nghị - Khảo sát hoạt tính xúc tác phản ứng ion HCF (III) thiosulfat hạt nano với hình dạng khác - Khảo sát ứng dụng dung dịch nano chế tạo lãnh vực khác mỹ phẩm, xúc tác, xúc tác điện hóa 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt : Nguyễn Đức Nghĩa (2007), Công nghệ vật liệu nguồn, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ Nguyễn Hoàng Hải, Các hạt nano kim loại, Trung tâm khoa học vật liệu – Trường đại học khoa học tự nhiên Hà Nội Tiếng Anh : Ahmadi, T.S., Z L Wang, A Henglein and M A El-Sayed (1996), ““Cubic” Colloidal Platinum Nanoparticles”, Chem Mater, 1996, pp 1161–1163 Aicheng Chen and Peter Holt-Hindle (2010), “Platinum - Based Nanostructured Materials: Synthesis, Properties, and Applications”, Chem Rev, pp 3767–3804 Chun-Wan Yen and Mostafa A El-Sayed (2009), “ Plasmonic Field Effect on the Hexacyanoferrate(III)- Thiosulfat Electron Transfer Catalytic Reaction on Gold Nanoparticles: Electromagnetic or Thermal?” J Phys Chem C, vol 113, pp 19585-19590 Dongsheng Li and Sridhar Komarneni (2006), “Synthesis of Pt Nanoparticles and Nanorods by Microwave-assisted Solvothermal Technique”, Naturforsch, 61b, pp 1566 – 1572 Erika Porcel, Samuel Liehn, Hynd Remita, Noriko Usami, Katsumi Kobayashi, Yoshiya Furusawa, Claude Le Sech and Sandrine Lacombe (2010), “Platinum nanoparticles: a promising material for future cancer therapy?”, Nanotechnology, 085103 (7pp) Eryza G Castro, Rodrigo V Salvatierra, Wido H Schreiner, Marcela M Oliveira, Aldo Zarbin (2010), “Dodecanethiol-Stabilized Platinum Nanoparticles Obtained by a Two-Phase Method: Synthesis, Characterization, Mechanism of Formation, and Electrocatalytic Properties”, Chem Mater, 22, pp 360–370 80 Fumitaka Mafune, Jun-ya Kohno, Yoshihiro Takeda, and Tamotsu Kondow (2002), “Formation of Stable Platinum Nanoparticles by Laser Ablation in Water”, J Phys Chem B, pp 4218-4223 10 Jae Yong Song, Eun-Yeong Kwon, Beom Soo Kim (2010), “Biological synthesis of platinum nanoparticles using Diopyros kaki leaf extract”, Bioprocess Biosyst Eng, pp 159–164 11 Janet Petroski and Mostafa A El-Sayed (2003), FTIR Study of the Adsorption of the Capping Material to Different Platinum Nanoparticle Shapes J.Phy Chem, 107, pp 8371-8375 12 Jingyi Chen, Byungkwon Lim, Eric P Lee and et al (2009), “Shapecontrolled synthesis of platinum nanocrystals for catalytic and electrocatalytic applications”, Nano today, 4, pp 81-95 13 Howlett, K E and B L Wedzicha (1976), “Kinetics of the Reaction between Hexacyanoferrate(III) and Thiosulphate Ions The Initial Reaction”, Inorganica Chimica Acta, 18, pp 133-138 14 Liang Wang, Chunping Hu, Yoshihiro Nemoto et al (2010), “On the role of ascorbic acid in the synthesis of single-crystal hyberbranched platinum nanostructures”, Crystal growth and design article, Vol 10, pp 3454-3460 15 Liang Wang, Hongjing Wang, Yoshihiro Nemoto, and Yusuke Yamauchi, (2010), “Rapid and Efficient Synthesis of Platinum Nanodendrites with High Surface Area by Chemical Reduction with Formic Acid”, Chemistry of Materials, pp 2835-2841 16 Lifeng Dong and Qianqian Liu (2010), “Electron microscopy study of platinum nanoparticle catalysts supported on different carbon nanostructures for fuel cell applications”, Formatex, pp 1717-1723 17 Mahmoud, M.A (2010) , “Proposed molecular mechanism for the colloidal nanocatalysis of the hexacyanoferrate III–thiosulfate electron transfer reaction: On 81 the involvement of a Prussian blue analogue complex intermediate”, Journal of Catalysis 274, pp 215–220 18 Maggy F Lengke, Michael E Fleet, and Gordon Southam (2006), “Synthesis of Platinum Nanoparticles by Reaction of Filamentous Cyanobacteria with Platinum(IV)-Chloride Complex”, Langmuir, pp 7318-7323 19 Matthias M Koebel, Louis C Jones, Gabor A Somorjai (2008), “Preparation of size-tunable, highly monodisperse PVP-protected Pt-nanoparticles by seed-mediated growth”, J Nanopart Res, pp 1063–1069 20 Monstafa A El, Janet Petroski, Yin Li.(2000), “Activation energy of the reaction between hexacyanoferrate(III) and thiosulfate ions catalyzed by platinum nanoparticles”, J Phys Chem, 104, pp 10956-10959 21 Murday J.S (2002), “Nanotechnology”, AMPTIAC Newsletter, pp 5-11 22 Nadja C Bigall, Thomas Hartling, Markus Klose et al (2008), “Monodisperse platinum nanospheres with adjustable diameters from 10 to 100: Synthesis and distinct optical properties”, Nano letter, vol 8, no 12, pp 4588-4592 23 Nguyen Viet Long, Michitaka Ohtaki, Masaya Uchida, Randy Jalem, Hirohito Hirata, Nguyen Duc Chien, Masayuki Nogami (2011), “Synthesis and characterization of polyhedral Pt nanoparticles: Their catalytic property, surface attachment, self-aggregation and assembly”, Journal of Colloid and Interface Science 359, pp 339–350 24 Peter N Njoki, Aisley Jacob, Bilal Khan, Jin Luo, and Chuan-Jian Zhong (2006), “Formation of Gold Nanoparticles Catalyzed by Platinum Nanoparticles: Assessment of the Catalytic Mechanism”, pp 22503-22509 25 Rakesh Kumar Sharma, Parvesh Sharma and Amarnath Maitra (2003), “Sizedependent catalytic behavior of platinum nanoparticles on the hexacyanoferrate(III)/ thiosulfate redox reaction”, Journal of Colloid and interface Science, 265, pp 134140 82 26 Radha Narayanan, Mostafa A El-Sayed (2005), “Catalysis with transition metal nanoparticles in colloidal solution: nanoparticle shape dependence and stability”, J Phys Chem, 109, pp 12663-12676 27 Riddin, T., M Gericke, C.G Whiteley (2010), “Biological synthesis of platinum nanoparticles: Effect of initial metal concentration”, Enzyme and Microbial Technology, pp 501–505 28 Shi- Yong Zhao, Shen Hao Chen, Wang Shu-Yun et al (2002), “Preparation, phase transfer and self-assembled monolayers of cubic Pt nanoparticles”, Surface chemistry and colloids, 18(8), pp 3315-3318 29 Subrata Kundu and Hong Liang (2009), “Photoinduced Formation of ShapeSelective Pt Nanoparticles”, Langmuir, pp 6720-6727 30 Sridhar Komarneni, Dongsheng Li, Bharat Newalkar, Hiraoki Katsuki, and Amar S Bhalla (2002), “Microwave-Polyol Process for Pt and Ag Nanoparticles”, Langmuir, 18, pp 5959-5962 31 Thurston Herricks, Jingyi Chen, and Younan Xia (2004), “Polyol Synthesis of Platinum Nanoparticles: Control of Morphology with Sodium Nitrate”, Nano Letters, pp 2367-2371 32 Venu, R., T.S Ramulu, S Anandakumar, V.S Rani, C.G Kim (2011), “Biodirected synthesis of platinum nanoparticles using aqueous honey solutions and their catalytic applications”, Physicochem Eng Aspects, pp 733– 738 33 Yonglan Luo, Xuping Sun (2006), “One-step preparation of poly(vinyl alcohol)-protected Pt nanoparticles through a heat-treatment method”, materials letters, pp 2015-2017 34 http://www.langantiques.com/university/index.php/Platinum 35 http://seabastian.hubpages.com/hub/Platinum-History-Jewelry-and-Prices 83 [...]... hỡnh thnh vt liu nano t pha lng (phng phỏp kt ta, sol-gel,) v t pha khớ (nhit phõn,) Phng phỏp ny cú th to cỏc ht nano, dõy nano, ng nano, mng nano, bt nano, - Phng phỏp kt hp: l phng phỏp to vt liu nano da trờn cỏc nguyờn tc vt lý v húa hc nh: in phõn, ngng t t pha khớ,Phng phỏp ny cú th to cỏc ht nano, dõy nano, ng nano, mng nano, bt nano, i vi ht nano kim loi nh ng, vng, bc, bch kim, thỡ phng phỏp... phỏp c ỏp dng l phng phỏp t di lờn Nguyờn tc l kh cỏc ion kim loi to thnh cỏc nguyờn t Sau ú cỏc nguyờn t s liờn kt vi nhau v to ht nano 7 Hỡnh 1.2: Nguyờn lý ca hai phng phỏp ch to ht nano kim loi 1.2 Vt liu nano platin Ht nano platin thng dng l lng hoc dng keo thay th cỏc ht platin kớch thc micromet trong dung dch, thng l nc Do cỏc ht nano platin cú tớnh cht chng oxy húa tt vỡ th chỳng l nhng ti... s [4] ó nghiờn cu t tớnh ca platin cú cu trỳc nano vi cỏc hỡnh thỏi khỏc nhau Hỡnh thỏi hc ca ht nano platin c iu khin thụng qua nhit v thi gian ca phn ng tng hp Mt thit b giao thoa lng t siờu dn ó c s dng mụ t t tớnh ca ht nano platin Cỏc ht nano platin dng nhỏnh th hin t tớnh cao hn nhiu so vi ht nano platin hỡnh cu 1.4 Cỏc phng phỏp tng hp ht nano platin 1.4.1 Phng phỏp polyol h tr bi nhit vi... Liehn cựng cỏc ng nghip [7]: cỏc ht nano platin l mt nguyờn liu y ha hn iu tr ung th, da trờn s kt hp ca chỳng vi bc x ion, cỏc ht nano platin tng cng mnh m hiu qu sinh hc ca phúng x c tớnh nhy vi ỏnh sỏng ca cỏc ht nano platin c tng cng do in t t khuch i bờn trong cỏc ht nano Hỡnh 1.11 : Ht nano platin liờn kt vi DNA v c kớch thớch bi bc x ion hoỏ Ngoi ra ht nano platin cũn cú th ngn chn bnh tiu ng:... hi núng dựng ion nano platin cú tỏc dng chng lóo hoỏ ln da Hóng Mitshubishi ó sn xut ra mỏy iu ho vi mng lc nano platin giỳp khỏng khun v kh mựi hiu qu Sanyo ó s dng cụng ngh kh mựi nano platin cho t lnh, lp mng lc nano platin bờn trong t to hiu qu khỏng khun v kh mựi ton din, ngn chn s sinh sụi ca vi khun, gi rau qu ti ngon hn 17 Hỡnh 1.10 : H thng kh mựi trong t lnh bng mng lc nano platin 1.5.5 Trong... trỳc ca ht nano platin, cỏc tỏc gi s dng mui NaNO3 vi cỏc nng khỏc nhau 1.4.2 Phng phỏp to mm õy l phng phỏp c thc hin thụng qua giai on to mm hỡnh thnh sn phm Vi phng phỏp ny ht nano platin cú th c tng hp vi nhiu kớch thc khỏc nhau 11 Matthias v cng s [19] ó tng hp c ht nano platin cú kớch thc t 38nm vi nhiu hỡnh dng khỏc nhau bng cỏch thay i nng ca NaNO3 khi cho phn ng vi acid chloroplatinic H2PtCl6... liu nano platin da trờn cỏc mng mng hoc lp ph, cỏc dõy nano, cỏc ht nano c nghiờn cu bng k thut hp th, quang ph phỏt x cng nh k thut ph Raman Cỏc tớnh cht quang hc ca vt liu nano platin cú th c o bng nhiu k thut khỏc nhau Hỡnh dng v ln ca ht nano platin cú nh hng rt ln n tớnh cht quang do bc súng phn x thay i do ú dn n s thay i mu sc ca ht 1.3.3 Tớnh cht t Zhang v cng s [4] ó nghiờn cu t tớnh ca platin. .. trin mnh m, vic tng hp v ng dng ca ht nano kim loi l mt trong nhng nghiờn cu thỳ v ang c nhiu nh khoa hc quan tõm Trong ú, platin c bit n nh l kim loi thõn thin vi mụi trng v cú nhiu ng dng rng rói trong cỏc lnh vc nh: xỳc tỏc, thit b in t, quang in t, lu tr thụng tin Khi t n kớch c nano, kim loi platin cú kh nng hot ng rt mnh Tớnh cht hoỏ hc v vt lý ca ht nano platin cú s khỏc bit rt ln so vi nhng... kớch thc nh hn rt nhiu ln so vi l nang lụng nờn ht nano platin cú th mang theo cỏc loi hoỏ m phm i vo cỏc lp da t nụng n sõu mt cỏch d dng giỳp cho ln da trng hng, lin so do mn Ht nano platin cú chc nng lm tng sc sng ca t bo nh ú chng lóo húa tt Khi platin kớch thc nano thỡ din tớch b mt tng lờn, tng kh nng chng oxi hoỏ giỳp da trng sỏng Mt khỏc, nano platin cũn chng vi trựng mnh nh gii phúng in t, cỏc... ngh nano v tng hp vt liu mi vi nhng tớnh cht c ỏo Trong dung dch nano platin cú mu nõu hoc dng keo mu en Nano platin cú nhiu hỡnh dng khỏc nhau bao gm hỡnh cu, hỡnh khi t din, lp phng, khi bỏt din, t din ct, bỏt din ct, hỡnh hai chúp, dng thanh, dng si v que 8 T din Lp phng Bỏt din Hỡnh a din ct Bn 10 mt Chúp ụi Giỏ 3 chõn Thanh, si 12 mt Hỡnh 1.3: Mu sc v hỡnh dng ca nano platin 1.3 Tớnh cht ca nano