tổng hợp vật liệu nano composite

trình bày tổng hợp vật liệu nano composite

Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Mở đầu Ngày nay công nghệ nano đang dần dần làm thay đổi cuộc sống của con ngời. Với kích thớc nhỏ bé cỡ nanomet, vật liệu nano có những tính chất vô cùng độc đáo mà những vật liệu dạng khối khác không thể có đợc nh độ bền cơ học cao, hoạt tính xúc tác mạnh, khả năng hấp phụ vợt trội Chính những tính chất mới này đã mở ra cho vật liệu nano những ứng dụng vô cùng to lớn trong nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ và đời sống, và đặc biệt là khả năng ứng dụng trong công nghệ xử lý môi trờng, khi mà tình trạng ô nhiễm môi trờng đang ngày một trở nên trầm trọng tại nhiều nơi trên thế giới. Bên cạnh những nguyên nhân do các yếu tố tự nhiên nh quá trình hòa tan các khoáng chất ở các lớp đất đá, trầm tích .thì nguyên nhân gây ra tình trạng ô nhiễm không thể không kể đến là do các hoạt động của con ngời. Cuộc sống phát triển kéo theo sự phát triển của các ngành công nghiệp, các ngành sản xuất phục vụ đời sống đã tạo ra một lợng lớn chất thải, đe dọa nghiêm trọng đến môi trờng đất, môi trờng không khí, và đặc biệt là môi trờng nớc. Thêm vào đó sự bùng nổ dân số thế giới làm cho nhu cầu nớc sạch cho ăn uống nói riêng và sinh hoạt và sản xuất nói chung trên thế giới ngày càng gia tăng. Rất nhiều các quốc gia đang đứng trớc tình trạng thiếu hụt nguồn nớc sạch, đảm bảo chất lợng cho sức khoẻ con ngời. Vấn đề ô nhiễm asen trong nớc ngầm đã đợc thế giới đánh giá là một vấn đề mang tính toàn cầu. Đã có hơn ba mơi quốc gia trên thế giới có báo cáo về tình trạng ô nhiễm asen trong nớc ngầm trong đó có Việt Nam. Theo đánh giá của tổ chức y tế thế giới (WHO), trên thế giới có hơn 100 triệu ngời sẽ là nạn nhân của sự nhiễm độc asen, và ở Việt Nam là hơn 10 triệu ngời. Ngoài asen ra trong nớc ngầm còn có sự hiện diện của rất nhiều các kim loại nặng khác nh Hg, Pb, Ni, Cr, Mn, Fe Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Việc xử lý asen và crôm trong nớc ngầm đang đợc giới khoa học rất quan tâm nghiên cứu, do độc tính và những ảnh hởng nghiêm trọng mà chúng có thể gây ra cho sức khỏe con ngời. Rất nhiều các công trình nghiên cứu đã đợc đa ra nhằm tìm kiếm các công nghệ và vật liệu loại bỏ các hợp chất của asen và crôm trong nớc. Trên thực tế có rất nhiều vật liệu có khả năng hấp phụ asen và crôm, tuy nhiên hiện nay ngời ta chú ý nhiều đến các vật liệu xúc tác hấp phụ có kích thớc nano do khả năng hấp phụ vợt trội và các tính chất mới của chúng khi ở cấp độ nano mét. Dựa trên một số kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nớc về khả năng hấp phụ của các vật liệu mangan dioxit và vật liệu nano oxít sắt từ: Vật liệu nano oxít sắt từ có khả năng hấp phụ tốt cả hai dạng As(III) và As(V) dung lợng hấp phụ cao và tốc độ lớn, còn vật liệu MnO 2 vừa có tính năng xúc tác oxy hoá mạnh vừa có khả năng hấp phụ tốt. Cả hai loại vật liệu đều đợc chế tạo từ nguồn nguyên liệu dễ kiếm, rẻ tiền và thân thiện với môi trờng. Nhằm mục tiêu kết hợp các đặc tính quý của hai loại vật liệu này chúng tôi lựa chọn đề tài Tổng hợp vật liệu nano composite từ tính Fe 3 O 4 /MnO 2 . Xác định các đặc trng và hiệu ứng oxy hoá hấp phụ Asen, Crôm của vật liệu. Mục tiêu của đề tài là : Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo vật liệu bột xốp nano composite sắt từ Fe 3 O 4 / MnO 2 trong đó Fe 3 O 4 nh là lõi đợc bọc bởi màng MnO 2 kích thớc nano bằng phơng pháp đồng kết tủa. Đánh giá các đặc trng cơ bản của vật liệu nano composite Fe 3 O 4 / MnO 2 chế tạo đợc. Đánh giá sơ bộ khả năng hấp phụ crôm, asen của vật liệu nhằm định hớng ứng dụng trong công nghệ xử lý nớc. Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT ChƯơng I tổng quan ti liệu I-Asen Asen hay còn gọi là thạch tín có ký hiệu hóa học là As đứng thứ 33 bảng hệ thống tuần hoàn Mendeleev, khối lợng nguyên tử bằng 74.92, là nguyên tố rất độc phân tán trong tự nhiên. Ngời ta có thể phát hiện ra sự hiện diện của asen trong tất cả các mẫu đất đá, khoáng vật, các mẫu trầm tích, trong các mẫu động thực vật, trong nớc biển, nớc ngầm . Trong môi trờng nớc asen thờng tồn tại ở dạng asen hữu cơ và asen vô cơ. Trong hai dạng asen hữu cơ và asen vô cơ, ngời ta quan tâm nhiều đến các dạng asen vô cơ do độc tính cao cũng nh sự hiện diện phổ biến của chúng trong nớc ngầm. Các dạng asen tồn tại chủ yếu trong nớc ngầm bao gồm H 2 AsO 4 - (trong môi trờng pH gần axít đến trung tính), HAsO 4 2- (trong môi trờng kiềm). Hợp chất H 3 AsO 3 đợc hình thành chủ yếu trong môi trờng oxy hoá - khử yếu trong đó dạng As(III) thờng độc hơn As(V). I.1. Asen - Hiểm họa với sức khỏe con ngời Từ lâu con ngời đã biết đến sự nhiễm độc asen qua đờng hô hấp và qua đờng tiêu hóa. Về mặt sinh học, asen ảnh hởng đến thực vật nh là một chất ngăn cản quá trình trao đổi chất, làm giảm năng suất cây trồng, đặc biệt trong môi trờng thiếu phospho. Đối với con ngời asen tụ tập trong gan, thận, hồng cầu đặc biệt tụ tập trong não, da, xơng, phổi và tóc. Sự nhiễm độc asen xuất hiện nh một thảm họa môi trờng đối với sức khỏe con ngời. Các biểu hiện đầu tiên đối với nhiễm độc asen là chứng sạm da, dầy biểu bì sừng hóa da, từ đó dẫn đến hoại th hay ung th da. Các điều tra tại Đài Loan đã Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT tìm thấy một loạt sự liên quan giữa việc nhiễm asen với bệnh tắc nghẽn mạch máu ngoại biên (bệnh chân đen - các chi bị chuyển thành màu đen do bị hoại th). Asen còn là nguyên nhân của rất nhiều các căn bệnh nguy hiểm khác nh ung th phổi, thận, bàng quang, ruột kết, mũi . Điểm đặc biệt quan trọng là cả hai dạng As(V) và As(III) đều là những chất dễ hòa tan trong trong nc v khụng mu khụng v do ú khụng th phỏt hin bng trc giỏc đợc. Chớnh vỡ vậy các nhà khoa học gọi chúng là Sát thủ vô hình. Một số hình ảnh nhiễm độc asen đa ra trên hình 2. Hình2: (a, b) - Hình ảnh nhiễm độc asen,(a) (b) (c) - Ngời dân sử dụng nớc ngầm nhiễm asen không qua xử lý Trong hơn 10 năm qua các nhà khoa học trên thế giới đã nhận thấy rằng tình trạng phơi nhiễm asen ngày càng gia tăng và đã trở thành vấn đề mang tính toàn cầu, đặc biệt tại các quốc gia nh ấn Độ, Đài Loan, Thái Lan, Mehico, Chile, Mỹ, Campuchia, Việt Nam[1,2]. ở Việt Nam, asen có trong nớc ngầm đợc phát hiện đầu tiên năm 1993. Sau đó tổ chức y tế thế giới WHO và UNICEF nhận thấy cấu trúc địa chất của Việt Nam có đặc thù tơng tự nh Bangladesh nên đã khuyến cáo về khả năng có thể có sự hiện diện của asen trong nớc ngầm. Theo thông báo của Bộ tài nguyên Môi trờng: các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ nh Hà Nội, Hà Nam, Hng Yên, Hà Tây, Vĩnh Phúc . đều có hiện tợng ô nhiễm asen. Không chỉ đồng bằng Bắc Bộ, khu vực miền Trung cũng có biểu hiện ô nhiễm với mức độ khác nhau. Khu vực đồng bằng Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT sông Cửu Long: mức độ ô nhiễm tơng đối nặng nề. Tại 4 tỉnh Long An, Đồng Tháp, An Giang, Kiên Giang đều nhiễm asen trong nớc ngầm. Theo đánh giá của WHO, nớc ta có trên 10 triệu ngời có thể phải đối mặt với nguy cơ tiềm tàng về nhiễm độc asen [2]. I.2. Các công nghệ loại bỏ asen trong nớc:[3] Các công nghệ loại bỏ asen trong nớc chủ yếu dựa trên các quá trình sau: Quá trình oxi hóa khử: Các quá trình này không loại bỏ đợc asen trong nớc nhng góp phần làm tăng thêm hiệu quả của các quá trình sau đó. Quá trình kết tủa: Đa asen về dạng không tan ví dụ nh calcium arsenat. Chất rắn này đợc loại bỏ ra khỏi nớc nhờ quả trình lắng và lọc. Các chất keo tụ đợc đa vào trong nớc, khi thủy phân chúng kết tủa dới dạng bông có khả năng hấp phụ asen và đợc tách ra khỏi nớc nhờ quá trình lắng và lọc. Quá trình màng: Sự phát triển của các màng lọc nano và màng thẩm thấu ngợc RO có khả năng tách đến 99,8% các dạng asen hòa tan trong nớc. Đây là một bớc phát triển vợt bậc trong xử lý nớc sinh hoạt cũng nh nớc tinh khiết. Tuy nhiên công nghệ này rất đắt, đòi hỏi phải chi phí cho một hệ thống tiền xử lý đạt chất lợng cao Quá trình hấp thụ thực vật: Có rất nhiều loài thực vật có khả năng hấp thụ asen trong đất, nớc, điển hình là loài cây dơng xỉ đợc coi là thực vật siêu hấp thụ asen. Quá trình này rất phù hợp với việc cải tạo đất nhiễm kim loại nặng [4]. Quá trình hấp phụ: Rất nhiều các vật liệu trên cơ sở các hợp chất của Al, Fe, Mn có ái lực mạnh với asen ở trạng thái hòa tan. Asen bị hấp phụ tại các tâm hấp phụ trên bề mặt vật liệu rắn. Các đánh giá đều cho rằng chúng là vật liệu có hiệu quả cao trong việc loại bỏ asen trong n ớc. Quá trình trao đổi ion: Là phơng pháp hiệu quả trong việc loại bỏ các asen dạng hòa tan. Đây là quá trình trao đổi giữa các ion trong pha rắn (nhựa trao đổi ion) và pha lỏng. Phơng pháp này tơng đối phức tạp và đắt tiền. Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Trên cơ sở các quá trình trên trên thế giới đã hình thành một số công nghệ để xử lý asen trong nớc [5] đợc đa ra trên hình 3. Hình 3: Các công nghệ đang đợc sử dụng để loại bỏ asen Trong các công nghệ này ngoại trừ công nghệ màng và công nghệ thực vật, tất cả các công nghệ còn lại chỉ hiệu quả đối với dạng As(V) và không hiệu quả đối với As(III), do đó tính an toàn không cao. Trong khi đó công nghệ màng là công nghệ có thể tách đợc trên 99,8% các dạng asen song lại rất đắt tiền và đòi hỏi phải có một hệ tiền xử lý có chất lợng thích đáng. Còn công nghệ thực vật đã đợc đánh giá là công nghệ thích hợp với các nớc phát triển trong cải tạo đất và cha thích hợp với các nớc nghèo. II . Crôm (Chromium) Crôm là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Cr thuộc nhóm 6, chu kỳ 4, khối lợng nguyên tử 51.996, trong bảng tuần hoàn. Crôm là một kim loại cứng, mặt Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT bóng, màu xám thép và nhiệt độ nóng chảy cao (T nc =2.180K). Crôm kim loại là chất không mùi, không vị và dễ rèn. Các trạng thái phổ biến của crôm trong nớc là dạng Cr(II), Cr(III), Cr(VI), trong đó dạng Cr(III) là ổn định nhất. Các hợp chất của crôm dạng Cr(VI) là những chất có tính ôxi hóa rất mạnh. Crôm đợc khai thác chủ yếu từ quặng cromit (FeCr 2 O 4 ). Gần một nửa quặng cromit trên thế giới đợc khai thác tại Nam Phi, Kazakhstan, ấn Độ và Thổ Nhĩ Kỳ [20]. Mặc dù các trầm tích crôm tự nhiên (crôm nguyên chất) là khá hiếm, nhng vẫn có một vài mỏ crôm kim loại tự nhiên đã đợc phát hiện nh mỏ Udachnaya tại Nga .Trong tự nhiên, crôm tồn tại chỉ nh là một kim loại vết. Tuy nhiên ngày nay, lợng crôm ngày một gia tăng do các hoạt động sản xuất của con ngời phát tán các chất thải vào môi trờng nh của của một số ngành: khai thác quặng, luyện kim, mạ crôm, công nghiệp thuộc da, sản xuất thuốc nhuộm II.1. ảnh hởng của Crôm tới sức khỏe con ngời Cr(III) là nguyên tố vi lợng rất cần thiết cho quá trình trao đổi chất nhất là sự chuyển hoá đờng trong cơ thể ngời, khi cơ thể thiếu crôm có thể sinh ra bệnh gọi là bệnh thiếu hụt crôm. Ngợc lại, dạng Cr(VI) lại rất độc hại có thể gây đột biến gen. Nếu có nồng độ lớn hơn 0,1mg/l có thể gây sốc, nôn mửa Khi thâm nhập vào cơ thể Cr(VI) liên kết với các nhóm - SH trong enzim và làm mất hoạt tính của enzim gây ra rất nhiều bệnh đối với con ngời: - Phần lớn các hợp chất Cr(VI) gây kích thích mắt, da và màng nhầy. Khi da tiếp xúc trực tiếp vào dung dịch Cr(VI), chỗ tiếp xúc dễ bị phồng rộp lên sau đó bị viêm loét (có thể bị loét đến xơng). Phơi nhiễm kinh niên trớc các hợp chất crôm (VI) có thể gây ra tổn thơng mắt vĩnh viễn, nếu không đợc xử lý đúng cách. Crôm xâm nhập theo đờng hô hấp dễ dẫn tới bệnh viêm yết hầu, viêm phế quản, viêm thanh quản do niêm mạc bị kích thích (sinh ngứa mũi, hắt hơi, chảy nớc mũi). - Nhiễm độc crôm có thể đẫn đến bệnh tiểu đờng, ung th phổi, ung th gan, loét Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT da, viêm da, viêm gan, viêm thận, đau răng, tiêu hoá kém, gây ngộ độc hệ thần kinh và hệ tuần hoàn . Tổ chức y tế thế giới khuyến cáo hàm lợng cho phép tối đa của Cr(VI) trong nớc uống là 0,05mg/l . Tiêu chuẩn nớc ăn uống của Việt Nam (TCVN 5502-2003) cũng quy định hàm lợng crôm tối đa cho phép là 0,05 mg/l. II.2. Các phơng pháp loại bỏ crôm trong nớc. Phơng pháp kết tủa: Crôm tồn tại trong nớc ở cả hai dạng Cr(III) và Cr(IV). Dạng Cr(IV) thờng tan nhiều trong nớc và không tạo đợc kết tủa hydroxit. Do đó, để tách loại crôm ra khỏi nớc, phải tiến hành khử Cr(VI) thành Cr(III), sau đó kết tủa Cr(III) bằng các dung dịch Ca(OH) 2 hoặc NaOH và tách loại kết tủa bằng phơng pháp lắng, lọc. Trao đổi ion: Việc loại bỏ crôm trong nớc cũng có thể đợc thực hiện bằng phơng pháp trao đổi ion. So với phơng pháp kết tủa hóa học, phơng pháp này đạt hiệu quả cao, song đòi hỏi vốn đầu t lớn, kỹ thuật vận hành nghiêm ngặt và chỉ thích hợp với các trạm xử lý quy mô nhỏ. Phơng pháp màng: Thẩm thấu ngợc và lọc nano có thể sử dụng để loại bỏ crôm với khả năng tách đến 99,8% các dạng crôm trong nớc. Đây là sự phát triển vợt bậc trong xử lý nớc sinh hoạt cũng nh nớc tinh khiết. Tuy nhiên phơng pháp này đòi hỏi phải có một hệ tiền sử lý đạt hiệu quả cao. Do đó chi phí lắp đặt và vận hành lớn, thờng xuyên phải có quan trắc và bảo dỡng, ngoài ra pH, áp suất, nhiệt độ phải thoả mãn các điều kiện kỹ thuật một cách nghiêm ngặt . Phơng pháp điện hóa: Phơng pháp này sử dụng hiệu ứng điện di của các cation trong dung dịch nớc: dới tác dụng của điện trờng một chiều có điện thế thấp (50 - 150V), các ion của chất gây ô nhiễm trong nớc sẽ di chuyển về phía điện cực mang điện tích trái dấu. Phơng pháp điện hóa rất thích hợp để xử lý crôm. Phơng pháp sinh học: Crôm có thể lấy ra khỏi nớc bằng quá trình khử sinh học. Một số các chủng vi khuẩn kị khí nh chủng vi khuẩn Pseudomonas có khả năng xúc tác các phản ứng khử trực tiếp Cr(VI) thành Cr(III). Quá trình khử Cr(VI) Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT bằng vi sinh vật có thể đợc tiến hành bên trong thành tế bào hoặc trong dung dịch. Nó có thể là sự khử trực tiếp Cr(VI), hoặc khử một loại kim loại khác, sau đó khử crôm bằng kim loại đã bị khử. Bên cạnh đó, ngời ta còn sử dụng một số loại cây trồng để xử lý đất và nớc ngầm nhiễm hóa chất bằng cách hấp phụ kim loại nặng qua thân hoặc rễ. Đây là một quá trình bao gồm các bớc hấp thụ, tích tụ, tách hoặc phân hủy hóa sinh. Phơng pháp sinh học là phơng pháp tơng đối rẻ tiền và rất thân thiện với môi trờng tuy nhiên phơng pháp này đợc đánh giá là chỉ phù hợp với các nớc phát triển trong cải tạo đất [11]. Phơng pháp hấp phụ: Crôm có thể lấy ra đợc khỏi dung dịch nớc bằng phơng pháp hấp phụ cho cả hai dạng là Cr(III) và Cr(VI). Trong các dạng tồn tại trong nớc thì Cr(VI) có khả năng hấp phụ dễ dàng hơn. Do vậy, để tăng hiệu quả của quá trình hấp phụ, ngời ta thờng phải oxi hóa Cr(III) lên Cr(VI). Các nhà khoa học đã chứng minh rằng vật liệu MnO 2 là vật liệu có khả năng xúc tác oxy hoá hấp phụ cao và có thể sử dụng vật liệu này để oxi hóa Cr(III) thành Cr(VI) nhằm tăng hiệu quả hấp phụ. Bên cạnh đó, MnO 2 còn đợc sử dụng rộng rãi trong việc oxy hoá các hợp chất hữu cơ trong nớc cũng nh làm vật liệu trong xử lý khí thải dễ bay hơi III - Công nghệ nano và vật liệu nano. III.1. Công nghệ nano. Công nghệ nano là ngành công nghệ liên quan đến việc phân tích, thiêt kế, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thớc trên quy mô nano mét (1nm =10 -9 m). Theo sáng kiến quốc gia về khoa học và công nghệ nano (National Nanotechnology Initiative -NNI) của Mỹ [21], công nghệ nano phải bao hàm các lĩnh vực sau: Nghiên cứu và phát triển ở công nghệ ở cấp độ nano với kích thớc khoảng từ 1nm đến 100nm. Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT Tạo ra và sử dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống có các đặc tính và chức năng mới do kích thớc rất nhỏ của chúng. III. 2. Vật liệu nano. III.2.1. Định nghĩa và phân loại vật liệu nano [22]. Vật liệu nano là vật liệu mà trong cấu trúc của các thành phần cấu tạo nên nó ít nhất phải có một chiều ở kích thớc nano mét. Vật liệu nano có thể tồn tại ở 3 trạng thái: rắn, lỏng, khí. Trong đó, vật liệu nano rắn đang đợc quan tâm nghiên cứu nhiều nhất, sau đó đến vật liệu lỏng và khí. Có thể phân chia vật liệu nano thành 3 loại (dạng) : - Vật liệu nano 3 chiều (còn gọi là vật liệu nano không chiều) là vật liệu có cả 3 chiều đều có kích thớc nano mét: ví dụ nh đám nano, keo nano, hạt nano - Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó có hai chiều có kích thớc nano mét: ví dụ nh màng nano - Vật liệu nano một chiều là vật liệu chỉ có một chiều duy nhất có kích thớc nano mét: ví dụ nh ống nano, dây nano III.2.2. Đặc điểm, tính chất của vật liệu nano. Một đặc điểm vô cùng quan trọng của vật liệu nano là kích thớc chỉ ở cấp độ nano mét. Chính vì vậy mà tổng số nguyên tử phân bố trên bề mặt vật liệu nano và tổng diện tích bề mặt của vật liệu lớn hơn nhiều so với vật liệu thông thờng. Điều này đã làm xuất hiện ở vật liệu nano nhiều đặc tính dị thờng, đặc biệt là khả năng xúc tác hấp phụ. Với kích thớc nhỏ ở cấp độ phân tử, vật liệu nano xuất hiện ba hiệu ứng chính: hiệu ứng lợng tử, hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng kích thớc. Hiệu ứng lợng tử [16, 22] Đối với các vật liệu thông thờng hình thành từ rất nhiều nguyên tử (1m 3 vật liệu có khoảng 10 12 nguyên tử). Các hiệu ứng lợng tử đợc trung bình hóa cho Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 [...]... thành vật liệu nano đợc tạo ra bằng các phơng pháp vật lý nh bốc bay chân không, phún xạ, hồ quang Vật liệu nano thu đợc từ phơng pháp này thờng là các màng nano Phơng pháp hóa học Đây là phơng pháp chế tạo vật liệu nano từ các ion hoặc nguyên tử Phơng pháp này rất phổ biến để tổng hợp vật liệu nano và nanocomposite Ưu điểm của nó là có thể tổng hợp đợc tất cả các dạng của vật liệu nano nh dây nano, ... một vật liệu có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực Do vậy nghiên cứu chế tạo vật liệu nano composite là một hớng quan trọng đang đợc phát triển mạnh mẽ Pha tăng cờng trong vật liệu nano composite thờng là các hạt nano, các hạt keo nano, màng nano, sợiChất mang trong vật liệu nano composite thờng là các polyme, sợi cacbon, các muối, zeolit và silica, bentonite[12] III.3 Các phơng pháp tổng hợp vật liệu. .. học của vật liệu nanocomposite Vật liệu nano composite vừa kết hợp đợc những tính chất quý dị thờng của vật liệu nano, vừa có những tính chất riêng của từng cấu tử hợp thành Trong vật liệu composite dựa vào mục tiêu chế tạo mà ngời ta sử dụng những nguyên liệu khác nhau Sự có mặt của pha tăng cờng tạo ra cho sản phẩm những tính chất mà bản thân các thành phần ban đầu không có Vật liệu nanocomposite... cho phép tổng hợp vật liệu với một lợng lớn Phơng pháp này chủ yếu để chế tạo các hạt nano kim loại - Phơng pháp sử dụng nguyên liệu có sẵn trong tự nhiên có cấu trúc nano: Các nguyên liệu có sẵn trong tự nhiên nh zeolit, các hạt sét, các phân tử sinh học có phân bố lỗ xốp hoặc cấu trúc lỗ có kích thớc nano mét Các nguyên liệu này vì thế có thể làm khuôn phản ứng tổng hợp vật liệu nano và nano composite. .. của chúng Nhng đối với vật liệu nano, do kích thớc của vật liệu nhỏ, hệ có rất ít nguyên tử nên các tính chất lợng tử thể hiện rõ hơn và không thể bỏ qua Điều này làm xuất hiện ở vật liệu nano các hiệu ứng lợng tử nh hiệu ứng đờng ngầm Hiệu ứng bề mặt [16, 22] ở vật liệu nano, tỷ số các nguyên tử nằm trên bề mặt trên tổng số các nguyên tử của vật liệu lớn hơn nhiều so với vật liệu dạng khối nên số... của các vật liệu đều có kích thớc tới hạn trong khoảng từ 1nm đến 100 nm nên ở vật liệu nano các tính chất này đều có biểu hiện khác thờng so với các vật liệu truyền thống [22] III.2.3 Vật liệu nano composite [22] Thuật ngữ nano compotsite mô tả một nhóm vật liệu compotsite ở đó pha tăng cờng chỉ có kích thớc ở mức nano mét Sự có mặt của pha tăng cờng này đã tạo ra những cải tiến lớn về bản chất vật lý... chế vật liệu nano so với phơng pháp từ dới lên III.3.2 Phơng pháp từ dới lên (bottom-up) Ngợc lại phơng pháp từ trên xuống, phơng pháp từ dới lên hình thành vật liệu nano từ các thành phần ở cấp độ nguyên tử hoặc ion Ưu điểm của phơng pháp này là tổng hợp đợc vật liệu nano kích thớc nhỏ, đồng đều theo mong muốn Phần lớn các vật liệu nano hiện nay điều chế từ phơng pháp này Nó có thể là phơng pháp vật. .. các vật liệu hiệu năng cao, sử dụng trong lĩnh vực xử lý môi trờng: vật liệu hấp phụ, các vật liệu có khả năng xúc tác, Quản Thị Thu Trang MSSV: 505303065 Đồ án tốt nghiệp Khoa CNSH & MT xử lý các hợp chất vô cơ, hữu cơ, các loại khí thải dễ bay hơi (VOCs) Chơng II Vật liệu v phơng pháp nghiên cứu: I- Vật liệu nano oxit sắt từ Fe3O4: I.1 Cấu trúc tinh thể Fe3O4: Oxit sắt từ Fe3O4 đợc xếp vào nhóm vật. .. ra một loại vi khuẩn chuyên ăn các chất lơ lửng trong nớc và các hạt nano từ tính Khi các vi sinh vật đã ăn no (chất bẩn lẫn các hạt nano từ tính), chúng sẽ đợc lắng và tách ra khỏi nớc nhờ từ trờng ngoài Vật liệu nano có diện tích và số điện tử phân bố trên bề mặt lớn hơn rất nhiều so với các vật liệu dạng khối Do đó ở vật liệu nano xuất hiện nhiều đặc tính nổi trội, đặc biệt là khả năng xúc tác,... thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu có kích thớc lớn về kích thớc nano Phơng pháp nghiền: Vật liệu ở dạng bột đợc nghiền trong máy nghiền với những viên bi đợc làm từ các vật liệu siêu cứng đặt trong cối nghiền Máy nghiền có thể là nghiền lắc, nghiền rung, hoặc nghiền quay Các viên bi cứng va chạm vào nhau và phá vỡ bột đến kích thớc nano Kết quả thu đợc là vật liệu nano không chiều Phơng pháp