Tổng hợp, điều khiển kích thước và hình dạng hạt nano platin bằng phương pháp polyol cải tiến

Tổng hợp, điều khiển kích thước hình dạng hạt nano platin phương pháp polyol cải tiến Lê Thị Thu Hà Đại học Công nghệ Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật liệu linh kiện nano Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm Người hướng dẫn: TS Nguyễn Việt Long Năm bảo vệ: 2014 Keywords Hạt nano platin; Vật liệu Nanô; Phương pháp polyol 1 MỞ ĐẦU Công nghệ nano làm thay đổi dần sống người khám phá nhiều tính chất lý thú vật liệu kích thước nano mét Các vật liệu nano kim loại Pt, Au, Ag, Pd, Rh, Ru, Fe… kích thước nano mét (10-9 mét) ứng dụng nhiều lĩnh vực y học (Au, Pt, Fe…), kháng khuẩn (Ag…), xúc tác điện tử (Pt, Pt-Pd, Rh, Ru…), pin nhiên liệu (Pt, Pt-Pd…), thẩm mỹ (Au, Pt, Ag…) Trong đó, hạt nano platin vật liệu quan trọng ngành xúc tác sinh học nhiều nhóm khoa học giới nghiên cứu ứng dụng [5, 6, 8, 26] Với kích thước vài nano mét, hạt nano Platin nghiên cứu rộng rãi y học, trị liệu da thẩm mỹ [1, 4, 23] Ngoài ra, nano Pt khử thành phần độc hại chất ô nhiễm, tiêu biểu phản ứng ôxi hoá khí CO bề mặt hạt nano Pt xúc tác phản ứng hoá học quan trọng chế tạo pin nhiên liệu [3, 11] Nhiều tính chất độc đáo vật liệu nano Pt phụ thuộc nhiều vào kích thước hình dạng hạt bề mặt khác có lượng bề mặt khác [7] Chính vậy, có nhiều nhóm nghiên cứu giới tập trung vào tổng hợp điều khiển hình dạng hạt Tuy nhiên, có nhiều phương pháp tổng hợp khác để điều khiển hạt nano kim loại khử dùng khí H2, khử dùng NaBH4 hay phương pháp Polyol Trong đó, chế tạo hạt nano kim loại phương pháp polyol chủ đề Việt Nam Rõ ràng, việc làm chủ chế tạo hạt nano kim loại quý, đặc biệt Pt với kích thước khoảng 10nm vấn đề quan trọng Cùng với xu đó, đề tài: “tổng hợp điều khiển hình dạng, kích thước hạt nano Pt” nhằm mục đích thu hạt nano Pt đồng có kích thước nhỏ 10nm với hình dạng khác dùng tác nhân AgNO3, NaBH4, NaNO3… phương pháp polyol thực đánh giá kết qua đo UV-Vis, XRD TEM 2 Dưới hướng dẫn TS Nguyễn Việt Long làm việc nghiên cứu Đại học hàng đầu nước quốc tế với trang thiết bị nghiên cứu Phòng Thí Nghiệm Nano điều kiện tốt để học hỏi nghiên cứu đề tài Bố cục luận văn gồm có phần sau: Chương 1: Tổng quan Tổng quan lý thuyết, thực nghiệm phương pháp tổng hợp vật liệu nano kim loại nói chung vật liệu nano platin nói riêng Tổng quan phương pháp thực nghiệm, tổng hợp nghiên cứu trình công nghệ chế tạo nano Platin kết tối ưu đề tài sử dụng phương pháp polyol để tổng hợp Trong chương tìm hiểu phương pháp nghiên cứu kết bật giới Chương 2: Thực nghiệm Tổng hợp nano Platin phương pháp polyol Trong chương trình bày cụ thể hoá chất cần thiết, quy trình chế tạo cách cụ thể chi tiết mà thân nghiên cứu thời gian qua Chương 3: Kết thảo luận Những kết đạt đưa đánh giá thân dựa vào báo khoa học TS.Nguyễn Việt Long, nhóm khoa học hàng đầu giới tất trường hợp sử dụng nhân tố điều khiển NaNO3, NaBH4, AgNO3 thông số khác Chương : Kết luận Kết luận, đánh giá kết đạt tìm hướng giải tiếp theo, công trình công bố 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Thị Nhật Hằng (2012), Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất ðặc trýng vật liệu nano kim loại, luận vãn Thạc sỹ, trýờng Ðại học Khoa học Tự Nhiên Hồ Chí Minh, tr.1-15 PGS.TS Võ Thị Bạch Huệ, TS Vĩnh Ðịnh (2007), Hoá Phân Tích, Nhà xuất Y Học Hà Nội tr.77-98 Tiếng Anh Aicheng Chen and Peter Holt-Hindle, “Platinum-Based Nanostructured Materials: Synthesis, Properties, and Applications”, Chem Rev.2010, B110,3767–3804 Clemens Burda, Xiaobo Chen, Radha Narayanan, and Mostafa A El-Sayed (2005), “Chemistry and Properties of Nanocrystals of Different Shapes”, Chem Rev, 105, 1025−1102 Hyunjoon Song, Franklin Kim, Stephen Connor, Gabor A Somorjai, and Peidong Yang, “Pt Nanocrystals: Shape Control and Langmuir-Blodgett Monolayer Formation”, J Phys Chem, B2005, 109, 188-193 Hyunjoo Lee, Susan E Habas, Sasha Kweskin, Derek Butcher, Gabor A Somorjai, and Peidong Yang (2006), “Morphological Control of Catalytically Active Platinum Nanocrystals”, Chem, 118, 7988 –7992 H M Lu and X K Meng (2010), “Theoretical Model to Calculate Catalytic Activation Energies of Platinum Nanoparticles of Different Sizes and Shapes”, J Phys Chem C, 114, pp.1534–1538 Matthias M Koebel, Louis C Jones, Gabor A Somorjai (2008), “Preparation of size-tunable, highly monodisperse PVP-protected Pt-nanoparticles by seedmediated growth”, Springer link, B10, 1063-1069 Nao Terasaki and Tetsu Yonezawa (2011), “Assembly and Immobilization of Metal Nanoparticles”, Nano-Optics and Nanophotonics, 189-232 74 10 Na Tian, Zhi-You Zhou, Shi-Gang Sun, Yong Ding, Zhong Lin Wang(2007), “Synthesis of Tetrahexahedral Platinum Nanocrystals with High-Index Facets and High Electro-Oxidation Activity”, Science, pp 732-735 11 Nguyen Viet Long, Cao Minh Thi, Masayuki Nogami and Michitaka Ohtaki, “Novel Pt and Pd Based Core-Shell Catalysts with Critical New Issues of Heat Treatment, Stability and Durability for Proton Exchange Membrane Fuel Cells and Direct Methanol Fuel Cells”, 2012 , 236-268 12 Nguyen Viet Long, Cao Minh Thi, Masayuki Nogamid and Michitaka Ohtaki (2012), “Novel issues of morphology, size, and structure of Pt nanoparticles in chemical engineering: surface attachment, aggregation or agglomeration, assembly, and structural changes”, New J Chem, B36, 1320–1334 13 Nguyen Viet Long, Masayuki Nogami and Michitaka Ohtaki, “study of crystal structure and morphology of platinum nanoparticles”, Proceedings of IWNA 2011, 2011, NFT-029-O272 14 Nguyen Viet Long, Michitaka Ohtaki, Masaya Uchida, Randy Jalem, Hirohito Hirata, Nguyen Duc Chien, Masayuki Nogami, “Synthesis and characterization of polyhedral Pt nanoparticles: Their catalytic property, surface attachment, self-aggregation and assembly”, Journal of Colloid and Interface Science, 2011, 359, 339–350 15 NV Long, Michi taka Ohtaki, Masayuki Nogami, “Control of morphology of Pt nanoparticles and Pt-Pd Core-shell nanoparticles”, journal of Novel Carbol Resource Sciences, vol.3, 2011, pp.40-44 16 Viet Long Nguyen, Michitaka Ohtaki, Takashi Matsubara, Minh Thi Cao, and Masayuki Nogami, “New Experimental Evidences of Pt−Pd Bimetallic Nanoparticles with Core−Shell Configuration and Highly Fine-Ordered Nanostructures by High-Resolution Electron Transmission Microscopy”, J Phys Chem C, 116, 2012, 12265−12274 75 17 Nguyen Viet Long, Michitaka Ohtakid, Tong Duy Hienc, Jalem Randy, Masayuki Nogam, “A comparative study of Pt and Pt–Pd core–shell nanocatalysts”, Electrochimica Acta, 56, 2011, 9133– 9143 18 Viet-Long Nguyen, Michitaka Ohtaki, Van Nong Ngo, Minh-Thi Cao, and Masayuki Nogami (2012), “Structure and morphology of platinum nanoparticles with critical new issues of low- and high-index facets”, Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotechnol 3, 025005 (4pp) 19 Nguyen Viet Long, Nguyen Duc Chien, Tomokatsu Hayakawa, Hirohito Hirata, Gandham Lakshminarayana and Masayuki Nogami (2009),“ The synthesis and characterization of platinum nanoparticles: a method of controlling the size and morphology ”, Nanotechnology, B16 20 Nguyen Viet Long, Toru Asaka, Takashi Matsubara, Masayuki Nogami (2011) “Shape-controlled synthesis of Pt–Pd core–shell nanoparticles exhibiting polyhedral morphologies by modified polyol method”, Acta Materialia, 59, , 2901–link, B10, 1063-1069 21 Nguyen Viet Long, Tong Duy Hien, Toru Asaka, Michitaka Ohtakid, Masayuki Nogamia, “Synthesis and characterization of Pt–Pd nanoparticles with core-shell morphology: Nucleation and overgrowth of the Pd shells on the as-prepared and defined Pt seeds”, Journal of Alloys and Compounds , 2011, 509, 7702– 7709 22 Nguyen Viet Long, Tong Duy Hien, Toru Asaka, Michitaka Ohtaki, Masayuki Nogami, “Synthesis and characterization of Pt-Pd alloy and core-shell bimetallic nanoparticles for direct methanol fuel cells (DMFCs): Enhanced electrocatalytic properties of well-shaped core-shell morphologies and nanostructures”, international journal of hydrogen energy 2011, 36, 84788491 76 23 P.V.Asharani, Yi Lianwu, Zhiyan Gong, Suresh Valiyaveettl (2011),”Comparison of the toxicity of silver, gold and platinum nanoparticles in developing zebrafish embryos”, Nanotoxicology, 5, pp 43–54 24 Radha Narayanan and Mostafa A El-Sayed (2005), “Catalysis with Transition Metal Nanoparticles in Colloidal Solution:  Nanoparticle Shape Dependence and Stability”, J Phys Chem B, 109 (26), pp 12663– 12676.12.Radha Narayanan and Mostafa A El-Sayed (2004), “ShapeDependent Catalytic Activity of Platinum Nanoparticles in Colloidal Solution”, Nano letter, 1343–1348 25 Radha Narayanan and Mostafa A El-Sayed (2004), “Shape-Dependent Catalytic Activity of Platinum Nanoparticles in Colloidal Solution”, Nano letter, 1343–1348 26 Dr Taekyung Yu, Do Youb Kim, Prof Hui Zhang and Prof Younan Xia (2011), “Platinum Concave Nanocubes with High-Index Facets and Their Enhanced Activity for Oxygen Reduction Reaction”, Angew Chem, B50, 2773–2777 27 Thurston Herricks, Jingyi Chen, and Younan Xia (2004), “Polyol Synthesis of Platinum Nanoparticles: Control of Morphology”, Nano Letters, B4, 23672371 28 Virender K Sharma, Ria A Yngard, Yekaterina Lin (2009), “Silver nanoparticles: Green synthesis and their antimicrobial activities”, Advances in Colloid and Interface Science 145, 83-96 29.Yubao Sun , Lin Zhuang , Juntao Lu , Xinlin Hong , and Peifang Liu(2007), “Collapse in Crystalline Structure and Decline in Catalytic Activity of Pt Nanoparticles on Reducing Particle Size to nm”, J Am Chem Soc, 129 (50), pp 15465–15467 77 30 Zeping Peng, Yusheng Jiang, Yonghai Song, Cheng Wang, and Hongjie Zhang, (2008), “ Morphology Control of Nanoscale PbS Particles in a Polyol Process”, Chem Mater ,B20,3153–3162