Nghiên cứu tổng hợp chấm lượng tử carbon từ phức m EDTA (m=cu, fe, mn)

Do đó, nghiên cứu trong lĩnh vực QDs đang tập trung tổng hợp,nghiên cứu đặc trưng tính chất quang học và tiềm năng ứng dụng của các loạiQDs ít độc hại hơn.. - Nghiên cứu tính chất quang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

PHẠM THỊ MAI

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤM LƯỢNG TỬ CARBON TỪ PHỨC

M-EDTA (M=Cu, Fe, Mn)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Lý

HÀ NỘI – 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

PHẠM THỊ MAI

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP CHẤM LƯỢNG TỬ CARBON TỪ PHỨC

M-EDTA (M=Cu, Fe, Mn)

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Lý

Người hướng dẫn khoa học

TS MAI XUÂN DŨNG

HÀ NỘI – 2018

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn tới TS Mai

Xuân Dũng đã định hướng cho em có được những tư duy khoa học đúng đắn,

tận tình chỉ bảo, tạo rất nhiều thuận lợi cho em trong suốt quá trình xây dựng

và hoàn thiện đề tài này Nghiên cứu này được tài trợ từ nguồn kinh phíKhoa học công nghệ của trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2 cho đề tài mã số:C.2018-18-05 do TS Mai Xuân Dũng làm chủ nhiệm đề tài

Em xin cảm ơn cán bộ Viện nghiên cứu Khoa học và ứng dụng (ISA)trường ĐHSPHN2 đã nhiệt tình hỗ trợ em thực hiện phép đo phổ hấpthụ UV-vis

Nhân dịp này em xin gửi lời cảm ơn tới thầy Hoàng Quang Bắc cùngtất cả thành viên trong nhóm nghiên cứu N4O đã luôn giúp đỡ, bên cạnh emlúc khó khăn trong quá trình nghiên cứu

Cuối cùng xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh ủng hộ, độngviên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2018

SINH VIÊN

Phạm Thị Mai

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của riêng tôi dưới sự

hướng dẫn của TS Mai Xuân Dũng Các số liệu và kết quả trong khóa luận

là chính xác, trung thực và chưa được ai công bố trong bất cứ công trìnhnghiên cứu nào khác

Hà Nội, tháng 5 năm 2018

SINH VIÊN

Phạm Thị Mai

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

EDTA : Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt

QDs : Chấm lượng tử (quantum dots)

CQDs : Chấm lượng tử carbon (carbon quantum dots)

ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt

M-CQD : Chấm lượng tử Carbon tổng hợp từ phức tạo bởi EDTA và

HCL : Hollow Cathode Lamp

EDL : Electronic Discharge Lamp

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

5 Điểm mới của đề tài 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Giới thiệu về chấm lượng tử 4

1.2 Chấm lượng tử Carbon 9

1.2.1 Cấu trúc chấm lượng tử Carbon 9

1.2.2 Ưu điểm của CQDs 9

1.2.3 Tiềm năng ứng dụng của CQDs 10

1.2.4 Phương pháp tổng hợp CQDs 12

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 14

2.1 Tổng hợp chấm lượng tử Carbon 14

2.1.1 Hóa chất và dụng cụ 14

2.1.2 Tổng hợp chấm lượng tử Carbon từ EDTA (CQDs) 14

2.1.3 Tổng hợp CQDs từ phức của EDTA với kim loại M (M = Mn, Cu, Fe) bằng phương pháp thủy nhiệt 15

2.1.4 Rửa chấm lượng tử Carbon thu được 16

2.2 Các phương pháp nghiên cứu chấm lượng tử Carbon 18

2.2.1 Phổ hấp thụ UV-vis 18

2.2.2 Phổ kích thích huỳnh quang 19

2.2.3 Phổ hấp thụ nguyên tử AAS (Atomic Absorption Spectrometer) 20

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

3.1 Sự hình thành CQDs 23

3.1.1 Cơ chế hình thành CQDs 23

3.1.2 Hàm lượng kim loại trong M-CQD 24

3.2 Tính chất quang của CQDs tổng hợp từ EDTA 25

3.2.1 Tính chất quang của CQDs pha tạp Cu 27

3.2.2 Tính chất quang của CQDs pha tạp Fe 28

3.2.3 Tính chất quang của CQDs pha tạp Mn 29

3.2.4 Tính chất quang của các dung dịch chấm lượng tử Carbon 30

KẾT LUẬN 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 33

DANH MỤC HÌNH, BẢNG

Hình 1.1 Sự thay đổi cấu trúc điện tử của chấm lượng tử theo kích thước 4

Hình 1.2 Màn hình sử dụng công nghệ chấm lượng tử 7

Hình 1.3 Sơ đồ chuyển hóa trong tế bào 8

Hình 1.4 Chấm lượng tử ứng dụng trong chế tạo pin mặt trời 8

Hình 1.5 Chấm lượng tử Carbon 9

Hình 1.6 Sơ đồ biểu diễn của CQD huỳnh quang để phát hiện ion Fe3+ và dopamine 12

Hình 1.7 Sơ đồ tổng hợp chấm lượng tử Carbon từ EDTA bằng phương pháp thủy nhiệt 15

Hình 1.8 Sơ đồ làm sạch dung dịch FeCQD và CuCQD 16

Hình 1.9 Sơ đồ làm sạch dung dịch MnCQD 17

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lí hệ đo phổ hấp thụ UV-vis 18

Hình 2.2 Sơ đồ về nguyên lí hệ đo phổ phát xạ huỳnh quang PL 19

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống máy phổ hấp thụ nguyên tử AAS 21

Hình 2.4 Sơ đồ hình thành chấm lượng tử Carbon từ EDTA 23

Hình 2.5 Cấu tạo của phức MY2- 24

Hình 2.6 a) Phổ UV-vis và b) phổ phát xạ huỳnh quang PL của CQDs tổng hợp từ EDTA 26

Hình 2.7 a) Phổ UV-vis của W-CuCQD; b) Phổ PL của W-CuCQD 27

Hình 2.8 a) Phổ UV-vis của W-FeCQD và b) Phổ PL của W-FeCQD 28

Hình 2.9 a) Phổ UV-vis của W-MnCQD; b) Phổ PL của W-MnCQD 29

Hình 3.1 Phổ UV-vis (a) và phổ PL (b) của các CQD 30

Bảng 3.1 Hàm lượng ion kim loại trước và sau khi thủy nhiệt 25

Bảng 3.2 Hiệu suất lượng tử của CQDs và W-MCQD 31

bị lượng tử hóa do hiện tượng giam hãm điện tử QDs càng lớn thì phổ huỳnhquang của nó càng đỏ và ngược lại, QDs càng nhỏ thì phổ huỳnh quang càngxanh Cho đến nay, hầu hết các tính chất, ứng dụng của QDs được mô tả trên

cơ sở CdX và PbX (X=S, Se, Te), tuy nhiên các QDs này lại chứa kim loại Cd

và Pb rất độc hại làm hạn chế các tiềm năng ứng dụng xa hơn trong thực tếcủa chúng Do đó, nghiên cứu trong lĩnh vực QDs đang tập trung tổng hợp,nghiên cứu đặc trưng tính chất quang học và tiềm năng ứng dụng của các loạiQDs ít độc hại hơn Theo xu hướng này phải kể tới QDs của C

Chấm lượng tử Carbon (CQDs) có những ưu điểm như dễ tổng hợp,hiệu suất phát xạ cao, tan trong nước, và đặc biệt là ít độc hại Tuy nhiên, cácbáo cáo về CQDs tổng hợp khác nhau cho thấy chủ yếu CQDs phát xạ ánhsáng xanh, với vùng phát xạ dao động từ 400-550 nm Các CQDs có phổ phát

xạ khác nhau trong vùng nhìn thấy có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụngkhả năng phát xạ của CQDs như trong linh kiện điện tử, trong lĩnh vực y-sinh(phân tích sinh học tế bào), hay cảm biến quang học

Đưa các dị tố kim loại chuyển tiếp M vào cấu trúc của CQDs, ở đó M

và CQDs có thể liên kết phối trí với nhau, với mong muốn thay đổi cấu trúcđiện tử của QDs thu được Mặc dù tương tác giữa kim loại chuyển tiếp vàphối tử là các phân tử hữu cơ nhỏ đã được nghiên cứu khá đầy đủ, ảnh hưởng

của kim loại đến sự hình thành và tính chất quang của CQDs vẫn chưa được

làm sáng tỏ Do đó tôi đã chọn đề tài “Nghiên cứu tổng hợp chấm lượng tử

Carbon từ phức M-EDTA (M=Cu, Fe, Mn)” để nghiên cứu.

2 Mục đích nghiên cứu

- Tổng hợp chấm lượng tử Carbon pha tạp kim loại M-CQD (M=Cu,

Fe, Mn) từ phức của M và EDTA bằng phương pháp thủy nhiệt

- Nghiên cứu tính chất quang của CQDs thu được, ảnh hưởng của dị tốkim loại tới sự hình thành CQDs, tính chất hấp thụ và phát xạ huỳnh quang

PL (photoluminescence) Phân tích hàm lượng kim loại bằng phổ hấp thụnguyên tử AAS

- So sánh các tính chất của CQDs sau khi rửa và trước khi rửa có gìkhác nhau

3 Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về phương pháp tổng hợp CQDs

- Tổng hợp chấm lượng tử CQDs từ EDTA, CQDs từ phức của kim loại

M với EDTA bằng phương pháp thủy nhiệt

- Nghiên cứu tính chất quang của chấm lượng tử thu được, ảnh hưởngcủa dị tố kim loại tới sự hình thành CQDs, sử dụng phổ hấp thụ UV-vis, phổphát xạ PL

- Phân tích hàm lượng kim loại để nghiên cứu về tương tác giữa CQDsvới kim loại M bằng cách sử dụng phổ hấp thụ nguyên tử AAS

4 Phương pháp nghiên cứu

Thực nghiệm kết hợp với lí thuyết mô phỏng

Tôi tổng hợp CQDs và M-CQD, đo tính chất quang (đo phổ hấp thụUV-vis, phổ huỳnh quang PL), đưa ra giải thích tính chất quang của chấmlượng tử thu được

5 Điểm mới của đề tài

- Tổng hợp chấm lượng tử Carbon pha tạp kim loại

- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của dị tố kim loại tới cấu trúc và tính chấtquang của chấm lượng tử thu được

- So sánh sự khác nhau giữa M-CQD và W-MCQD về tính chất quang

1.1 Giới thiệu về chấm lượng tử

Chấm lượng tử (QDs: quantum dots) là những tinh thể nano bán dẫn cókích thước khoảng từ 2-10 nm, mỗi QD có thể chứa từ 100-1000 nguyên tử,các điện tử tự do bên trong nó có tính chất giam hãm lượng tử tức là các trạngthái năng lượng bị lượng tử hóa Các chấm lượng tử phát sáng một màu đặcbiệt sau khi được chiếu sáng bởi ánh sáng Màu sắc chúng phát sáng phụthuộc vào kích thước của hạt nano Đường kính QDs của một vật liệu bán dẫntương đương, đặc trưng bởi bán kính Bohr (khoảng cách tương tác giữaelectron và lỗ trống trong tinh thể bán dẫn) Công thức tính bán kính Bohr[rB = ε.ħ2/(e2.µ*)] cho thấy tùy thuộc vào bản chất vật liệu thì QDs sẽ có cáckích thước khác nhau

Khi hiệu ứng giam giữ lượng tử xuất hiện, thì các trạng thái điện tử bịlượng tử hóa đồng thời độ rộng vùng cấm Eg tăng dần khi kích thước của hạtgiảm Kích thước QDs đóng vai trò quyết định tới màu sắc phát xạ của nó.QDs lớn hơn sẽ phát xạ ánh sáng đỏ hơn và ngược lại QDs càng nhỏ thì phổhuỳnh quang càng xanh Hay nói một cách khác, năng lượng của vùng cấm

Eg sẽ tỉ lệ nghịch với kích thước của QDs

Vùng dẫn

E g

Vùng hóa trị

Bán dẫn khối QD I QD II QD III

Kích thước giảm

Hình 1.1 Sự thay đổi cấu trúc điện tử của chấm lượng tử theo kích thước

Chấm lượng tử có khả năng hấp thụ ánh sáng có bước sóng � thỏa mãn

hc



λ Eg Khi kích thích bằng ánh sáng có năng lượng thích hợp, electron ()

ở vùng hóa trị sẽ chuyển lên vùng dẫn và để lại một lỗ trống () trên vùnghóa trị Ở trạng thái kích thích electron và lỗ trống sẽ bền hóa nội vùng bằngcách truyền năng lượng dạng photon và chuyển về các trạng thái biên (trạngthái được mô tả bởi nét gạch ngang đậm) Ở trạng thái biên, cặp điện tử - lỗtrống tái hợp với nhau đồng thời giải phóng một photon có năng lượng bằng

Eg hoặc truyền năng lượng cho vật khác mà không phát quang Trong cáctrường hợp, chấm lượng tử thường có các trạng thái bề mặt (trạng thái cónăng lượng nằm trong vùng cấm, sinh ra từ các khuyết tật bề mặt hay dị tố O,

N, S), điện tử hoặc lỗ trống có thể di chuyển về trạng thái này trước khi táihợp với nhau và phát xạ ra photon có năng lượng nhỏ hơn Eg

Vật liệu nano được các nhà nghiên cứu công nghệ nano sử dụng đểkhám phá các ứng dụng mới cho các nguyên tố ở dạng cực nhỏ này Mộtchấm lượng tử được tạo thành từ bất kỳ vật liệu bán dẫn nào như silicon,cadmium selenide, cadmium sulfide hoặc indium arsenide Các chấm lượng tử

có thể làm tăng hiệu quả của pin mặt trời Trong các tế bào mặt trời bìnhthường, một photon ánh sáng tạo ra một electron Thí nghiệm với cả hai chấmlượng tử silic và các chấm lượng tử sunphit chì có thể tạo ra hai electron chomột photon đơn lẻ của ánh sáng Do đó, việc sử dụng các chấm lượng tử trongcác tế bào mặt trời có thể làm tăng đáng kể hiệu quả của chúng trong sản xuấtđiện năng

Khi các chấm lượng tử được chiếu sáng bằng ánh sáng tia cực tím, một

số electron nhận đủ năng lượng để thoát khỏi các nguyên tử Khả năng nàycho phép chúng di chuyển xung quanh hạt nano, tạo ra một dải dẫn điện trong

đó các electron được tự do di chuyển qua vật liệu và dẫn điện Khi các

electron này quay trở lại quỹ đạo bên ngoài xung quanh nguyên tử (dải hóatrị), chúng phát ra ánh sáng Màu của ánh sáng đó phụ thuộc vào sự khác biệtnăng lượng giữa dải dẫn và dải hóa trị Hạt nano càng nhỏ, sự chênh lệchnăng lượng càng cao giữa dải hóa trị và băng dẫn, kết quả là màu xanh đậmhơn Đối với một hạt nano lớn hơn, sự khác biệt năng lượng giữa dải hóa trị

và băng dẫn là thấp hơn, thay đổi ánh sáng về phía màu đỏ

Nhiều chất bán dẫn có thể được sử dụng như các chấm lượng tử Bất kỳchất bán dẫn nào cũng có các đặc tính của một chấm lượng tử Khoảng cáchgiữa dải hóa trị và băng dẫn, hiện diện cho tất cả các vật liệu bán dẫn, làm chocác chấm lượng tử phát huỳnh quang

Ngoài ra chấm lượng tử đang được nghiên cứu trong việc sử dụngtrong các màn hình điện thoại di động, các tivi màn hình lớn, tiêu thụ ít nănglượng hơn các màn hình hiện tại Bằng cách đặt các chấm lượng tử có kíchthước khác nhau trong mỗi pixel của màn hình hiển thị, các màu đỏ, xanh lục

và xanh dương được sử dụng để tạo ra toàn bộ màu sắc sẽ có sẵn [1]

Trong LED (light-emitting diodes): các chấm lượng tử có hiệu suất

lượng tử cao được dùng để chuyển đổi ánh sáng có bước sóng ngắn phát ra từLED chip (��LED = 431nm) thành ánh sáng trong vùng nhìn thấy Thay đổikích thước hoặc thành phần hóa học của chấm lượng tử sẽ thay đổi màusắc của LED Các đèn LED màu xanh kết hợp với các phosphor màu xanh

lá cây, vàng hoặc đỏ, đèn LED chuyển đổi photphor , có hiệu suất tườngtổng thể

30%, hiệu quả của đèn LED xanh (50%), chuyển đổi và đóng gói phosphor(70%), và quang phổ phù hợp với phản ứng mắt người (85%) Do vậy làm

làm cho chúng trở nên sống động như thật [9]

Hình 1.2 Màn hình sử dụng công nghệ chấm lượng tử

Trong ứng dụng y sinh: QDs bán dẫn, hầu hết là QDs keo, được đầu

tư rộng rãi cho các ứng dụng y sinh trong ghi nhãn, hình ảnh, phân phốithuốc, cảm biến và điều trị

Sự tổng hợp CQDs chủ yếu tập trung vào khả năng tương thích sinhhọc và độc tính thấp Thông thường, CQDs tổng hợp được giới hạn với cácphân tử kị nước và cần được hòa tan trong dung dịch nước trước khi sử dụngthực tế Sau đó, các QDs có thể được liên kết với các phân tử sinh học để ghinhãn hoặc nhắm mục tiêu cụ thể, có thể đạt được bằng hóa học cộng hóa trịcộng sinh, tương tác biotin-avidin,… Một trong những hướng thú vị nhất làtổng hợp CQDs trong các sinh vật sống Các tế bào sống như tế bào nấm men

và vi khuẩn E coli có thể phục vụ như các lò phản ứng để làm trung gian cho

sự hình thành các QDs sau khi đưa tiền chất QDs vào các tế bào Các phân tửglutathione nội bào hoặc peptide có liên kết gen được mã hóa gen có thể đóngvai trò phối tử để làm trung gian hình thành các QDs trong tế bào Kim loạinặng được sử dụng trong các CQDs nêu lên một số mối quan tâm về tác độngcủa nó nếu còn lại bên trong cơ thể [9]

Hình 1.3 Sơ đồ chuyển hóa trong tế bào Trong pin mặt trời: QDs hấp thụ ánh sáng để tạo ra các cặp điện tử -

lỗ trống, khi các cặp điện tử này bị phân tách và chuyển về các điện cực khácnhau ta sẽ thu được dòng điện QDs có kích thước khác nhau có thể được sửdụng để hấp thụ riêng rẽ từng phân đoạn của quang phổ mặt trời, kể cả vùnghồng ngoại

Hình 1.4 Chấm lượng tử ứng dụng trong chế tạo pin mặt trời

Việc chế tạo pin mặt trời đòi hỏi khả năng biến đổi, giữ và phân li điệntích để mang lại lợi ích lớn nhất Công nghệ chấm lượng tử hứa hẹn mang lạihiệu quả hấp thu và chuyển đổi của các tế bào pin mặt trời nên được ứng dụngnhiều trong việc nâng cao hiệu suất của các tấm pin mặt trời [5].

1.2.2 Ưu điểm của CQDs

Các hệ lượng tử trước thường chứa các nguyên tố độc hại như Cd, khókhăn về tổng hợp như In Để mở rộng lĩnh vực nghiên cứu ứng dụng của

QDs, đặc biệt là trong y sinh thì vấn đề đặt ra là phải tìm ra loại có hiệu suấtlượng tử lớn, có khả năng thương mại hóa và không độc hại QDs của Si, Ge,

C đáp ứng được các tiêu chí trên nên được ưu tiên sử dụng Tuy nhiên, QDscủa Si kém bền trong không khí, quy trình tổng hợp hạn chế, còn tổng hợpQDs của Ge đòi hỏi nhiệt độ cao, do vậy mà chấm lượng tử Carbon (CQDs)được sử dụng rộng rãi hơn cả do nó có đầy đủ đặc tính: không độc hại, dễtổng hợp từ nguyên liệu đơn giản và thân thiện với môi trường Vậy nên,CQDs nhanh chóng thu hút được sự đặc biệt quan tâm từ các nhà nghiên cứu

về QDs

1.2.3 Tiềm năng ứng dụng của CQDs

Các tính chất sinh học vượt trội của các chấm lượng tử Carbon, chẳnghạn như độc tính thấp và khả năng tương thích sinh học tốt, giao phó chúngvới các ứng dụng tiềm năng trong sinh học và phân phối sinh học Các tínhchất điện tử nổi bật của các chấm lượng tử Carbon gây ra phát quang hóa học

và phát quang điện, ưu tiên cho chúng tiềm năng rộng trong xúc tác và cảmbiến…[4]

Trong y sinh

Với một ưu điểm là không độc hại, kích thước nhỏ, chấm lượng tửCarbon được nghiên cứu thử nghiệm và ứng dụng trong lĩnh vực y sinh thaythế cho các chất màu hữu cơ truyền thống Cùng với khả năng tan trong nước,

độ chọn lọc cao đối với các chất phân tích mục tiêu, khả năng tương thíchsinh học thuận lợi, khả năng quang học tốt, nên CQDs được dùng để theo dõi

và nghiên cứu các đối tượng bằng cách gắn CQDs với các yếu tố sinh học.Người ta cũng có thể đính các hạt nano vào kháng thể để kháng thể bám vàoProtein của tế bào ung thư rồi xem hóa chất truyền thông tin như thế nào ở tếbào thần kinh Cảm biến CQDs cho hiệu quả vượt trội bởi sự phát sáng tốthơn, lâu hơn và nhiều màu sắc hơn so với các chất màu hữu cơ Dựa trên các

nghiên cứu này có thể tạo ra thuốc chống ung thư với độ chính xác hơn và hạnchế tác dụng phụ của phương pháp truyền thống.

Thiết bị phát sáng (LED)

CQDs là vật liệu nổi bật cho đèn LED do ánh sáng ổn định, chi phíthấp và thân thiện với môi trường Các CQDs giàu nitrogen phát ra ánh sángdài và cả ánh sáng nhìn thấy dưới tia cực tím và có giá trị trong các ứng dụngphosphor Đèn LED từ CQDs có thể thay đổi màu sắc từ xanh lam, lục lam,

đỏ tươi và trắng, các phát xạ màu xanh và trắng tinh khiết thu được bằng cáchđiều chỉnh vật liệu lớp vận chuyển điện tử và độ dày của điện cực [8]

Các CQDs được sử dụng như một loại cảm biến mới để phát hiện Fe3 +

và dopamine (DA) không có nhãn với độ nhạy cao và độ chọn lọc Phươngpháp dựa trên thực tế là Fe3 + có thể oxy hóa các nhóm hydroquinone trên bềmặt của CQDs đối với các loài quinone, có thể dập tắt huỳnh quang củaCQDs và DA có thể che lấp hiệu quả sự huỳnh quang do sự cạnh tranh củachúng với CQDs để phản ứng với Fe3 + Hơn nữa, nền tảng cảm biến này thểhiện độ nhạy và độ chọn lọc cao đối với Fe3 + và DA so với các ion kim loạikhác và các chất tương tự DA khác Quan trọng hơn, việc loại bỏ sự cần thiếtcủa QDs, thuốc nhuộm hữu cơ hoặc dung môi hữu cơ, cho thấy sự thân thiệnvới môi trường hơn nhiều

Hình 1.6 Sơ đồ biểu diễn của CQD huỳnh quang để phát hiện ion Fe3+ và

dopamine [7]

1.2.4 Phương pháp tổng hợp CQDs

CQDs được tổng hợp bằng hai phương pháp chính: phương pháp từ toxuống nhỏ (top-down) và phương pháp từ nhỏ lên to (bottum-up)

Phương pháp từ to xuống nhỏ (top-down)

Phương pháp này sử dụng kỹ thuật phá vỡ cấu trúc phân tử lớn tạo racác chấm lượng tử có kích thước nano Bao gồm: phương pháp oxi hóa điệnhóa, phóng điện huỳnh quang và công nghệ laser Phương pháp này có ưu

điểm là đơn giản, hiệu quả và có thể chế tạo một lượng lớn nano khi cần Tuynhiên phương pháp này có nhược điểm là vật liệu có tính đồng nhất khôngcao, tốn nhiều năng lượng, trang thiết bị phức tạp Vì vậy mà phương phápnày ít được sử dụng trong thực tế.

Phương pháp từ nhỏ lên to (bottum-up)

Phương pháp này sử dụng các phương pháp đốt cháy, gia nhiệt, thủynhiệt bằng thiết bị tổng hợp lò vi sóng hoặc máy siêu âm Phương pháp nàydựa trên sự hình thành các hạt nano từ các nguyên tử hay ion Sau đó cácnguyên tử hay ion được xử lí bằng các tác nhân vật lí, hóa học và chúng kếthợp với nhau tạo thành các hạt có kích thước nano Phương pháp này có ưuđiểm là tiện lợi, tạo ra các hạt có kích thước nhỏ và đồng nhất, trang thiết bịrất đơn giản Tuy vậy, nhược điểm lớn nhất là điều chế một lượng lớn vật liệunano sẽ rất khó khăn và tốn kém

Phương pháp thủy nhiệt (hydrothermal)

Về nguyên tắc, muốn tạo ra chấm lượng tử, cần làm các tiền chất phảnứng tạo thành các mầm vi tinh thể đồng nhất sau đó chúng phát triển thànhcác tinh thể lớn hơn trong môi trường có đủ các monomer của tiền chất đểcung cấp cho quá trình phát triển này Theo đó, các tiền chất được trộn lẫntrong dung dịch ở điều kiện thường, sau đó được đưa vào bình teflon để thủynhiệt ở một nhiệt độ ổn định Nhiệt độ cao và áp suất cao làm quá trình hòatan kết tủa do đó giảm được các khuyết tật mạng lưới tinh thể nano và tạo ravật liệu có độ đồng nhất [7]