Tổng hợp và nghiên cứu tính chất quang của màng nano ag tio2 ứng dụng trong quang xúc tác và diệt khuẩn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH PTN CÔNG NGHỆ NANO NGUYỄN THỊ THANH TÂM TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG NANO Ag/TiO2 ỨNG DỤNG TRONG QUANG XÚC TÁC VÀ DIỆT KHUẨN LUẬN VĂN THẠC SĨ Thành phố Hồ Chí Minh - 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH PTN CƠNG NGHỆ NANO NGUYỄN THỊ THANH TÂM TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG NANO Ag/TiO2 ỨNG DỤNG TRONG QUANG XÚC TÁC VÀ DIỆT KHUẨN Chuyên ngành: Vật liệu Linh kiện Nanơ (Chun ngành đào tạo thí điểm) LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÂM QUANG VINH Thành phố Hồ Chí Minh - 2012 Luận Văn Thạc Sĩ iii CBHD: TS Lâm Quang Vinh MỤC LỤC  LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii MỞ ĐẦU ix CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu công nghệ nano 1.2 Các nghiên cứu hạt nano nƣớc 1.3 Hạt nano Bạc 1.3.1 Giới thiệu hạt Bạc kim loại 1.3.2 Một số tính chất hạt Ag kích thƣớc nanomet 1.3.3 Cơ chế kháng khuẩn bạc 1.3.4 Ứng dụng hạt nano Bạc 1.3.5 Các phƣơng pháp chế tạo hạt nano kim loại 11 1.3.6 Tổng hợp keo nano Ag phƣơng pháp polyol 11 1.4 Vật liệu TiO2 14 1.4.1 Cấu trúc hợp chất TiO2 14 1.4.2 Các tính chất đặc trƣng TiO2 16 1.4.3 Quá trình tự làm TiO2 19 1.4.4 Chế tạo vật liệu phƣơng pháp sol-gel 20 1.4.5 Chế tạo vật liệu phƣơng pháp in lụa 25 1.5 Mục đích pha tạp Ag vào TiO2 27 1.6 Khái quát vi khuẩn : 27 1.6.1 Khái niệm chung vi khuẩn : 27 1.6.2 Vi khuẩn E.coli : 28 1.6.3 Vi khuẩn Bacillus : 29 1.7 Các phƣơng pháp phân tích hóa lý 30 1.7.1 Phƣơng pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV-VIS) 30 1.7.2 Phƣơng pháp phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 30 1.7.3 Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM 31 1.7.4 Kính hiển vi điện tử quét SEM 32 HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm Luận Văn Thạc Sĩ CHƢƠNG 2: 2.1 iv CBHD: TS Lâm Quang Vinh CHẾ TẠO VẬT LIỆU 33 Vật liệu thiết bị 33 2.1.1 Vật liệu chế tạo keo nano bạc 33 2.1.2 Vật liệu chế tạo sol TiO2 33 2.1.3 Các thiết bị dụng cụ 33 2.2 Phƣơng pháp 33 2.2.1 Phƣơng pháp chế tạo dung dịch keo nano bạc 33 2.2.2 Phƣơng pháp chế tạo sol Ag-TiO2 34 2.2.3 Quá trình tạo màng phƣơng pháp phủ nhúng 35 2.2.4 Chế tạo màng TiO2 phƣơng pháp in lụa 36 2.2.5 Chế tạo màng Ag-TiO2 từ màng TiO2in lụa 37 CHƢƠNG 3: 3.1 KẾT QUẢVÀ BIỆN LUẬN 38 Các thông số ảnh hƣởng đến hình thành nano Ag: 38 3.1.1 Khảo sát theo tỉ lệ AgNO3/PVP 40 3.1.2 Khảo sát theo thời gian phản ứng 41 3.1.3 Khảo sát theo nhiệt độ khuấy 41 3.2 Kết tạo màng bột từ sol Ag – TiO2 43 3.2.1 Kết tạo sol Ag-TiO2 43 3.2.2 Kết tạo màng phƣơng pháp phủ nhúng 45 3.2.3 Kết tạo bột Ag-TiO2 47 3.3 Kết tạo màng Ag-TiO2 phƣơng pháp in lụa 48 3.4 Kết phân hủy methylen blue (MB) 51 3.5 Kết diệt khuẩn 52 3.5.1 Quy trình kiểm tra khả kháng khuẩn E coli Bacilus 52 3.5.2 Kết 54 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 57 4.1 Kết luận 57 4.2 Hƣớng phát triển đề tài 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 Tiếng Việt 59 Tiếng Anh 59 HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ MỞ ĐẦU Ngày nay, công nghệ nano hút khơng nhà nghiên cứu khoa học mà kể ngành cơng nghiệp tính ứng dụng cao sống người Đặc biệt hạt keo nano kim loại có tính ứng dụng cao ngành kỹ thuật dân dụng sản xuất kính xe, gốm sứ, mỹ phẩm, y tế Trong số hạt keo nano kim loại, hạt keo nano Ag sử dụng rộng rãi ứng dụng lĩnh vực y tế dùng gel rửa tay kháng khuẩn, làm trang y tế, vải kháng khuẩn… khả thất mơi trường nano Ag ảnh hưởng đến môi trường sống người Vật liệu TiO2, thân thiện với mơi trường có nhiều ứng dụng đời sống sử lý môi trường, diệt khuẩn v.v Với độ rộng vùng cấm khoảng 3,2eV – 3,5eV, vật liệu TiO2 cho hiệu ứng quang xúc tác mạnh vùng ánh sáng tử ngoại (UV) Tuy nhiên, xạ UV chiếm khoảng 4% - 5% lượng mặt trời nên hiệu ứng xúc tác trời thấp [28] Để sử dụng trực tiếp lượng mặt trời có hiệu hơn, cần mở rộng phổ hấp thu TiO2 vùng ánh sáng khả kiến (loại xạ chiếm gần 45% lượng mặt trời) [28] Vì mục đích nghiên cứu nhằm kết hợp tính diệt khuẩn nano Ag hiệu ứng quang xúc tác vật liệu TiO2 để khắc phục hạn chế phát huy hiệu vật liệu trên, tính chất quang, cấu trúc vật liệu nano Ag: TiO2 khảo sát qua phương pháp phân tích đại Trong luận văn này, màng nano Ag/TiO2 chế tạo dạng màng mỏng lam kính với hỗ trợ chất TiO2.Việc pha tạp Ag vào TiO2 có tác dụng nâng cao hoạt tính kháng khuẩn vật liệu cách dáng kể đồng thời, phân hủy thuốc nhuộm, a xit hữu axit oxalic salicylic hợp chất hữu HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ khác saccharose, phenol [16,23] Ag pha tạp với TiO2 gắn gốm sứ làm việc lọc khí để loại bỏ số mùi H2S, CH3SH khí N2O độc [21, 25] Khi Ag lắng đọng bề mặt TiO2 ngăn chặn phản ứng tái tổ hợp electron lỗ trống nâng cao khả quang xúc tác TiO2 HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu công nghệ nano Công nghệ nano ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo ứng dụng cấu trúc, thiết bị hệ thống việc điều khiển hình dáng, kích thước quy mơ nanơmét (nm, nm = 10-9 m) Ở kích thước nano, vật liệu có tính đặc biệt mà vật liệu truyền thống khơng có thu nhỏ kích thước việc tăng diện tích mặt ngồi 1.2 Các nghiên cứu hạt nano ngồi nƣớc Trình bày vè tình hình nghiên cứu cơng trình nghiên cứu hạt nano kim lọa nước 1.3 Hạt nano Bạc 1.3.1 Giới thiệu hạt Bạc kim loại Trình bày tính độc đáo bạc kim loại Một số tính chất hạt Ag kích thƣớc nanomet Trình bày tính chất hạt nano kim loại : tính chất quang học, tính chất điện, tính chất nhiệt, tính chất từ… 1.3.2 1.3.3 Cơ chế kháng khuẩn bạc Trình bày đặc tính kháng khuẩn chế diệt khuẩn nano bạc Đồng thời ưu điểm nano bạc so với hạt bạc kích thước lớn hơn, so với thuốc kháng sinh so với ion bạc 1.3.4 Ứng dụng hạt nano Bạc Trình bày ứng dụng hạt nano bạc quang xúc tác, chuẩn đoán, sinh học, dẫn truyền, … HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Các phƣơng pháp chế tạo hạt nano kim loại Có phương pháp để chế tạo vật liệu nano phương pháp từ xuống (top-down) phương pháp từ lên (bottom-up) Phương pháp từ xuống phương pháp tạo vật liệu nano từ vật liệu khối ban đầu Phương pháp từ lên phương pháp tạo hạt nano từ ion nguyên tử kết hợp lại với 1.3.5 1.3.6 Tổng hợp keo nano Ag phƣơng pháp polyol Trong luận văn này, dung dịch keo nano Ag tổng hợp phương pháp polyol với chất khử dung dịch ethylene glycol, đồng thời dung mơi cho phản ứng [18] Hình 1.11 cho ta biết trình chế tạo hạt nano bạc phương pháp 1.4 Vật liệu TiO2 1.4.1 Cấu trúc vật liệu TiO2 Titandioxide TiO2 loại vật liệu phổ biến sống ngày TiO2 oxide lưỡng tính, nhiên lại có tính axid cao TiO2 có nhiều dạng thù hình, ba dạng thù hình là: Anatase, Rutile Brookite Trong đó, Brookite dạng gặp thực tế Thông thường, TiO2 sử dụng làm chất xúc tác quang hóa dạng Anatase Rutile [1] 1.4.2 Các tính chất đặc trƣng TiO2 Trình bày chế quang xúc tác TiO2 ảnh hưởng diện tích bề mặt hiệu dụng đến khả quang xúc tác 1.4.3 Quá trình tự làm TiO2 Trình bày cế tự làm TiO2 chiếu sáng Chế tạo vật liệu phƣơng pháp sol-gel Trình bày hai q trình phương pháp sol-gel thủy phân ngưng tụ đồng thời nêu lên ưu nhược điểm phương pháp trình chế tạo màng phương pháp phủ nhúng 1.4.4 HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ 1.4.5 Chế tạo vật liệu phƣơng pháp in lụa Giới thiệu phương pháp in lụa quy trình tạo khn in [4] Mục đích pha tạp Ag vào TiO2 Nêu ưu điểm TiO2 nano bạc, vai trò hợp chất AgTiO2 khản quang xúc tác kháng khuẩn 1.4.6 1.5 Các phƣơng pháp phân tích hóa lý Giới thiệu phương pháp phân tích sử dụng q trình thí nghiệm, ngun lý hoạt động hình ảnh minh họa thiết bị thực tế Các phương pháp phân tích bao gồm: Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến UV-VIS phương pháp nhiễu xạ tia X – XRD, phương pháp hiển vi điện tử truyền qua – TEM, phương pháp kính hiển vi điện tử quét – SEM [1, 3, 8] HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Vật liệu thiết bị Giới thiệu vật liệu dùng để chế tạo dung dịch keo nano Ag, sol TiO2, thiết bị phục vụ cho việc chế tạo đánh giá sản phẩm 2.2 Phƣơng pháp Phƣơng pháp chế tạo dung dịch keo nano bạc Dung dịch keo nano bạc chế tạo theo sơ đồ hình 2.1 khảo sát theo thời gian, nhiệt độ khuấy, tỉ lệ AgNO3:PVP 2.2.1 Hình Sơ đồ chế tạo dung dịch keo nano bạc 2.2.2 Phƣơng pháp chế tạo sol Ag-TiO2 Hình 2 Sơ đồ chế tạo sol Ag-TiO2 HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Bảng Bảng thông số tác chất khảo sát cho trình tổng hợp keo nano bạc theo nồng độ muối bạc, theo thời gian theo nhiệt độ máy khuấy từ Nhóm Mẫu Ethylene Glycol (ml) PVP (g) AgNO3 (g) Tỉ lệ AgNO3:PVP Thời gian Nhiệt độ (phút) (oC) Thay đổi tỉ lệ AgNO3:PVP 1a 20 0.3 0.00 20 100 1b 20 0.3 0.01 1:30 20 100 1c 20 0.3 0.02 1:15 20 100 1d 20 0.3 0.03 1:10 20 100 1e 20 0.3 0.06 1:5 20 100 Thay đổi thời gian tính sau thêm AgNO3 vào 2a 20 0.3 0.03 1:10 100 2b 20 0.3 0.03 1:10 10 100 2c 20 0.3 0.03 1:10 15 100 2d 20 0.3 0.03 1:10 20 100 2e 20 0.3 0.03 1:10 30 100 Thay đổi nhiệt độ máy khuấy từ 3a 20 0.3 0.03 1:10 20 60 3b 20 0.3 0.03 1:10 20 70 3c 20 0.3 0.03 1:10 20 80 3d 20 0.3 0.03 1:10 20 90 3e 20 0.3 0.03 1:10 20 100 HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 10 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ 3.1.1 Khảo sát theo tỉ lệ AgNO3/PVP 3.0 AgNO3:PVP=0 2.5 AgNO3:PVP=1:30 AgNO3:PVP=1:20 2.0 Abs AgNO3:PVP=1:10 AgNO3:PVP=1:5 1.5 1.0 0.5 0.0 300 400 500 600 700 800 (nm) Hình Phổ hấp thu mẫu nano bạc theo tỉ lệ AgNO3:PVP khác Hình 3.1 thể phổ hấp thu (từ 300nm - 800nm) mẫu nano bạc với tỉ lệ AgNO3:PVP thay đổi (AgNO3:PVP = |1:30|1:15|1:10|1:5 ) Với tỉ lệ AgNO3:PVP = phổ khơng có đỉnh mẫu khơng có AgNO3 Khi có AgNO3 tham gia vào phản ứng có xuất đỉnh hấp thu nano bạc (hình 3.1) Với tỉ lệ AgNO3:PVP = 1:30, ta thấy bắt đầu có xuất đỉnh hấp thu bước sóng khoảng 409nm nhiên cường độ tương đối thấp Mẫu với tỉ lệ AgNO3:PVP = 1:15 hấp thu bước sóng 412nm Mẫu có AgNO3:PVP = 1:10 đỉnh hấp thu bước sóng 414nm Cuối cùng, mẫu có AgNO3:PVP = 1:5 hấp thu bước sóng 425nm 3.1.2 Khảo sát theo thời gian phản ứng Hình 3.2a phổ truyền qua UV - Vis 3.2b hình ảnh màu sắc dung dịch keo nano Ag thay đổi theo thời gian phản ứng HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 11 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Thời gian tăng, cường độ phổ cao, đỉnh phổ dich phía bước sóng dài màu sắc dung dịch đậm chứng tỏ kích thước hạt tăng lên [5] a 2.0 phuùt 10 phuùt 15 phuùt 20 phuùt Abs 1.5 1.0 0.5 0.0 300 400 500 600 700 800 (nm) Hình Phổ hấp thu mẫu nano bạc với thời gian phản ứng khác 3.1.3 Khảo sát theo nhiệt độ khuấy Qua phổ hấp thu mẫu hình 3.3 tăng nhiệt độ bếp khuấy từ cường độ hấp thu mẫu cao, đỉnh hấp thu nhọn 2.0 60 độ C 70 độ C 80 độ C 90 độ C 100 độ C Abs 1.5 1.0 0.5 0.0 300 400 500 600 700 800 (nm) Hình 3 Phổ hấp thu mẫu nano bạc theo nhiệt độ khác Để xác định xác kích thước hạt độ phân tán đồng hạt nano bạc dung dịch, ta kiểm tra lại kết chụp TEM HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 12 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Hình Ảnh TEM dung dịch keo nano bạc 3.2 Kết tạo màng bột từ sol Ag – TiO2 3.2.1 Kết tạo sol Ag-TiO2 Hệ sol Ag-TiO2 chế tạo theo sơ đồ hình 2.2 mục 2.2.2 3.5 Ag-TiO2- 0% 3.0 Ag-TiO2- 1% Ag-TiO2- 1.5% 2.5 Ag-TiO2- 2% Ag-TiO2- 3% Abs 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 300 400 500 600 700 800 (nm) Hình Phổ hấp thu sol Ag-TiO2 theo phần trăm khác Qua phổ hấp thu hình 3.5 ta thấy thay đổi đường cong hấp thu mẫu có thay đổi nồng độ pha tạp Ag Hình 3.6 đồ thị (h)1/2 theo h mẫu dung dịch theo tỉ lệ phần trăm HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 13 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ khác với  độ hấp thu dung dịch h lượng photon 3.5 Ag-TiO2- 0% 3.0 Ag-TiO2- 1% 2.5 Ag-TiO2- 2% Ag-TiO2- 1.5% (h)  Ag-TiO2- 3% 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 h(eV) Hình Đồ thị biểu diễn (αhν)1/2 theo hν 3.2.2 Kết tạo màng phƣơng pháp phủ nhúng 1.0 Maøng TiO2 0.8 Maøng Ag-TiO2 Abs 0.6 422nm 0.4 0.2 0.0 400 500 600 700 800 (nm) Hình So sánh phổ hấp thu màng TiO2 màng Ag-TiO2 chế tạo từ sol TiO2 sol Ag-TiO2 2% Hình 3.7 cho thấy màng Ag-TiO2 2% có xuất đỉnh phổ hấp thu bước sóng 422 nm nano Ag vừa có bờ hấp thu TiO2 có xuất hạt nano Ag TiO2 màng HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 14 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Để khẳng định cách xác xuất nano Ag TiO2 màng, kiểm chứng lại phổ EDX Hình Phổ EDX màng Ag/TiO2 Qua phổ chụp EDX bề mặt màng mỏng nanoAg/TiO2, chúng tơi kết luận mẫu màng xuất Ag TiO2 Kết phù hợp với dự đoán từ kết UVVis 3.2.3 Kết tạo bột Ag-TiO2 350 R(110) A(101) R(220) Ag(200) R(101) Ag(220) R(111) 300 3% Ag A(004) 250 A(200) A(105) Cường độ (a.u) 2% Ag 200 1.5% Ag 150 100 1% Ag 50 0% Ag 20 30 40 50 60 70 2(độ) Hình Phổ nhiễu xạ XRD mẫu bột Ag-TiO2 theo tỉ lệ phần trăm khác HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 15 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Qua hình 3.9 ta thấy phổ XRD TiO2 hồn tồn có đỉnh pha anatase Khi bắt đầu pha tạp nano Ag vào ngồi đỉnh pha anatase có đỉnh pha rutile, xuất thêm peak vị trí 44,3o, 64.5o tương ứng với mặt (200), (220) mạng lập phương tâm mặt (FCC) kim loại bạc [19] Khi nồng độ Ag pha tạp tăng làm tăng trình chuyển pha từ anatase sang rutile TiO2 3.3 Kết tạo màng Ag-TiO2 phƣơng pháp in lụa 3.5 Màng TiO2 Màng Ag-TiO2 3.0 4.0 3.5 2.5 TiO2 Ag-TiO2 2.0 (h) Abs 3.0 1.5 2.5 2.0 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5 0.0 300 400 500 600 700 800 0.0 (nm) a 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 h b Hình 10 Phổ hấp thu màng TiO2 màng TiO2 ngâm nano bạc (a) Cường độ hấp thu theo bước sóng (b) Đồ thị biểu diễn (αhν)1/2 theo hν Đồ thị hình 3.10 cho ta thấy khác đường hấp thu mẫu màng TiO2 mẫu màng Ag/TiO2 Màng TiO2 sau ngâm dung dịch nano bạc có xuất đỉnh phổ hấp thu vùng bước sóng 400nm – 500nm Điều chứng tỏ có hạt nano bạc bám TiO2 Kết luận kiểm chứng qua phổ nhiễu xạ XRD ảnh TEM HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 16 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ 150 A(101) 140 130 120 Ag(111) 110 Cường độ (a.u) 100 A(200) 90 A(105) Ag(220) Ag-TiO2 80 70 60 50 40 30 20 TiO2 10 20 30 40 50 60 70 2(độ) Hình 11 Phổ XRD mẫu màng TiO2 in lụa ngâm dung dịch keo bạc Kết phổ nhiễu xạ XRD màng TiO2 màng Ag-TiO2 (hình 3.11) cho thấy xuất Ag TiO2 màng nano Ag/TiO2 Bảng Kích thƣớc hạt TiO2 Ag đƣợc tính từ cơng thức Scherrer Tên mẫu Kích thƣớc hạt TiO2 14.1 nm Nano Ag 10.2 nm Dựa vào phổ nhiễu xạ XRD mẫu màng TiO2 AgTiO2 ta tính tốn kích thươc hạt TiO2 khoảng 14.1nm kích thước hạt nano Ag khoảng 10.2 nm Các kết TEM, SEMsau cho ta số liệu cụ thể kích thước hạt tạo thành HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 17 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Ảnh TEM Hình 3.13a với thang đo 100 nm cho thấy hạt nano Ag TiO2 có kích thước đồng bám tốt lên chất TiO2 đế thủy tinh Và hình 3.13b với thang đo 20nm cho thấy kích thước hạt nano Ag trung bình 10nm Kết phù hợp với kích thước hạt tính dựa phổ nhiễu xạ XRD theo công thức Sherrer Hình 12 Ảnh TEM màng Ag-TiO2 (a) Ảnh TEM màng Ag-TiO2 thang đo 20 nm (b) Ảnh TEM màng Ag-TiO2 thang đo 100 nm Hình thái bề mặt kích thước hạt màng Ag-TiO2 chế tạo đánh giá phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) Qua ta đánh giá hình thái bề mặt kích thước hạt bề mặt màng chế tạo HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 18 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Hình 13 Ảnh SEM màng TiO2 màng Ag-TiO2 Từ kết thu ta thấy hat TiO2, Ag phân tán đồng màng Nhìn vào kết SEM (hình 3.13) mẫu màng nano Ag-TiO2 cho thấy phân bố khơng gian, phân bố kích thước hạt mẫu màng đều, màng khơng bị rạn nứt, có nhiều lỗ xốp hạt HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 19 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ 3.4 Kết phân hủy methylen blue (MB) 1.0 In lụa 0.9 Phủ nhúng 0.95 0.90 0.8 0.85 0.7 C/Co C/Co 0.80 0.6 0.5 0.75 TiO2 0.70 Ag-TiO2 0.65 TiO2 0.60 Ag-TiO2 0.4 0.55 50 100 150 200 250 Thời gian (phút) 50 100 150 200 250 Thời gian (phút) Hình 14 Đồ thị biểu diễn nồng độ MB theo thời gian ứng với mẫu màng TiO2, Ag-TiO2chế tạo phương pháp in lụa phủ nhúng Từ hình 3.14 ta nhận thấy màng nano Ag/TiO2chế tạo phương pháp in lụa phương pháp phủ nhúng có khả làm suy giảm nồng độ MB Và pha tạp thêm Ag hiệu ứng quang xúc tác tăng lên dáng kể xo với TiO2 3.5 Kết diệt khuẩn 3.5.1 Quy trình kiểm tra khả kháng khuẩn E coli Bacilus Quá trình kiểm tra khả kháng khuẩn mẫu màng thục phòng thí nghiệm mơn vi sinh khoa Sinh Học Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh Tiến hành kiểm tra khả kháng khuẩn E coli Bacilus diện tích 1cm2 mẫu TiO2 Ag-TiO2 nhúng, TiO2 Ag-TiO2 in lụa mẫu đối chứng Sử dụng phương pháp tráng đĩa HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 20 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ 3.5.2 Các bƣớc tiến hành Trình bày bước tiến hành kiểm tra khả kháng khuẩn màng 3.5.3 Kết Kết kháng khuẩn Escherichia coli Bảng 3 Số khuẩn lạc Escherichia coli khảo sát theo thời gian Mẫu 30 phút 60 phút 120 phút TiO2-Nhúng 4560 17900 17800 TiO2-In 3440 11150 11150 AgTiO2-Nhúng 35 50 AgTiO2-In 90 400 267 HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 21 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Kết kháng khuẩn Bacillus subtilis Bảng Số khuẩn lạc Bacillus subtilis khảo sát theo thời gian Mẫu 30 phút 60 phút 120 phút TiO2-Nhúng 3995 5635 11900 TiO2-In 3850 2378 17300 Ag/TiO2-Nhúng 42 36 Ag/TiO2-In 255 360 Q trình làm thí nghiệm khả kháng khuẩn thực lần chưa khảo sát lặp lại nên kết có sai số cao Tuy nhiên, qua kết bảng 3.4 bảng 3.5 thể khả diệt khuẩn màng nano Ag/TiO2 cao gấp nhiều lần so với màng TiO2, khoảng 130 lần Từ bảng 3.4 bảng 3.5 cho thấy với màng nano Ag/TiO2 nhúng cho diệt khẩn Escherichia coli Bacillus subtilis tốt màng in, điều lý giải ánh sáng khả kiến vật liệu nano Ag màng nhúng xem pha tạp chuyển tiếp TiO2 ( X-RD mẫu bột nano Ag:TiO2 ) dẫn đến tính chất quang xúc tác TiO2 chuyển ánh sáng khả kiến giúp cho chế diệt khuẩn màng nhúng tốt màng in Đối với màng in, vật liệu hỗn hợp TiO2 Ag nên nên chế diệt khuẩn chủ yếu nano Ag khơng phải tính quang xúc tác TiO2 HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 22 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ CHƢƠNG 4: 4.1 KẾT LUẬN-HƢỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Từ kết đạt rút số kết luận sau: Tổng hợp thành công hạt keo nano bạc sử dụng phương pháp polyol có sử dụng máy khuấy từ gia nhiệt Hạt keo nano Ag có cấu trúc hình cầu kích thước dao động khoảng - 10nm (qua ảnh TEM) có bước sóng từ 409 đến 425nm Đã khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng, nhiệt độ khuấy, nồng độ tác chất q trình phản ứng đến kích thước hạt keo nano bạc Kết cho thấy với việc tăng thời gian phản ứng, nồng độ AgNO3, tăng nhiệt độ khuấy nhận thấy kích thước hạt keo nano bạc tăng Đã tìm hiểu chế quang xúc tác diệt khuẩn vật liệu TiO2 Nhằm mở rộng bờ hấp thu vật liệu nano bán dẫn TiO2 vùng khả kiến, tăng hiệu suất quang xúc tác TiO2 hết nhằm gia tăng hiệu lực kháng khuẩn vật liệu Đã tổng hợp thành công sol bột nano Ag-TiO2 phương pháp sol gel Qua kết phổ hấp thu UV-Vis, hệ sol có đỉnh cộng hưởng Plasmon đặc trưng nano Ag, có bờ hấp thu TiO2 Và tìm tỉ lệ pha tạp 2% nano Ag vào TiO2 tối ưu Chế tạo thành công màng nano Ag-TiO2 đế thủy tinh từ hệ sol nano Ag-TiO2 2% Kết kiểm tra qua phổ UV-Vis phổ EDX Chế tạo thành công màng TiO2bằng phương pháp in lụa HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm 23 Tóm tắt Luận Văn Thạc Sĩ Tổng hợp màng nano Ag-TiO2 từ màng TiO2 in lụa cách ngâm màng TiO2 vào dung dịch keo nano Ag Vật liệu có kích thước đồng hạt nano Ag bám dính tốt TiO2 90oC qua ảnh TEM, SEM Đã chứng minh tính chất tự làm màng dựa khả phân huỷ làm giảm nồng độ chất màu methylene blue Đã chứng minh khả kháng khuẩn Ecoli Bacillus màng Ag/TiO2 tốt màng TiO2 130 lần Và màng Ag/TiO2 chế tạo phương pháp nhúng cho kết kháng khẩn cao màng Ag/TiO2 chế tạo phương pháp in 4.2 Hƣớng phát triển đề tài Do thời gian làm luận văn không cho phép nên cơng trình dừng lại đây, với hướng phát triển nhóm là:       Khảo sát ổn định hạt nano Ag theo thời gian lưu giữ mẫu Khảo sát thêm khả quang xúc tác theo thông số độ dày màng Xây dựng giản đồ nung nhiệt cụ thể để có nhiệt độ tối ưu cho khả quang xúc tác màng Ag-TiO2 tốt Tiến hành khảo sát khả kháng khuẩn màng nhiều chủng vi khuẩn khác Mở rộng nghiên cứu khả tự làm diệt khuẩn màng gạch men sứ vệ sinh, bước đầu đưa vật liệu vào ứng dụng sống Khảo sát thêm khả lọc khí N2O, H2S,… màng nano Ag-TiO2 HVCH: Nguyễn Thị Thanh Tâm ... GIA TP HỒ CHÍ MINH PTN CÔNG NGHỆ NANO NGUYỄN THỊ THANH TÂM TỔNG HỢP VÀ NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA MÀNG NANO Ag/ TiO2 ỨNG DỤNG TRONG QUANG XÚC TÁC VÀ DIỆT KHUẨN Chuyên ngành: Vật liệu Linh... đích nghiên cứu nhằm kết hợp tính diệt khuẩn nano Ag hiệu ứng quang xúc tác vật liệu TiO2 để khắc phục hạn chế phát huy hiệu vật liệu trên, tính chất quang, cấu trúc vật liệu nano Ag: TiO2 khảo... Sĩ Tổng hợp màng nano Ag- TiO2 từ màng TiO2 in lụa cách ngâm màng TiO2 vào dung dịch keo nano Ag Vật liệu có kích thước đồng hạt nano Ag bám dính tốt TiO2 90oC qua ảnh TEM, SEM Đã chứng minh tính