Nghiên cứu tổng hợp sắt NANO bằng phương pháp hóa học

Nghiên cứu tổng hợp sắt NANO bằng phương pháp hóa học

Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới thầy TS. Huỳnh Quyền – Người trực tiếp giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian thí nghiệm tại trung tâm. Cảm ơn thầy đã tạo điều kiện thuận lợi cho em được học hỏi và tìm hiểu để có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Trong thời gian vừa qua, mặc dù đó là quãng thời gian không dài nhưng vô cùng quý báu, giúp cho chúng em nắm bắt và hiểu rõ thêm rất nhiều về những kiến thức đã học, mở mang thêm về những kiến thức đã học, mở mang thêm về những điều chưa biết, sự giống nhau và khác nhau giữa lý thuyết và thực tiễn. Đây chính là bài học kinh nghiệm bổ ích và cần thiết cho con đường học tập cũng như làm việc của chúng em sau này. Do điều kiện về thời gian và hiểu biết có phần hạn chế nên khi thực hiện đồ án tốt nghiệp này sẽ không tránh khỏi những sai sót. Em kính mong các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để bài đồ án được hoàn chỉnh hơn. Cuối cùng em xin kính chúc thầy sức khỏe để dìu dắt nhiều thế hệ sinh viên hơn nữa. TP.HCM, tháng 6 năm 2012 Sinh viên: Nguyễn Văn Ngát TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐOÀN THỊ MỘNG TUYỀN NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP SẮT NANO BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Nghành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC Người hướng dẫn ThS. TRẦN THỊ THÚY BÀ RỊA – VŨNG TÀU, NĂM 2012 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ------o0o----- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Đoàn Thị Mộng Tuyền Ngày, tháng, năm sinh: 27/03/1990 Ngành: Hóa Dầu MSSV: 0852010218 Nơi sinh: Bà Rịa - Vũng Tàu I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tổng hợp sắt nano bằng phương pháp hóa học II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Nghiên cứu cách thức, quy trình tổng hợp nano sắt bằng phương pháp hóa học.  Nghiên cứu cách bảo quản sản phẩm khỏi sự oxy hóa trong quá trình tổng hợp, bảo quản.  Phân tích đặc tính thu được của sản phẩm đã tổng hợp. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 20/03/2012 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/07/2012 V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Trần Thị Thúy . CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Bà Rịa – Vũng tàu, Ngày 1 tháng 8 năm 2012 SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỞNG BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HÓA HỌC & CNTP Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài Lịch sử phát triển của nhân loại cho thấy cứ mỗi khi xuất hiện một loại vật liệu- công cụ đột phá thì sẽ làm xuất hiện một thời đại mới. Chúng ta đã trải qua thời đại đồ đá, đồ đồng, đồ sắt…và giờ đây chúng ta đang đứng trước thềm của một thời đại mới đó là thời đại công nghệ, vật liệu nano. Hiện nay, trên thế giới công nghệ nano đang phát triển và mang những ứng dụng to lớn. Các hạt có kích cỡ nano được điều chế, sử dụng với nhiều mục đích khác nhau đã đạt được những hiệu quả vượt trội. Qua quá trình nghiên cứu, người ta phát hiện ra rằng khi đạt đến kích thước nano, tính chất của các hạt có những thay đổi mới lạ, chúng không còn tuân theo những quy luật của vật lý chất rắn trong pha ngưng tụ nữa. Vì vậy chúng tạo ra một thế hệ vật liệu mới với nhiều tính năng và chức năng đặc biệt mới. Trước giờ người ta đã biết đến sự phổ biến của các hạt nano vàng, bac…và những ứng dụng của chúng trong việc sát khuẩn, chữa bệnh, chế tạo các loại linh kiện máy móc, mỹ phẩm…Chúng mang lại hiệu quả cao mà vật liệu ở kích thước thông thường không thể làm được. Tuy nhiên, bản thân chúng là những kim loại khá quý và đắt tiền. Để điều chế ra các hạt nano vàng, bạc đòi hỏi chi phí khá cao. Trong khi đó sắt là một kim loại khá dồi dào, phổ biến, rẻ tiền và dễ tìm thấy trong tự nhiên. Các nghiên cứu gần đây cho thấy các hạt nano sắt được chế tạo ra cũng mang những tính năng ưu việt không kém gì các hạt nano vàng, bạc. Chúng là “thần dược vạn năng” trong xử lý môi trường. Sử dụng các hạt sắt nano giúp loại bỏ một lượng lớn các chất độc hại như Pb, As, Pt…trong nguồn nước ngầm, nước thải với chi phí không quá cao. Ngoài ra, chúng còn có nhiều ứng dụng trong y học, sinh học,công nghệ điện tử và nhiều ngành nghề khác. Hiện nay, việc nghiên cứu chế tạo các hạt sắt nano bằng các phương pháp khác nhau vẫn chưa thật sự phổ biến ở trong nước và trên thế giới. Từ nhu cầu thực tế đó, em quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp sắt nano bằng phương pháp hóa học”. II. Mục tiêu nghiên cứu Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Nghiên cứu tổng hợp ra các hạt nano sắt sử dụng phương pháp hóa học. III. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cách thức, quy trình tổng hợp nano sắt bằng phương pháp hóa học. Nghiên cứu cách bảo quản sản phẩm khỏi sự oxy hóa trong quá trình tổng hợp, bảo quản. Phân tích đặc tính thu được của sản phẩm đã tổng hợp. IV. Đối tượng nghiên cứu Tổng hợp sắt nano bằng phương pháp hóa học. V. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết: thu thập và nghiên cứu tài liệu, định hướng các bước thực hiện và vận dụng các phương pháp đã công bố. Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành tổng hợp sắt nano bằng phương pháp hóa học từ đó đánh giá kết quả thu được. Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn đầu tiên xin gửi đến Trường đại học Bà Rịa Vũng Tàu, đặc biệt là các thầy cô trong Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm đã cho phép em thực hiện đồ án tốt nghiệp của mình. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ThS. Trần Thị Thúy (Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm- Trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu) đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian vừa qua. Xin cảm ơn tới các thầy, các anh trong phòng thí nghiệm của trường đã chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi nhất để em hoàn thành thí nghiệm. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè, những người luôn ủng hộ và động viên em trong suốt thời gian vừa qua. Vũng Tàu, tháng 6 năm 2012 Sinh viên thực hiện Đoàn Thị Mộng Tuyền Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .i LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC .iii DANH MỤC BẢNG .vii DANH MỤC HÌNH .viii TỪ VIẾT TẮT .ix CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1 1.1. KHÁI NIỆM VÀ NGUỒN GỐC CỦA CÔNG NGHỆ NANO 1 1.2. VẬT LIỆU NANO 1 1.2.1 P hân loại vật liệu nano 1 1.2.2 Đ ặc trưng của vật liệu nano 2 1.3. HẠT NANO KIM LOẠI . 4 1.3.1. . T ính chất của hạt nano kim loại 5 1.3.1.1. Tính chất quang học 5 1.3.1.2. Tính chất điện 6 1.3.1.3. Tính chất từ 6 1.3.1.4 . T ính chất nhiệt .6 1.3.2 C ác phương pháp chế tạo hạt nano kim loại .7 1.3.2.1 P hương pháp từ trên xuống . 7 1.3.2.2. Phương pháp từ dưới lên .8 1.3.2.3 . M ột số phương pháp chế tạo vật liệu nano hiện nay 9 1.4 . H Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu ẠT SẮT NANO 10 1.4.1 S ự khác nhau cơ bản giữa sắt và sắt nano 10 1.4.1.1. Sắt 10 1.4.1.2. Sắt nano 13 1.4.2 C ác phương pháp chế tạo sắt nano hiện nay . 17 1.4.3 C ác ứng dụng của sắt nano 17 1.4.3.1 . T rong xử lý môi trường 17 1.4.3.2 . T rong y học 20 1.4.3.3 . T rong công nghệ điện tử 20 1.4.3.4. Trong một số ngành khác . 21 1.4.4 P hương pháp xác định tính chất và kích thước hạt sắt nano . 22 1.4.4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X(XRD) . 22 1.4.4.2. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) . 23 1.5. SƠ LƯỢC VỀ HÓA CHẤT SỬ DỤNG 25 1.5.1. NaBH 4 . 25 1.5.2. FeCl 3 .6H 2 O 25 1.5.3. Ethanol 25 CHƯƠNG II: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 26 2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ MÁY MÓC . 26 2.1.1. Hóa chất . 26 2.1.2. Dụng cụ và máy móc 26 2.2. THỰC NGHIỆM 26 2.2.1. Cách pha chế hóa chất 26 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu 2.2.1.1. Pha chế dung dịch NaBH 4 26 2.2.1.2. Pha chế dung dịch FeCl 3 .6H 2 O 27 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu 27 2.2.2.1. Phương pháp 1: Không tiến hành rửa mẫu 28 2.2.2.2. Phương pháp 2: Rửa mẫu một lần bằng nước cất deion 28 2.2.2.3. Phương pháp 3: Rửa mẫu thật kỹ với nước cất deion và ethanol .29 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN . 30 3.1. PHÂN TÍCH GIẢN ĐỒ NHIỄU XẠ TIA X (XRD) CỦA SẮT NANO 30 3.1.1. Phương pháp 1 . 30 3.1.2. Phương pháp 2 . 31 3.1.3. Phương pháp 3 31 3.1.4. Nhận xét 33 3.2. NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CỦA NANO SẮT BẰNG KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ TRUYỀN QUA (TEM) .34 KẾT LUẬN 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO .37 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu .4 Bảng 1.2. Các chất gây ô nhiễm môi trường chủ yếu có thể được biến đổi bởi nano sắt 19 Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Phương pháp chế tạo hạt nano kim loại . 7 Hình 1.2. Cơ chế hình thành và phát triển hạt nanô trong dung dịch 9 Hình 1.3. Kim loại sắt . 11 Hình 1.4. Ảnh TEM của sắt nano . 13 Hình 1.5. Nano sắt chuyển đổi trichloroethane trong nước .14 Hình 1.6. Hạt nano sắt phủ oxit chuyển hóa các chất 19 Hình1.7. Kính hiển vi điện tử truyền qua JEM1010 (JEOL) 23 Hình 1.8. Cấu tạo kính hiển vi điện tử truyền qua . 25 Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của sắt nano tổng hợp theo phương pháp 1 29 Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X của sắt nano tổng hợp theo phương pháp 2 31 Hình 3.3. Giản đồ nhiễu xạ tia X của sắt nano tổng hợp theo phương pháp 3 32 Hình 3.4. Ảnh TEM của sắt nano .33 . tài: Nghiên cứu tổng hợp sắt nano bằng phương pháp hóa học . II. Mục tiêu nghiên cứu Trường ĐH Bà Rịa - Vũng Tàu Nghiên cứu tổng hợp ra các hạt nano sắt. sắt sử dụng phương pháp hóa học. III. Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu cách thức, quy trình tổng hợp nano sắt bằng phương pháp hóa học. Nghiên cứu cách bảo