2.3.5.1. Phân tích quang (UV-vis)
Mục đích: xây dựng phổ UV-Vis của dung dịch nano bạc thu được để
đánh giá các yếu tố ảnh hưởng tới tính chất của dung dịch.
Phương pháp: Phương pháp phân tích đo quang thường dùng miền phổ
hấp thụ điện tử thuộc miền phổ từ tử ngoại xa đến hồng ngoại gần nhưng thông thường đối với hợp chất của các kim loại chuyển tiếp người ta dùng trong miền tử ngoại gần (200 400 nm) và miền nhìn thấy (400 800 nm).
Sự hấp thụ này cũng tuân theo định luật Bouguer-Lambert-Beer.
A = lg1 = ε.l.C (2. 4)
Trong đó:
A - mật độ quang của dung dịch. - độ truyền quang.
ε - hệ số tắt nguyên tử của chất nghiên cứu.
l - độ dày lớp vật chất mà ánh sáng truyền qua.
C - nồng độ chất nghiên cứu.
Trong phân tích đo quang, chất nghiên cứu thường ở dạng dung dịch trong 1 dung môi nào đó (thường là dung dịch nước). Với dung dịch phân tích xác định thì ε là xác định, người ta luôn có thể chọn l xác định nên định luật hấp thụ ánh sáng có thể viết dưới dạng:
A = KC với K = εl (2.5)
Đây là điều kiện để có thể áp dụng định luật hấp thụ ánh sáng vào phân tích với mọi phương pháp. Nghĩa là có thể dùng phương pháp đo mật độ quang A để xác định nồng độ C chất nghiên cứu trong dung dịch phân tích theo phương pháp đồ thị chuẩn (hệ tọa độ A – C), phương pháp tính toán và phương pháp thêm. Theo tính toán với giá trị mật độ quang A = 0,435 thì phép đo sẽ cho giá trị chính xác nhất.
Các đám phổ hấp thụ (trường hợp riêng là màu) của phức các nguyên tố chuyển tiếp với các phối tử có thể giải thích dựa vào các lý thuyết về liên kết phối trí ví dụ lý thuyết trường tinh thể, lý thuyết trường ligan.
Theo các lý thuyết này, các ion trung tâm là những ion của các nguyên tố chuyển tiếp có điện tử d chưa lấp kín sẽ bị mất trạng thái suy biến khi tương tác với các phối tử để tạo các ion phức có màu. Trong trường hợp này, các orbital d của ion trung tâm sẽ tách thành nhiều nhóm có mức năng lượng khác nhau điều đó tạo khả năng sảy ra bước chuyển năng lượng để gây hiệu ứng phổ hấp thụ.
Thiết bị: Cary 1E UV-Visible Spectrophotometer của hãng Varian tại Viện Hóa học-Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự.
2.3.5.2. Đo thế Zeta [54]
Mục đích: Khảo sát tính bền vững của hạt nano trong dung dịch thông
qua cấu trúc keo.
Phương pháp đo: Độ bền của các hạt keo trong dung dịch được xác định
qua giá trị thế Zeta (ζ), hay thế điện động học đo được trên bề mặt trượt hình thành trong lớp điện kép bao quanh hạt keo.
Hình 2.6. Mô hình giới thiệu sự phân bố của ion quanh hạt keo trong dung dịch
Thế Zeta là đại lượng đặc trưng cho khả năng bề vững của hệ keo trong hệ. Để hệ keo bền vững thì lực đẩy giữa các hạt keo phải lớn, tức là thế Zeta càng lớn thì hệ keo càng bền. Khi thế Zeta nhỏ, các hạt keo trong hệ có xu hướng kết cụm. Bằng thực nghiệm chứng minh rằng hệ keo có xu hướng bền vững khi > 25mV. Một yếu tố khác ảnh hưởng trực tiếp đến thế Zeta là pH. Trong thực tế khi đề cập đến giá trị thế Zeta mà không kèm theo giá trị pH của dung dịch thì đại lượng này không còn ý nghĩa. Nói một cách khác, với các hệ phân tán của các hệ vật liệu, khi biểu diễn sự phụ thuộc của thế Zeta vào pH, ta sẽ tìm thấy một điểm tại một giá trị pH xác định mà thế Zeta
= 0, điểm đó gọi là điểm đẳng điện (isoelectric point).
Thế Zeta của các hệ phân tán trong dung dịch đo trên thiết bị Zeta Phoremeter IV (CAD Instrumentation) dựa trên nguyên lý của hiện tượng điện di. Các hạt được pha loãng và phân tán trong môi trường nước cất nhờ thiết bị phân tán bằng siêu âm trước khi đưa vào hệ đo. Sử dụng nguồn điện thế 1 chiều 100 V. Giá trị thế Zeta được đo tính theo gần đúng Smoluchowski: 1000 300 300 4 U (mV) (2.6) Trong đó:
- là thế Zeta hay điện thế bề mặt. - là độ nhớt môi trường. - là hằng số điện môi. - L / V v
U - độ di chuyển của hạt trong điện trường. + v là tốc độ chuyển động của hạt.
+ V là điện thế áp vào hệ đo.
+ L là khoảng cách giữa hai điện cực.
Tốc độ chuyển động của hạt v trong điện trường được xác định nhờ thiết bị kính siêu vi được kết hợp cùng hệ đo.
Hình 2.7. Mô hình đo thế Zeta bằng phương pháp điện di
Các điều kiện đo được thiết lập như sau : Điện thế một chiều : 100 V.
Số điểm dịch chuyển : 10 điểm. Lặp lại thí nghiệm 10 – 30 lần.
Thiết bị: Thế điện động học Zeta (± ζ, mV) được xác định trên thiết bị
Zeta Phoremeter IV-CAD Instrumentation-Pháp tại Bộ môn Hóa lý, Khoa Hóa học, trường ĐHKHTN-ĐHQG Hà Nội.
2.3.5.3. Đo độ dẫn điện [60]
Mục đích: Khảo sát sự thay đổi độ dẫn của dung dịch nano bạc sau khi
điện phân điện áp cao một chiều.
Phương pháp đo: Đo độ dẫn là phép đo khả năng dẫn điện của một dung
dịch thông qua việc đo các cation (ion tích điện dương) và anion (ion tích điện âm) có trong dung dịch. Tại một nhiệt độ xác định, độ dẫn điện phụ thuộc vào nồng độ các cation và các anion, tức là phụ thuộc vào thành phần của dung dịch. Độ dẫn điện của một dung dịch được xác định bằng độ dẫn của một đơn vị thể tích dung dịch ở giữa 2 tấm điện cực đặt song song và đối diện nhau. Các tấm điện cực thường được làm bằng platin.
Thiết bị: Độ dẫn điện của dung dịch nano bạc được đo trên thiết bị
Conductivity meter HI 8733 của hãng HANNA Instruments với các thang đo 199,9 µS/cm; 1999 µS/cm.