1.2.1. Chế tạo các nano kim loại
Có hai cách tiếp cận chung để tổng hợp vật liệu nano kim loại: từ trên xuống và từ dưới lên. Cách tiếp cận từ trên xuống dựa trên phương pháp vật lý ở trạng thái rắn được sử dụng để thực hiện cấu trúc nano. Phương pháp này bắt đầu với các vật liệu có kích thước vĩ mô sau đó được chế tạo thành cấu trúc có kích thước nano [26]. Cách tiếp cận từ trên xuống đưa ra những thách thức trong việc sản xuất lớn số lượng các hạt có hình dạng đồng đều; tuy nhiên, để khắc phục những vấn đề này, một cách tiếp cận từ dưới lên có nhiều lợi thế có thể được sử dụng [27]. Cách tiếp cận từ dưới lên dựa vào các con đường tổng hợp để chuẩn bị vật liệu nano. Trong phương pháp từ dưới lên, cấu trúc nano được hình thành từ sự tích tụ của các nguyên tử trong dung dịch hoặc trong pha khí. Tổng hợp hóa học ướt, đặc biệt là khử muối kim loại, là một ví dụ về phương pháp từ dưới lên đáng tin cậy và được sử dụng thường xuyên [28]. Sự hình thành của kim loại hạt nano bằng phương pháp hóa học ướt có thể được chia thành hai con đường chính: (1) khử các ion kim loại hoặc (2) sự phân hủy nhiệt của các tiền chất kim loại, như được minh họa trong hình 1.12. Cả hai ban
đầu con đường sau đó dẫn đến sự hình thành các nguyên tử, chúng sẽ tập hợp lại thành cụm và phát triển để tạo thành phát triển để hình thành các cấu trúc nano mong muốn.
Hình 1.12. (a) cách khử các ion kim loại về trạng thái nguyên tử kim loại
và (b) là cách phân hủy các phức chất kim loại về nguyên tử kim loại trong việc tạo ra các nano kim loại.
Thực tế để chế tạo các nano kim loại và nano lưỡng kim, hiện nay có nhiều phương pháp nhưng phương pháp khử hóa học vẫn cho nhiều lợi thế bởi nó rẻ, đơn giản và tiết kiệm chi phí. Phương pháp khử hóa học là dùng các tác nhân hóa học để khử ion kim loại thành kim loại. Thông thường các tác nhân hóa học ở dạng dung dịch lỏng nên còn gọi là phương pháp hóa ướt. Đây là phương pháp từ dưới lên. Dung dịch ban đầu có chứa các muối của các kim loại như HAuCl4, H2PtCl6, AgNO3. Tác nhân khử ion kim loại Ag+, Au+ thành Ag0, Au0 ở đây là các chất hóa học như Citric acid, vitamin C, Sodium Borohydride NaBH4, Ethanol (cồn), Ethylene Glycol (phương pháp sử dụng các nhóm rượu đa chức như thế này còn có một cái tên khác là phương pháp polyol). Để các hạt phân tán tốt trong dung môi mà không bị kết tụ thành đám, người ta sử dụng phương pháp tĩnh điện để làm cho bề mặt các hạt nano có cùng điện tích và đẩy nhau hoặc dùng phương pháp bao bọc chất hoạt hóa bề mặt. Phương pháp tĩnh điện đơn giản nhưng bị giới hạn bởi một số chất khử. Phương pháp bao phủ phức tạp nhưng đa năng hơn, hơn nữa phương pháp này có thể làm cho bề mặt
hạt nano có các tính chất cần thiết cho các ứng dụng. Các hạt nano Ag, Au, Pt, Pd, Rh với kích thước từ 10 đến 100 nm có thể được chế tạo từ phương pháp này.