Hình 2.1: Lò vi sóng Sanyo EM - S2088W
- Cân điện tử 5 số, sai số ±0,0001g
- Máy khuấy từ IKA RET control-visc, Đức.
- Máy quang phổ UV-Vis NIR-V670, JACCO, Nhật. - Micropipet (100-1000µl).
- Pipet.
- Becher 100.0ml - Nhiệt kế.
- Máy ly tâm UNIVERSAL 32R HETTICH ZENTRIFUGEN, Đức, số vòng ly tâm 18000 vòng/phút (Phòng thí nghiệm Hóa Lý ứng dụng, ĐH KHTN, Tp. HCM). - Máy đo pH IQ Scientific Instruments (Bộ môn Hóa Phân Tích, ĐH KHTN, Thành phố Hồ Chí Minh).
- Máy nhiễu xạ tia X BRUKER XRD-D8 ADVANCE, Đức (Viện khoa học vật liệu ứng dụng).
- Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM, JEM- 1400, Nhật (Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia vật liệu Polymer và Composite – Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh).
2.2. Chế tạo nano platin trong dung môi nƣớc 2.2.1. Ở pH=7
Quy trình được thực hiện như sau:
Hình 2.2: Quy trình chế tạo nano platin trong dung môi nước ở pH=7 Thuyết minh quy trình
Dung dịch keo nano platin được điều chế như sau:
Cho PVP vào nước cất, tiến hành khuấy từ và gia nhiệt trong lò vi sóng cho đến khi PVP tan hoàn toàn trong nước (dung dịch trong suốt).
Dung dịch H2PtCl6 được cho vào hệ với thể tích xác định, tiếp tục khuấy đều. Dùng micropipet cho dung dịch TSC vào hệ với các thể tích khác nhau, tiếp tục khuấy đều.
Sau khi phản ứng xảy ra, hạt nano platin đã được tạo ra, tiến hành khuấy ở nhiệt độ phòng khoảng 10 phút để giải nhiệt cho dung dịch, tránh sự kết tụ của các hạt nano platin, giúp các hạt nano platin có kích thước nhỏ và đồng đều.
Các mẫu thu được sau thí nghiệm được đưa đi phân tích UV-Vis, XRD, TEM và thử kháng khuẩn.
2.2.2. Ở pH=9, 11
Quy trình được thực hiện như sau:
Hình 2.3: Quy trình chế tạo nano platin trong dung môi nước ở pH=9, 11 Thuyết minh quy trình
Dung dịch keo nano platin được điều chế như sau:
Cho PVP vào nước cất, tiến hành khuấy và gia nhiệt trong lò vi sóng cho đến khi PVP tan hoàn toàn trong nước (dung dịch trong suốt).
Điều chỉnh pH bằng dung dịch NaOH 1M.
Tiếp tục khuấy từ và gia nhiệt hỗn hợp trong lò vi sóng cho đến khi đạt nhiệt độ yêu cầu.
Dung dịch H2PtCl6 được cho vào hệ với thể tích xác định.
Dùng micropipet cho dung dịch TSC vào hệ với các thể tích khác nhau, tiếp tục khuấy đều.
Sau khi phản ứng xảy ra, hạt nano platin đã được tạo ra, tiến hành khuấy ở nhiệt độ phòng khoảng 10 phút để giải nhiệt cho dung dịch, tránh sự kết tụ của các hạt nano platin, giúp các hạt nano platin có kích thước nhỏ và đồng đều.
2.3. Chế tạo nano platin trong dung môi etylen glycol 2.3.1. Ở pH=7 2.3.1. Ở pH=7
Quy trình được thực hiện như sau:
Hình 2.4: Quy trình chế tạo dung dịch keo nano platin trong dung môi etylen glycol
ở pH=7 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thuyết minh quy trình
Cho PVP vào etylen glycol, tiến hành khuấy và gia nhiệt trong lò vi sóng cho đến khi PVP tan hoàn toàn trong etylen glycol (dung dịch trong suốt).
Tiếp tục khuấy từ và gia nhiệt hỗn hợp trong lò vi sóng cho đến khi đạt nhiệt độ yêu cầu khác nhau (120o
C,140oC, 160oC, 180oC). Nhiệt độ của dung dịch PVP – etylen glycol được xác định bằng nhiệt kế thủy ngân khi ngừng gia nhiêt.
Dùng micropipet cho một lượng dung dịch H2PtCl6 vào hệ với các thể tích khác nhau, tiếp tục khuấy đều.
Sau khi phản ứng xảy ra, hạt nano platin đã được tạo ra, tiến hành khuấy ở nhiệt độ phòng khoảng 10 phút để giải nhiệt cho dung dịch, tránh sự kết tụ của các hạt nano platin, giúp các hạt nano platin có kích thước nhỏ và đồng đều.
Theo quy trình trên ta thu được dung dịch keo nano platin.
2.3.2. Ở pH=11
Quy trình được thực hiện như sau:
Hình 2.5: Quy trình chế tạo dung dịch keo nano platin trong dung môi etylen glycol
Thuyết minh quy trình:
Dung dịch keo nano platin được điều chế như sau:
Cho PVP vào etylen glycol, tiến hành khuấy và gia nhiệt trong lò vi sóng cho đến khi PVP tan hoàn toàn trong etylen glycol (dung dịch trong suốt).
Điều chỉnh pH bằng dung dịch NaOH 1M.
Tiếp tục khuấy từ và gia nhiệt hỗn hợp trong lò vi sóng cho đến khi đạt nhiệt độ yêu cầu khác nhau (120o
C,140oC, 160oC, 180oC). Nhiệt độ của dung dịch PVP – etylen glycol được xác định bằng nhiệt kế thủy ngân khi ngừng gia nhiêt.
Dùng micropipet cho dung dịch H2PtCl6 vào hệ với các thể tích khác nhau, tiếp tục khuấy đều.
Sau khi phản ứng xảy ra, hạt nano platin đã được tạo ra, tiến hành khuấy ở nhiệt độ phòng khoảng 10 phút để giải nhiệt cho dung dịch, tránh sự kết tụ của các hạt nano platin, giúp các hạt nano platin có kích thước nhỏ và đồng đều.
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Chế tạo nano platin trong dung môi nƣớc
3.1.1. Ở pH=7
a. Kết quả UV-Vis
Các phản ứng trên đã được thực hiện bằng cách thay đổi một số yếu tố như trọng lượng phân tử PVP, các thể tích khác nhau của TSC. Thể tích nước cất trong tất cả các thí nghiệm là 40ml và nồng độ của H2PtCl6 đã được cố định tại 4,8x10-4M (250μl). Kết quả được trình bày ở bảng 3.1.
Bảng 3.1: Bảng giá trị bước sóng và độ hấp thu UV-Vis của dung dịch keo nano
platin (tổng hợp ở pH=7) Tên mẫu PVP 1.000.000 (g) PVP 55.000 (g) PVP 40.000 (g) TSC 0,1M (ml) Bước sóng (nm) Độ hấp thu 1a-7 0,04 0,5 230 0,38 1b-7 0,04 1,0 228 0,68 1c-7 0,04 1,5 228 1,07 1d-7 0,04 2,0 228 1,12 1e-7 0,02 0,5 224 0,81 1f-7 0,02 1,0 224 0,95 1g-7 0,02 1,5 226 1,51 1h-7 0,02 2,0 226 1,91 2a-7 0,04 0,5 228 0,67 2b-7 0,04 1,0 228 0,76 2c-7 0,04 1,5 228 1,91 2d-7 0,04 2,0 230 2,16 2e-7 0,02 0,5 222 1,00 2f-7 0,02 1,0 224 1,97 2g-7 0,02 1,5 224 2,08 2h-7 0,02 2,0 226 2,55 3a-7 0,04 0,5 226 1,44 3b-7 0,04 1,0 226 1,61 3c-7 0,04 1,5 226 1,84 3d-7 0,04 2,0 228 2,16 3e-7 0,02 0,5 222 1,76 3f-7 0,02 1,0 222 1,93 3g-7 0,02 1,5 222 2,52 3h-7 0,02 2,0 224 4,13
Các kết quả từ UV-Vis của các mẫu được minh họa trong hình 3.1a, 3.1b, 3.2a, 3.2b và 3.3a, 3.3b. Trong hình 3.1a và 3.1b, các mẫu đã được thực hiện với PVP (1.000.000g/mol). Hình 3.2a và 3.2b cho thấy kết quả UV-Vis của các mẫu đã được thực hiện với PVP (55.000g/mol). Hình 3.3a và 3.3b cho thấy kết quả UV-Vis của các mẫu đã được thực hiện với PVP (40.000g/mol).
(a) (b)
Hình 3.1: Phổ UV-Vis các mẫu dung dịch nano platin với các thể tích khác nhau
của TSC, PVP (1.000.000g/mol) ở pH=7
(a): 0,04g PVP/40ml H2O; (b): 0,02g PVP/40ml H2O
Những mẫu được tiến hành với PVP (1,000,000g/mol), trong hình.3.1a và 3.1b, độ hấp thu tăng dần khi tăng thể tích TSC cho vào. Tại cùng nồng độ H2PtCl6, độ hấp thu tăng từ 0,38; 0,68; 1,07; 1,12 (hình 3.1a) và từ 0,81; 0,95; 1,51; 1,91 (hình 3.1b) tương ứng với sự tăng thể tích của TSC (0,5; 1,0; 1,5; 2,0 ml). Tuy nhiên, không có thay đổi đáng kể vị trí các đỉnh hấp thu (224-226nm) với các nồng độ khác nhau của TSC. Như vậy, nồng độ của chất khử TSC không ảnh hưởng đến kích thước hạt nano. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các kết quả từ bảng 3.1 và hình 3.1a và 3.1b cũng cho thấy ở cùng nồng độ H2PtCl6 và TSC, khi tăng khối lượng chất bảo vệ PVP, độ hấp thu giảm. Nhận thấy rằng đã có sự chuyển dịch đỏ của bước sóng hấp thu (từ 224-230nm) tương ứng với sự tăng khối lượng của chất bảo vệ PVP, nghĩa là kích thước của hạt nano platin
tăng. Có lẽ rằng, PVP trên bề mặt của các hạt nano cuộn lại với nhau và phủ lên trên bề mặt. Vì vậy, các hạt nano dễ dàng va chạm và tích tụ lại với nhau để thành hạt có kích thước lớn hơn (chuyển dịch đỏ) và giảm số lượng hạt nano (giảm cường độ hấp thu).
Trong hình 3.2a, 3.2b và 3.3a, 3.3b, những kết quả UV- Vis thu được cũng tương tự khi sử dụng với PVP (55.000g/mol) và PVP (40.000g/mol).
(a) (b)
Hình 3.2: Phổ UV-Vis các mẫu dung dịch nano platin với các thể tích khác nhau
của TSC, PVP (55.000g/mol) ở pH=7
(a): 0,04g PVP/40ml H2O; (b): 0,02g PVP/40ml H2O
(a) (b)
Hình 3.3: Phổ UV-Vis các mẫu dung dịch nano platin với các thể tích khác nhau
của TSC, PVP (40.000g/mol) ở pH=7
(a): 0,04g PVP/40ml H2O; (b): 0,02g PVP/40ml H2O
Ảnh hƣởng của trọng lƣợng phân tử của PVP đến kích thƣớc của các hạt nano
Các kết quả được hiển thị trong bảng 3.2 ở cùng nồng độ H2PtCl6 (cố định tại 4,8x10-4M, 250μl), TSC 2.0ml và khối lượng chất bảo vệ PVP 0,02g.
Bảng 3.2: Bảng giá trị bước sóng và độ hấp thu UV-Vis của dung dịch keo nano
platin (tổng hợp ở pH=7) Tên mẫu PVP 1.000.000 (g) PVP 55.000 (g) PVP 40.000 (g) TSC 0,1M (ml) Bước sóng (nm) Độ hấp thu 1h-7 0,02 2,0 226 1,91 2h-7 0,02 2,0 226 2,55 3h-7 0,02 2,0 224 4,13
Từ kết quả của hình 3.4, độ hấp thu của các mẫu tăng khi trọng lượng phân tử PVP giảm (với PVP 1.000.000, cường độ hấp thu là 1,91; với PVP 55.000, cường độ hấp thu là 2,55; và với PVP 40.000, cường độ hấp thu là 4,13). Tuy nhiên, không có thay đổi đáng kể vị trí các đỉnh hấp thu. Tuy nhiên, trọng lượng phân tử của PVP
càng cao, sự bảo vệ càng kém đi. Bởi vì PVP với trọng lượng phân tử cao hơn thì trên bề mặt sẽ cuộn lại và phủ lên trên bề mặt.
Hình 3.4: Phổ UV-Vis các mẫu dung dịch nano platin với các PVP khác nhau
(1.000.000; 55.000; 40.000g/mol) ở pH=7
b. Kết quả TEM
Hình 3.5: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu 1h-7 (với PVP
1.000.000g/mol)
Hình 3.6: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu 2h-7 (với PVP
Hình 3.7: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu 3h-7 (với PVP
40.000g/mol)
Từ các kết quả trên hình 3.5, 3.6, 3.7 cho thấy các hạt nano platin được phân tán tốt nhờ sự hiện diện của chất bảo vệ PVP có thể hấp thụ lên bề mặt của các hạt nano platin. Sự kết tụ ngẫu nhiên của nhiều hạt nano kim loại platin sinh ra nhiều kích thước và hình dáng hạt. Kết quả của quá trình phản ứng trên tạo ra một hỗn hợp các hạt nano platin có hình cầu và gần với hình cầu. Kích thước của các hạt nano platin phân bố từ 7,9 đến 14nm. Điều này có thể được giải thích bởi lực đẩy của hai hạt nano kim loại sẽ được ổn định với các lớp phủ polymer. Khi các hạt không hoàn toàn bị bao phủ, nó sẽ chịu một lực đẩy yếu hơn nên khi chạm vào nhau sẽ làm cho nó dễ dàng kết tụ hơn. Điều này làm cho các hạt nano Pt dễ kết khối lại hơn trong dung dịch khi PVP có trọng lượng phân tử cao hơn được sử dụng. Trọng lượng phân tử của PVP càng lớn, kích thước hạt càng lớn (mẫu 1h-7 với PVP 1.000.000, d = 14,2 ± 2,3nm; mẫu 2h-7 với PVP 55.000, d = 12,1 ± 3,6nm mẫu 3h- 7 với PVP 40.000 , d = 7,9 ± 1,6nm). Kết quả này phù hợp với các kết quả quang phổ hấp thụ UV-Vis thu được ở trên.
3.1.2. Ở pH=9
a. Kết quả UV-Vis (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các phản ứng trên đã được thực hiện bằng cách thay đổi một số yếu tố như trọng lượng phân tử của PVP, các thể tích khác nhau của TSC. Thể tích nước cất trong tất cả các thí nghiệm là 40ml và nồng độ của H2PtCl6 đã được cố định tại
4,8x10-4M (250μl), pH điều chỉnh bằng 9 với NaOH 1M. Các kết quả được hiển thị trong bảng 3.3.
Bảng 3.3: Bảng giá trị bước sóng và độ hấp thu UV-Vis của dung dịch keo nano
platin (tổng hợp ở pH=9) Tên mẫu PVP 1.000.000 (g) PVP 55.000 (g) PVP 40.000(g ) TSC 0,1M (ml) Bước sóng (nm) Độ hấp thu 1a-9 0,04 0,5 226 0,94 1b-9 0,04 1,0 226 1,19 1c-9 0,04 1,5 226 1,20 1d-9 0,04 2,0 228 1,60 1e-9 0,02 0,5 224 1,29 1f-9 0,02 1,0 224 1,71 1g-9 0,02 1,5 224 1,85 1h-9 0,02 2,0 226 2,24 2a-9 0,04 0,5 226 1,04 2b-9 0,04 1,0 226 1,30 2c-9 0,04 1,5 226 1,51 2d-9 0,04 2,0 226 1,53 2e-9 0,02 0,5 222 1,31 2f-9 0,02 1,0 224 1,63 2g-9 0,02 1,5 224 1,93 2h-9 0,02 2,0 226 2,08 3a-9 0,04 0,5 226 0,79 3b-9 0,04 1,0 226 1,03 3c-9 0,04 1,5 228 1,36 3d-9 0,04 2,0 228 1,46 3e-9 0,02 0,5 224 1,36 3f-9 0,02 1,0 224 1,61 3g-9 0,02 1,5 226 1,85 3h-9 0,02 2,0 226 2,07
Tại pH = 9, các mẫu này được thực hiện với PVP 1.000.000g/mol (hình 3.8a và 3.8b), độ hấp thu tăng khi thể tích TSC tăng lên. Tại cùng nồng độ H2PtCl6, độ hấp thu tăng từ 0,94; 1,19; 1,20; 1,60 (hình 3.8a) và từ 1,29; 1,71; 1,85; 2,24 (hình 3.8b) tương ứng với thể tích của TSC tăng (0,5; 1,0; 1,5; 2ml). Tuy nhiên, không có thay đổi đáng kể vị trí các đỉnh hấp thụ (224-226nm) với thể tích khác nhau của
TSC. Như vậy, thể tích của chất khử TSC cho vào không ảnh hưởng đến kích thước hạt nano.
So sánh hình 3.8a và 3.8b, với cùng nồng độ H2PtCl6, cùng thể tích TSC và pH = 9, khi tăng khối lượng chất bảo vệ PVP, cường độ hấp thu giảm. Khi tăng khối lượng của PVP, mạch của phân tử PVP dễ dàng cuộn với nhau làm giảm khả năng bảo vệ của chúng và giảm số lượng hạt nano.
(a) (b)
Hình 3.8: Phổ UV-Vis các mẫu dung dịch nano platin với các thể tích khác nhau
của TSC, PVP (1.000.000g/mol) ở pH=9 (a): 0,04g PVP/40ml H2O; (b): 0,02g PVP/40ml H2O
Trong hình 3.9a, 3.9b và 3.10a, 3.10b, những kết quả thu được cũng tương tự khi sử dụng PVP (55.000g/mol) và PVP (40.000g/mol).
(a) (b)
Hình 3.9: Phổ UV-Vis các mẫu dung dịch nano platin với các thể tích khác nhau
của TSC, PVP (55.000g/mol) ở pH=9
(a): 0,04g PVP/40ml H2O; (b): 0,02g PVP/40ml H2O
(a) (b)
Hình 3.10: Phổ UV-Vis các mẫu dung dịch nano platin với các thể tích khác nhau
của TSC, PVP (40.000g/mol) ở pH=9
(a): 0,04g PVP/40ml H2O; (b): 0,02g PVP/40ml H2O
Ảnh hƣởng của trọng lƣợng phân tử của PVP đến kích thƣớc của các hạt nano
Các kết quả được hiển thị trong bảng 3.4 ở cùng nồng độ H2PtCl6 (cố định tại 4,8x10-4M, 250μl), TSC 2.0ml và khối lượng chất bảo vệ PVP 0,02g.
Bảng 3.4: Bảng giá trị bước sóng và độ hấp thu UV-Vis của dung dịch keo nano platin (tổng hợp ở pH=9) Tên mẫu PVP 1.000.000 (g) PVP 55.000 (g) PVP 40.000(g) TSC 0,1M (ml) Bước sóng (nm) Độ hấp thu 1h-9 0,02 2,0 226 2,24 2h-9 0,02 2,0 226 2,08 3h-9 0,02 2,0 226 2,07
Tại pH = 9 (hình 3.11), độ hấp thu gần như không thay đổi khi các mẫu được tiến hành với các PVP có trọng lượng phân tử khác nhau. Tuy nhiên, không có thay đổi đáng kể vị trí các đỉnh hấp thụ. Vì vậy, trong môi trường bazơ, trọng lượng phân tử của PVP không ảnh hưởng đến kích thước hạt và số lượng của các hạt nano.
Hình 3.11: Phổ UV-Vis các mẫu dung dịch nano platin với các PVP khác nhau
(1.000.000; 55.000; 40.000g/mol) ở pH=9
b. Kết quả TEM
Các lý luận trên càng được khẳng định lại với các kết quả TEM trong các hình 3.12, 3.13, 3.14. Như vậy, trong môi trường bazơ, phản ứng xảy ra nhanh chóng và thuận lợi cho sự hình thành của các hạt nano nhỏ (2-4nm). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.12: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu 1h-9 (với PVP
1.000.000g/mol)
Hình 3.13: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu 2h-9 (với PVP
55.000g/mol)
Hình 3.14: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu 3h-9 (với PVP
3.1.3. Ở pH=11
Các phản ứng được thực hiện bằng cách thay đổi một số yếu tố như trọng lượng phân tử của PVP, các nồng độ khác nhau của TSC. Thể tích nước cất trong tất cả các thí nghiệm là 40ml và nồng độ của H2PtCl6 đã được cố định tại 4,8x10-4M (250μl) pH điều chỉnh bằng 11 với NaOH 1M. Các kết quả được hiển thị trong bảng