a. Phương pháp sol-gel
Phương pháp sol gel là phương pháp hóa họ– c ướt ph bi n nhổ ế ất được dùng để điều ch SiO2 ế có cấu trúc xốp với nhiều tính năng có khả năng ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực, do vậy có rất nhiều tài liệu nghiên cứu về phương pháp này đã được công b 22, 11, 19, 10, 24]. ố[
“ Keo silica ” là dung dung dịch huyền phù có ch a các hứ ạt silica vô định hình phân tán ổn định. Các h t silica ph i có kích cạ ả ỡ đủ nh (ỏ dưới 100nm) để đả m bảo không bị tác động bởi lực trọng trường và phân tán tốt trong dung dịch. “ Keo silica ”được điều ch b ng cách tr n dung d ch muế ằ ộ ị ối silicat (như natri silicat) v i ớ axit hoặc các hợp chất cơ silic (TMOS, TEOS…) với nước. Các hạt keo được tạo ra thông qua quá trình trùng ngưng. Nồng độ dung d ch huyền phù thay đổị i phù h p ợ với việc ứng dụng trong các lĩnh vực như làm vật liệu chịu lửa, chất kết dính nhiệt độ cao, ch t mài mòn, xúc tác, ch t hoấ ấ ạt động b m t, .... ề ặ
Rất nhiều nghiên cứu đã xác định được kích thước của hạt sơ cấp b ng các ằ k thuỹ ật khác nhau. Bằng phương pháp SXS, Green và cộng sự đã chỉra rằng : kích
thước hạt sơ cấp kho ng 10.3 nm (th y phân trong metanol) và 20.7 nm (trong ả ủ etanol) [17].
Sau này, Rahman và c ng sộ ự đã tổng hợp được hạt nano silica đồng nh t và ấ bền có kích thước hạt 7.1 + 1.9 nm (trong etanol) [34].
b. Phương pháp kế ủt t a
“ Silica k t tế ủa ” hay còn được gọi là “ cacbon trắng ” đã được sản xuất vào
đầu những năm 1940. “ Silica kế ủt t a ” được điều ch b ng cách tr n dung d ch ế ằ ộ ị natri silicat loãng v i dung dớ ịch axit sunfuric, axit clo hyđric hoặc sục khí CO2.
Dung d ch natri silicat có tị ỷ ệ l SiO2/Na2O = 2.5 – 3.5 được pha loãng với
nước sau đó được axit hóa v i tớ ốc độ trung bình để đả m bảo thu được các h t silica ạ kết tủa và tránh tạo gel. Nhiệt độ ph n ả ứng là yếu tố ảnh hưởng chính đến kích thước hạt cơ bản. Sau khi k t thúc ph n ng, k t t a s ế ả ứ ế ủ ẽ đượ ọc l c, r a và sử ấy để thu được “ silica k t t a ” [20] : ế ủ
Na2SiO3 + H+ → 2 Na+ + SiO2 + H2O (1.3)
Quá trình rửa sẽ làm giảm các muố ại t p ch t trong k t t a xu ng còn 1 ÷ 2%. ấ ế ủ ố Trong quá trình phả ứn ng, nếu tốc độ ạ n p axit quá nhanh sẽ ẫ d n tới hiện tượng t o silica gel c c b . Các h t gel này nạ ụ ộ ạ ếu có kích thướ ớc l n s khó phân tán. ẽ
Các yếu t chính ố ảnh hưởng đến kích thước hạt như nhiệt độ ỷ ệ, t l SiO2 / Na2O, tốc độ ph n ả ứng, nồng độ các chất phả ứn ng và p ch t. Nhi tạ ấ ệt độ ph n ng ả ứ thấp sẽ ạo ra các hạt có kích thước nhỏ, nồng độ ủa axit và natri silicat cũng ả t c nh hưởng đến vi c t o gel, n u nệ ạ ế ồng độ các ch t ph n ng cao s d n t i vi c t o nhi u ấ ả ứ ẽ ẫ ớ ệ ạ ề gel hơn.
Cấu trúc gel thu được từ quá trình t ng hổ ợp phụ thuộc pH môi trường [20]
c. Phương pháp vi nhũ tương ngược
Một hệ vi nhũ được định nghĩa là một hệ ủa nước, dầu và chất hoạt động bề c
m t. H ặ ệnày là một dung dịch đẳng quang và thu c tính nhiộ ệt động ổn định. Quan sát b ng kính hi n vi, m t hằ ể ộ ệ vi nhũ trông như một dung dịch đồng thể, nhưng ở kích thước phân t nó l i là h d th . C u trúc bên trong c a m t h ử ạ ệ ị ể ấ ủ ộ ệ vi nhũ ở ộ m t nhiệt độ cho trước được quyế ịt đ nh bởi tỉ ệ ợp phần của nó. Hệ vi nhũ tương nước l h / d u, c u trúc bên trong cầ ấ ủa vi nhũ bao gồm những giọt dầu trong pha ti p giáp ế nước. H ệ vi nhũ tương dầu / nước hay còn g i là h ọ ệ vi nhũ tương ngược, bao g m ồ nh ng giữ ọt nước trong pha tiếp giáp d u. ầ
thu
Giá trị kích thước của những giọt khác nhau từ10 tới 100 nm phụ ộc vào loại chất hoạt động bề ặt. Mỗ m i giọt nhũ này được ví như một bình phả ứng vi mô n chứa chất ph n ả ứng. Có hai cách chính để ạ t o h t nano t ạ ừ vi nhũ : một là tr n l n ộ ẫ hai vi nhũ, một ch a ti n ch t và m t ch a ch t k t t a ; hai là thêm tác nhân k t t a ứ ề ấ ộ ứ ấ ế ủ ế ủ tr c tiự ếp vào vi nhũ chứa ti n ch t [20]. ề ấ
Khi t ng h p silica bổ ợ ằng phương pháp này người ta b sung tổ ừ ừ t silica alcoxit và xúc tác vào môi trường chứa các mixen ngược. Vấn đề ớ l n nh t c a ấ ủ phương pháp này là tốn kém, giá thành cao và rất khó để ạ ỏ lo i b ch t hoấ ạt động b ề mặt ra khỏi sản phẩm cuối cùng. Tuy vậy, phương pháp này rất thành công trong lĩnh vự ạc t o màng nano v i các nhóm ch c khác nhau [34]. ớ ứ