Trước khi tiến hành lai hóa, nano bạc được chế tạo bằng phương pháp điện hóa đã được đánh giá bằng phổ hấp thụ UV-vis, sau đó là xác định hình thái và kiểm tra độ tinh khiết của chúng thông qua phép phân tích thành phần bằng EDX. Để xác định hình dạng và kích thước của các hạt nano bạc tổng hợp bằng phương pháp điện hóa ở điện áp 9V, cường độ dòng điện 5mA, mẫu được chuẩn bị để quan sát bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Với mẫu tổng hợp ngay sau khi điện hóa (Ag 0h), không nghi nhận thấy hoặc thấy rất ít sự xuất hiện các hạt nano trên vi trường quan sát mà phần lớn ở dạng keo, kết quả này có thể giải thích do trong mẫu lúc này xuất hiện các nguyên tử/nano Ag có kích thước rất nhỏ, ngoài phạm vi quan sát của TEM ở điều kiện Việt Nam, nhận định này hoàn toàn phù hợp với kết quả đo phổ UV-vis.
Tuy nhiên, với những mẫu nano Ag thu được sau khi điện hóa hoàn tất được 5 giờ (Ag 5h) và sau 24 giờ (Ag 24h) có thể quan sát rõ ràng hình thái các hạt nano bạc tạo thành.
Hình 3.6a cho thấy, sau 5 giờ phần lớn các hạt nano bạc tạo thành có hình cầu, đơn phân tán và không bị kết đám. Các hạt này có kích thước phân bố ở dải rộng: 1-5 nm. Tuy nhiên, biên của các hạt không rõ ràng.
Hình 3.6b cho thấy, phần lớn các hạt nano bạc tạo thành có hình cầu, đơn phân tán, biên hạt đã trở lên rõ ràng hơn và hoàn toàn không bị kết tụ. Các hạt
Hình 3.6: Hình ảnh TEM của nano bạc sau khi điện hóa 5h (a) và 24h (b)
Để kiểm tra thành phần cũng như độ tinh khiết của nano bạc cũng như của vật liệu nano lai Fe3O4-Ag mẫu lai hóa với nano bạc tại thời điểm 5h được lựa chọn để phân tích, các đặc tính tiếp theo.
Đối với Ag sau khi chế tạo bằng phương pháp điện hóa đã được chứng minh có độ tinh khiết cao [54,55]. Tuy nhiên, để đảm bảo tính trung thực trong quá trình lai hóa với Fe3O4, các mẫu này vẫn được kiểm tra thành phần. Hình 3.7 cho thấy chỉ xuất hiện ba đỉnh phổ, trong đó có hai đỉnh cao nhất đặc trưng của bạc trong khoảng 2,5 – 3,5 keV, hai đỉnh này đặc trưng các mức năng lượng của lớp K và L của nguyên tử nano bạc [58]. Đỉnh phổ tại 0,28 keV được cho rằng do phát ra từ thành phần cacbon của băng dính gắn mẫu lên trên đế. Ngoài những phổ đặc trưng trên, không xuất hiện những phổ của tạp chất khác hay phổ của oxy (từ Ag2O), do vậy có thể khẳng định rằng mẫu nano bạc dùng để đem chế tạo thành nano lai là hoàn toàn tinh khiết, không bị lẫn tạp chất hay Ag2O.
Hình 3.7: Phổ EDX của hạt nano Ag
Tương tự như trên, mẫu nano lai Fe3O4-Ag cũng được phân tích để kiểm tra hình thái cũng như sự có mặt của các thành phần quan tâm. Để quan sát hình dạng và kích thước hạt của các hạt nano lai chế tạo theo phương pháp điện hóa đã được phân tích bẳng hiển vi điện từ truyền qua (TEM). Trên thực tế, do giới hạn về độ phân giải của TEM trong phòng thí nghiệm của chúng tôi nên chưa khảo sát được sự tạo thành nano lai dạng lõi vỏ như kỳ vọng ban đầu. Do vậy, các phân tích chủ yếu tập trung vào mẫu Fe3O4-Ag 5h.
Quan sát trên hình 3.8a cho thấy hạt nano từ Fe3O4 dùng để lai có dạng hình cầu, kích thước cỡ 7 - 10 nm. Các hạt phân tán đều trong dung dịch và tách biệt.
Hình 3.8b là ảnh TEM của mẫu nano lai Fe3O4-Ag 5h, trên vi trường quan sát cho thấy có 2 cấu trúc hạt nano với kích thước và độ đậm đặc điện tử khác biệt nhau rõ rệt. Trong đó, các hạt có kích thước 12-15 nm được cho là các hạt nano bạc với mật độ đậm đặc điện tử lớn hơn, còn các hạt nano từ Fe3O4 sáng hơn với kích thước 7-10 nm. Có thể dễ dàng nhận ra các hạt nano từ có kích thước nhỏ hơn so với hạt nano bạc. Điều này có thể giải thích rằng, trong khi
chặt của tinh thể, thì các hạt nano bạc vẫn có thể lớn lên nhờ các nguyên tử Ag hay thậm chí ion Ag+ tồn tại trong dung dịch. Điều này cũng đã chứng minh trên hình ảnh TEM của hạt nano bạc được chế tạo sau 5 giờ, biên của các hạt vẫn chưa rõ ràng (Hình 3.6a), và các hạt nano bạc chỉ thực sự ổn định sau khi ủ ít nhất 24 giờ (Hình 3.6b). Hơn thế nữa, trong phần thực nghiệm này, các hạt nano từ đã được ủ với dung dịch nano bạc sau điều chế 5 giờ cùng với 24 giờ tiếp theo, nên chúng có đủ thời gian để phát triển thành các hạt nano bạc có kích thước >10 nm. Đây cũng chính là kết quả để kiểm tra giả thuyết cho sự hình thành cấu trúc nano lai Fe3O4-Ag từ Ag chế tạo bằng phương pháp điện hóa.
Hình 3.8: Hình ảnh TEM của nano Fe3O4 (a) và nano lai Fe3O4-Ag 5h (b).
Các mẫu nano lai được lọc rửa và sấy khô để kiểm tra thành phần thông qua phân tích phổ phân tán năng lượng tia X (EDX). Hình 3.9 đã cho thấy trong mẫu xuất hiện các đỉnh phổ đặc trưng cho Ag tại dải năng lượng khoảng 2,5 – 3,5 keV. Trong khi đỉnh phổ đặc trưng cho Fe tại 0,75 keV và 6,4keV. Ngoài ra Oxy có đỉnh phổ đặc trưng tại 0,5keV. Kết quả EDX đã xác nhận có cả 3 thành phần Fe, O và Ag trong mẫu nano lai Fe3O4-Ag. Đỉnh phổ của C được cho là xuất phát từ đế - băng dính cacbon.
Hình 3.9: Phổ EDX của vật liệu nano lai Fe3O4-Ag