Nano bạc có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y sinh học và xúc tác do có nhiều tính chất độc đáo, có hiệu quả kháng khuẩn cao, giá thành tương đối thấp, có khả năng tạo thành các vật liệu kích thước nano hình dạng khác nhau [50]. Các thành phần tham gia vào quá trình tổng hợp nano bạc bao gồm: tiền chất kim loại, tác nhân khử (dung môi) và tác nhân ổn định (hình 1.7) [51]. Tiền chất thường dùng nhất là bạc nitrat.
Kích thước và hình dạng của hạt nano bạc có ý nghĩa quan trọng đối với các tính chất của chúng. Bằng cách thay đổi phương pháp tổng hợp, các tác nhân khử và tác nhân ổn định, có thể kiểm soát hình dạng, kích thước và phân bố kích thước của các hạt nano bạc [52, 53].
Hình 1.7. Sự hình thành nano bạc bằng phản ứng khử hoá dung dịch bạc nitrat [51].
Gần đây, các phương pháp tổng hợp nano bạc phi cầu, ví dụ dạng phẳng (tam giác, 5 hoặc 6 cạnh, các đĩa tròn, v.v….) hoặc dạng ba chiều (lập phương, hình chóp) đã được đề xuất. Các nano bạc dạng lăng trụ tam giác được quan tâm vì các lý do sau: (1) Những cấu trúc này có đặc tính plasmonic trong vùng nhìn thấy và vùng hồng ngoại, (2) có thể được điều chế với hiệu suất cao và (3) có thể dễ dàng được chức năng hóa với nhiều loại chất hấp phụ. Nano bạc dạng lăng trụ tam giác thường có độ dài cạnh 40 nm – 1 m, độ dày 5 – 50 nm [54]. Trên thực tế, quá trình tổng hợp trong dung dịch thường tạo ra một lượng nhỏ dạng lăng trụ 6 cạnh hoặc đĩa nano trong sản phẩm. Hai phương pháp tổng hợp sau thường gặp [52] để chế tạo các hạt nano bạc dạng lăng trụ tam giác:
- Khử hoá học
- Phương pháp quang định hướng
Theo phương pháp khử hoá học, hốn hợp gồm AgNO3, NaBH4, poly(vinylpyroliđon) (PVP), trinatri xitrat và H2O2 trong dung dịch nước được sử dụng để tổng hợp nano bạc dạng lăng trụ tam giác ở nhiệt độ phòng. Các tác nhân khử yếu bao gồm axit ascorbic và hyđrazin hyđrat cũng được sử dụng. Thường dùng ion xitrat hoặc các polyme như PVP, polyvinylancol, polystyren sulfonat làm các chất ổn định. Phương pháp khử từng bước với bước thứ nhất sử dụng tác nhân khử mạnh NaBH4, sau đó dùng tác nhân khử yếu ở nhiệt độ cao cũng đã được báo cáo [52]. Khử hoá học dễ thực hiện và có thể tổng hợp lượng lớn, thích hợp để tổng hợp nano bạc cho các ứng dụng công nghiệp. Tuy nhiên phương pháp này thường cho phân bố kích thước hạt rộng. Ngoài ra, quá trình tổng hợp thường sử dụng polime khó loại bỏ trong các ứng dụng tiếp theo.
Phương pháp quang định hướng kiểm soát tốt kích thước và hình dạng hạt của nano bạc dạng lăng trụ tam giác. Trong phương pháp này, trước hết các hạt mầm bạc dạng cầu được tổng hợp bằng cách khử Ag+ thành Ag0 trong dung dịch bởi một chất khử (ví dụ như NaBH4). Cần có các phân tử ổn định như xitrat hoặc PVP để giữ cho các hạt không bị kết dính. Các hạt ban đầu này hấp thụ ánh sáng đẳng hướng và có đỉnh kích thích duy nhất gần 400 nm. Khi chiếu xạ cộng hưởng với bước sóng mà hệ keo hấp thụ, ion bạc bị khử trên bề mặt của các hạt, kích thước trung bình của các hạt nano tăng lên. Các nguyên tử Ag lắng đọng trên bề mặt hạt với tốc độ tỉ lệ với sự tăng cường trường gần tại bề mặt đó [55]. Bước sóng chiếu sáng có ảnh hưởng tới kích thước và hình dạng của nano bạc dạng lăng trụ tam giác (hình 1.8).
Hình 1.8. Phổ tử ngoại – nhìn thấy – hồng ngoại gần của dung dịch nano bạc dạng lăng trụ với độ dài cạnh thay đổi
theo bước sóng chiếu sáng khi tổng hợp [54].
Bằng cách điều chỉnh các điều kiện thí nghiệm (bao gồm bước sóng chiếu sáng, tỷ lệ ion bạc và chất khử, nồng độ chất hoạt động bề mặt, pH, nồng độ hạt mầm), có thể thay đổi kích thước (độ dài cạnh, độ dày), hình dạng đỉnh nhọn và do đó thay đổi các tính chất của nano bạc dạng lăng trụ tam giác [54, 55].