2.1. Vật liệu và thiết bị
2.1.1. Vật liệu chế tạo keo nano bạc
- Ethylene Glycol (C2H4(OH)2), China, M=62,07 g/mol, D=1,1132 g/cm3.
- Polivinyl Pirrrolidone – PVP ((C6H9NO)n), China, M=2.500 – 25.000.000 g/mol, D=1,2 g/cm3.
- Bạc Nitrat (AgNO3), M=169,87 g/mol, D=4,35 g/cm3.
2.1.2. Vật liệu chế tạo sol TiO2
- Titanium isopropoxide – TIP (Ti(OC3H7)4 ), M=284,26 g/mol, D=0,937 g/cm3 - Isopropanol ((CH3)2CHOH), Merk, M=60,10 g/mol, d=0,785 g/cm3
- Axit acetic (CH3COOH), Merk, M=60,05 g/mol, d=1,049 g/cm3 - Methanol (CH3OH), Merk, M=32,04 g/mol, d=0,791 g/cm3
2.1.3. Các thiết bị và dụng cụ
Để thực hiện các cơng đoạn chế tạo và đánh giá các sản phẩm chế tạo ra, trong luận văn này sử dụng các thiết bị và dụng cụ nhƣ sau:
Tủ sấy với nhiệt độ tối đa 2500C
Lị nung với nhiệt độ tối đa là 1000oC
Bếp khuấy từ cĩ hệ thống ổn định nhiệt và tốc độ khuấy
Cân phân tích trọng lƣợng tối đa 210 gam
Máy quang phổ hồng ngoại (UV - Vis)
Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM – Japan)
Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Máy đo nhiễu xạ tia X (XRD)
Các dụng cụ sử dụng làm thí nghiệm: pipet, lọ thủy tinh trung tính, giấy cân, muỗng thủy tinh, cá từ, lam thủy tinh,…
2.2. Phƣơng pháp
2.2.1. Phƣơng pháp chế tạo dung dịch keo nano bạc
Dung dịch keo nano bạc đƣợc điều chế theo sơ đồ hình 2.1. Đầu tiên, ta cân một lƣợng PVP cho vào 20ml ethylene glycol đƣợc đựng trong lọ thủy tinh trung tính rồi cho lên máy khuấy từ cĩ gia nhiệt khoảng 80-100oC trong 60 phút để PVP hịa tan hồn tồn. Sau đĩ cho một lƣợng AgNO3 vào dung dịch PVP và tiến hành khảo sát
Luận Văn Thạc Sĩ 34 CBHD: TS. Lâm Quang Vinh
theo thời gian khác nhau, nhiệt độ khác nhau và sự thay đổi hàm lƣợng muối AgNO3 ban đầu.
Hình 2. 1. Sơ đồ chế tạo dung dịch keo nano bạc
2.2.2. Phƣơng pháp chế tạo sol Ag-TiO2
Hệ sol TiO2 đƣợc pha theo sơ đồ hình 2.2 [3]. Cho 3.25 ml Axit acetic (CH3COOH) vào lọ, sau đĩ cho 3 ml Tetraisopropylorthotitanate Ti(OC3H7)4 vào, đậy nắp kín lạikhuấy trong 30 phút. Sau đĩ cho thêm 1 ml Iso propanol (CH3)2CHOH vào khuấy tiếp 30 phút nữa. Sau đĩ cho thêm 3 ml Methanol CH3OH vào khuấy 30 phút. Sau đĩ ta lấy một lƣợng dung dịch keo nano bạc tƣơng ứng là0ml, 11.33ml, 16.5ml, 22.9ml, 33.3ml dung dịch keo nano bạc đã đƣợc điều chế trƣớc đĩ thêm vào dung dịch thu đƣợc và khuấy trong 60 phút ta sẽ đƣợc hệ sol TiO2 pha tạp Ag với tỉ lệ pha tạp tƣơng ứng là 0%, 1%, 1,5%, 2%, 3%.
Luận Văn Thạc Sĩ 35 CBHD: TS. Lâm Quang Vinh
2.2.3. Quá trình tạo màng bằng phƣơng pháp phủ nhúng a. Chuẩn bị đế: a. Chuẩn bị đế:
Màng đƣợc tạo trên đế thủy tinh kích thƣớc: 7,5x2,5cm.
Xử lí bề mặt đế:
Rửa lam kính thật kỹ bằng xà phịng.
Ngâm lam kính trong dung dịch axit lỗng trong vịng 30 phút.
Vớt lam kính ra, rữa lại bằng nƣớc sạch và ngâm trong nƣớc cất.
Đánh siêu âm trong 5 phút bằng nƣớc cất.
Vớt lam kính ra rồi tráng lại bằng nƣớc cất .
Cho lam kính vào tủ sấy, sấy ở nhiệt độ 120oC.
Cho lam kính đƣợc sấy khơ vào hộp chuyên dụng để tránh bụi.
b. Phủ màng:
Quá trình tạo màng bằng phƣơng pháp phủ nhúng tại Phịng Thí Nghiệm Quang Phổ 2 trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên Tp. HCM.
Luận Văn Thạc Sĩ 36 CBHD: TS. Lâm Quang Vinh
Trình tự phủ màng gồm các bƣớc nhƣ sau:
Nhúng đế vào dung dịch lớp phủ (thời gian chờ khoảng 1 phút).
Đế đƣợc kéo ra khỏi dung dịch lớp phủ với vận tốc thích hợp, hình thành lớp phủ ƣớt trên bề mặt đế. Ở đây, vận tốc mà nhĩm chọn là 8cm/phút.
Sự bay hơi dung mơi dẫn đến sự gel hĩa của dung dịch trên bề mặt đế, hình thành màng.
Trong trƣờng hợp phủ nhiều lớp, màng đƣợc sấy ở nhiệt độ 800 trong 1 giờ rồi đƣợc làm nguội trƣớc khi phủ lớp tiếp theo.
Hệ sol Ag-TiO2 đƣợc bảo quản trong lọ đậy kín sau khoảng 1 tuần thì gel hố. Sol khi gel hĩa đƣợc sấy ở 120oC trong 5 giờ cho bay hơi hết các chất hữu cơ. sau đĩ nghiền nhỏ thu đƣợc bột.
Mẫu màng hay bột đều đƣợc nung ở 500oC trong một giờ để khảo sát tính chất vật liệu.
2.2.4. Chế tạo màng TiO2 bằng phƣơng pháp in lụa
Màng TiO2 đƣợc chế tạo tại phịng thí nghiệm Hĩa Lý Ứng Dụng - khoa Hĩa Học, Trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Thành phố Hồ Chí Minh.
Hình 2. 4. Thiết bị sử dụng trong quá trình in lụa a) Máy in lụa a) Máy in lụa
b) Khung in lụa c) Quá trình in lụa
Keo in lụa TiO2, đây là loại sản phẩm thƣơng mại mua từ cơng ty Dyesol, kích thƣớc hạt 20 nm, pha anatase.
Đế thủy tinh sau khi đƣợc xử lý nhƣ ở mục 2.2.3 sẽ đƣợc đem đi phủ màng TiO2 bằng phƣơng pháp in lụa.
Luận Văn Thạc Sĩ 37 CBHD: TS. Lâm Quang Vinh
Keo TiO2 thƣơng mại đƣợc đặt trên khuơn in. Tiếp đến, dùng dao gạt cao su để gạt keo TiO2 qua lại lỗ khuơn in liên tục 3 lần, các lớp keo TiO2 sẽ đi qua các lỗ lƣới và bám trên đế thủy tinh. Mỗi lớp keo sau khi quét 3 lần sẽ đƣợc sấy ở 90o
C trong 5 phút. Chúng tơi tiến hành in 2 lớp.
Sau đĩ, các màng này đƣợc đem nung ở 450oC trong 30 phút [14], ta thu đƣợc màng TiO2 xốp.
Các mẫu màng tạo thành sẽ đƣợc kiểm tra thong qua phổ UV-Vis, phổ nhiễu xạ tia X và ảnh SEM
2.2.5. Chế tạo màng Ag-TiO2 từ màng TiO2 in lụa
Sau khi chế tạo thành cơng màng TiO2 bằng phƣơng pháp in lụa, chúng tơi tiến hành ngâm màng TiO2 vào dung dịch keo nano bạc đã đƣợc tổng hợp theo quy trình trong mục 2.1.1 trong thời gian 24 giờ. Sau đĩ màng sẽ đƣợc vớt ra và sấy khơ ở 90oC trong một giờ. Chúng tơi đã kiểm tra các tính chất của màng thơng qua phổ hấp thụ UV-Vis, phổ nhiễu xạ tia X, ảnh TEM, SEM và so sánh với mẫu TiO2 tinh khiết. Cuối cùng các mẫu màng sẽ đƣợc khảo sát khả năng diệt khuẩn, khả năng khử methylen blue.
Luận Văn Thạc Sĩ 38 CBHD: TS. Lâm Quang Vinh