1.3. Tổng quan về nano bạc
1.3.2. Các quá trình tạo nano bạc từ phức bạc
1.3.2.1. Quá trình tạo nano bạc từ bạc oxalat Quy trình tổng hợp
Hình 1.15. Quy trình chế tạo bạc oxalat [34]
Hạt bạc nano đƣợc điều chế từ quá trình phân hủy oxalat bạc ở nhiệt độ 200oC theo phản ứng:
Ag2C2O4(s) → 2Ag (s) + 2CO2(g)
Hạt nano bạc đƣợc điều chế có kích thƣớc khoảng 70nm có độ tinh khiết cao. AgNO3 Khuấy Ly tâm Rửa H2C2O4 Nƣớc cất Ag2C2O4
Hình 1.16. Sơ đồ quy trình điều chế hạt nano bạc sử dụng kỹ thuật khử hoá học với bức xạ UV kích thích [30]
Q trình hình thành hạt nano bạc đƣợc giải thích nhƣ sau:
Đầu tiên, bức xạ UV kích thích các ion [Ag(NH3)2]+ hoạt động. Khi đó các phân tử đƣờng glucozơ nhƣờng điện tử cho Ag+ và tạo ra hạt nhân nguyên tử bạc Ag0.
AgNO3 NaOH Ag2O NH4OH Ag(NH3)2OH Glucozơ [Ag(NH3)2]aq+ + RCOOH Axit oleic Bức xạ UV Dung dịch keo bạc phân tán đều
Tiếp theo, các ion Ag+ ở trong dung dịch hấp phụ lên trên bề mặt nguyên tử bạc và tạo ra một lớp điện tích dƣơng. Các điện tích dƣơng Ag+
sẽ hút các ion RCOO- mang điện tích âm trái dấu và tạo ra lớp bảo vệ thứ nhất. Do nhóm cacboxyl của ion oleat hƣớng về phía bề mặt của bạc nên đầu kị nƣớc đƣợc hƣớng ra phía ngồi. Khi đó các ion oleat ở trong dung dịch tiếp tục gắn kết với lớp bảo vệ đầu và hình thành lớp bảo vệ thứ hai với đầu ƣa nƣớc hƣớng ra ngồi. Chính cấu trúc này khiến các hạt nano bạc phân tán đều trong nƣớc và không bị kết đám [30].
1.3.2.3. Các quá trình tạo nano bạc từ phức bạc xitrat
Quá trình tạo phức bạc xitrat sử dụng phƣơng pháp tổng hợp hóa học. Có rất nhiều phƣơng pháp tạo phức bạc xitrat bằng nhiều chất khác nhau nhƣ ở dƣới đây: - Phƣơng pháp sử dụng natri xitrat (Na3C6H5O7)
AgNO3 + Na3C6H5O7 → Ag3C6H5O7 ↓ + NaNO3. (2) - Phƣơng pháp sử dụng natri hydroxit (NaOH)
2AgNO3 + 2NaOH → Ag2O↓ + 2NaNO3 + H2O 3Ag2O ↓ + 3H3C6H5O7 → 2 Ag3C6H5O7 ↓ + 3H2O
Khi xử lý và lọc rửa với nƣớc phƣơng pháp này thu đƣợc bạc xitrat với độ tinh khiết cao.
- Phƣơng pháp sử dụng amoni hydroxit (NH4OH)
AgNO3 + 3NH4OH → [Ag(NH3)2]OH + NH4NO3 + 2H2O [Ag(NH3)2]OH + 2H3C6H5O7 → Ag3C6H5O7↓ + (NH4)3C6H5H5O + 3NH4OH Cơ chế chung của các phƣơng pháp tạo phức này là kết hợp giữa ion Ag+ và (C6H5H5O7)3- 3Ag+ + HO C - COO- CH2 - COO- CH2 - COO- C - COOAg CH2 - COOAg CH2 - COOAg HO
Các phƣơng pháp tạo phức này đều có độ chuyển hóa từ ion bạc thành nano bạc cao (> 98%) trong đó phƣơng pháp tạo phức bạc xitrat từ nguồn natri xitrat đạt
xung quanh các hạt nano bằng lực hút tĩnh điện ngăn không cho chúng kết hợp lại với nhau. Nhờ vậy mà bề mặt của hạt nano bạc có một lớp keo xitrat giúp chúng lơ lửng và phân tán đều trong dung dịch. Xitrat trong quá trình vừa đóng vai trị làm tác nhân khử ion Ag+
để tạo thành hạt nano bạc, vừa đóng vai trị làm chất ổn định cho hạt nano bạc [12].
Sau khi tạo phức bạc xitrat, phức phân tán và bám lên bề mặt chất mang SBA-16. Tiến hành phân hủy nhiệt thu đƣợc nano bạc. Phức bạc xitrat dễ dàng phân hủy ở nhiệt độ > 250oC, quá trình phân hủy tạo ra CO2 và H2O nên không để lại tạp chất.
2Ag3C6H5O7 + 15
2 O2 6Ag + 12CO2 + 5H2O