- Glycerin (C3H5(OH)3, 99,0%) làm dung môi cho quá trình phân hủy nhiệt tạo nano đồng.
2 sinsinAB A B d
3.3 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng tới kích thƣớc hạt nano Cu 1 Ảnh hƣởng của nồng độ chất khử
3.3.1 Ảnh hƣởng của nồng độ chất khử
Trong quá trình polyol được sử dụng để tổng hợp nano Cu, các dung dịch như ethylenglycol [3], diethylenglycol [2] có vai trò vừa là dung môi vừa là chất khử. Tuy nhiên, vai trò chất khử chỉ thể hiện khi phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ cao hoặc thời gian rất dài. Trong nội dung nghiên cứu này, glycerin được sử dụng với vai trò là dung môi bởi tại nhiệt độ và thời gian phản ứng glycerin không thể hiện được vai trò chất khử.
Bảng 3.1: Số liệu tổng hợp dung dịch keo nano Cu theo nồng độ chất khử
Mẫu Hydrazin hydrat μl Cu(NO3)2 PVP 1000000 Cu(NO3)2/PVP (%) Nhiệt độ (oC)
(g) M1 0.1M 250 0,2 3 140 M2 0.2M 250 0,2 3 140 M3 0.3M 250 0,2 3 140 M4 0.5M 250 0,2 3 140 H ình 3.3. Phổ UV-Vis của dung dịch nano Cu đƣợc tổng hợp theo nồng độ chất khử hydrazine hydrat M1 (0,1M), M2 (0,2M), M3 (0,3M), M4 (0,5M)
Tác nhân chính dùng để tiến hành phản ứng khử muối Cu(NO3)2 thành kim loại Cu là hydrazine hydrat (HH). Ảnh hưởng của nồng độ HH tới quá trình hình thành và phát triển hạt nano Cu được thực hiện với các nồng độ HH khác nhau từ 0.1 ÷ 0.5M (M1 ÷ M4).
Kết quả UV-Vis trên hình 3.3 cho thấy rằng khi tăng nồng độ chất khử thì vị trí các đỉnh hấp thu cực đại cũng dịch chuyển dần về phía bước sóng lớn hơn từ M1 (580nm), M2 (584nm), M3 (588nm) và M4 (590nm). Điều này theo học thuyết Mie có thể dự đoán các hạt nano Cu được tạo ra có kích thước tăng theo nồng chất khử.
Hình 3.4. Ảnh TEM và biểu đồ sự phân bố kích thước hạt nano Cu được tổng hợp với nồng độ chất khử hydrazine hydrat 0.1M (M1)
Hình 3.4, 3.5, 3.6 là ảnh TEM và biểu đồ sự phân bố kích thước của các hạt nano Cu được tổng hợp với nồng độ các chất khử khác nhau. Hình 3.4 cho thấy với nồng độ chất khử HH 0,1M, hạt nano Cu tạo ra có kích thước trung bình là nhỏ nhất (14 ± 9nm). Tuy nhiên, các hạt phân bố trong phạm vi kích thước rộng từ 6 ÷ 47nm, đa số hạt ở dạng hình cầu và là sự kết hợp của các hạt có kích thước nhỏ hơn. Với nồng độ chất khử HH 0,2M (hình 3.5), các hạt nano Cu tạo ra đa số ở dạng hình cầu, phân bố đều hơn với kích thước trung bình 25 ÷ 5nm. Với nồng độ HH 0,5M (hình 3c), các hạt nano Cu tạo ra đa số vẫn có dạng hình cầu, phân bố đều, kích thước trung bình lớn hơn (67 ÷ 9nm).
Hình 3.5. Ảnh TEM và biểu đồ sự phân bố kích thƣớc hạt nano Cu đƣợc tổng hợp với nồng độ chất khử hydrazine hydrat 0.2M (M2)
Hình 3.6. Ảnh TEM và biểu đồ sự phân bố kích thƣớc hạt nano Cu đƣợc tổng hợp với nồng độ chất khử hydrazine hydrat 0.5M (M4)
Như vậy, nồng độ chất khử có ảnh hưởng lớn tới sự hình thành hạt nano Cu. Khi nồng độ chất khử nhỏ (0.1M), số lượng hạt nhân sinh ra với quá trình tạo mầm là không tương thích do đó kích thước hạt nhỏ nhưng không đều. Khi nồng độ chất khử tăng (0,2M), quá trình tạo mầm lớn hơn quá trình phát triển mầm, do đó các hạt nano Cu có kích thước nhỏ và đồng đều. Với nồng độ chất khử quá cao (0.5M), lượng mầm tạo thành nhanh, nhiều dẫn tới quá trình va chạm nên các hạt được hình thành có kích thước lớn hơn.