Chế tạo các nano Ag và khung nano hợp kim Ag/Au trên giấy và cơ chế

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1.Chế tạo các nano Ag và khung nano hợp kim Ag/Au trên giấy và cơ chế

chế phát triển

Hình 3.1 biểu diễn sơ đồ khối quy trình chế tạo các khung nano hợp kim Ag/Au. Quy trình chung gồm 3 bước: sau khi các mầm nano bạc (AgNPs) được chế tạo trực tiếp trên giấy lọc thì tiếp tục được chiếu LED xanh lá 55 phút, tiếp theo thêm chậm HAuCl4 và axit ascorbic (L-AA) như một tác nhân khử. Tùy thuộc vào lượng HAuCl4 mà các khung sẽ có bề dầy khác nhau (hay kích thước lỗ hổng khác nhau). Hình 3.2 cho minh họa cơ chế diễn ra các bước liên quan đến sự hình thành các khung nano Ag/Au được chuẩn bị thông qua phản ứng thay thế galvanic. Trong bước đầu tiên, các tấm nano Ag được sử dụng làm khn mẫu cho sự lắng đọng có kiểm sốt của Au. Trong q trình lắng đọng, HAuCl4 bị khử với L-AA để tạo thành các nguyên tử Au được ưu tiên lắng đọng ở các cạnh hoặc đỉnh của các tấm nano Ag hình tam giác, các nguyên tử Au được phủ trên các mặt (110) ở đó số phối trí thấp và năng lượng bề mặt cao [9]. Các nguyên tử Au lắng đọng ở các cạnh của các tấm nano Ag tạo thành các tấm nano vỏ/lõi Ag-Au. Trong bước thứ hai, các lõi bạc được khắc có chọn lọc ở mặt (111) trong mạng tinh thể lập phương tâm mặt thông qua trao đổi điện giữa Ag và Au3+. Thế khử của AuCl / Au4 là 1,498 V, cao hơn của Ag / Ag là 0,779 V [10] dẫn đến sự hình thành một tế bào mạ với Au là điện cực dương và các tấm nano Ag là điện cực âm. Nguyên tử Ag bị oxi hóa bởi Au3+ theo các phản ứng sau:

4 4

HAuCl (aq)H (aq) AuCl (aq)   (1)

3Ag(s) 3e 3Ag (aq) (2)

     

4 3 4

AuCl aq  eAu s  Cl aq (3)

3Ag (aq) 3Cl (aq) 3AgCl(s) (4) Kết hợp các phương trình (1-4) cho phản ứng:

  4       

Phản ứng này là phản ứng phân cực, trong đó một nguyên tử Au có thể thay thế ba nguyên tử Ag, do đó Ag bị tiêu thụ nhanh hơn so với sự lắng đọng của Au, dẫn đến tạo ra lỗ ở giữa các tấm nano bạc, và cuối cùng hình thành cấu trúc nano giống khung Au. Trong giai đoạn này, phản ứng thay thế điện hóa chiếm ưu thế so với phản ứng khử Au3+ bằng L-AA vì sức khử của L-AA bị triệt tiêu ở pH thấp [11]. Ag+ và các ion được giải phóng trong phản ứng điện hóa đồng thời nhanh chóng kết tủa thành AgCl, phát triển trên các hạt Ag hình tam giác và được dùng làm khn mẫu thứ cấp để lắng đọng các nguyên tử Au. Kích thước lõi bạc có thể giảm xuống bằng cách thêm HAuCl4 vào hỗn hợp phản ứng

Hình 3.1. Sơ đồ khối trình bày quy trình chế tạo các nano bạc (Ag NPs) và khung nano hợp kim Ag/Au