Hình 3.5: Phổ UV-Vis (a) và ảnh chụp (b) của mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột khô chế tạo từ mẫu Ag+ ban đầu 10mM.
a)
b)
Để thuận lợi cho việc xác định cấu trúc đặc trưng, các mẫu Ag nano/SiO2 dạng paste được chuyển thành dạng bột khô.
Đặc trưng phổ hấp thụ UV-Vis các mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột khô được thể hiện qua hình 3.5a. max và OD của mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột khô có hàm lượng Ag+ ban đầu 5, 10 và 20 mM tương ứng là 417,5 (0,24), 436,5 (0,14), 437,5 (0,07).
So sánh với OD của Ag nano/SiO2 dạng paste thấy rằng sau khi sấy khô OD giảm.
Mẫu Ag nano/SiO2 với hàm lượng Ag+ ban đầu 5mM có max và OD khi đo ở dạng paste tương ứng là 418,5 nm và 1,42, trong khi đó dạng bột là 417,5 nm và 0,24.
OD giảm có thể được giải thích là do sự liên kết giữa các hạt Ag nano/SiO2 sau khi sấy khô. Các mẫu Ag nano/SiO2 dạngbột (hình 3.5b) được sử dụng phân tích hàm lượng bạc (phương pháp AAS), kích thước hạt bạc nano (d), cấu trúc tinh thể hạt Ag nano thông qua chụp ảnh TEM và phổ XRD.
Kết quả phân tích hàm lượng bạc trong mẫu Ag nano/SiO2 (nồng độ Ag+ ban đầu 10mM) là khoảng 11.360 ppm (phụ lục 1).
. a)
d ~ 5-20 (nm)
b) d ~15-30 (nm)
Hình 3.6: Ảnh TEM mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban đầu a) 5 mM, b) 10 mM và c) 20 mM.
Như đã trình bày ở trên, mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột khô có mật độ quang giảm từ 0,24 đến 0,07 khi tăng nồng độ Ag+ từ 5 đến 20 mM. Kết quả này có thể suy đoán kích thước hạt bạc nano tăng khi tăng nồng độ Ag+. Điều này được thể hiện rõ hơn qua kích thước hạt của bạc nano xác định từ ảnh TEM. Kết quả ảnh TEM hình 3.6, cho thấy kích thước hạt bạc nhỏ hơn 40 nm đối với cả ba nồng độ, mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ 5, 10 và 20 mM có kích thước hạt bạc nano tương ứng khoảng 5-20, 15-30 và 20-40 nm. T. Tuval [47] cùng cộng sự đã nghiên cứu chế tạo Ag nano gắn trên SiO2 sử dụng phương pháp polyol kết hợp vi sóng, phản ứng có sự hiện diện polyme PEG 400 làm dung môi. Kết quả cho thấy Ag nano tạo thành có kích thước khoảng 20 nm trên bề mặt hạt SiO2, nồng độ bạc ion và SiO2 sử dụng ban đầu tương ứng là 11 mM và 0,3%. Sự gia tăng nồng độ Ag+ trong khi hàm lượng SiO2 không đổi, bạc nano tạo thành có kích thước hạt tăng.
c) d ~20-40 (nm)
phân tán SiO2 đối với hạt Ag nano tạo thành giảm, làm tăng sự kết tụ. Ngoài ra kích thước tinh thể trung bình của hạt Ag nano còn được xác định qua phổ XRD.
Hình 3.7: Phổ XRD SiO2 (a), Ag nano/SiO2 (nồng độ Ag+ ban đầu 10 mM) (b) Cấu trúc tinh thể của Ag nano được khảo sát bằng phổ nhiễu xạ tia X (XRD).
Phổ XRD của SiO2 (hình 3.7 a) có 1 đỉnh ở vị trí 2 = 21,9o, chứng tỏ hạt SiO2 có cấu trúc vô định hình [17, 47]. Trong khi đó phổ XRD của Ag nano/SiO2 (hình 3.7 b), ngoài đỉnh đặc trưng của SiO2 còn có 4 đỉnh đặc trưng ở vị trí 2 = 37,96o; 44,23o; 64,22o và 77,23o tương ứng với các mặt phẳng tinh thể (111), (200), (220) và (311) chứng tỏ bạc nano tạo thành có cấu trúc lập phương tâm mặt (Face Centered Cubic -FCC) [45]. Kích thước tinh thể trung bình của hạt Ag nano đối với mẫu Ag nano/SiO2 nồng độ Ag+ 10 mM là 23 nm tính theo công thức Debye-
Scherrer. Tính toán tương tự từ phổ XRD của mẫu Ag nano/SiO2 nồng độ Ag+ ban đầu 5 và 20 mM (phụ lục 2) cho kích thước tinh thể trung bình của Ag nano tương ứng là 19,9 và 25,4 nm. Kết quả này cũng phù hợp với kết quả của các công trình nghiên cứu trước đây. Trong nghiên cứu của A. Sarkany và cộng sự [39], Ag nano/SiO2 được chế tạo bằng phương pháp chiếu xạ gamma, trong đó nồng độ SiO2
là 10%, nồng độ Ag+ 2 mM. Kết quả nhận được Ag nano có kích thước hạt khoảng 3-7 nm (TEM), kích thước tinh thể trung bình của hạt Ag nano là 3,8 nm (XRD).