Hình 3.10: Ảnh các nhóm mẫu dung dịch nano bạc với chất bảo vệ PVP (Mw:1.000.000) Bảng 3.2: Dung dịch keo nano bạc PVP (Mw:1.000.000) với các tỷ lệ khác nhau chế tạo được
Dữ liệu UV-Vis Mẫu Ethylene glycol(ml) PVP(g) Ag2C2O4(g) Ag2C2O4: PVP Nhiệt độ (OC) Thời gian (phút) Vị trí đỉnh Cường độ hấp thụ I-1A 40 0,25 0,05 1:5 120 20 414 0,25 I-1B 40 0,25 0,05 1:5 120 24 421 0,70 I-1C 40 0,25 0,05 1:5 120 28 426 1,95 I-1D 40 0,25 0,05 1:5 120 32 439 2,10 I-2A 40 0,25 0,025 1:10 120 20 419 0,75 I-2B 40 0,25 0,025 1:10 120 24 425 1,33 I-2C 40 0,25 0,025 1:10 120 28 431 3,70 I-2D 40 0,25 0,025 1:10 120 32 435 4,25 I-3A 40 0,25 0,01 1:25 120 20 416 0,30 I-3B 40 0,25 0,01 1:25 120 24 421 0,40 I-3C 40 0,25 0,01 1:25 120 28 419 0,50 I-3D 40 0,25 0,01 1:25 120 32 420 2,00 I-3E 40 0,25 0,01 1:25 120 36 420 3,2
I-1A I-1B I-1C I-1D I-1E
Chương 3 Kết quả & thảo luận
Với nhóm sản phẩm I, với chất bảo vệ PVP có trọng lượng phân tử cao Mw=1.000.000, các kết quả nhận được được trình bày trong bảng 3.2 và các hình 3.10, 3.11, 3.12 và 3.13. Kết quả nhận được từ hình 3.11 cho thấy với nồng độ oxalate cao (lượng oxalate bạc là 0,05g), nhiệt độ phản ứng 120OC, khi tăng thời gian phản ứng từ
20 phút đến 36 phút, đỉnh hấp thụ dời về phía bước sóng cao hơn (từ 414nm đến 439nm), đồng thời độ hấp thu cũng tăng từ 0,25 đến 2,1. Theo hiệu ứng giam cầm lượng tử, khi bước sóng tăng tức là có sự chuyển dịch đỏ, kích thước của hạt nano sẽ
lớn hơn. Như vậy, các kết quả trên khá hợp lý, khi tăng thời gian phản ứng, các hạt nano bạc tạo thành nhiều hơn tức độ hấp thu tăng, và khi đó các hạt dễ va chạm với nhau để tạo thành những hạt có kích thước lớn hơn tức là các đỉnh hấp thụ có sự
chuyển dịch đỏ về bước sóng lớn hơn.
Kết quả từ hình 3.12, với nồng độ oxalate bạc trung bình (lượng oxalate bạc là 0,025g), nhiệt độ phản ứng 1200C, cũng nhận thấy có sự chuyển dịch về phía bước sóng lớn từ 419nm đến 435nm khi tăng thời gian phản ứng từ 20 phút đến 32 phút. Tuy nhiên, so với trường hợp nồng độ oxalate bạc cao thì sự chuyển dịch này nhỏ hơn như mẫu I-1C với bước sóng 426nm đến mẫu I-1D là 439nm thì từ I-2C là 431nm đến I-2D chỉ là 435nm. Với nhóm sản phẩm này chúng tôi nhận thấy độ hấp thu UV-Vis khá cao, nhất là đối với mẫu I-2D, độ hấp thu lên đến 4,25.
Mẫu I-1D Mẫu I-1C Mẫu I-1B Mẫu I-1A
Hình 3.11 : Phổ UV-Vis của các dung dịch keo nano bạc của các sản phẩm thuộc nhóm I-1. Vị trí các đỉnh hấp thụ (nm): I-1A (414);I-1B(421);I-1C(426); I-1D (439)
Chương 3 Kết quả & thảo luận
Kết quả ở hình 3.13 với nồng độ oxalate bạc thấp nhất (lượng oxalate bạc là 0,01g), cũng giữ nhiệt độở 1200C nhận thấy có sự chuyển dịch đỉnh hấp thụ rất ít, có thể nói là không thay đổi khi tăng thời gian phản ứng. Có lẽ là, tại nồng độ oxalate quá thấp và do tỉ lệ Ag2C2O4:PVP khá lớn (1:25) nên trong môi trường khá loãng, các hạt nano riêng lẽ lại được bọc bên ngoài lớp bảo vệ PVP nên khi tăng thời gian từ 20 phút
đến 36 phút cũng không đủđể phá vỡ lớp bảo vệ và vì thế, các giá trị của các đỉnh hấp thụ gần như không thay đổi.
So sánh giá trịđộ hấp thu và vị trí đỉnh hấp thu của nhóm sản phẩm I với chất bảo vệ PVP Mw=1.000.000, nhận thấy nhóm sản phẩm I-2 với nồng độ oxalat trung bình và tỉ lệ oxalate bạc: PVP (1:10) cho các giá trị tốt nhất, có lẽ với tỉ lệ này các hạt được bao bọc tốt nhất. Với tỉ lệ oxalate bạc: PVP (1:5), hạt có kích thước lớn hơn (đỉnh hấp thu của I-1C là 426nm) và nồng độ hạt cũng thấp hơn (độ hấp thu là 1,95). Với tỉ lệ
oxalate bạc: PVP (1:25), kích thước hạt có nhỏ hơn (đỉnh hấp thu của mẫu I-3D là 420nm) nhưng nồng độ hạt cũng không cao (độ hấp thu là 2,0) trong khi đó với tỉ lệ
Mẫu M2A Mẫu M2B Mẫu M2C Mẫu M2D Mẫu I-2A Mẫu I-2B Mẫu I-2C Mẫu I-2D
Hình 3.12 Phổ UV-Vis của các dung dịch keo nano bạc của các sản phẩm thuộc nhóm I-2. Vị trí các đỉnh hấp thu (nm): I-2A(419);I-2B(425);I-2C(431);I-2D(435)
Chương 3 Kết quả & thảo luận
oxalate bạc: PVP (1:10), kích thước hạt có lớn hơn so với tỉ lệ oxalate bạc: PVP(1:25), nhưng nồng độ hạt khá nhiều (độ hấp thu lên đến 4,25)
3.4.2. Nhóm sản phẩm II-1; II-2; II-3 với chất bảo vệ PVP (Mw: 55.000)
Hình 3.14: Ảnh các nhóm mẫu dung dịch nano bạc với chất bảo vệ PVP (Mw:55.000)
II-1A II-1B II-1C II-1D
II-2C II-2A II-2B II-2D II-2E II-3C II-3B II-3A II-3D II-3E
Hình 3.13: Phổ UV-Vis của các dung dịch keo nano bạc của các sản phẩm thuộc nhóm I-3. Vị
trí các đỉnh hấp thu (nm): I-3A (416); I-3B (421);I-3C(419); I-3D(420); I-3E(420)
Mẫu I-3A Mẫu I-3B Mẫu I-3C
Mẫu I-3D Mẫu I-3E
Chương 3 Kết quả & thảo luận Bảng 3.3: Dung dịch keo nano bạc PVP (Mw: 55.000) với các tỷ lệ khác nhau chế tạo được
Với nhóm sản phẩm II, với chất bảo vệ PVP có trọng lượng phân tử thấp Mw=55.000, các kết quả nhận được được trình bày trong bảng 3.3 và các hình 3.14, 3.15, 3.16, 3.17. Kết quả nhận được từ hình 3.15 cho thấy với nồng độ oxalate cao (lượng oxalate bạc là 0,05g), nhiệt độ phản ứng 110OC, khi tăng thời gian phản ứng từ
20 phút đến 32 phút, đỉnh hấp thụ dời về phía bước sóng cao hơn, từ 419nm (mẫu II- 1A) đến 435nm (mẫu II-1D), đồng thời độ hấp thu cũng tăng từ 0,1 (mẫu II-1A) đến 4,0 (mẫu II-1D). Dữ liệu UV-Vis Mẫu Ethylene glycol(ml) PVP(g) Ag2C2O4(g) Ag2C2O4 :PVP Nhiệt độ (OC) Thời gian(phút) Vị trí đỉnh Cường độ hấp thụ II-1A 40 0,25 0,05 1:5 110 20 419 0,1 II-1B 40 0,25 0,05 1:5 110 24 423 1,2 II-1C 40 0,25 0,05 1:5 110 28 430 2,5 II-1D 40 0,25 0,05 1:5 110 32 435 4,0 II-2A 40 0,25 0,025 1:10 110 20 420 0,4 II-2B 40 0,25 0,025 1:10 110 24 421 0,5 II-2C 40 0,25 0,025 1:10 110 28 422 2,0 II-2D 40 0,25 0,025 1:10 110 32 426 2,9 II-2E 40 0,25 0,025 1:10 110 36 432 3,5 II-3A 40 0,25 0,01 1:25 110 20 422 0,15 II-3B 40 0,25 0,01 1:25 110 24 425 0,5 II-3C 40 0,25 0,01 1:25 110 28 420 0,5 II-3D 40 0,25 0,01 1:25 110 32 433 1,0 II-3E 40 0,25 0,01 1:25 110 36 433 1,4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.15: Phổ UV-Vis của các dung dịch keo nano bạc của các sản phẩm thuộc nhóm II-1. Vị trí các đỉnh hấp thu (nm): Mẫu II-1A(419);II-1B(423);II-1C(430);II-1D( 435)
Mẫu II-1A Mẫu II-1B Mẫu II-1C Mẫu II-1D
Chương 3 Kết quả & thảo luận
Các kết quả trên khá hợp lý, tương tự như trường hợp của nhóm sản phẩm I, khi tăng thời gian phản ứng, các hạt nano bạc tạo thành nhiều hơn tức độ hấp thu tăng, và khi
đó các hạt dễ va chạm với nhau để tạo thành những hạt có kích thước lớn hơn tức là các đỉnh hấp thu có sự chuyển dịch đỏ về bước sóng lớn hơn.
Kết quả từ hình 3.16, với nồng độ oxalate bạc thấp hơn (lượng oxalate bạc là 0,025g), nhiệt độ phản ứng 1100C, cũng nhận thấy có sự chuyển dịch về phía bước
Mẫu II-2A Mẫu II-2B
Mẫu II-2C Mẫu II-2D Mẫu II-2E
Hình 3.16: Phổ UV-Vis của các dung dịch keo nano bạc của các sản phẩm thuộc nhóm II-2. Vị trí các đỉnh hấp thu (nm): II-2A(420);II-2B(421);II-2C (422);II-2D(426);II-2E (432)
Hình 3.17: Phổ UV-Vis của các dung dịch keo nano bạc của các sản phẩm thuộc nhóm II-3. Vị trí các đỉnh hấp thu (nm): II-3A(422); II-3B(425);II-3C(420);II-3D(433); II-3E(433)
Mẫu II-3A Mẫu II-3B Mẫu II-3C Mẫu II-3D Mẫu II-3E
Chương 3 Kết quả & thảo luận
sóng lớn từ 420nm đến 432nm khi tăng thời gian phản ứng từ 20 phút đến 36 phút. Kết quả nhận được từ hình 3.17, cũng cho thấy có độ dịch chuyển bước sóng tương tự như
các trường hợp trên.
3.4.3 So sánh kết quả UV-Vis của dung dịch keo nano bạc với chất bảo vệ PVP 1.000.000 và 55.000 1.000.000 và 55.000
So sánh vị trí đỉnh hấp thụ của hạt nano bạc khi sử dụng chất bảo vệ PVP có trọng lượng khác nhau, Mw = 1.000.000 và Mw = 55.000, nhận thấy với PVP có trọng lượng phân tử 1.000.000, với thời gian phản ứng ngắn, vị trí các đỉnh hấp thụ có bước sóng nhỏ hơn so với trong trường hợp PVP có trọng lượng phân tử thấp 55.000 ( mẫu I-1A là 414nm so với II-1A là 419nm, I-2A là 419nm so với II-2A là 420nm, I-3A là 416nm so với II-3A là 422nm). Điều này có thể giải thích do PVP có trọng lượng phân tử lớn sẽ bảo vệ tốt hơn và kích thước hạt nhỏ hơn, nên độ dài sóng sẽ nhỏ hơn. Tuy nhiên nếu kéo dài thời gian phản ứng thì qui luật này không còn đúng.
- Với tỷ lệ Ag2C2O4 : PVP (1:5) thấp, độ hấp thụ của các đỉnh trong trường hợp PVP 55.000 cao hơn so với mẫu PVP 1.000.000. Điều này có thể giải thích do trọng lượng phân tử thấp, khả năng tạo một lớp mỏng bảo vệ hạt nano sẽ tốt hơn và như vậy cường
độ hấp thụ sẽ cao hơn.
- Với tỷ lệ oxalate bạc: PVP là 1: 10, kết quả không có gì khác biệt nhưng với tỉ lệ
oxalate bạc: PVP là 1:25, kết quả này theo qui luật ngược lại so với trường hợp tỉ lệ
PVP là 1: 5, có lẽ do với mẫu PVP 1.000.000 có trọng lượng phân tử lớn sẽ bao phủ
một phần, phần còn lại tự cuốn và nằm trong dung dịch. Trong khi đó với PVP có trọng lượng phân tử thấp sẽ không cuộn lại, mà phủ một lớp dày chung quanh hạt nano nên cường độ hấp thụ các hạt này có cường độ thấp hơn.
Đặc biệt khi kéo dài thời gian phản ứng như mẫu I-3D, I-3E có độ dài bước sóng ngắn hơn và có độ hấp thu lớn hơn (vị trí đỉnh hấp thu 419nm; độ hấp thu 2,0 và 3,0) với mẫu II-3D, II-3E (vị trí đỉnh là 433nm, độ hấp thu là 1,0 và 1,4).
3.4.4 Kết quả chụp ảnh TEM
Tiến hành chụp ảnh TEM các mẫu dung dịch keo nano bạc I-3D và mẫu II-3D chúng tôi nhận thấy khá phù hợp với các kết quả chụp UV-Vis. Hình 3.18 (Hình TEM của mẫu I-3D) cho thấy các hạt nano bạc phân tán riêng lẽ và có kích thước khá nhỏ
phân bố hẹp chỉ từ 2-3nm (phổ UV-Vis cho đỉnh hấp thụ là 419nm). Hình 3.19 (Hình TEM của mẫu II-3D) cho kết quả kích thước hạt lớn hơn từ 2-8nm (phổ UV-Vis cho
đỉnh hấp thụ là 433nm). Các kết quả này phù hợp với các kết quả UV-Vis như đã trình bày ở phần trên.
Chương 3 Kết quả & thảo luận
Đường kính (TB )nm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.19: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt nano bạc của dung dịch mẫu II-3D Hình 3.18: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt nano bạc của dung dịch mẫu I-3D
Tần suất
MAU I-3D.bmp [ TEM ]
JEM-1400 100kV x 120k 100% Comment
MAU II-3D.bmp [ TEM ]
JEM-1400 100kV x 50k 100% Comment Tần suất Đường kính (TB )nm 12 10 8 6 4 2 0 15 10
Chương 3 Kết quả & thảo luận
3.5 Kết quả đo tính chất quang của màng nano bạc/ PVP trên máy Ellipsometry
Các hằng số quang chiết suất n và hệ số k mô tả ánh sáng truyền qua vật liệu, nên chiết suất n và hệ số tắt k phụ thuộc vào bước sóng (tần số). Chiết suất n và hệ số tắt k có khuynh hướng tăng theo bước sóng.
Mô hình phân tích (hình 3.20)
Sau khi đo đạt và tính toán chương Ellipsometry (ψ, ∆) thì ta có kết quả chiết suất n và hệ số tắt k nhưđồ thị hình 3.21
Từđồ thị ta thấy :
- Chiết suất n thay đổi từ 0,444 đến 2,91 ứng với bước sóng thay đổi từ 370nm đến 1395 nm.
- Hệ số tắt k thay đổi từ 1,5 đến 6,8 ứng với bước sóng thay đổi từ 370 nm đến 1395 nm (bảng số liệu xem trong phụ lục)
- Bề dày màng mỏng: do màng Ag tạo được trong đề tài có bề dày lớn, ánh sáng không truyền qua hết màng Ag đểđến được đế Silic nên trong thực tế có thể xem màng Ag này là một đế Ag (có bề dày bán vô hạn).
Hình 3.20: Biểu diễn tiến trình xử lý số liệu Ellipsometry … n n-1 1 0 n, k Dữ liệu thực nghiệm Dữ liệu mô hình So sánh Làm khớp các thông số n, k bề dày màng Đo Dựng mô hình Làm khớp Kết quả
Chương 3 Kết quả & thảo luận
3.6 Kết quả phân tích AAS
Sử dụng dung dịch keo nano bạc hàm lượng X=23,5ppm theo kết quả phân tích ICP-AAS tại Trung tâm Dịch vụ và Phân tích Hóa lý).
Các kết quả khảo sát hoạt tính kháng khuẩn được trình bày trong bảng 3.4
Bảng 3.4: Hoạt tính kháng khuẩn E. Coli của dung dịch nano bạc I-3D
Mẫu Mật độ tế bào Hiệu suất ( η ,%) Đối chứng 2,93 x 106 X(23,5ppm) 0 100 X/2(11,7ppm) 0 100 X/4(5,875ppm) 1,03.103 99,96%
Hình 3.21: Các hằng số quang có phổ nằm trong khoảng (370nm đến 1395nm) , trong phép đo Ellipsometry của nano bạc trên đế Si
Chương 3 Kết quả & thảo luận 99,96% 2,93x106 100% 1,03x103 100%
Hình 3.22 :Hoạt tính kháng khuẩn E. Coli của các dung dịch nano bạc I-3D trong thời gian 15 phút
Chương 4 Kết luận & kiến nghị
Chương 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 Kết luận (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1. Đã chế tạo thành công oxalat bạc với hiệu suất cao. Mẫu oxalat bạc có độ tinh khiết cao qua kết quả phân tích XRD và có kích thước dưới 2µm qua ảnh FE- SEM.
2. Đã chế tạo thành công các hạt nano bạc từ phản ứng phân hủy hợp chất oxalat bạc tại nhiệt độ 2000C đến 2400C. Các hạt nano bạc nhận được có độ tinh khiết cao qua các kết quả phân tích XRD, kích thước hạt nhỏ dưới 20nm được xác nhận qua các kết quả từ TEM. Đặc biệt với mẫu nung ở 2400C, kích thước hạt rất nhỏ dưới 10nm
3. Đã chế tạo thành công các dung dịch nano bạc từ tiền chất oxalat bạc, chất bảo vệ polyvinyl pyrolidone (PVP 1.000.000 và 55.000) trong môi trường ethylene glycol. Các nghiên cứu về phổ UV-Vis cho thấy các mẫu chỉ cho một đỉnh hấp thụ có bước sóng từ 419-433nm. Khi tăng nồng độ oxalate bạc hoặc tăng thời gian phản ứng, phổ UV-Vis ghi nhận bước sóng của dung dịch keo nano bạc có
độ dịch chuyển đỏ về phía bước sóng dài hơn.
4. Mẫu được khảo sát tính chất quang và cho thấy phù hợp với các tài liệu công bố
[3,8].
5. Mẫu chế tạo được cho thấy có độ kháng khuẩn tốt với 11,7ppm diệt 100% khuẩn E.Coli.
4.2Kiến nghị
- Khảo sát các điều kiện phản ứng chế tạo dung dịch keo nano bạc để nâng cao hiệu suất phản ứng.
- Tìm các điều kiện nung tối ưu để nhận được hạt nano bạc có kích thước nhỏ
hơn .
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt :
1. Cao Hữu Trượng (1980), Công nghệ hoá học vật liệu và công nghệ tiền xử lý,
trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
2. G.GIÔGHÊNÔP, Hoàng Hạnh và Nguyễn Duy Ái dịch (2002), Lịch sử tìm ra các
nguyên tố hóa học, NXB Thanh Niên.
3. Nguyễn Đăng Khoa, Lê Khắc Bình, Trương Quang Nghĩa, Trần Quang Trung;
Giới thiệu phương pháp ellpsometry & ứng dụng khảo sát tính chất quang học
của vật liệu (2002), Trường đại học KHTN- ĐHQG Tp.HCM
4. Nguyễn Đình Soa, Hóa vô cơ, NXB Đại học Quốc gia.
5. Nguyễn Hoàng Hải (2007), Các hạt nano kim loại, Trung tâm Khoa học vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
6. Nguyễn Thị Phương Phong (2007), Thuyết minh đề tài cấp trọng điểm Đại học
Quốc gia-Tp Hồ Chí Minh.
7. Trần Ngọc Mai (2003), Truyện kể 109 nguyên tố hóa học, NXB Giáo dục.
Tiếng Anh :
8. B. Johs, J.A. Woollam, C.M Herzinger, J. Hilfiker, R. Synowicki, and C.L