Đề tài Tổng quan về Nano

GVHD: TRẦN MAI PHƯƠNG NHÓM 9_p201B2_HK082: NGÔ VÂN ANH-60600059 TRẦN THỊ HỒNG HẠNH-60600652 VŨ LÊ VÂN KHÁNH-60601088 NGUYỄN PHẠM THANH VÂN-60602995 Vật thể ở kích thước nano có những tính chất không thể tin được.các kim loại được xem như trơ nhất trong các kim loại lại có những tính chất không thể nghĩ đến, đặc biệt khi phân bố trên các chất mang là oxit kim loại Khi đạt đến kích cỡ nano,các kim loại chuyển tiếp có khả năng hoạt động rất mạnh. Những hoạt tính ở kích cỡ thông thường kim loại không thể hiện, như khả năng diệt khuẩn, xúc tác ở nhiệt độ thường hay nhiệt độ âm Phân loại: Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet. Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào cho điện tử), ví dụ, đám nano, hạt nano... Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù), ví dụ, dây nano, ống nano,... Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai chiều tự do, ví dụ, màng mỏng,...  Đối với hạt nano kim loại như hạt nano vàng, bạc, bạch kim,... thì phương pháp thường được áp dụng là phương pháp từ dưới lên. Nguyên tắc là khử các ion kim loại như Ag+, Au+ để tạo thành các nguyên tử Ag và Au. Các nguyên tử sẽ liên kết với nhau tạo ra hạt nano. Phương pháp khử hóa học: là dùng các tác nhân hóa học để khử ion kim loại thành kim loại. Phương khử vật lí: dùng các tác nhân vật lí như điện tử, sóng điện từ năng lượng cao như tia gamma, tia tử ngoại, tia laser khử ion kim loại thành kim loại. Phương pháp khử hóa lí: dùng phương pháp điện phân kết hợp với siêu âm để tạo hạt nano. Phương pháp khử sinh học: Dùng vi khuẩn là tác nhân khử ion kim loại. Phương pháp ăn mòn laser: phương pháp từ trên xuống NANO VÀNG 1. Tổng quan. 2. Phương pháp tổng hợp. 3. Tính chất của xúc tác vàng nano trên chất mang. 4. Một số phản ứng xúc tác vàng nano. 5. Ứng dụng. Vàng được xem là trơ nhất trong tất cả các kim loại, nhưng ở kích cỡ nano, vàng có những tính chất mà chúng ta không thể nghĩ đễn, đặc biệt khi phân bố trên các chất mang là kim loại: -diệt khuẩn - xúc tác cho nhiều phản ứng ở nhiệt độ thường và âm ứng dụng trong đời sống, sản xuất công nghiệp và vai trò xúc tác Phổ biến có 6 lọai xúc tác nano vàng gắn lên trên các chất mang oxít như: Au/SiO2, Au/TiO2, Au/CeO2, Au/ZrO2, Au/Fe2O3 và Au/SiO2. Khả năng họat động của xúc tác chịu ảnh hưởng bởi kích thước nano vàng và các chất mang oxit và phương pháp chuẩn bị. Phương pháp đồng kết tủa Phương pháp lắng kết tủa Phương pháp tẩm Phương pháp sol-gel Phương pháp kết tủa từ pha hơi và kĩ thuật cấy ghép Phương pháp trao đổi ion DD HAuCl4 +Muối KL không tan Khuấy DD kiềm (Na2CO3/NH4OH Ổn định kết tủa Ổn định kết tủa Ổn định kết tủa Rửa Ổn định kết tủa Lọc Nước Ổn định kết tủa Sấy, Nung Ổn định kết tủa Khử các ion tạp chất Nano vàng Phương pháp đồng kết tủa(CP) 550 đến 670 K 320 – 360K C~0,1 - 0,4 M, pH ~ 7-10 Ion Na+,Cl- hoặc các ion khác Khuấy vài phút (Au(OH)3 & Hidroxit KL& các hỗn hợp cacbonat) Ưu điểm : đơn giản, là một trong những phương pháp được sử dụng đầu tiên Nhược điểm : các hidroxit kim loại và các muối cacbonate có thể kết tủa đồng thời với Al(OH)3 Vàng có thể mang trên nhiều chất mang mong muốn như a-Fe2O3, Co3O4, NiO, ZnO nhưng không thể mang trên TiO2, Cr2O3, MnOx, CdO. Ưu: -rất thuận tiện, sử dụng vào sản xuất vàng trên chất mang trong thương mạimột trong những pp được ứng dụng sản xuất pham vi lớn trên nhiều chất mang khác. -Hàm lượng Au trong sản phẩm cuối cùng cao hơn phương pháp đồng kết tủa vì hiệu suất chuyển vàng về dạng kết tủa cao hơn. -thành phần hoạt tính không bị chôn vùi bên trong Nhược: -không áp dụng cho hệ cacbon hoạt tính hay Zeolite vì điểm đẳng điện khá cao. Nguyên tắc: dạng hoạt động của xúc tác được đưa ra khỏi dung dịch dưới sự hiện diện của chất mang bằng cách tăng pH dung dịch để thu được kết tủa Hidroxy. Bề mặt chất mang đóng vai trò tạo mầm. Các hạt có hoạt tính xúc tác gắn lên chất mang và kích cỡ tăng lên Ảnh chụp TEM của xúc tác Au/Al2O3 được nung khô trong KK 623K trong 4h, tổng hợp bằng DP với NaOH.Vàng là những điểm tối trên màn hình. Hai pp này tương tự nhau, chỉ khác là có hay không có dung môi +PP kết tủa từ pha hơi: Một luồng hợp chất dễ bay hơi của kim loại vàng được đưa lên trên chất mang có bề mặt lớn bằng khí trơ và nó thực hiện phản ứng hóa học với bề mặt chất mang hình thành dạng hoạt động của vàng từ dạng tồn tại ban đầu Dạng vàng được sử dụng nhiều nhất là: AuCl3 hay HAuCl4 +pp ghép : phức vàng trong dung dịch tương tác với bề mặt chất mang, có thể chuyển đổi thành dạng có hoạt tính xúc tác. Ảnh chụp TEM của xúc tác Au/SiO2 được nung khô trong KK 623K trong 4h, tổng hợp bằng DP với NaOH.Vàng là những điểm tối trên màn hình. tăng PH ổn định pH ( 6-10) Nhúng chất mang vào Kết tủa Au(OH)3 NaOH DD HAuCl4 Ghi chú: -pH ảnh hưởng mạnh đến kích cỡ hạt -Có nhiều cách để ổn định pH của dung dịch: như dùng urea… Thực chất: qúa trình tẩm muối của kim loại làm xúc tác lên chất mang Tiến hành: nhúng chất mang vào một lượng lớn dd chất tan rồi loại bỏ dung môi. -Chất tan: Thường sử dụng: HAuCl4 (acid Chloroauric);AuCl3 hay Au2Cl6 (auric chloride) Chất tan: -Thường dùng: acid Chloroauric (HAuCl4), auric chloride (AuCl3 hay Au2Cl6) -Ưu việt nhất là các muối phức : Potassium aurocyanide ( KAu(CN)2), phức ethylenediamin [Au(en)2]Cl3 Chất mang: silica SiO2, alumina (Al2O3), magnesia (MgO)…. Chất khử : Hidrogen ở 523K, dd axit oxalic ở 313K, dd Magnesium citrate Nano vàng PP tẩm truyền thống( trong đk axit) Baiker cho rằng phương pháp tạo sol vàng bằng cách khử HAuCl4 bởi NaBH4 được cố định trên MgO,TiO2,ZrO2,…thích hợp hơn các phương pháp điều chế khác cho việc duy trì hình dạng và sự phân bố kích thước hẹp hơn… Phương pháp tạo sol vàng Hóa chất: Gold Chlride HauCl4.3H2O,50%Au Chất mang MgO Chất khử: NaBH4 Chất ổn định sol: Polyvinyl alcohol (PVA); Polyvinyl pirrolidone (PVP) Điều chế sol vàng: Dung dịch HauCl4 có nồng độ 5.076mM, thêm vào dung dịch PVA hay PVP 1% khối lượng, khuấy mạnh .Sau đó, nhỏ từng giọt dung dịch NaBH4 0.1M vừa pha vào để khử HauCl4 thành dạng vàng kim loại theo phương trình sau: Nhúng toàn bộ chất mang trực tiếp vào sol vàng để các hạt kim loại có kích thước cực bé phân tán đồng đều trên bề mặt chất mang. Chất dạng bùn được lọc chân không và rửa bằng nước ấm đến khi hết ion Cl-. Sau đó, mẫu rắn trên giấy lọc được đem sấy và nung để ổn định cấu trúc thu đươc bột xúc tác màu tía. Cuối cùng, xác định các đặc trưng hoá lý của xúc tác. Trước khi khảo sát hoạt tính xúc tác, mẫu được nén viên và rây lấy phân đoạn 0.32 – 0.64 mm để có cỡ hạt đồng đều và giảm trở lực dòng khí. Các bước tiến hành Ảnh FESEM mẫu 1%Au/MgO 850oC 64PVA/100Au Ảnh FESEM mẫu 1%Au/MgO 850oC 64PVA/100Au Kích thước hạt vàng trung bình là 10.77 nm Cách thức: trao đổi ion proton và các ion khác trên bề mặt hoặc trong phạm vi cấu trúc của chất mang bằng các ion của các kim loại hoạt động. *Đặc biệt hữu hiệu với zeolite Phụ thuộc vào phương pháp tổng hợp, quá trình xử lí sơ bộ, pp nung nhiệt. Các tính chất của nano vàng: Hoạt tính. Độ lựa chọn của xúc tác. Khả năng kháng đầu độc. Phụ thuộc vào phương pháp tổng hợp, quá trình xử lí sơ bộ, pp nung nhiệt. Các tính chất của nano vàng: Hoạt tính. Độ lựa chọn của xúc tác. Khả năng kháng đầu độc. Vàng có hoạt tính cao nhất ở kích cỡ 2-5 nm, tuy nhiên vàng ở kích cỡ lớn hơn hay nhỏ hơn cũng thể hiện hoạt tính cao. Hạt vàng phải nằm trên chất mang cụ thể thì mới thể hiện đựơc đặc tính xúc tác.Chất mang ảnh hưởng lớn đến đặc tính xúc tác (các yếu tố cuả chất mang ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác như : hình dạng, cấu trúc bề mặt và các vùng cụ thể của chất mang), trong đó tính oxy hóa khử của chất mang đóng vai trò quyết định hoạt tính của xúc tác Những chất mang thường dùng là kim loại chuyển tiếp: có 2 nhóm Các chất mang hoạt động, là những oxit dễ khử: NiO, Fe2O3, TiO2… và 1 số chất mang oxit phức hợp như ZnFe2O4, NiFe2O4, MgFe2O4,… Oxit trơ không hoạt tính như MgO, Al2O3 và SiO2… Xúc tác nano kim loại thể hiện hoạt tính cao trên chất mang oxit kim loại dễ bị khử, dùng để tổng hợp Au/Mox/Al2O3 (M= Fe,Co, Mn, Cu) Ảnh chụp các hạt vàng trên chất nền mica bằng kính hiển vi nguyên tủ (AFM) Xúc tác vàng thể hiện tính chọn lọc cao trên nhiều phản ứng hóa học ví dụ 1: phản ứng oxi hóa propan thành epoxide tương ứng: hiệu suất trên 99% trên xúc tác Au/TiO2 *Khi Au được kết tủa ở đường kính lớn hơn 2 nm bằng pp DP trên TiO2, natase, titania biến tính trên silíc, Ti-CM-1 hay TS-1 sẽ thu được propene oxide với độ chọn lọc cao. Hạt Au đường kính lớn hơn 2 nm sẽ chọn lọc ngược lại, từ propene oxide sang propane. Ví dụ 2: phản ứng tách HCl từ chlorofluorocarbons (CFCs) Đây là phản ứng quan trọng trong lĩnh vực môi trường vì những hợp chất loại này (HCFCs, HFCs) đẩy mạnh quá trình phá hủy tầng ozone Pd/SiO2 được nghiên cứu nhiều nhưng chỉ thu được ở mức độ trung bình (40%), nhưng độ chọn lọc có thể lên đến 90% khi thêm 20-40% Au, đối với xúc tác Pd/C thêm 70-90% vàng. Ví dụ 3: phản ứng oxi hóa CO trong mt khí H2 nhiều. Do xúc tác nano Au có tính xt phản ứng oxi hóa CO hơn oxi hóa H2. Hơn nữa Au không nhạy với CO2. Hoạt tính này có thể tăng lên bằng hơi nước (một trong 2 sản phẩm sinh ra từ 2 phản ứng) H2 + 1/2O2  H2O CO + 1/2O2  CO2 Phản ứng cần thiết để sx Hidro tinh khiết trong các bình nhiên liệu. Xúc tác vàng nano trên chất mang có khả năng chịu đựng sự đầu độc của lưu huỳnh cao gấp 5-7 lần so với xúc tác thông thường. Xúc tác vàng nano có khả năng giải hấp lưu huỳnh trên bề mặt chất mang trong nước ở nhiệt độ phòng, vấn đề này đang được nghiên cứu. Hidrochlorin hóa Ethyne: C2H2 + HCl  CH2=CH-Cl Bản chất phản ứng trên xúc tác dị thể là cộng HCl vào bề mặt phức chất của ethyne. MCln + HC≡CH + HCl  MCln.HC=CH.HCl - Đây là phản ứng quan trọng để điều chế PVC. - Xúc tác thường sử dụng trong thương mại là HgCl.Nhược điểm là bị đầu độc (kết hợp với các hợp chất của thủy ngân) Mối tương quan giữa hoạt tính Hidrochlorin hoá với ái lực e- chuẩn của các chloride kim loại trên chất mang carbon (453K) - Au là kim loại hoạt tính nhất cho phản ứng này, có hoạt tính gấp 3 lần HgCl thương mại, tốt nhất là vàng mang trên carbon hoạt tính (thu được bằng phương pháp IW sử dụng HAuCl4 hòa tan trong dung môi regia) - Ngoài ra Au bị mất hoạt tính chậm hơn kl khác, nếu thành phần của vàng trong xt > 1% thì khả năng mất hoạt tính giảm xuống tối thiểu. - NO có khả năng khôi phục hoạt tính xúc tác khi đưa vào chung với tác nhân phản ứng. Phản ứng oxy hóa carbonmonoxyt: CO + ½ O2  CO2 Đây là phản ứng đơn giản có sự tham gia của xt Au nano và có nhiều ứng dụng: Làm sạch không khí trong nhà Dùng trong mặt nạ khí Làm sạch khí thải ôtô Cảm biến khí CO Xúc tác Hopcalite (thành phần chính là MnOx va CuO) - không thể hiện hoạt tính ở phạm vi nhiệt độ phòng - dễ mất hoạt tính. xúc tác vàng nano -trên chất mang thích hợp có thể xúc tác ở nhiệt độ thấp 203 K - ổn định khi có sự hiện diện của nước Khả năng xúc tác của vàng trong phản ứng oxi hóa CO phụ thuộc vào: - Chất mang: Au có thể được mang trên nhiều loại chất mang. - Kích cỡ hạt. Xúc tác nano vàng có nhiều ưu điểm: Xúc tác nhiều phản ứng ở nhiệt độ thấp Tính chọn lọc cao Khả năng kháng độc Nhược điểm: Kim loại quý hiếm, giá thành cao. 1.Cấu tạo - Khả năng xúc tác của nano pt 2.Cách chế tạo nano pt Những hạt platin nano có cấu trúc đa diện 24 mặt Diện tích bề mặt lớn gấp 4 lần so với các chất xúc tác có trên thị trường hiện nay. Những hạt platin nano tạo ra tính xúc tác mạnh cho các phản ứng quang hợp nhân tạo tận dụng nguồn năng lượng dồi dào của Mặt trời. Tia cực tím hay nguồn sáng có bước sóng ngắn "Chất quang xúc tác nano" khử các chất ô nhiễm và rất hiệu quả trong khử hoạt tính sinh học có thể dùng làm chất tiệt trùng diệt vi khuẩn,nấm mốc. Ứng dụng thương mại về chống ô nhiễm, xử lý nước, bảo vệ môi trường,trong công nghệ chế tạo ôtô và hàng điện tử.Tổng hợp các nhiên liệu thay thế và chuyển hoá các vật liệu phế thải như CO2 thành những sản phẩm hữu ích Lọc nước Chế tạo nano Pt Dùng điện thế xoay chiều phát triển“mầm hạt” phương pháp vi nhũ Để chế tạo các hạt nano Pt các nhà nghiên cứu ở Georgia Tech và Xiamen đã cho 1 lượng lớn các hạt platin phân tán lên bề mặt cacbon. Tiếp theo, đặt lên đó một điện thế xoay chiều, gây các phản ứng hoá học có tính quyết định những điểm mà những nguyên tử platin tích tụ và những điểm chúng không tích tụ. những hạt platin 24 mặt đã hình thành ở trên bề mặt Tinh thể nano platin (Pt) lập phương có các mặt mài nhẵn bóng như là “ mầm hạt” để phát triển trực tiếp hợp chất palađin (Pd) với sự phù hợp về mạng tinh thể. Các hình lập phương platin sắp xếp đều đặn khoảng 130 nm mỗi mặt. Pd bị bắt buộc phát triển giống nhau về hình dạng trên bề mặt của những hạt mầm này và tạo thành cấu trúc nhân – vỏ lưỡng kim Pt/Pd.  Phụ thuộc vào môi trường phản ứng có chứa oxyt nitơ, số lượng của oxyt nitơ trong hệ phản ứng là nguyên nhân dẫn đến hình dạng cuối cùng của các tinh thể nano, bởi vì chúng điều khiển vận tốc tạo thành Pd dọc theo các hướng của chúng. Hệ vi nhũ cấu trúc bên trong gồm những droplet. Vi nhũ nước/dầu có thể tạo ra những ngăn rất nhỏ tạo cấu tạo nên bởi hidrophilic moiety của chất hoạt động bề mặt được làm đầy bằng nước. Trong hydrophilic bên trong của những droplet này, một lượng nào đó chất hòa tan được trong nước có thể phân tán, những muối của kim loại chuyển tiếp mà sau đó được dùng làm tiền chất để cuối cùng tạo hạt kim loại. Hệ này rất nhạy cảm với nhiệt độ do những tính chất vật lý và hóa học của những thành phần của nó.Việc chọn hệ vi nhũ trong trường hợp tạo hạt nano là rất quan trọng, những hệ này ổn định ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ hơi cao (70oC). Có hai cách chính để tạo hạt nano từ vi nhũ:1. Trộn lẫn hai vi nhũ, một chứa tiền chất (precursor) và một chứa chất keo tụ (precipitating agent) 2. Thêm chất keo tụ trực tiếp vào vi nhũ chứa kim loại tiền chất Vật liệu nano không chiều: cả 3 chiều đều có kích thước nano: đám nano, hạt nano Vật liệu nano 1 chiều: 1 chiều tự do, 2 chiều có kích thước nano: dây nano, ống nano Vật liệu nano 2 chiều: 2 chiều tự do, 1 chiều có kích thước nano: màng mỏng Hạt nano vàng Sợi nano Ống nano Màng nano đa lớp Các nhà khoa học Đức vừa tìm ra một loại vật liệu cứng hơn kim cương bằng cách nén các ống cacbon tí hon với nhau.Vật liệu mới được tạo ra bằng cách nén và nung các phân tử cacbon-60 siêu bền. Những phân tử cacbon này gồm 60 nguyên tử được cài vào nhau thành hình ngũ giác hoặc lục giác,trông giống như những quả bóng tí hon vậy. Cacbon 60 được nén ở áp suất cao gấp 200 lần áp suất khí quyển thông thường đồng thời được nung tới nhiệt độ 2226 độ C. Ống nanocacbon Bản chất của ống nanocacbon được giải thích bởi hóa học lượng tử, cụ thể là sự xen phủ orbital. Liên kết hóa học của các ống nano được cấu thành từ các liên kết sp2, tương tự với than chì. Cấu trúc liên kết này,mạnh hơn các liên kết sp3 ở trong kim cương, tạo ra những phân tử với độ bền đặc biệt. Các ống nano thông thường tự sắp xếp thành các “sợi dây thừng” được giữ với nhau bởi lực Van der Waals. Cấu trúc của ống Nano Cacbon có chiều ngang bằng 1,4nm-một dạng thụ hình của Cacbon,thể hiện rất nhiều tính chất khác thường. Sợi nano cacbon: Những ống nano cacbon có chiều dài đến 2cm gấp 900 lần đường kính, vì vậy chúng có thể coi như những sợi nano cacbon.Những sợi nano cacbon này có thể trở thành các vật liệu dẫn điện tốt hơn và bền hơn so với đồng và nhiều vật liệu khác. Sợi cacbon có đường kính 7-10micromet được cấu tạo từ khoảng 30.000 sợi đơn. Các sợi đơn gồm những tấm graphit mỏng thẳng,xoắn hoặc cuộn vào nhau.Việc sản xuất sợi cacbon chưa được hoàn thiện và còn có nhiều nhược điểm do tính dòn của nó. Phương pháp hồ quang sản xuất ống nano cacbon: Đây là phương pháp đơn giản nhưng rất tốn kém được phát triển bởi Kraschmer và các cộng sự năm 1990 để sản xuất flullerene.Phương pháp này thường được sử dụng để tổng hợp nano cacbon ống đơn và đa lớp với hiệu suất thấp. Nguyên lý: Sự phóng điện giữa 2 điện cực graphit trong buồng chứa khí trơ He hoặc Ar với các điều kiện: cường độ dòng điện 100A, khoảng cách giữa 2 điện cực là 1mm dưới áp suất 500mmHg của He. Phương pháp này cho hiệu suất cao hơn phương pháp hồ quang.Tuy nhiên việc sử dụng vẫn còn bị hạn chế vì chi phí quá cao cho quá trình làm sạch sản phẩm sau khi tổng hợp do độ chọn lọc thấp của ống nano cacbon. Đây là nhược điểm của phương pháp cắt laser. Năm 1995, Guo và các cộng sự đã đề nghị phương pháp tổng hợp nano cacbon ống dựa vào quá trình bốc hơi của hỗn hợp graphit và kim loại chuyển tiếp (Ni hay hợp kim Ni-Co) bởi chùm laser. Các tác giả này đã thành công trong việc làm bốc hơi 15% graphit và 50% cacbon ống sau khi làm sạch từ các cấu trúc cacbon thu được. Đây là phương pháp cổ điển triển vọng nhất để sản xuất ống và sợi nano cacbon nhờ chi phí sản xuất thấp và hiệu suất cao. Phương pháp này được áp dụng trong việc tổng hợp chọn lọc nano cacbon dạng ống đơn lớp hoặc đa lớp và nano cacbon dạng sợi. Cấu tạo thiết bị : gồm thiết bị phản ứng hình ống bằng quartz, một lò nung đa vùng, thiết bị đo lưu lượng của dòng khí và các phụ kiện. Nguyên tắc: dựa trên sự phân huỷ hỗn hợp khí chứa cacbon dưới dạng hydrocacbon hay monoxit cacbon và hydro trên các hạt xúc tác kim loại chuyển tiếp trong khoảng nhiệt độ từ 600-1000oC. Đây là phương pháp có triển vọng nhất để sản xuất nano cacbon dạng ống và sợi nhờ chi phí sản xuất thấp và hiệu suất cao có đường kính trung bình từ 30-200nm. Đặc tính của vật liệu nano cacbon thu được có tính ổn định cao về độ sạch và kích thước nano. Trong pin nhiên liệu: Nano Platine là chất điện xúc tác hiệu quả nhất để tăng tốc các phản ứng trong pin nhiên liệu. Cấu tạo và hoạt động của pin nhiên liệu 1. Các nhà hóa học và kỹ sư đến từ Mỹ và Hàn quốc vừa mới phát hiện ra một số dạng ống nano bán dẫn được tạo từ chính những thực thể sống, Vi khuẩn - khám phá này có thể giúp cho việc chế tạo ra một loạt các thiết bị điện tử nano mới.  Vi khuẩn Shewanella đang tạo các sợi nano cacbon. 2.Trường ĐH Texas đã phát triển 1 loại cơ nhân tạo từ ống nano carbon.khi được sạc điện, loại cơ này có thể dãn ra đến 220% kích thước ban đầu ở nhiệt độ từ 80-1900k. Nhưng lại cứng hơn thép hướng mạng tinh thể của ống nano Loại vật liệu này có thể được sử dụng trong y học, hàng không, công nghệ sản xuất robot Bạc được biết đến như một trong những chất sát trùng tự nhiên có tính kháng khuẩn cao và ít độc nhất, không ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người. Đặc biệt là hạt bạc có kích thước nanomet (1-100nm) có khả năng kháng khuẩn vượt trội (có khả năng kháng trên 600 loại vi khuẩn và vi rút trong đó có cả vi rút HIV). Ngoài những ứng dụng trong nghành công nghệ cao, trong y học, ngày nay trên thế giới nano bạc được sử dụng rất hiệu quả trong việc sản xuất ra các vật dụng tiêu dùng có khả năng kháng khuẩn (quần áo, bít tất, lót giầy..vv) vừa có ý nghĩa bảo vệ môi trường vừa ngăn ngừa một số vi khuẩn gây bệnh ảnh hưởng đến con người. Điều chế nanobạc thành phần dung dịch gồm: - 50 ml dung dịch AgNO3 0.02N - 3 ml Chitôsan 2%, - 100ml dung dịch NaBH4 (20mg/100ml). Sau khi khảo sát một số loại chất thử như: natri critrate, vitaminC (acid ascolic), natri borohydric ở nhiều nồng độ Ag+ khác nhau với chất khử NaBH4 khi có chất ổn định là chitôsan thì việc điều chế nanobạc sẽ cho kích thước nhỏ hơn và có thể điều chế ở nồng độ cao tới 750 ppm. Bằng phương pháp khuấy từ: Cho chitôsan vào dung dịch AgNO3 khuấy từ trong 5 phút sau đó cho NaBH4 vào với tốc độ từ 2-3 giọt/s. Sau khi phản ứng kết thúc tiếp tục khuấy từ thêm 5 phút để cho phản ứng xảy ra hoàn toàn. Nano bạc được điều chế có màu vàng đậm, trong và không có hiện tượng kết tủa Màu nano bạc khuấy từ có màu vàng đậm hơn màu của nano bạc siêu âm. Xác định kích thước hạt nano bạc được bằng SEM cho thấy: với cùng một nồng độ cùng một chất khử và cùng một điều kiện hạt nano bạc siêu âm có kích thước trung bình nhỏ hơn 15nm (hình1). So với khuấy từ có kích thuớc trung bình là 35nm (hình 2). Kỹ thuật đánh giá khả năng của vải phủ nano bạc: được đánh giá bằng phương pháp kháng sinh đồ. Phương pháp này dựa trên kỹ thuật kitby-Bauer. Kỹ thuật kiểm tra nồng độ bạc trên vải sau các lần giặt được xác định bằng máy hấp thụ nguyên tử ASS Khả năng hấp thụ nano bạc điều chế bằng phương pháp hóa siêu âm lên vải tốt hơn phương pháp hóa thông thường. Sự suy giảm của hàm lượng bạc trong vải: Siêu âm : 13% Khuấy từ : 31%. Hình ảnh ức chế vi khuẩn đối với vải được tẩm nano bạc ở nồng độ thấp (100ppM) : Hình 3: E.coli (100ppM) Hình 4: PCA (100ppM) Hình ảnh ức chế vi khuẩn đối với vải được tẩm nano bạc ở nồng độ cao( 500ppM) : Hình 5: E.coli (nồng độ 500ppM) Hình 6: PCA (nồng độ 500ppM) Bảng 2: Kết quả kháng sinh đồ khuẩn E.coli Bảng 3 : Kết quả kháng sinh đồ tổng vi khuẩn hiếu khí Kết quả thử nghiệm bảng 2 và bảng 3 cho thấy: Vải được tẩm nano bạc siêu âm ở nồng độ 200 ppm đã cho khả năng kháng khuẩn rõ ràng. Vải được tẩm nano bạc khuấy từ ở nồng độ 400ppm mới cho khả năng kháng khuẩn rõ ràng. Bảng 4 : Khảo sát khả năng kháng khuẩn theo thời gian tại mẫu 500ppm : Hiệu lực khử trùng có xu hướng ổn định với khuẩn E.coli và tăng với tổng vi khuẩn hiếu khí. Phạm Trung Sản, Trương Anh Khoa Nguyễn Hoàng, Vũ Thị Chính Tâm Huỳnh Hoàng Như Khánh, Thái Thị Hoà Viện nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang Công nghệ nano còn khá mới mẻ, trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu chế tạo và ứng dụng vật liệu nano, trong rất nhiều các lĩnh vực từ công nghiệp cho đến đời sống