Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano lưỡng tính Fe3O4/Ag bằng phương pháp lý hóa

Nội dung bài viết trình bày phương pháp chế tạo vật liệu nano lưỡng tính Fe3O4/Ag bằng phương pháp lý hóa kết hợp. Cấu trúc và thành phần pha của vật liệu được khảo sát bằng phương pháp nhiễu xạ tia X cho thấy vật liệu tạo thành đồng thời chứa pha ôxit sắt từ tính (Fe3O4) và pha kim loại bạc (Ag).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano lưỡng tính Fe3O4/Ag bằng phương pháp lý hóaHội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO LƯỠNG TÍNH Fe3O4/Ag BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ HOÁ Đoàn Thị Thuý Phượng1, Vũ Văn Duy2, Nguyễn Phi Hùng1*, Bùi Quang Tuấn1, Bùi Lê Hồng Minh3, Nguyễn Xuân Tuyên1, Lê Thị Giang4, Chu Tiến Dũng1* 1 Khoa Khoa học Cơ bản, Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội 2 Khoa Điện-Điện tử (TĐH3-59), Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội 3 Khoa KTMT&ATGT, Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội 4 Khoa Kỹ thuật Công nghệ, Trường Đại học Hồng Đức, Số 565 Quang Trung, Đông Vệ, TP. Thanh Hoá * Tác giả liên hệ: Email: Chutdung-vly@utc.edu.vn; Nphung@utc.edu.vnTóm tắt. Nội dung bài báo trình bày phương pháp chế tạo vật liệu nano lưỡng tínhFe3O4/Ag bằng phương pháp lý hoá kết hợp. Cấu trúc và thành phần pha của vật liệuđược khảo sát bằng phương pháp nhiễu xạ tia X cho thấy vật liệu tạo thành đồng thờichứa pha ôxit sắt từ tính (Fe3O4) và pha kim loại bạc (Ag). Bên cạnh đó, kết quả đo từtính và hấp thụ quang là minh chứng cho thấy vật liệu nano composit Fe3O4/Ag thể hiệnđồng thời tính chất siêu thuận từ với từ độ bão hoà có giá trị 40,8 emu.g-1 (đo ở nhiệt độphòng, từ trường ngoài 10,2 kOe) và tính chất hấp thụ plasmon bề mặt mạnh với đỉnhhấp thụ ở bước sóng 410 nm. Vật liệu nano composit hứa hẹn mang lại khả năng ứngdụng trong xử lý ô nhiễm môi trường nước trong tương lai gần.Từ khóa: Fe3O4, nano composit, Fe3O4/Ag, siêu thuận từ, plasmon bề mặt.1. MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực khoa học và công nghệ nano thì vật liệu nano luôn là một nhánhnghiên cứu dành được sự quan tâm đặc biệt của nhiều nhà nghiên cứu trong nước vàtrên thế giới. Vật liệu ở kích thước nano có những đặc điểm và tính chất mới lạ hoàntoàn khác so với vật liệu khối thông thường, nguyên nhân gây ra là do hiệu ứng kíchthước tới hạn của vật liệu, đặc biệt với các vật liệu nano kim loại quý (Ag, Au,…) thìhiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt của vật liệu được thể hiện rõ khi bị kích thích bởichùm sáng. Khi đó, điện trường của ánh sáng tới sẽ làm cho các điện tử tự do trên bềmặt vật liệu dao động cưỡng bức theo tần số của điện trường ánh sáng tới tạo thành daođộng plasma bề mặt. Nếu các vật liệu kim loại dạng hình cầu có kích thước tươngđương với bước sóng ánh sáng chiếu tới thì sẽ xảy ra hiện tượng giam giữ lượng tử củadao động plasma bề mặt và các dao động này được cộng hưởng tăng cường mạnh tạothành đỉnh hấp thụ cao được quan sát trong phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến (với nanoAg có đỉnh hấp thụ trong khoảng 400 nm, nano Au có đỉnh hấp thụ trong khoảng 520 -927-Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tảinm) [1]. Hơn nữa, khi kích thước của vật liệu càng giảm thì tổng diện tích bề mặt trênmột đơn vị khối lượng của vật liệu tăng cao, dẫn đến làm tăng diện tích hấp thụ, traođổi của vật liệu nano đối với môi trường xung quanh. Hạt nano kim loại quý cụ thể lànano bạc (Ag) với tính chất hấp thụ plasmon bề mặt, tán xạ Raman tăng cường bề mặtđược tăng lên hàng triệu lần giúp tăng cường khả năng quang xúc tác, kháng khuẩn.Đặc biệt, gần đây nhiều nhóm trên thế giới nghiên cứu về khả năng tương thích sinhhọc, đánh dấu sinh học, kháng khuẩn của nano bạc nhằm ứng dụng trong xử lý ô nhiễmmôi trường [2, 3]. Tuy nhiên, hạn chế của các nano Ag khi sử dụng trong xử lý ô nhiễmnước là khó thu hồi, khó loại bỏ hoàn toàn chất ô nhiễm sau xử lý dẫn đến tích tụ trongmôi trường và có thể trở thành các chất ô nhiễm thứ cấp. Để giải quyết hạn chế của nano Ag, các nghiên cứu điều khiển, định hướng vàphân tách chất ô nhiễm sử dụng nano Fe3O4 siêu thuận từ đã và đang được phát triểnkhông ngừng. Các hạt nano Fe3O4 ở kích thước khoảng 10 nm được nghiên cứu chế tạovà thử nghiệm hấp thụ, tách lọc kim loại As ra khỏi dung dịch cho hiệu suất cao vớinồng độ As sau tách lọc đạt tới 15  g [4]. Các hạt nano Fe3O4 được chức năng hoávới các phối tử gốc schiff nhằm tăng khả năng hấp thụ và loại bỏ các kim loại nặngtrong dung dịch nước thải đã được Moradinasab và Behzad công bố [5]. Zhan và cộngsự tiến hành chức năng hoá hạt nano từ tính với các nhóm chức chứa nitơ (-NH2, -NH-)nhằm tăng khả năng hấp thụ, bắt cặp, phân tách các ion kim loại nặng, các loại vikhuẩn, virus gây bệnh ra khỏi dung dịch nước thải bằng gradient từ trường bên ngoài[6]. Tuy nhiên, hạt nano từ tính Fe3O4 trần (không được chức năng hóa bề mặt) sẽ rất dễbị ôxi hoá, dẫn đến làm cho các hạt nano Fe3O4 không bền trong môi trường, làm giảmtừ tính của vật liệu nên không có khả năng thực hiện được chức năng ...