Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hỗn hợp nano Cu – Ag

Trong nghiên cứu này, vật liệu hỗn hợp nano Cu-Ag (Cu-AgNPs) được tổng hợp bằng phương pháp khử hóa học với một quy trình đơn giản sử dụng hydrazine monohydrate (N2H4.H2O) làm chất khử và alginate làm chất bảo vệ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hỗn hợp nano Cu – AgTẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 17, Số 2 (2020) NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU HỖN HỢP NANO Cu – Ag Nguyễn Tấn Lượng*, Đào Khắc Toản, Tôn Nữ Mỹ Phương, Nguyễn Thị Thanh Hải, Trần Thái Hòa Khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế. *Email: ntluong881998@gmail.com Ngày nhận bài: 11/5/2020; ngày hoàn thành phản biện: 12/5/2020; ngày duyệt đăng: 14/7/2020 TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, vật liệu hỗn hợp nano Cu-Ag (Cu-AgNPs) được tổng hợp bằng phương pháp khử hóa học với một quy trình đơn giản sử dụng hydrazine monohydrate (N2H4.H2O) làm chất khử và alginate làm chất bảo vệ. Chúng tôi tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng như: tỷ lệ Cu2+:Ag+, nồng độ alginate, nhiệt độ, pH và thời gian phản ứng để đưa ra được điều kiện tối ưu cho quá trình tổng hợp Cu-AgNPs. Vật liệu Cu-AgNPs được đặc trưng bởi các phương pháp: quang phổ hấp thụ phân tử (UV–Vis), kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), nhiễu xạ tia X (XRD) và tán sắc năng lượng tia X (EDX) để phân tích hình thái, cấu trúc và thành phần của vật liệu. Từ khóa: alginate, hạt nano Cu-Ag, hydrazine monohydrate, phương pháp khử hóa học.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm gần đây, vật liệu nano - đặc biệt là nano kim loại đã thu hútđược sự quan tâm do các đặc tính và ứng dụng của chúng trong rất nhiều lĩnh vựcnhư: quang, điện, từ, cơ, xúc tác, mỹ phẩm và công nghệ sinh học [1,2, 3].Các nanokim loại quý như Au, Ag và Pt đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi do chúngbền và dễ sử dụng trong không khí tuy nhiên có giá thành cao[4].Để giải quyết vấn đềchi phí, nano đồng (CuNPs) là một trong những vật liệu được thay thế do nó có trữlượng lớn và giá thành rẻ hơn mặc dù chúng đều là các kim loại quý [5].Như chúng tađã biết, nano đồng và nano bạc (AgNPs) là hai trong số các nano kim loại có hoạt tínhkháng và diệt được nhiều loại vi khuẩn và nấm[6, 7]. Do đó chúng đã được nghiên cứuđể ứng dụngtrong lĩnh vật y dược và nông nghiệp [12,13]. Việc sử dụng đồng thời cảhai loại nano có thể tăng được hiệu quả kháng vi sinh vật đồng thời hạ giá thành sảnphẩm. 25Nghiên cứu tổng hợp vật liệu hỗn hợp nano Cu – Ag Có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp vật liệu nano như: phân hủynhiệt[10], phương pháp polyol [11], khử hóa học [12], nhiệt vi sóng [13]…Trong đó,phương pháp khử hóa học được sử dụng phổ biến do thiết bị đơn giản, dễ thực hiện vàchi phí thấp. Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành tổng hợp vật liệu hỗn hợpnano Cu-Ag (Cu-AgNPs) bằng phương pháp khử hóa học với chất khử làhydrazinemonohydrate và chất bảo vệ là alginate. Quá trình tạo thành sản phẩm diễn ra theophản ứng sau:2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Hóa chất Muối đồng (II) sulfate pentahydrate (CuSO4·5H2O, độ tinh khiết 98%), muối bạcnitrat (AgNO3, độ tinh khiết 98%), hydrazine monohydrate (N2H4.H2O, nồng độ 80%)được sử dụng của hãng Merck (Đức).Amoni hydroxit (NH4OH 25%) của Trung Quốc.2.2. Các phương pháp đặc trưng vật liệu Phổ UV-Vis xác định đỉnh hấp thụ cực đại, độ dịch chuyển của các đỉnh hấpthụ cực đại. Giản đồ nhiễu xạ XRD xác định cấu trúc tinh thể của vật liệu nano thuđược. Ảnh SEM và TEM xác định hình thái cấu trúc, kích thước và phổ EDX phân tíchthành phần hóa học của vật liệu.2.3. Phương pháp tổng hợp vật liệu Cho dung dịch CuSO4·5H2O 0,1 M và AgNO3 0,1 M vào cốc chứa 50 mL. Sau đódung dịch NH3.H2O 5% được thêm vào. Hỗn hợp được khuấy cho tới đồng nhất trênmáy khuấy từ gia nhiệt. Thêm tiếp dung dịch alginate 1,2% vào cốc. pH của dung dịchphản ứng được điều chỉnh bằng dung dịch NaOH 1M, HCl 1M.Gia nhiệt hỗn hợp đếnnhiệt độ phản ứng, sau đó nhỏ từ từ dung dịch N2H4.H2O để thực hiện phản ứng khử[6].3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN3.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ nồng độ giữa Cu2+ và Ag+ Các thông số tiến hành phản ứng tổng hợp Cu-AgNps như sau: nồng độalginate là 0,6%; nồng độ hydrazine là 0,5M; nhiệt độ phản ứng là 90C; pH = 9. Ở đâychúng tôi sử dụng dư hàm lượng chất khử hydrazine để giảm thiểu sự oxy hóa củaCuNPs sau khi tạo thành. Ký hiệu các mẫu với tỉ lệ nồng độ khác nhau của Cu2+ vàAg+được thể hiện ở Bảng 1. 26TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế Tập 17, Số 2 (2020) Kết quả ở Hình 2 cho thấy: phổ UV-Vis của mẫu M1 và M13 (mẫu có tỉ lệ Cu2+ :Ag+ là 0:10 và 10:0)chỉ có 1 peak hấp thụ với ở 435nm và 581 nm là khoảng bước sónghấp thụ đặc trưng của dung dịch nano bạc và nano đồng[14], [7]. Các mẫu từ M2 đếnM7 mặc dù trong dung dịch phản ứng c ...