Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp tổng hợp xanh

Phương pháp tổng hợp xanh đã và đang được quan tâm đặc biệt nhằm tạo ra các sản phẩm nano thân thiện môi trường, không tác động có hại tới môi trường sống. Sử dụng dịch chiết quả chanh làm chất khử nhằm hóa khử dung dịch AgNO3 thành các hạt nano bạc (Ag) với sự hỗ trợ của sóng siêu âm là một nghiên cứu nhằm tạo ra các hạt nano bạc có kích thước từ 10 nm đến 30 nm. Các hạt nano Ag có tính chất hấp thụ cộng hưởng plasmon bề mặt đặc trưng tại vị trí 407 nm hứa hẹn sẽ trở thành vật liệu có khả năng quang xúc tác mạnh, kháng khuẩn tốt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp tổng hợp xanh Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải TỔNG HỢP NANO BẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XANH Chu Tiến Dũng* Khoa Khoa học Cơ bản, Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội * Tác giả liên hệ: Email: Chutdung-vly@utc.edu.vn; Tóm tắt. Phương pháp tổng hợp xanh đã và đang được quan tâm đặc biệt nhằm tạo ra các sản phẩm nano thân thiện môi trường, không tác động có hại tới môi trường sống. Sử dụng dịch chiết quả chanh làm chất khử nhằm hoá khử dung dịch AgNO3 thành các hạt nano bạc (Ag) với sự hỗ trợ của sóng siêu âm là một nghiên cứu nhằm tạo ra các hạt nano bạc có kích thước từ 10 nm đến 30 nm. Các hạt nano Ag có tính chất hấp thụ cộng hưởng plasmon bề mặt đặc trưng tại vị trí 407 nm hứa hẹn sẽ trở thành vật liệu có khả năng quang xúc tác mạnh, kháng khuẩn tốt. Từ khóa: Phương pháp tổng hợp xanh, dịch chiết quả chanh, nano Ag, quang xúc tác. 1. MỞ ĐẦU Vật liệu nano kim loại quí (Ag, Au, Pt) là một hướng nghiên cứu thu hút được nhiều nhà khoa học, kỹ sư vật liệu trong những năm gần đây bởi sự đa dạng, phong phú các ứng dụng của vật liệu này mang lại trong nhiều lĩnh vực khác nhau từ hàng hóa, thực phẩm, chăm sóc sức khỏe, y - sinh học đến xử lý ô nhiễm môi trường. Các ứng dụng này dựa trên các tính chất đặc biệt của hạt nano kim loại quí như: độ dẫn điện cao, độ dẫn nhiệt tốt, khá bền về mặt hóa học, khả năng tương thích sinh học - môi trường, đặc biệt là tính chất quang với khả năng hấp thụ cộng hưởng plasmon bề mặt cục bộ (LSPR) và tán xạ Raman tăng cường bề mặt (SERS) [1-4]. Nghiên cứu đầu tiên của Michael Faraday năm 1857 về tác động của trường điện từ ánh sáng kích thích đến tính chất quang của các hạt cầu kim loại (Au, Ag,…) đã chỉ ra: các hạt cầu kim loại trong dung dịch sẽ phản xạ, tán xạ, hấp thụ chùm ánh sáng tới cho ánh kim (màu) khác nhau phụ thuộc vào kích thước của chúng [5]. Tính chất hấp thụ quang học của kim loại khi có chùm ánh sáng chiếu tới được gọi là hấp thụ cộng hưởng plasmon bề mặt cục bộ - LSPR. Plasmon là một trạng thái dao động plasma tập hợp của các điện tử dẫn với tần số ωp trên bề mặt kim loại. Các điện tử dẫn có mức năng lượng cao hơn các điện tử hóa trị và do đó có thể chuyển động tự do trong hạt nano kim loại biểu thị trên Hình 1 [6]. Hiện tượng hấp thụ LSPR xảy ra khi một chùm sóng ánh sáng chiếu tới hạt cầu kim loại, khi đó điện trường của ánh sáng tới sẽ làm cho các điện tử tự do trên bề mặt hạt dao động cưỡng bức theo tần số của điện trường ánh sáng tới tạo thành dao động plasma bề mặt. Khi các hạt cầu kim loại có kích thước tương đương với bước sóng ánh -910- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải sáng chiếu tới thì xảy ra hiện tượng giam giữ lượng tử của dao động plasma bề mặt và do đó các dao động này được cộng hưởng tăng cường mạnh tạo thành đỉnh hấp thụ cao được quan sát trong phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến. Bước sóng các đỉnh hấp thụ quan sát được có thể tính được theo biểu thức (1) dưới đây: Hình 1. Mô hình cơ chế hấp thụ, tán xạ ánh sáng chiếu tới và khả năng ứng dụng trong sinh học - môi trường của hạt nano kim loại quí [6]. max =  p 2nm2 + 1 (1) Trong đó, max ,  p là bước sóng tương ứng với đỉnh hấp thụ LSPR và dao động plasma điện tử tự do trên bề mặt hạt nano kim loại, nm là chỉ số khúc xạ của môi trường xung quanh. Đỉnh hấp thụ LSPR ( max ) phụ thuộc vào hình dạng, kích thước hạt nano như mô tả trên Hình 2, khoảng cách giữa các hạt nano và nồng độ hạt nano kim loại trong môi trường [6, 7]. Các dao động LSPR của hạt nano kim loại quí sẽ phát xạ năng lượng của chúng gây ra hiện tượng tán xạ ánh sáng (tán xạ Raman) hoặc phân rã không bức xạ gây ra sự chuyển đổi năng lượng ánh sáng hấp thụ thành năng lượng nhiệt, xúc tác quang như Hình 1 [6]. Hơn nữa, nano bạc (Ag) được biết đến là vật liệu có khả năng kháng khuẩn cao, do đó hạt nano kim loại Ag hứa hẹn khả năng ứng dụng trong y sinh học và xử lý ô nhiễm môi trường [7-9]. Hình 2. Phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến và ảnh chụp màu dung dịch hạt nano Ag ở các kích thước khác nhau [7]. -911- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải Cơ chế kháng khuẩn, loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ trong dung dịch được giải thích dựa trên phản ứng quang xúc tác của nano Ag với các thực thể trong môi trường làm bất hoạt các vi khuẩn, phân huỷ các chất ô nhiễm nhờ sự chuyển hoá năng lượng quang thành năng lượng nhiệt đã được nghiên cứu trong công trình của nhóm Marimuthu và công sự [8]. Đặc biệt, trong những năm gần đây phương pháp tổng hợp xanh thân th ...