Tổng hợp và khảo sát các tham số ảnh hưởng đến tính chất quang của các hạt nano bạc

Bài viết tập trung vào tổng hợp các hạt nano bạc hình cầu (AgNPs) bằng phương pháp hóa khử: Sử dụng tri-natri citrat (TSC) khử bạc nitrat (AgNO3) và khảo sát các tham số ảnh hưởng đến tính chất quang của các mẫu chế tạo được. TSC hoạt động như một chất khử và chất ổn định.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng hợp và khảo sát các tham số ảnh hưởng đến tính chất quang của các hạt nano bạcNghiên cứu khoa học công nghệ TỔNG HỢP VÀ KHẢO SÁT CÁC THAM SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC HẠT NANO BẠC Vũ Xuân Hòa1*, Phạm Thị Thu Hà2, Hà Duy Hiền1 Tóm tắt: Trong bài báo này, chúng tôi tập trung vào tổng hợp các hạt nano bạc hình cầu (AgNPs) bằng phương pháp hóa khử: sử dụng tri-natri citrat (TSC) khử bạc nitrat (AgNO3) và khảo sát các tham số ảnh hưởng đến tính chất quang của các mẫu chế tạo được. TSC hoạt động như một chất khử và chất ổn định. Kích thước và tính chất quang học của các AgNPs được đo đạc bằng quang phổ hấp thụ UV-vis, kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và phân tích nhiễu xạ tia X (XRD). Ảnh TEM cho thấy kích thước trung bình của các hạt nano bạc khoảng 40 nm đối với mẫu có tỷ lệ mol TSC/AgNO3 =5:1. Từ phổ XRD cho thấy các hạt nano bạc có cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC). Kết quả thu được chỉ ra rằng, các hạt nano bạc được tổng hợp (AgNPs) có dạng tựa cầu và phân tán tốt trong nước.Từ khóa: Tổng hợp, Nano bạc, TEM, Phổ hấp thụ UV-vis, Nhiễu xạ tia X, FTIR. 1. GIỚI THIỆU Gần đây, các hạt nano bạc (AgNPs) được ứng dụng ngày càng nhiều trong cáclĩnh vực khác nhau và đặc biệt là trong lĩnh vực y-sinh học và môi trường [1-4].Nhiều nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu tính chất quang, điện, nhiệt, đánh dấusinh học, vận chuyển thuốc, liệu pháp ung thư và khả năng hiện ảnh của chúng [5-9]. Do tính chất quang học đặc biệt của AgNPs liên quan đến sự cộng hưởngplasmon bề mặt cục bộ (LSPR) mà chúng nhận được sự quan tâm lớn của các nhàkhoa học và đã được ứng dụng trong: tác nhân kháng khuẩn, sản phẩm côngnghiệp và chăm sóc sức khoẻ, bảo quản các sản phẩm tiêu dùng, lớp phủ thiết bị ytế, cảm biến quang học [10]. Các tính chất nội tại của các cấu trúc nano kim loại cóthể được điều chỉnh bằng cách điều khiển kích thước, hình dạng, thành phần, độkết tinh và cấu trúc của chúng tùy thuộc vào điều kiện thực nghiệm [11]. Có mộtsố phương pháp có thể chế tạo hạt AgNPs: phương pháp vật lý, phương pháp hóahọc và phương pháp sinh học [12]. Cách tiếp cận từ phương pháp khử hóa họcthường được sử dụng để tổng hợp AgNPs vì tiết kiệm thời gian và chi phí. Ngàynay, các phân tử có thể hoạt động đồng thời như một tác nhân khử và tác nhân ổnđịnh luôn được ưu tiên sử dụng. Điều này có thể cho phép kiểm soát tốt hơn cácthông số phản ứng và giảm các bước trung gian tham gia vào việc tổng hợp cácAgNPs [13]. Việc khảo sát các tham số ảnh hưởng đến chất lượng hạt nano bạc làrất cần thiết được nghiên cứu. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng một phương pháp chế tạo nhanh, kháđơn giản và rẻ để tổng hợp các hạt nano bạc với LSPR cao và có khả năng khángkhuẩn tốt trong tương lai. Đó là phương pháp hóa khử sử dụng tri-natri citrat(TSC), TSC hoạt động đồng thời như là chất khử và chất ổn định. Sự ảnh hưởngcủa một số tham số (tỷ lệ mol TSC/AgNO3, thời gian phản ứng và độ pH) đã đượcnghiên cứu khảo sát, từ đó tìm ra quy trình và thông số tối ưu cho phép tạo ra cácAgNPs ổn định trong nước và độ bền quang cao. Các đặc trưng và tính chất củacác hạt AgNPs được khảo sát bằng quang phổ hấp thụ UV-Vis; kính hiển vi điện tửtruyền qua (TEM); Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) và phân tíchnhiễu xạ tia X (XRD).Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 54 , 04 – 2018 187 Vật lý 2. THỰC NGHIỆM2.1. Hóa chất Do yêu cầu nghiêm ngặt của phương pháp tổng hợp AgNPs, các hóa chất sửdụng đều đảm bảo có độ tinh khiết cao (>99%) của hãng Merck, bao gồm: Muốibạc nitrat (AgNO3), Trisodium citrate dihydrate (TSC - C6H5Na3O7.2H2O). Cáchóa chất đều được pha bằng nước khử ion.2.2. Tổng hợp nano bạc Trong nghiên cứu này, TSC ngoài việc đóng vai trò là tác nhân khử còn đóngvai trò là tác nhân ổn định để ngăn cản sự kết đám của hạt nano trong quá trìnhtổng hợp các hạt nano AgNPs. Quá trình tổng hợp được thực hiện như sau: Đầutiên, dung dịch muối bạc AgNO3 có nồng độ 1mM được khuấy từ mạnh và gianhiệt đến sôi. Tiếp theo, dung dịch TSC được thêm từng giọt vào bình đựngAgNO3khi nhiệt độ trong bình phản ứng đã đạt 100oC. Khi mầu của dung dịchchuyển sang hơi vàng nhạt, chứng tỏ đã xảy ra phản ứng khử ion Ag+. Ngừng cácđiều kiện phản ứng và để bình phản ứng nguội dần đến nhiệt độ phòng. Các mẫu sau khi chế tạo được bảo quản trong bóng tối và ở nhiệt độ 4oC. Mộtsố tham số ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp hạt nano bạc được khảo sát nhằm tìmra điều kiện tối ưu để ổn định hạt nano với hiệu suất cộng hưởng plasmon cao.Phản ứng khử ion Ag+ theo tác giả Pillai Z.S và cộng sự [14] như sau; 4Ag+ + C6H5O7Na3 + 2H2O → 4Ag0+ C6H5O7H3 + 3Na+ + H+ +O2↑ Để khảo ...