Tiểu Luận Chế tạo hạt nano bạc sử dụng bức xạ tia x.

Đề tài: CHẾ TẠO HẠT NANO BẠC SỬ DỤNG BỨC XẠ TIA X.


Tài liệu dài 36 trang
LỜI NÓI ĐẦU

Bạc là môt trong số những kim loại được con người biết đến và được sử dụng sớm nhất. Từ lâu bạc đã được con người dùng làm đồ trang trí, trang sức và bạc còn được dùng làm thuốc chữa bệnh. Cho đến tận ngày nay bạc vẫn là một kim loại quý.
Hạt nano kim loại là một khái niệm dùng để chỉ các hạt có kích thước nano được tạo thành từ các kim loại. Người ta biết rằng hạt nano kim loại như hạt nano vàng nano bạc đã được sử dụng từ hàng nghìn năm trước. Nổi tiếng nhất có thể là chiếc cốc Lycurgus được người La Mã chế tạo vào khoảng thế kỉ thứ tư trước Công nguyên và hiện nay được trưng bày ở bảo tàng Anh. Nhưng người đặt nền móng đầu tiên về nghiên cứu hạt nano kim loại là Michael Faraday. Những nghiên cứu của ông đó là phương pháp chế tạo, tính chất và ứng dụng của hạt nano vàng.
Nhưng chỉ vài chục năm gần đây, nghiên cứu về kim loại quý đặc biệt là vàng, bạc thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học nhờ những tính chất lí thú về tính chất điện, quang, xúc tác, hiện tượng cộng hưởng plasmon, khả năng diệt khuẩn .
Với những tính chất đặc biệt, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực và điều quan trọng là hạt nano bạc có thể được chế tạo bằng nhiều phương pháp: dùng những nguyên liệu đơn giản, phương pháp chế tạo đơn giản.Với những lí do nêu trên chúng tôi thực hiện khóa luận: Chế tạo hạt nano bạc sử dụng bức xạ tia X.
Đề tài của chúng tôi được tiến hành khá thuận lợi, vì đã có một số công trình nghiên cứu và báo cáo khoa học chế tạo hạt vàng bằng phương pháp quang hóa.
Mục đích của đề tài: Chế tạo hạt bạc có kích thước nano sử dụng tác nhân là bức xạ tia X dơn sắc Kα. Khảo sát tính chất của hạt nano bạc như phổ nhiễu xạ tia X, sự phụ thuộc kích thước hạt theo nồng độ và thời gian phản ứng, sự thay đổi của phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến theo thời gian và nồng độ.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN:
1.1.1 Vật liệu nano:
Vật liệu nano là vật liệu trong đó có ít nhất một chiều có kích thước cỡ nanometers. Ngày nay công nghệ chế tạo hạt nano và các tính chất của chúng đang được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Lí do chính là khi đạt đến kích thước nanometers các tính chất hóa lý cúa vật liệu có thể khác xa hoàn toàn so với vật liệu có kích thước lớn hơn.
Có nhiều cách phân loại,về cơ bản ta có thể phân loại như sau:
Về hình dáng vật liệu ta có các loại sau:
Vật liệu nano không chiều: vật liệu mà ba chiều đều có kích thước nano, ví dụ: chấm lượng tử, hạt nano .
Vật liệu nano một chiều: vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, ví dụ: dây nano, ống nano .
Vật liệu nano hai chiều: vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, ví dụ: màng mỏng
Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano haynanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm.
1.1.2 Hạt Ag có kích thước nanometers:
Trong những năm gần đây, việc chế tạo hạt nano bạc và tính chất của nó thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học. Ngày nay với các thiết bị hiện đại các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu loại vật liệu này để đưa vào ứng dụng.
Hạt nano bạc là hạt nano được sản xuất từ vật liệu khối bạc hoặc ion Ag+ từ các muối bạc (ví dụ muối AgNO3).
Hạt nano bạc được quan tâm nghiên cứu không chỉ vì các tính chất đặc biệt của vật liệu nano như hiệu ứng bề mặt, hiệu ứng cộng hưởng plasmon Ngoài tính chất trên, hạt nano bạc còn có khả năng diệt khuẩn. Hạt nano bạc có kích thước nano sẽ phát huy tối đa khả năng kháng khuẩn của bạc. Hạt nano bạc là một vật liệu có tính ứng dụng rất cao, đặc biệt, trong xử lý môi trường và sinh học.


1.2 MỘT SỐ TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG
1.2.1 Tính chất quang:
Hạt nano bạc hấp thụ mạnh ánh sáng khả kiến khi tần số của ánh sáng tới cộng hưởng với tần số dao động plasma của các điện tử dẫn trên bề mặt hạt bạc, hiện tượng này được gọi là hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt ( surface plasmon resonane, SPR ). Chính hiện tượng này làm cho hạt nano bạc trong thủy tinh có màu sắc khác nhau khi ánh sáng truyền qua. Điều này có thể giải thích được do sự dao động tập thể của các điện tử dẫn đến từ quá trình tương tác với sóng điện từ. Khi dao động như vậy, các điện tử sẽ phân bố lại trong hạt nano bạc làm cho hạt nano bạc bị phân cực điện tạo thành lưỡng cực điện. Keo vàng cũng có tính chất giống hạt nano bạc đó là hấp thụ mạnh ánh sáng vùng khả kiến và cũng xảy ra hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt. Hình 1.1 chỉ ra quá trình dao động tập thể của các điện tử trên bề mặt hạt vàng, tương đương với một lưỡng cực điện dao động. [5]
Hình 1.1: Quá trình dao động tập thể của các điện tử trên bề mặt hạt vàng, tương đương với một lưỡng cực điện dao động.
Mie đã đưa ra các tính toán để giải thích hiện tượng này cho các hạt hình cầu và chỉ ra được rằng bước sóng cộng hưởng và vị trí đỉnh cực đại phụ thuộc vào kích thước của keo vàng.
Hình 1.2 chỉ ra phổ hấp thụ của keo vàng điển hình hơn nữa khi hạt có kích thước không phải là cầu thì có thể xuất hiện thêm mode dao động khác của cá hạt vàng dẫn đến sự thay đổi của phổ hấp thụ.
Hình 1.2: Phổ hấp thụ của keo vàng điển hình [5].
Thuyết Mie:
Sự dịch chuyển đỉnh của phổ hấp thụ về phía bước sóng cộng hưởng được giải thích bằng thuyết Mie .
Như đã trình bày ở mục trên: Tính chất quang của các hạt nano chủ yếu là do dao động tập thể của các điện tử dẫn tương tác với bức xạ điện từ. Điện trường do bức xạ tới gây ra các lưỡng cực trong hạt nano. Lực hồi phục trong hạt nano bạc sẽ cân bằng lại các lưỡng cực kết quả là chỉ có một bước sóng cộng hưởng duy nhất.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1:TỔNGQUAN .
1. Một số khái niệm cơ bản .
1.1. Vật liệu nano .
1.2 Hạt Ag có kích thước nanometers
1.3 Một số tính chất và ứng dụng
2. Các phương pháp chế tạo hạt nano Ag
2.1 Phương pháp quang hóa
2.2 Phương pháp hóa khử
CHƯƠNG 2:THỰC NGHIỆM
1. Chế tạo hạt nano bạc bằng phương pháp quang hóa .
2. Phép đo phân tích cấu trúc .
3. Quan sát ảnh hình thái ( TEM ) .
4. Phép đo phổ hấp thụ UV Vis .
CHƯƠNG 3:KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.
3.1 Kết quả chế tạo mẫu .
3.2 Kết quả phân tích cấu trúc .
3.3 Kết quả chụp ảnh TEM
3.4 Kết quả đo phổ hấp thụ
Kết luận
Tài liệu tham khảo