1.2.5. Tình hình nghiên cứu nano bạc

1.2.5. Tình hình nghiên cứu nano bạc

Với những ứng dụng thực tiễn của nano Ag, con ngƣời đã tiến hành rất nhiều nghiên cứu với nhiều phƣơng pháp khác nhau nhằm tìm kiếm phƣơng pháp thích hợp nhất cho những ứng dụng thực tiễn nhất. Trong điều kiện của một bài luận văn, chúng tôi trình bày một vài công trình nghiên cứu với các phƣơng pháp và cách thức nghiên cứu về nano Ag nhƣ sau:

a. Tình hình nghiên cứu nano bạc trên thế giới

B.E.Ershov và E.A.Abkhalimov dùng phƣơng pháp chiếu xạ (sử dụng tia chiếu xạ gamma Co-60) để tổng hợp nano bạc, tạo môi trƣờng khử từ Ag+ về Ago . Nguyên liệu ban đầu là AgClO4, tác nhân khử là HCOONa, chất ổn định là polyphosphat trong môi trƣờng alcohol. Hệ dung dịch đƣợc đuổi khí bằng hệ thống chân không và sau đó đƣợc đem vào chiếu xạ. Dùng AFM để xác định kích thƣớc hạt. Sử dụng phƣơng pháp chiếu xạ có lợi thế là có thể điều khiển đƣợc tốc độ khử nhƣ mong muốn bằng cách thay đổi cƣờng độ chiếu xạ [35]. Phƣơng pháp nhiệt phân đƣợc S.Navaladian và các cộng sự sử dụng để tạo nano bạc từ nguồn nguyên liệu ban đầu là Ag2C2O4, với sự có mặt của chất ổn định PVA. Ag2C2O4 bị phân hủy trong môi trƣờng nƣớc hay môi trƣờng ethylen glycol ở nhiệt độ 140oC. Khi hỗn hợp phản ứng đƣợc gia nhiệt sau một khoảng thời gian, sự khử hóa học cũng đƣợc diễn ra song song. Tuy nhiên, lƣợng keo nano Ag đƣợc tạo thành bởi sự phân hủy nhiệt cao hơn lƣợng tạo thành bởi sự khử hóa học. PVA đóng vai trò chính trong phƣơng pháp phân hủy bằng nhiệt này và nồng độ của nó là một thông số quan trọng để xác định kích thƣớc hạt. Sự phân hủy nhiệt của Ag2C2O4

trong môi trƣờng ethylen glycol nhanh hơn trong môi trƣờng nƣớc [36]. Để tổng hợp nano Ag, Sudipa Panigrahi và các cộng sự đã sử dụng sacarose, glucose và fructose để vừa làm tác nhân khử, vừa làm chất ổn định. Nguyên liệu ban đầu là AgNO3. Hệ này cho phổ hấp thụ cực đại ở 390 – 420 nm [35], [37], [38], [39], [40]. Sau khi xem xét và so sánh 3 tác nhân trên, các tác giả đã rút ra kết luận: - Sacarose không thể dùng để khử bạc ngay cả khi pH thấp. - Glucose thể hiện tính khử mạnh hơn fructose, vì vậy mà sự khử diễn ra

nhanh hơn và thu đƣợc hệ hạt có kích thƣớc nhỏ, nhƣng sự kết tụ diễn ra khá nhanh, nên với glucose, nhìn chung tạo thành hệ hạt có kích thƣớc không đồng đều. - Khi dùng fructose, mặc dù đƣờng kính hạt ban đầu đƣợc tạo ra lớn hơn đƣờng kính hạt đạt đƣợc bằng phƣơng pháp glucose, nhƣng các hạt tạo thành đều nhau. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là sử dụng đƣờng (glucose, fructose) làm tác nhân khử đồng thời làm chất ổn định chúng luôn có sẵn, giá thành thấp và thân thiện với môi trƣờng, không cần phải dùng tác nhân ổn định hệ [39]. Cũng xuất phát từ nguồn nguyên liệu ban đầu là AgNO3, nhƣng A.V.Vegera và A.D.Zimon đã dùng NaBH4 làm chất khử, gelatin làm chất ổn định, để điều chế nano Ag. Các tác giả nhận định: cỡ hạt phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của AgNO3 và độ ổn định của hệ phụ thuộc vào gelatin. NaBH4 là chất khử mạnh nên phản ứng tạo nano bạc rất dễ xảy ra. Tuy nhiên do NaBH4 là chất khử rất mạnh, mạnh hơn cả glucose nên hệ hạt tạo ra ban đầu sẽ rất nhỏ nhƣng vì vậy mà không tạo ra đủ lực đẩy để tạo hệ keo ổn định, hệ rất dễ bị kết tụ [32].

Với tác nhân khử là natricitrate và hydroquynone, cùng với chất ổn định là PVP và PVA, nhóm tác giả ở công trình [35] và [44] đã tổng hợp thành công nano Ag. Từ kết quả thu đƣợc, Rita Patakfalvi và các cộng sự nhận định: sự khử bạc của hệ diễn ra trong 40 phút. Nồng độ polymer càng cao thì hệ hạt thu đƣợc có kích thƣớc càng nhỏ [35]. Và PVP đem lại sự ổn định nhiều hơn PVA do những hiệu ứng trung gian và giảm tốc độ phát triển hạt nano [41]. Nano Ag đã đƣợc tổng hợp thành công bằng phƣơng pháp vi sóng bởi Hongjin Jiang và các cộng sự. Các tác giả dùng dung môi là rƣợu polyhydric và sử dụng tần số vi sóng (VFM) làm nguồn nhiệt. So với phƣơng pháp nhiệt, phản ứng bằng tia phát xạ VFM xảy ra nhanh hơn nhiều. Kết quả là khi nồng độ AgNO3 cao hơn, thời gian phản ứng dài hơn và nhiệt độ phản ứng cao hơn làm gia tăng cỡ hạt, trong khi đó nồng độ PVP càng cao cỡ hạt càng giảm [42].

Theo Kirti Patel và các cộng sự, các hạt nano Ag có kích thƣớc trung bình từ 15 đến 30 nm, có dạng đa diện với cấu trúc lập phƣơng tâm mặt đƣợc tổng hợp từ nguồn nguyên liệu ban đầu là AgNO3, sử dụng dung môi là ethylene glycol và

glycerol bằng phƣơng pháp vi sóng. Các tác giả Ấn Độ này đã thực hiện phản ứng với thời gian rất ngắn, chỉ trong 45 giây chiếu xạ vi sóng [38].

Theo các tác giả Nhật Bản, Masaharu Tsuji và các cộng sự cũng đi từ AgNO3 với dung môi ethylene glycol, với sự có mặt của các hạt Pt và chất ổn định PVP bằng phƣơng pháp vi sóng trong thời gian vài phút. Tùy theo nồng độ của Pt, PVP, AgNO3 hay thời gian chiếu vi sóng mà sản phẩm nano Ag thu đƣợc có hình dạng và kích thƣớc khác nhau: từ các sản phẩm nano một chiều (thanh nano và dây nano), hay các sản phẩm nano hai chiều (tấm nano và đĩa nano) cho đến các sản phẩm nano ba chiều (các hạt nano hình cầu hay tinh thể nano lập phƣơng) [31].

b. Tình hình nghiên cứu nano bạc trong nước

Để tìm ra loại chất khử phù hợp nhất cho quá trình điều chế nano bạc, nhóm tác giả trong [24] tiến hành khảo sát một số loại chất khử nhƣ: natricitrate, vitamin C (acid ascolic), natri borohydric. Kết quả là với chất khử NaBH4 khi có chất ổn định là chitosan thì việc điều chế nano bạc sẽ cho kích thƣớc nhỏ nhất. Nhóm tác giả còn khảo sát điều chế nano bạc theo hai phƣơng pháp là: phƣơng pháp hóa siêu âm và phƣơng pháp khuấy từ. Từ kết quả thu đƣợc, nhóm tác giả nhận định: màu nano bạc điều chế theo phƣơng pháp khuấy từ có màu vàng đậm hơn màu của nano bạc đƣợc điều chế theo phƣơng pháp hóa siêu âm. Kết quả TEM cho thấy hạt nano bạc siêu âm có kích thƣớc trung bình nhỏ hơn 15 nm, so với khuấy từ có kích thƣớc trung bình là 35 nm. Và nhóm tác giả đi đến kết luận: với cùng một nồng độ, cùng một chất khử và cùng một điều kiện phản ứng, điều chế nano bạc bằng phƣơng pháp hóa siêu âm cho kích thƣớc hạt nano nhỏ hơn phƣơng pháp khuấy từ thông thƣờng. Đã có một số công trình nghiên cứu tổng hợp thành công nano bạc từ dung dịch AgNO3 và dịch chiết thực vật: lá chè xanh; nƣớc lá bàng; nƣớc lá bồ ngót; nƣớc lá xả; nƣớc củ nghệ [10], [11], [13], [12]. Nhóm tác giả [11] đã chỉ ra quá trình tạo nano bạc từ dung dịch AgNO3 bằng tác nhân khử dịch chiết nƣớc lá chè xanh xảy ra rất nhanh (30 phút), màu của dung dịch AgNO3 chuyển từ không màu sang màu vàng nâu khi thêm dịch chiết nƣớc lá chè xanh. Nano bạc thu đƣợc có dạng hình cầu với kích thƣớc trung bình từ 5,88 – 9,37 nm và có cấu trúc tinh thể.