Chương 1: TỔNG QUAN Để các hạt phân tán tốt trong dung môi mà không bị kết tụ thành đám, người ta sử dụng các phương pháp như: Hình 1. 1 Mô hình thể hiện các biện pháp bền hóa Phương pháp tĩnh điện để làm cho bề mặt các hạt nano có cùng điện tích và đẩy nhau. Phương pháp này tuy đơn giản nhưng bị giới hạn bởi một số chất khử. Phương pháp bao phủ bên ngoài hạt nano, ở phương pháp này chúng ta có thể sử dụng các chất hoạt động bề mặt ( như Aerosol OT (AOT), Sodium dotecyl sunfate (SDS)…) hoặc các chất ổn định hạt nano ( các polymer).
Sử dụng phương pháp bao phủ tuy phức tạp nhưng vạn năng hơn, hơn nữa phương pháp này có thể làm cho bề mặt hạt nano có các tính chất cần thiết cho các ứng dụng. Các hạt nano bạc với kích thước từ 10 – 100 nm có thể được chế tạo từ phương pháp này. Phương pháp khử vật lý [2]. Phương pháp khử vật lý dùng các tác nhân vật lý như điện tử, sóng điện từ năng lượng cao như tia gamma, tia tử ngoại, tia laser khử ion bạc thành kim loại bạc.
Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý, có nhiều quá trình biến đổi của dung môi và các phụ gia trong dung môi để sinh ra các gốc hóa học có tác dụng khử ion thành kim loại. Phương pháp khử hóa lý. Đây là phương pháp trung gian giữa hóa học và vật lý. Hiện nay có một số phương pháp hóa lý được sử dụng để điều chế nano bạc như: Phương pháp khử hóa Trang 10 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chương 1: TỔNG QUAN học có hỗ trợ vi sóng, phương pháp điện phân kết hợp với siêu âm để tạo hạt nano bạc.
Phương pháp khử hóa học có hỗ trợ vi sóng [14]. Dưới tác dụng của vi sóng các phân tử phân cực như các phân tử Ag+ và các chất trợ khử sẽ nóng lên và chuyển động rất nhanh, nhiệt được cấp đều cho toàn dung dịch do vậy mà quá trình khử bạc sẽ diễn ra một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn các phương pháp khác. Phương pháp điện phân kết hợp với siêu âm [36]. Nguyên lý của phương pháp này là dùng phương pháp điện phân kết hợp với siêu âm để tạo nano.
Phương pháp điện phân thông thường chỉ có thể tạo được màng mỏng kim loại. Trước khi xảy ra sự hình thành màng, các nguyên tử kim loại sau khi được điện hóa sẽ tạo các hạt nano bám lên điện cực âm. Lúc này người ta tác dụng một xung siêu âm đồng bộ với xung điện phân thì hạt nano kim loại sẽ rời khỏi điện cực và đi vào dung dịch. Phương pháp khử sinh học [20].
Dùng vi khuẩn là tác nhân khử , người ta cấy vi khuẩn vào trong dung dịch có chứa ion bạc để thu hạt nano bạc [13]. Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường và có thể tạo hạt với số lượng lớn. Các vi khuẩn đã được nghiên cứu: các loại khuẩn Bacillus lichniformis [16], Capsicum annuum [35], Pseudomonas Strutzeri [40], Pennicillium [40], Collectotrichum [23], Bacillus subtilis [23]… Phương pháp micell đảo: Để khắc phục những hạn chế của các phương pháp khử hóa học và ngăn ngừa sự kết tụ của các hạt nano lại, phương pháp micell đảo đã được phát triển trong thời gian gần đây, phương pháp này có ưu điểm rõ rệt trong việc tổng hợp các hạt nano có đường kính và hình thái cụ thể. Trang 11 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chương 1: TỔNG QUAN Dung dịch micell đảo thường là hỗn hợp của pha nước, pha dầu và chất hoạt động bề mặt được gọi chung là vi nhũ.
Trong vi nhũ, hạt nano nằm trong các giọt nước và được bao phủ bởi phần ưa nước của chất hoạt động bề mặt còn phần kị nước lại bị solvat hóa trong pha dầu. Phương pháp này đã có hiệu quả khi tổng hợp nano bạc với tác nhân khử sodium bis (2-ethylhexyl) sulosuccinate ( AOT) trong dung môi alkane lỏng. Dung dịch muối bạc thường sử dụng là AgNO3 được cho vào nhũ AOT/alkane. Tác nhân khử ( như sodium borohydride) sẽ khử ion bạc thành nguyên tử bạc và tập hợp lại thành micell.
Sự va đập giữa các micell dẫn đến sự trao đổi lõi của các micell đến khi kích thước đạt tối ưu, điều này phụ thuộc tỉ lệ khối lượng nước/ chất hoạt động bề mặt. 2 Quá trình tổng hợp nano bạc bằng phương pháp Micell đảo. Phương pháp tổng hợp xanh (green synthesis) Trong thời đại ngày nay khi khoa học ngày càng phát triển thì con người lại càng chú ý hơn đến các vấn đề bảo vệ sức khỏe cũng như là bảo vệ môi trường. Hiện nay con người đang hướng về sự phát triển công nghệ xanh bằng việc sử dụng những chất có khả năng khử ion Ag+ thành nano bạc sẵn có trong một số dịch chiết thực vật, phương pháp đường khử, phương pháp Tollens với ưu điểm là phản ứng khử hóa nhanh nguyên liệu phong phú dễ tìm thân thiện với môi trường và có thể đưa vào sản xuất với quy mô công nghiệp, để tổng hợp nano bạc trong điều kiện tương đối dễ dàng mà không cần sử dụng đến những hóa chất độc hại như trong một số phương pháp khác.
Trang 12 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chương 1: TỔNG QUAN 1.3 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước 1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Trên thế giới hiện nay đã có rất nhiều nghiên cứu về các phương pháp tổng hợp nano bạc, cũng như ứng dụng nano bạc vào các lĩnh vực: y học, sinh học, công nghệ xúc tác, quang học, dệt may, mỹ phẩm… Sau đây là một số nghiên cứu trên thế giới trong khoảng thời gian gần đây a. Tổng hợp nano bạc: - Dùng formaldehyde trong dung dịch lỏng để tổng hợp hạt nano bạc ( Kan- Sen Chou, Chiang – Yuh Ren, 2003). - Sử dụng phương pháp chiếu xạ sóng cực ngắn để chế tạo ra nano bạc (Hengbo Yin, Tetsuhi Yamamoro, Yuji Wada, Shozo Yanagiada, 2006). - Một phương pháp đơn giản để tổng hợp nano bạc kim loại bằng phương pháp Polyol ( A.
- Tổng hợp keo bạc trong pha nước/ dầu (Wanzhong Zhang, Xueliang Quiao, Jianguo Chen, 2007). - Chế tạo keo nano bạc sử dụng tia lửa điện ( Der – Chi, Kuo- HSiung Tseng, Chih – Yu Liao, Tsing- Tshih Tsung, 2007). Một số công trình nghiên cứu đã được công bố về phương pháp tổng hợp xanh để tổng hợp nano bạc từ các loại dịch chiết thực vật: - Từ dịch chiết của lá trà đen [25] ( Nazim Ara Beguma, Samiran Mondald, Saswati Basub, Rajibul A. Laskara, Debabrata Mandal) - Từ dịch chiết của tiêu đen [33] ( Vineet K.
- Từ dịch chiết của vỏ chuối [7] ( Ashok Bankara, Bhagyahree Joshia, Ameeta Ravi Kumara, Smita Zinjardea) - Từ dịch chiết của lá hoa hồng nhật bản [29] ( Shashi Prabha Dubeya, Manu Lahtimend, Mika Sillapaa) - Từ dịch chiết của quả ớt [30] ( Shikuo Li, Yuhua Shen, Anjian Xie, Xuerong Yu, Lingguang Qiu, Li Zhang and Quingfeng Zhang). Trang 13 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chương 1: TỔNG QUAN - Từ dịch chiết cây lô hội [8] (Chandran, S.P, Chaudhary, M Pasricha, R Ahmad, A. Những tính chất và ứng dụng của nano bạc - Ứng dụng nano bạc làm chất bảo quản trong lĩnh vực mỹ phẩm ( Satoshi Kokura, Osamu Handa, Tomohisa Takagi, 2010) - Ứng dụng nano bạc trong quá trình sản xuất vải có tác dụng chống khuẩn ( A. Zaghloul, 2011) - Ứng dụng nano bạc để chữa vết thương (A.
Hendi, 2011) - Khả năng kháng vi nấm Candida Albicans của nano Bạc ( Robert Prucek, Jana Soukupova, 2011) 1.2 Tình hình trong nước: Bên cạnh những nghiên cứu trên thế giới thì trong nước cũng có những nghiên cứu được công bố về nano bạc được ứng dụng thực tiễn hơn. - Chế tạo nano bạc bằng phương pháp hóa ướt nhằm ứng dụng diệt khuẩn E. - Chế tạo nano bạc bằng phương pháp chiếu xạ, sử dụng polyvinylpyrrolidone/chitosan là chất ổn định , (Nhóm nghiên cứu Đặng Văn Phú, Bùi Du Duy và các cộng sự), 2008 [4].4 Một số ứng dụng cụ thể của nano bạc: Trang 14 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Trong lĩnh vực y- sinh học: Các hạt nano bạc được sử dụng trong các cảm biến sinh học dùng trong các chẩn đoán bệnh.Ứng dụng hạt nano bạc trong các lớp phủ chống vi khuẩn của dụng cụ y tế. Một số nghiên cứu và thí nghiệm đang được tiến hành với việc sử dụng hạt nano bạc để thúc đẩy lành vết thương và ngăn ngừa lây nhiễm thông qua các ứng dụng tại chỗ.
Băng vết thương chứa các hạt nano bạc dùng để điều trị tại chỗ các vết loét cũng như các vết bỏng. Nghiên cứu cho thấy điều trị bỏng bằng nano bạc đạt hiệu quả cao do nano bạc ức chế vi khuẩn phát triển và phục hồi tổn thương đồng thời các hạt nano bạc có khả năng điều tiết giải phóng từ từ các ion bạc vào dịch vết thương để kích thích các cytokin hỗ trợ điều trị hoặc ức chế các cytokin hỗ trợ viêm và gia tăng giáng hóa các tế bào tổn thương. Tác dụng đồng thời của các yếu tố này cho phép rút ngắn thời gian phục hồi tổn thương và không để lại sẹo.2 Trong công nghiệp: Ứng dụng nano bạc để sản xuất các sản phẩm tiêu dùng và sản phẩm công nghiệp có khả năng ức chế và kháng khuẩn. Các dụng cụ chứa thực phẩm: Những đồ dùng bằng nhựa có pha thêm hạt nano bạc có tác dụng khử trùng.
Qua kiểm tra cho thấy chúng có khả năng diệt 99. Đồ may mặc: hạt nano bạc được tẩm vào các loại sợi nhân tạo để diệt khuẩn và khử mùi. Các thiết bị điện tử: Điều hòa, tủ lạnh, máy giặt. Khẩu trang nano bạc : Lớp vải tẩm nano bạc có chức năng diệt vi khuẩn, virus, nấm bị giữ lại trên khẩu trang đồng thời có tác dụng khử mùi.
Ứng dụng xử lý nước sinh hoạt, nước thải và lọc không khí. Trang 15 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chương 1: TỔNG QUAN 1.3 Trong mỹ phẩm: Hạt nano bạc cũng được ứng dụng nhiều trong các sản phẩm mỹ phẩm như sử dụng nano bạc để chế tạo bình xịt khử mùi cho người, giày và ủng… Trang 16 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trang 17 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung và nhiệm vụ của đề tài: Ngày nay để phát triển việc sản xuất nano bạc ứng dụng vào công nghiệp và đời sống có nhiều phương pháp khác nhau. Và người ta ngày càng cố gắng tìm kiếm những phương pháp mới với những nguồn nguyên liệu mới phù hợp hơn với xu hướng xanh hóa ngành hóa học nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững trên thế giới.