Luận án tiến sĩ về chế tạo hạt nano Ag, Au và nanocomposite Au trong vật liệu nano

• Tác giả: Nguyễn Thị Thu Thủy
• Người hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Thế Hiện
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo hạt nano Ag, Au và nanocomposite Au trong vật liệu nano
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU. MỞ ĐẦU: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1. Vài nét chung về Khoa học và Công nghệ Nano
• 1.2. Tổng quan chung về vật liệu nano
• 1.3. Vật liệu nano và phân loại vật liệu nano
• 1.4. Tính chất của vật liệu nano
• 1.5. Phương pháp chế tạo vật liệu nano
• 1.6. Tổng quan về hạt nano vàng, nano bạc (AuNPs, AgNPs)
• 1.7. Một số tính chất đặc trưng của vật liệu nano vàng, nano bạc
• 1.8. Các phương pháp chế tạo hạt nano vàng, nano bạc
• 1.9. Tổng quan về vật liệu Titan điôxít, composite Au/TiO2
• 1.10. Cơ chế quang xúc tác của Titan điôxít
• 1.11. Các biện pháp nâng cao hiệu quả quang xúc tác Titan điôxít
• 1.12. Ứng dụng tính quang xúc tác của Titan điôxít
• 1.13. Vật liệu composite Au/TiO2
• 1.14. Phương pháp tổng hợp vật liệu nano bằng plasma
• 1.15. Một số thông tin chung về plasma và ứng dụng của plasma
• 1.16. Phương pháp tương tác plasma chất lỏng
• 1.17. Ưu điểm của phương pháp tương tác plasma chất lỏng so với các phương pháp khác
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ KHẢO SÁT
• 2.1. Chế tạo nano bạc bằng phương pháp tương tác plasma chất lỏng
• 2.2. Hệ tương tác plasma chất lỏng chế tạo nano bạc
• 2.3. Cơ chế hình thành nano bạc trong hệ tương tác plasma chất lỏng
• 2.4. Quy trình chế tạo nano bạc
• 2.5. Vật liệu và hóa chất
• 2.6. Chế tạo nano vàng và nanocomposite Au/TiO2 bằng phương pháp tương tác plasma chất lỏng
• 2.7. Hệ thiết bị tương tác plasma chất lỏng chế tạo nano vàng và nanocomposite Au/TiO2
• 2.8. Cơ chế hình thành AuNPs trong hệ tương tác plasma chất lỏng
• 2.9. Quy trình chế tạo nano vàng
• 2.10. Quy trình chế tạo nanocomposite
• 2.11. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình hình thành hạt nano của phương pháp tương tác plasma chất lỏng
• 2.12. Khảo sát thành phần của hạt nano
• 2.13. Nghiên cứu một số tính chất của hạt nano
• 2.14. Nghiên cứu hiệu ứng quang xúc tác
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NANO BẠC BẰNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TÁC PLASMA CHẤT LỎNG VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN
• 3.1. Ảnh hưởng của độ dẫn dung dịch
• 3.2. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực
• 3.3. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện
• 3.4. Ảnh hưởng của hiệu điện thế đỉnh
• 3.5. Đánh giá khả năng diệt khuẩn của dung dịch nano bạc đã chế tạo
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO HẠT NANO VÀNG, NANOCOMPOSITE Au/TiO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TÁC PLASMA CHẤT LỎNG VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
• 4.1. Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến quá trình chế tạo hạt nano vàng thông qua khảo sát tính chất quang
• 4.2. Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến quá trình chế tạo nanocomposite Au/TiO2 và khảo sát tính chất quang xúc tác
• 4.3. Khảo sát ảnh hưởng của biến tính TiO2 đến hiệu suất quang xúc tác của nanocomposite Au/TiO2
• 4.4. Sự phân hủy quang xúc tác của MB bởi nano TiO2 và nanocomposite Au/TiO2
• 4.5. Ảnh hưởng của pH đến sự phân hủy quang xúc tác của MB bởi nanocomposite Au/TiO2
• 4.6. Đánh giá khả năng tái sử dụng của các hạt nanocomposite Au/TiO2 để phân hủy quang xúc tác MB
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BÀI BÁO CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về hạt nano

Hạt nano là các cấu trúc có kích thước từ 1 đến 100 nanomet, với nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như y học, công nghệ và môi trường. Hạt nano bạc (AgNPs) và hạt nano vàng (AuNPs) là hai loại hạt nano phổ biến nhất, được nghiên cứu nhiều do tính chất độc đáo của chúng. Hạt nano có khả năng tương tác với ánh sáng, dẫn điện và có tính kháng khuẩn, làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho nhiều ứng dụng. Nghiên cứu về hạt nano không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các tính chất vật lý và hóa học của chúng mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu nano tiên tiến.

1.1. Tính chất của hạt nano

Tính chất của hạt nano phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và thành phần hóa học. Tính chất hạt nano như tính dẫn điện, tính quang học và tính kháng khuẩn được nghiên cứu kỹ lưỡng. Ví dụ, hạt nano bạc có khả năng diệt khuẩn mạnh mẽ, trong khi hạt nano vàng thường được sử dụng trong các ứng dụng quang học và cảm biến. Sự thay đổi kích thước hạt nano có thể dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong các tính chất này, điều này làm cho việc chế tạo và kiểm soát kích thước hạt nano trở thành một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng.

II. Phương pháp chế tạo hạt nano

Có nhiều phương pháp chế tạo hạt nano, trong đó phương pháp tương tác plasma chất lỏng là một trong những phương pháp tiên tiến nhất. Phương pháp này cho phép tạo ra hạt nano với kích thước đồng đều và kiểm soát tốt các tính chất của chúng. Chế tạo hạt nano bằng plasma không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu các hóa chất độc hại. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc điều chỉnh các thông số như cường độ dòng điện, nồng độ tiền chất và khoảng cách điện cực có thể ảnh hưởng lớn đến kích thước và hình dạng của hạt nano. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc tối ưu hóa quy trình chế tạo và nâng cao hiệu suất của hạt nano trong các ứng dụng thực tiễn.

2.1. Quy trình chế tạo hạt nano bạc

Quy trình chế tạo hạt nano bạc bằng phương pháp tương tác plasma chất lỏng bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, dung dịch chứa tiền chất bạc được chuẩn bị và đưa vào hệ thống plasma. Khi plasma được kích hoạt, các ion và electron trong plasma tương tác với dung dịch, dẫn đến sự hình thành hạt nano bạc. Các yếu tố như thời gian phóng điện, nồng độ dung dịch và nhiệt độ có thể được điều chỉnh để kiểm soát kích thước và hình dạng của hạt nano. Kết quả cho thấy, hạt nano bạc có kích thước nhỏ và phân bố đồng đều, điều này rất quan trọng cho các ứng dụng trong y học và công nghiệp.

III. Ứng dụng của hạt nano trong y học và công nghiệp

Hạt nano đã chứng minh được giá trị và tính ứng dụng cao trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là y học và công nghiệp. Trong y học, hạt nano bạc được sử dụng như một chất kháng khuẩn hiệu quả, giúp điều trị các vết thương và ngăn ngừa nhiễm trùng. Hạt nano vàng cũng được ứng dụng trong các liệu pháp điều trị ung thư nhờ khả năng nhắm mục tiêu và phát hiện tế bào ung thư. Trong công nghiệp, hạt nano được sử dụng trong sản xuất cảm biến, vật liệu composite và các sản phẩm điện tử. Sự phát triển của công nghệ nano không chỉ nâng cao hiệu suất của các sản phẩm mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu và ứng dụng trong tương lai.

3.1. Tính năng quang xúc tác của nanocomposite Au TiO2

Nanocomposite Au/TiO2 đã được nghiên cứu rộng rãi nhờ vào tính năng quang xúc tác vượt trội. Sự kết hợp giữa hạt nano vàng và Titan điôxít tạo ra một hệ thống có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm dưới ánh sáng mặt trời. Nghiên cứu cho thấy, việc biến tính TiO2 có thể nâng cao hiệu suất quang xúc tác của nanocomposite. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng, nanocomposite Au/TiO2 có thể phân hủy hiệu quả các hợp chất hữu cơ, mở ra triển vọng cho việc xử lý nước thải và bảo vệ môi trường.