Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo nano đồng trong môi trường nước với CTAB và PVP

• Tác giả: Nguyễn Xuân Chương
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Phương Phong
• Trường học: Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Nano Đồng Trong Nước Với Chất Bảo Vệ CTAB Và PVP
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về kim loại đồng
• 1.2. Cấu trúc tinh thể của đồng
• 1.3. Tính chất vật lý của đồng
• 1.4. Tính chất điện tử của đồng
• 1.5. Tính chất hóa học của đồng
• 1.6. Vai trò sinh học của đồng
• 1.7. Tổng quan về hạt nano kim loại
• 1.8. Tính chất hạt nano kim loại
• 1.9. Phương pháp tổng hợp hạt nano kim loại
• 1.10. Tổng quan về nano đồng
• 1.11. Các phương pháp chế tạo hạt nano đồng
• 1.12. Ứng dụng của nano đồng
• 1.13. Tổng quan về chất bảo vệ trong tổng hợp nano đồng
• 1.14. Chất bảo vệ Polyvinylpyrrolidone (PVP)
• 1.15. Chất hoạt động bề mặt
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Thiết bị và dụng cụ
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Quy trình chế tạo nano đồng
• 2.4. Thuyết minh quy trình
• 2.5. Các thiết bị phân tích
• 2.6. Nhiễu xạ tia X (XRD)
• 2.7. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả chế tạo nano đồng
• 3.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp dung dịch nano đồng
• 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất khử
• 3.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
• 3.2.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ axit ascorbic/Cu2+
• 3.2.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ Cetyl trimethylammonium bromide (CTAB)/Cu2+
• 3.2.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ Cu2+/PVP khi có mặt CTAB
• 3.3. Kết quả XRD
• 3.4. Khảo sát độ ổn định của dung dịch nano đồng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về nano đồng

Nghiên cứu chế tạo nano đồng trong nước với chất bảo vệ CTAB và PVP đã thu hút sự chú ý lớn từ cộng đồng khoa học. Nano đồng được biết đến với nhiều tính chất ưu việt như khả năng dẫn điện tốt, tính kháng khuẩn và khả năng kháng nấm. Những tính chất này làm cho nano đồng trở thành một lựa chọn hấp dẫn trong nhiều ứng dụng công nghiệp và y tế. Việc sử dụng CTAB và PVP như chất bảo vệ trong quá trình tổng hợp giúp tăng cường độ ổn định của nano đồng, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác nhau.

1.1. Tính chất của nano đồng

Hạt nano đồng có kích thước nhỏ, thường dưới 100 nm, cho phép chúng thể hiện những tính chất khác biệt so với đồng ở dạng khối. Các nghiên cứu cho thấy rằng nano đồng có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh mẽ, đặc biệt là trong vùng quang phổ nhìn thấy. Điều này là do hiện tượng plasmon bề mặt, nơi các electron tự do trong hạt nano đồng dao động dưới tác động của ánh sáng. Sự tương tác này không chỉ làm tăng khả năng hấp thụ ánh sáng mà còn tạo ra các hiệu ứng quang học độc đáo, mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong lĩnh vực quang học và cảm biến.

II. Phương pháp tổng hợp nano đồng

Phương pháp tổng hợp nano đồng trong nước với sự hiện diện của CTAB và PVP được thực hiện thông qua quá trình khử hóa học. Chất khử NaBH4 được sử dụng để tạo ra nano đồng từ ion Cu2+. CTAB và PVP đóng vai trò là chất bảo vệ, giúp ổn định hạt nano đồng trong dung dịch. Quy trình này không chỉ đơn giản mà còn hiệu quả, cho phép tạo ra hạt nano đồng với kích thước đồng đều và độ ổn định cao. Việc điều chỉnh các yếu tố như nồng độ chất khử, nhiệt độ và tỷ lệ các chất bảo vệ là rất quan trọng để đạt được sản phẩm mong muốn.

2.1. Quy trình chế tạo

Quy trình chế tạo nano đồng bao gồm các bước chính: chuẩn bị dung dịch, thêm chất khử, và cuối cùng là thêm chất bảo vệ. Trong quá trình này, nồng độ của CTAB và PVP được điều chỉnh để tối ưu hóa độ ổn định của hạt. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng CTAB giúp tăng cường tính ưa nước của hạt, trong khi PVP cung cấp khả năng bảo vệ tốt hơn trước sự oxy hóa. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng tỷ lệ giữa các thành phần này có ảnh hưởng lớn đến kích thước và hình dạng của hạt nano đồng.

III. Ứng dụng của nano đồng

Hạt nano đồng có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như y tế, điện tử và môi trường. Trong y tế, nano đồng được sử dụng như một chất kháng khuẩn hiệu quả, giúp ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn và nấm. Trong lĩnh vực điện tử, nano đồng có thể thay thế các vật liệu đắt tiền như bạc trong các ứng dụng in điện tử. Ngoài ra, nano đồng còn được nghiên cứu trong các ứng dụng cảm biến và vật liệu composite, nhờ vào tính chất quang học và điện của nó.

3.1. Ứng dụng trong y tế

Trong y tế, nano đồng đã được chứng minh là có khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ. Nghiên cứu cho thấy rằng nano đồng có thể tiêu diệt nhiều loại vi khuẩn và nấm, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng trong y tế như băng gạc kháng khuẩn và các thiết bị y tế. Hơn nữa, việc sử dụng nano đồng trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe có thể giúp giảm thiểu nguy cơ nhiễm trùng, từ đó nâng cao hiệu quả điều trị.