mở đầu trào lưu nghiên cứu nano đồng ứng dụng kháng nam trên cây trồng. Các sản pham nano đồng được thương mại hóa thay thế các loại thuốc trừ sâu vì đảm bảo được tính an toàn khi sử dụng. Công ty BIOSUN cho ra mat thuốc nano đồng có thé trị dứt các bệnh nam trên nhiều loại cây trồng. Thuốc có thể trị dứt bệnh nắm tắc kè trên cây thanh long và các mam bệnh khác với nồng độ 60 ppm với kích thước hat dao động 6 — 10 nm.
Công ty TANIXA sản xuất nano đồng có thé diệt nam trên nhiều loại cây với nồng độ khoảng 15 ppm với kích thước 10 nm. See Sản phẩm của công ty BIOSUN Sản phẩm của công ty TANIXA Hình 1.1 Các sản phẩm nano đồng được thương mại hóa s* Xúc tác Nano đồng còn được ứng dụng vào lĩnh vực xúc tác bằng cách gắn các hạt nano đồng gan lên các vật liệu như: graphen, silica, ZrO2, Al2Os. dé điều khiến các phản ứng ghép của các hợp chất hữu cơ. Gou và cộng sự công bố nghiên cứu ghép nối nitơ thơm với azoxy hoặc azo dưới bức xạ ánh sáng mặt trời.
Sự ghép nối nitrobenzen tạo ra azoxybenzen với hiệu suất 90% ở 60°C, azobenzen với hiệu suất 96% ở 90°C. Dưới ức xạ với ánh sáng mặt trời, 70% nitrobenzene được chuyển đổi và 57% sản phẩm là azobenzen. Các electron của các hạt nano đồng thu được năng lượng của ánh sáng tới thông qua một hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt cục bộ. Các điện tử kích thích kích động ở bề mặt của các hạt 4 nano đồng tạo thuận lợi cho sự phân cắt của liên kết N trong các hợp chất nitro thơm.
Nghiên cứu nảy tạo nên một loại quang xúc tác “xanh” và phát huy các tính chất của øraphene 6l Gawande va cộng sự sử dụng chất xúc tác Cu/DH chuyển đổi CO, CO> trong không khí thành ancol metylic và các sản phẩm ancol khác. Đây là vật liệu đây hứa hẹn cho việc giảm thiểu lượng khí độc có trong không khí.” Jaqueline và cộng sự điều chế nano đồng với tiền chất là đồng clorua, chất hoạt động bé mặt là chitosan, glutaraldehyde là chất khử. Nano đồng phủ lên lớp film poly vinyl aleohol, phương pháp của Jaqueline và cộng sự có thể điều chế các nano đồng có kích thước dao động 2 — 3 nm. Kết quả nghiên cứu ứng dụng làm xúc tác cho quá trình khử các hợp chất vòng thơm chứa nhóm nitro.2 Ảnh TEM của nano đồng được điều chế bởi J aqueline và cộng sự: a) scale 50 nm, b) scale 10 nm |! 1.3 Phuong pháp điều chế nano đồng Vật liệu nano thường được điều chế băng hai phương pháp chính là bottom — up và top — down.
Mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng. % Top —down Nguyên lý: dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu thể khối với tổ chức hạt thô thành cỡ hạt kích thước nano. Đây là các phương pháp đơn giản, rẻ tiền nhưng rất hiệu quả, có thé tiễn hành cho nhiều loại vật liệu với kích thước khá lớn. — Phương pháp nghiên: vật liệu ở dạng bột được trộn lẫn với những viên bi đặt trong một cái cối.
Máy nghiền có thé là nghiền lac, nghiền rung hoặc nghiên quay. Các viên bi cứng va chạm vào nhau và phá vỡ bột đến kích thước nano. Kết quả thu được là vật liệu nano không chiều. — Phương pháp biến dạng: Được sử dụng với các kỹ thuật đặc biệt nhằm tạo ra sự bién dạng cực lớn mà không làm phá huỷ vật liệu.
Nhiệt độ có thé được điều chỉnh tùy thuộc vào từng trường hợp cụ thể. Kết quả thu được là các vật liệu nano một chiều (dây nano) hoặc hai chiều (lớp có chiều dày nm). Ngoài ra, hiện nay người ta thường dùng các phương pháp quang khắc để tạo ra các cau trúc nano. “+ Bottom — up Nguyên ly: hình thành vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion.
Phuong pháp bottom — up được phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh động va chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Phần lớn các vật liệu nano được chế tạo từ phương pháp này. e Xung điện Xung điện là một kỹ thuật vật ly dùng dé điều chế hạt nano. Trong kỹ thuật xung điện, một dây đồng được làm bốc hơi bởi một dòng xung điện, sau đó được làm lạnh nhanh bởi khí tro dé tạo ra hạt nano đồng.!9Ì Phương pháp này cho hiệu quả cao về mặt tỉ lệ sản phẩm và năng lượng.
Tuy nhiên phương án này không phù hợp để sử dụng trong công nghiệp bởi khá tốn kém, nó đòi hỏi nguyên liệu ban đầu phải ở dạng sợi mỏng, tinh khiết và có độ dẫn điện cao. Dash và cộng sự đã sử dụng tụ điện 3 wF ở áp suất 0,1 MPa, điện áp 22 KV để điều chế hạt nano đồng có kích thước 16 — 43 nm!" Tương tự như vay, Sen và cộng sự sử dụng tụ điện 10 uF và điện áp 4 KV điều chế được hạt nano đồng có kích thước trung bình 62 nm.!!!! Cả hai thí nghiệm trên đều sử dụng môi trường khí tro để bảo vệ đồng tránh những tác nhân oxy hóa. e Phương pháp ăn mòn laser Phương pháp ăn mòn laser là một kỹ thuật dùng để điều chế hạt nano đồng trong hệ keo từ một hay nhiều dung môi. Hạt nano đồng được điều chế trong hệ keo dé tránh quá trình oxy hóa.
Quá trình ăn mòn bang xung laser diễn ra trong chân không hoặc khí trơ. Trong phương pháp này, một chùm xung laser năng lượng cao được tập trung 6 dé tan công vat liệu va plasma được tạo ra. Sau đó plasma sẽ chuyển thành dung dịch keo chứa các hạt nano. Hầu hết laser “Harmonic thé hệ 2” được sử dụng để điều chế nano đồng.
Nhiều nghiên cứu với các dung môi khác nhau sẽ thu được các hạt nano đồng có kích thước khác nhau. Với dung môi polysiloxane, nguồn laser có bước sóng 532 nm, năng lượng 0,2 J thu được hạt nano với kích thước từ 2 — 20 nm. Bên cạnh đó, khi sử dụng dung môi 2—propanol, nước khử ion với nguồn laser có bước sóng 355 nm, năng lượng 0,16 J thu được hat nano với kích thước từ 10 — 50 nm.H“l Do đó, có thể kết luận với dung môi khác nhau sẽ tổng hợp các hạt nano đồng có kích thước khác nhau. e Phương pháp vi sóng Bức xạ vi sóng được đưa vào trong phản ứng đã làm cho quá trình tổng hợp nano đồng trở nên phô biến bởi tính đơn giản, dé vận hành, gia nhiệt nhanh, thời gian phản ứng ngắn, và có hiệu suất cao so với phương pháp thông thường.
Vi sóng là một dạng năng lượng điện tử, tần số trong khoảng 300 Mhz đến 300 Ghz. Blosi và cộng sự đã thực hiện phản ứng tong hop nano đồng dưới sự hỗ trợ của vi sóng với tiên chất là đồng axetat, chất khử đồng thời đóng vai trò dung môi là etylen glycol, chất bảo vệ là PVP. Thời gian của phản ứng khoảng 15 — 30 phút, hạt nano đồng thu được có kích thước 45 — 130 nm?! Zhu và cộng sự tìm thay phương pháp tổng hợp nhanh nano đồng bang cách sử dụng tiền chất là đồng sunfat, natri hypophotphat là chất khử trong dung môi etylen glycol. Phản ứng diễn ra dưới sự hỗ trợ của vi sóng.
Nhóm đã khảo sát ảnh hưởng của nông độ chất khử, thời gian vi sóng đến kích thước hạt. Nghiên cứu sử dụng các điều kiện tốt nhất có thé thu được hạt nano đồng có kích thước khoảng 10 nm!“ e Phương pháp điện hóa Tổng hợp nano đồng băng phương pháp điện hóa được thực hiện bằng cách cho một dòng điện đi qua hai cực cách nhau bởi một chất điện phân. Thông thường, dung dịch mudi đồng sunfat và axit sunfurie được sử dụng là chất điện phân trong quá trình tổng hợp hạt nano đồng. Sivashankar và cộng sự đã sử dụng dung dịch điện phân là đồng sunfat với hai điện cực catot và anot được làm băng đồng.
Sử dung dòng điện có cường độ 1,5 A ở nhiệt độ phòng. Sau khi quá trình điện phân kết thúc, các hạt nano đồng được tạo thành có kích thước trung bình khoảng 30 nm.5Ì Raja và cộng sự đã sử dụng đồng sunfat và axit sunfuric làm dung dịch điện phân. Phản ứng diễn ra dưới điện áp 4V, cường độ dòng điện 5A trong 30 phút. Kết quả thu được hat nano đồng có kích thước 40 — 60 nm.H61 Phương pháp nhiệt dung môi Trong quá trình nhiệt dung môi, phản ứng hóa học diễn ra trong bình kín như autoclave, ở đó dung môi được đưa đến nhiệt độ sôi cao hơn nhiệt độ sôi của nó.
Khi sử dụng nước làm dung môi thì được gọi là quá trình thủy nhiệt. Quá trình nhiệt dung môi được ứng dụng rộng rãi trong quá trình tổng hợp hạt nano bởi vì tốc độ phản ứng nhanh, tinh thé phát triển 6n định. Chen va cộng sự đã sử dụng quá trình thủy nhiệt dé tong hop hạt nano đồng với tiền chất đồng clorua, chất khử hydrazin hydrat, chất bảo vệ dodecyl benzen sunfonat. Bằng việc thay đối các thông số, nhóm đã thu được hạt nano đồng có hình dạng khác nhau: hình cau (20 — 50 nm), hình khối lập phương (150 — 200 nm) va nano đồng dạng sợi |! e Phuong pháp khử hóa học Phương pháp khử hóa học là một trong những phương pháp có nhiều ưu điểm về điều khiến kích thước hat và có thé thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Day là phương pháp được sử dụng pho biến vì tính đơn giản, dé thực hiện. Hau hết các phương pháp tổng hợp nano đồng đều sử dụng dung môi khác nước để tránh hình thành các oxit. Các nghiên cứu gần đây đã có thé tổng hop dung dịch nano đồng với dung môi nước. Tuy nhiên các nghiên cứu đòi hỏi có sự lựa chon chất hoạt động bề mặt phù hợp dé tránh hiện tượng kết tụ làm tăng kích thước hạt nano đồng.
Ayesha Khan và cộng sự sử dụng tiền chất đồng sunfat, chất khử là axit ascorbic, tinh bột là chất hoạt động bề mặt trong dung môi nước. Bằng phương pháp khử hóa học, nghiên cứu đã tong hợp thành công hạt nano đồng với kích thước trung bình khoảng 28,73 nm.Hi Zhang và cộng sự đã dùng phương pháp khử hóa học với tiền chất là đồng sunfat, dùng chất khử sodium borohydrat, PVP là chat hoat dong bé mat, va dung môi duoc sử dụng 1a etylen glycol. Điều kiện tốt nhất dé tong hợp dung dịch nano đồng là pH = 8 11, ty lệ mol giữa PVP:Cu”' là 20:1. Kết quả nghiên cứu đã các hat nano với kích thước nhỏ 0,8 — 3,6 nm.
0 lặ Li LJ Li Xậ 0 123456 Diameter (nm) Hình 1.