BÁO cáo LUẬN văn tốt NGHIỆP KHẢO sát TỔNG hợp NANOCOMPOSITE ĐỒNG TRÊN nền DENDRIMER (PAMAM) g4 0

Kích thước hạt nano đồng thu được là 1,8 nm có sử dụng túi thẩm tách trong quá trình tạo phức giữa PAMAM-Cu2+ để lọai bỏ các ion Cu2+ không tạo phức với dendrimer và kích thước hạt là 9±

BẢO VỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

KHẢO SÁT TỔNG HỢP NANOCOMPOSITE ĐỒNG TRÊN

NỀN DENDRIMER (PAMAM) G4.0

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN TS.HOÀNG THỊ KIM DUNG LÝ NGỌC PHONG

NỘI DUNG BÁO CÁO

 Phần 1: Tổng quan

 Phần 2: Nội dung và kết quả nghiên cứu

 Phần 3: Kết luận và kiến nghị

GIỚI THIỆU VỀ DENDRIMER Cấu trúc phân tử Dendrimer:

TÍNH MANG VÁC

ƯU ĐIỂM DENDRIMER-KIM LOẠI

 Các hạt nano tạo ra sẽ ổn định hơn sau khi được bao phủ bởi các dendrimer và hạn chế việc xảy ra hiện tượng kết tụ hay kết tủa.

 Hạn chế được các hiệu ứng lập thể và thích hợp cho phản ứng xúc tác.

 Các nhóm ngoài cùng có thể được chuyển đổi thành các nhóm chức khác thích hợp cho việc tổng hợp các kim loại nanocomposite khác.

 Các nhánh dendrimer được sử dụng như cái cổng chọn lọc cho phép các phân tử nhỏ xâm nhập vào bên trong dendrimer.

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

TRÊN THẾ GIỚI

 Năm 1998, Mingqi Zhao, Li Sun và M Crooks đã tổng hợp đồng nano trong dendrimer (core EDA) với sự thay đổi nhóm bên ngoài của G4.0 bằng nhóm OH Kích thước hạt nano đồng thu được là 1,8 nm (có sử dụng túi thẩm tách trong quá trình tạo phức giữa PAMAM-Cu2+ để lọai

bỏ các ion Cu2+ không tạo phức với dendrimer) và kích thước hạt là 9±4

nm nếu không sử dụng túi thẩm tách

 Năm 1999, Mamadou S Diallo, Lajos Balogh, Abdul Shafagati, Jmae H.Johnson và Tomalia đã nghiên cứu khả năng tạo phức của ion Cu2+ với PAMAM core EDA Kết qủa khảo sát được lượng đồng tối đa có thể tạo phức với dendrimer G3.0-G8.0 tại pH = 5.9-6.1

 Năm 2007, Guoping Li và Yunjun Luo đã tổng hợp dendrimer-Ag-Cu với chất khử là hydrazine, kết quả thu được hạt nano kích thước khoảng 10nm

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

TRONG NƯỚC

Năm 2010, Lưu Thị Hồng Cúc cũng đã nghiên cứu đề tài tổng hợp nanocomposite trên cơ sở Ag và dendrimer polyamidoamine core NH3 với kích thước hạt nano Ag khoảng 5-50 nm.

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Khảo sát tổng hợp nanocomposite đồng

THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

NGHIÊN CỨU

Cu(NO3)2, NaNO3 0.1M NaOH 0.5M, HCl 1M,

t = 1 giờ 30 phút

Dendrimer G4.0 Hòa tan Tạo phức

Phức

Cu 2+ /dendrimer

Nước cất

1 Quá trình tạo phức của Cu2+ với dendrimer (PAMAM) G4.0

 Khảo sát ở các tỉ lệ mol Cu2+:dendrimer là 20:1; 15:1; 10:1

và ở các pH 5, 7, 9, 11

 Xác định cấu trúc sản phẩm: IR, UV-Vis

1 Dendrimer G4.0

2 Phức Cu2+:G4.0 tỉ lệ 1:20 pH 5

3 Phức Cu2+:G4.0 tỉ lệ 1:15 pH 7

4 Phức Cu2+:G4.0 tỉ lệ 1:15 pH 9

5 Phức Cu2+:G4.0 tỉ lệ 1:15 pH 11

Theo Mingqi Zhao, NaKa:

Cu 2+ -N4 ở khoảng 600 nm

Cu 2+ -N2O2 trên 650 nm

NH O

N

N

N N

O O

ONH

NH O

N

N

N N

O O

N O

NH O

HN NN

N H

2

NH2

NH 2

NHẬN XÉT

 Có sự tạo phức giữa các ion Cu2+ với các tâm

nitrogen và oxygen của dendrimer khi cho Cu2+ vào dung dịch dendrimer G4.0 ở các pH 7, 9, 11.

 Ngoài ra, còn có các ion Cu(H2O)62+ dư không tạo phức có thể nằm bên trong các khoảng trống

bên trong cấu trúc của dendrimer.

NH O

N

N

N N

2

NH 2

NH O

N

N

N N

O O

N O

NH O

HN NN

KẾT QUẢ UV-VIS NANOCOMPOSITE Cu/DENDRIMER KHÔNG THẨM TÁCH

KẾT QUẢ UV-VIS NANOCOMPOSITE

KẾT QUẢ ĐO AAS NANOCOMPOSITE

Cu/DENDRIMER THẨM TÁCH

Môi trường Cu2+Tỉ lệ /dendrimer (đơn vị ppm)Kết quả

Số mol Cu 2+ tạo phức ứng với

1 mol dendrimer

KẾT QUẢ ĐO AAS NANOCOMPOSITE

Cu/DENDRIMER THẨM TÁCH

Tỉ lệ Cu2+ tạo phức với 1 mol dendrimer theo tỉ lệ mol Cu2+:dendrimer và

pH

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8

KẾT QUẢ ẢNH TEM NANOCOMPOSITE Cu/DENDRIMER MẪU KHÔNG THẨM TÁCH

Kích thước khoảng 35-50 nm

Nanocomposite Cu:G4.0 tỉ lệ 1:15

pH7

Nanocomposite Cu:G4.0 tỉ lệ 1:15

pH11

Nanocomposite Cu:G4.0 tỉ lệ 1:15

pH9

KẾT QUẢ ẢNH TEM NANOCOMPOSITE

pH11

Nanocomposite Cu:G4.0 tỉ lệ 1:15

pH9

NHẬN XÉT

 Nanocomposite Cu/dendrimer của mẫu thẩm tách tạo thành có dạng hình cầu, kích thước nhỏ, đồng đều 5-8

nm Ở pH 7, 9 không thấy hiện tượng tụ lại nhưng ở pH

11 lại có hiện tượng tụ lại

 Đối với mẫu nanocomposite Cu/dendrimer của mẫu không thẩm tách thì có kích thước 35-50 nm lớn hơn so với mẫu không thẩm tách

ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA NANOCOMPOSITE ĐỒNG (KHÔNG THẨM TÁCH) THEO

THỜI GIAN

Kí

hiệu Cu/DendrimerTỉ lệ pH Màu dung dịch sau khi khử

Thời gian mẫu ổn địnhtrước khi chuyển sang màu xanh hoặc tím

ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA NANOCOMPOSITE ĐỒNG KHÔNG THẨM TÁCH THEO THỜI

GIAN

Mẫu nanocomposite Cu/dendrimer không thẩm

tách

ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA NANOCOMPOSITE ĐỒNG (THẨM TÁCH) THEO THỜI GIAN

ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA NANOCOMPOSITE ĐỒNG (THẨM TÁCH) THEO THỜI GIAN

Mẫu nanocomposite Cu/dendrimer thẩm tách

NHẬN XÉT

 Mẫu nanocomposite Cu/dendrimer thẩm tách có thời gian bảo quản lâu và thời gian kết tụ lâu hơn so với mẫu nanocomposite đồng không thẩm tách

 Các mẫu nanocomposite Cu/dendrimer không

thẩm tách ở tỉ lệ 20:1 có thời gian bảo quản ngắn

hơn so với mẫu Cu/dendrimer tỉ lệ 15:1 và 10:1.

KẾT LUẬN

 Tổng hợp nanocomposite đồng trên nền dendrimer (PAMAM) G4.0 kích thước 5-8 nm

 Khảo sát được sự ảnh hưởng của tỉ lệ mol Cu2+/dendrimer

và pH lên sự tạo thành nanocomposite đồng

 Khảo sát sơ bộ tính bền của nanocomposite đồng theo thời gian và kích thước hạt đối với mẫu không thẩm tách và thẩm tách

KIẾN NGHỊ

 Khảo sát thêm ở các thế hệ dendrimer khác nhau hoặc

sử dụng các dẫn xuất của dendrimer để hạn chế quá trình kết tụ.

 Khảo sát thêm ở các tỉ lệ mol và pH khác Đặc biệt là

ở khoảng pH 9-11

 Khảo sát thêm ở các điều kiện khác như nhiệt độ, thời gian…

CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI

ỨNG DỤNG NANO ĐỒNG

methyl-3-hydroxypropionate thành 1,3-propadiol Các hạt nano đồng được thêm vào phản ứng tổng hợp 1,3-propadiol giúp tăng khả năng phân tán của các tác chất tham gia phản ứng và giúp ổn định các tâm hoạt động của chất xúc tác Hiệu suất của quá trình phản ứng tạo thành là trên 90%.

-CO-ẢNH TEM G4.0

Kích thước 20-110 nm

KẾT QUẢ ĐO XRD

Dendrimer G4.0 core ammonia

Cu/dendrimer tỉ lệ

15:1 pH 7

Tổng hợp nanocomposite Cu/dendrimer

1

43

2

(3) (4) NanocompositeCu/dendrimer

Tổng hợp nano đồng:

Các hạt nano đồng thường không ổn định trong dung dịch nước, khi

để trong môi trường không khí sẽ xảy ra sự oxi hóa và sự kết tụ

trong khoảng thời gian ngắn Để tránh sự oxi hóa trên, phản ứng cần được tiến hành trong môi trường khí nito hay argon, trong dung môi hữu cơ, hê nhũ tương hay sử dụng chất bảo vệ như polymer hay

chất hoạt động bề mặt

- Cộng hưởng bề mặt plasmon:

Khi xảy ra cộng hưởng bề mặt plasmon, nano đồng có kích thước > 5nm

Vị trí, cường độ hấp thụ của peak plasmon phụ thuộc vào kích

thước, hình dạng và tính đơn phân tán của nano kim loại Khi kích thước hạt tăng, cường độ peak plasmon tăng và dịch chuyển về phía bước sóng dài

- Sự kết tụ của nano đồng sẽ làm giảm tần số plasmon và dịch

chuyển độ hấp thụ về phía có bước sóng dài

- Sự ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến kích thước hạt nano

Khi nhiệt độ phản ứng tăng, thời gian ổn định hạt nano giảm vì khi tăng to sự phát triển hạt xảy ra nhanh hơn sự kết tụ xảy

ra nhanh tăng kích thước hạt

- Hình dạng của hạt nano đồng và vị trí của peak plasmon

560 nm: hình cầu

630 nm: hình tam giác hay hình elip

-Phương trình phản ứng

NaBH4 + Cu(NO3)2 Cu + B2H6 + H2 + NaNO3

Trong nước, một phần BH4 sẽ phản ứng với nước

NaBH4 + H2O NaBO2 + 4H2

Vì vậy số mol chất khử thường được sử dụng nhiều hơn 2 lần so với pt phản ứng khử ion kim loại

Một số tác nhân bảo vệ khác được sử dụng trong tổng hợp

Không sử dụng tác nhân bảo vệ hay chất hoạt động: peak plasmon

ở 560nm, nhưng chỉ tồn tại trong khoảng thời gian ngắn 6 giờ, kích thước hạt 52nm

- Peak plasmon ở vị trí >575nm, nghĩa là có sự hình thành lớp vỏ oxide Cu2O trên bề mặt nano đồng