Nghiên cứu tổng hợp kẽm oxit pha tạp bạc có kích thước nanomet bằng phương pháp đốt cháy và thử khả năng kháng khuẩn e coli trong nước

Tổng hợp vật liệu nano theo phương pháp đốt cháy CS- Combustion synthesis là một kỹ thuật quan trọng trong điều chế và xử lý các vật liệu gốm mới về cấu trúc và chức năng, chất xúc tác,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN THỊ HÒA

NGHI£N CøU TæNG HîP KÏM OXIT PHA T¹P B¹C

Cã KÝCH TH¦íC NANOMET B»NG PH¦¥NG PH¸P §èT CH¸Y

Vµ THö KH¶ N¡NG KH¸NG KHUÈN E.COLI TRONG N¦íC

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

VINH - 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN THỊ HÒA

NGHI£N CøU TæNG HîP KÏM OXIT PHA T¹P B¹C

Cã KÝCH TH¦íC NANOMET B»NG PH¦¥NG PH¸P §èT CH¸Y

Vµ THö KH¶ N¡NG KH¸NG KHUÈN E.COLI TRONG N¦íC

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

Luận văn này được thực hiện tại khoa Hóa - Trường Đại học Vinh

Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo - TS Nguyễn Xuân Dũng người đã chỉ bảo, cung cấp các kiến thức bổ ích

và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy, cô trong tổ Hóa Vô cơ - Khoa Hóa học, Trung tâm thí nghiệm - Trường Đại học Vinh đã đóng góp ý kiến, cung cấp các thiết bị và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất giúp tôi hoàn thành tốt luận văn của mình

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp luôn bên tôi động viên, khích lệ và chia sẻ giúp tôi hoàn thành tốt luận văn thạc sĩ này

Vinh, tháng 10 năm 2014

Người thực hiện

Nguyễn Thị Hòa

Trang

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 3

1.1 Công nghệ nano và vật liệu nano 3

1.1.1 Công nghệ nano (nanotechnology) 3

1.1.2 Vật liệu nano 3

1.1.3 Hóa học nano 4

1.1.4 Ứng dụng công nghệ nano 4

1.1.5 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano 5

1.2 Giới thiệu về kẽm oxit (ZnO) 13

1.2.1 Cấu trúc tinh thể ZnO 13

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể 15

1.2.3 Tính chất của ZnO 16

1.2.4 Ứng dụng của ZnO 18

1.3 Bạc và nano bạc 19

1.3.1 Giới thiệu về kim loại Bạc 19

1.3.2 Bạc nano và tính ưu việt của bạc nano so với bạc ion và bạc khối 20

1.3.3 Các phương pháp điều chế nano bạc 21

1.3.4 Cơ chế diệt khuẩn của hạt nano bạc 22

1.3.5 Ứng dụng của nano bạc 24

1.4 Các phương pháp nghiên cứu 26

1.4.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X 26

1.4.2 Phương pháp hiển vi điện tử 28

1.4.3 Phương pháp phân tích nhiệt (DTA - TG) 31

1.4.4 Phương pháp phổ tán sắc năng lượng 32

1.4.5 Phương pháp quang phổ hấp thu UV- VIS 33

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 34

2.1.1 Hóa chất 34

2.1.2 Dụng cụ, thiết bị 34

2.2 Pha chế dung dịch 34

2.2.1 Dung dịch Zn(NO3)2 1M 34

2.2.2 Dung dịch AgNO3 1M 35

2.3 Điều chế ZnO và ZnO pha tạp Ag kích thước nanomet bằng phương pháp đốt cháy 35

2.4 Các phương pháp đánh giá các đặc trưng vật liệu 35

2.4.1 Phương pháp phân tích nhiệt 35

2.4.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X 36

2.4.3 Phương pháp chụp TEM 37

2.4.4 Phương pháp chụp ảnh SEM, EDS 37

2.4.5 Phương pháp đo phổ hấp thu UV - VIS 37

2.5 Phương pháp thử khả năng kháng khuẩn của vật liệu 37

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39

3.1 Phân tích nhiệt 39

3.2 Kết quả phổ XRD 40

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ nung đến sự tạo pha tinh thể 40

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng PVA đến kích thước hạt 43

3.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ tạo gel 45

3.3 Kết quả chụp SEM và TEM 47

3.4 Kết quả phổ tán sắc năng lượng (EDX) 47

3.5 Kết quả đo phổ hấp thu UV-VIS 48

3.6 Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn với chủng E.Coli ATCC 25922 50

KẾT LUẬN 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

CS Combustion synthesis: Tổng hợp đốt cháy

DNA Axit Deoxyribo Nucleic

EDTA Ethylendiamin Tetraacetic Acid

EDX Energy-dispersive X-ray spectroscopy: Phổ tán sắc năng lượng tia X

EM Electron Microscopy: Hiển vi điện tử

PAA polyacrylic axit

PEG polyetylen glycol

PVA Polyvinyl ancol

SC Solution combustion : Đốt cháy dung dịch

SEM Scanning Electron Microscope: Kính hiển vi điện tử quét

SSC Solid state combustion : Đốt cháy pha rắn

TEM Transmission Electron Microscopy: Kính hiển vi điện tử truyền qua XRD X - Ray Diffraction: Nhiễu xạ tia X

Trang

Hình 1.1 Sơ đồ điều chế vật liệu bằng phương pháp sol - gel 7

Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể ZnO 13

Hình 1.3 Ba lớp xếp chặt ABC dạng lập phương 14

Hình 1.4 Cấu trúc zincblende 15

Hình 1.5 Cấu trúc wurtzite 15

Hình 1.6 Khẩu trang nano bạc ngăn ngừa cúm H1N1 25

Hình 1.7 Bình sữa phủ nano bạc 25

Hình1.8 Dung dịch rửa nano bạc 25

Hình 1.9 Đồ đựng thực phẩm phủ nano bạc 26

Hình 1.10 Kem mỹ phẩm chứa nano bạc 26

Hình 1.11 Vải tẩm nano bạc 26

Hình 1.12 Tất không mùi (phủ nano bạc) 26

Hình 1.13 Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể chất rắn khi tia X lan truyền trong chất rắn 27

Hình 1.14 Cấu tạo của kính hiển vi điện tử quét SEM 29

Hình 1.15 Sơ đồ cấu tạo của kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 30

Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý phổ tán sắc năng lượng 32

Hình 3.1 Giản đồ phân tích nhiệt của gel ZnO pha tạp Ag 39

Hình 3.2 Phổ XRD của mẫu ZnO pha tạp Ag nung ở các nhiệt độ khác nhau 41

Hình 3.3 Phổ XRD ZnO pha tạp Ag với các tỉ lệ PVA/(Zn2+, Ag+) khác nhau 43

Hình 3.4 Phổ XRD của mẫu ZnO pha tạp Ag điều chế ở nhiệt độ tạo gel khác nhau 45

Hình 3.5 Ảnh TEM ZnO pha tạp Ag 47

Hình 3.7 Phổ EDX của ZnO pha tạp Ag 48

Hình 3.8 Phổ hấp thu UV-VIS của ZnO và ZnO pha tạp Ag 49

Hình 3.9 Mẫu chứng (10-3) 51

Hình 3.10 Mẫu chứng (10-5) 51

Hình 3.11 Mẫu chứng (10-7) 51

Hình 3.12 Mẫu thử T0 (10-3) 52

Hình 3.13 Mẫu thử T0 (10-5) 52

Hình 3.14 Mẫu thử T0 (10-7) 52

Hình 3.15 Mẫu thử T1(10-3) 52

Hình 3.16 Mẫu thử T1 (10-5) 52

Hình 3.17 Mẫu thử T1 (10-7) 52

Trang Bảng 1.1 Một số vật liệu được điều chế bằng đốt cháy dung dịch 11 Bảng 1.2 Một số hợp chất được điều chế theo phương pháp đốt cháy

gel polyme 13 Bảng 3.1 Kích thước tinh thể ZnO pha tạp Ag với các nhiệt độ nung

khác nhau 42 Bảng 3.2 Các hằng số mạng của mẫu ZnO pha tạp Ag khi nung

ở các nhiệt độ khác nhau 42 Bảng 3.3 Kích thước tinh thể ZnO pha tạp Ag với tỉ lệ PVA/(Zn2+, Ag+)

khác nhau 44 Bảng 3.4 Các hằng số mạng của mẫu ZnO pha tạp Ag với tỉ lệ

PVA/(Zn2+, Ag+) 44 Bảng 3.5 Kích thước tinh thể ZnO pha tạp Ag ở các nhiệt độ tạo gel

khác nhau 46 Bảng 3.6 Các hằng số mạng của mẫu ZnO pha tạp Ag ở các nhiệt độ

tạo gel khác nhau 46 Bảng 3.7 Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn với chủng E.Coli ATCC

25922 50

MỞ ĐẦU

Nhờ các tính chất ưu việt như bền hóa học, không độc hại, giá thành thấp

và hoạt tính quang hóa mạnh mà vật liệu ZnO được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong xử lý môi trường và diệt khuẩn Hạn chế chính của vật liệu này

là sự đòi hỏi chiếu bức xạ UV và sự tái kết hợp nhanh chóng các cặp điện tử

và lỗ trống

Việc biến tính ZnO đã được thực hiện với nhiều kim loại như: Co, Cr,

Mn, Ni, Cu, Ag hay phi kim như: N, C, S Trong đó kim loại Ag đã được quan tâm nghiên cứu do Ag có thể giữ chọn lọc các electron từ ZnO và để lại những lỗ trống cho những phản ứng phân hủy các chất hữu cơ Từ đó kéo dài vùng bước sóng phản xạ hướng đến vùng khả kiến Các hạt Ag có thể dễ dàng kích thích các electron bằng việc tạo lên một trường điện từ và ảnh hưởng cộng hưởng của các hạt kim loại bạc cũng là một lý do làm tăng hiệu quả của

sự kích thích trên Đồng thời nâng cao hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu một cách đáng kể

Bạc được biết đến là một nguyên tố có tính năng kháng khuẩn, hạn chế

và tiêu diệt sự phát triển của nấm mốc, vi khuẩn và thậm chí cả vi rút Bạc có khả năng phá hủy enzim vận chuyển chất dinh dưỡng của tế bào vi khuẩn, làm yếu màng và thành tế bào, làm rối loạn quá trình trao đổi chất, dẫn đến tiêu diệt vi khuẩn

Trong những năm gần đây, nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu ảnh hưởng của Ag đến hoạt tính diệt khuẩn của ZnO Nhiều kết quả nghiên cứu đã chứng

tỏ kim loại Ag đóng vai trò quan trọng giúp tăng cường hiệu quả diệt khuẩn của vật liệu ZnO Sự ức chế phát triển của vi khuẩn ở nồng độ bạc thấp và sự phân bố tốt của bạc trên ZnO chứng tỏ ZnO là chất nền thích hợp đối với tác nhân chống khuẩn Ag/ZnO

Tổng hợp vật liệu nano theo phương pháp đốt cháy (CS- Combustion synthesis) là một kỹ thuật quan trọng trong điều chế và xử lý các vật liệu gốm mới (về cấu trúc và chức năng), chất xúc tác, composit, vật liệu nano (Quá trình tổng hợp sử dụng phản ứng oxi hóa khử tỏa nhiệt giữa hợp phần kim loại và hợp phần không kim loại, phản ứng trao đổi giữa các chất hoạt tính hoặc phản ứng có chứa các chất oxi hóa khử) Tổng hợp đốt cháy được đặc trưng bởi nhiệt độ cao, diễn ra nhanh trong một thời gian ngắn Những đặc tính này làm cho CS trở thành một phương pháp hấp dẫn cho sản xuất các vật liệu công nghệ với chi phí thấp khi so sánh với phương pháp thông thường

Trên cơ sở khoa học và thực tiễn đó chúng tôi nghiên cứu đề tài:

“Nghiên cứu tổng hợp ZnO pha tạp Ag có kích thước nanomet bằng phương pháp đốt cháy và thử khả năng kháng khuẩn E.Coli trong nước”

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 Công nghệ nano và vật liệu nano [1] [3] [7] [8]

1.1.1 Công nghệ nano (nanotechnology)

Thuật ngữ ‘‘công nghệ nano’’ xuất hiện từ những năm 70 của thế kỷ

XX Có nhiều cách khác nhau để định nghĩa công nghệ nano

Từ điển Bách khoa toàn thư đưa ra định nghĩa “Công nghệ nano là ngành công nghệ liên quan đến việc chế tạo, thiết kế, phân tích cấu trúc và ứng dụng các cấu trúc thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng kích thước trên cấp độ nanomet”

Công nghệ nano là một khoa học liên ngành, là sự kết tinh của nhiều thành tựu khoa học trên nhiều lĩnh vực khác nhau (bao gồm toán học, vật lý, hóa học, y dược học, sinh học ) và là ngành công nghệ có nhiều tiềm năng

1.1.2 Vật liệu nano

Khái niệm vật liệu nano mang nghĩa tương đối rộng Vật liệu nano có thể

là những tập hợp (aggregate) của các nguyên tử kim loại hay phi kim (được gọi là cluster) hay phân tử của các oxit, sunfua, cacbua, nitrua, borua…có kích thước trong khoảng từ 1 đến 100 nm Đó cũng có thể là những vật liệu xốp với đường kính mao quản nằm trong giới hạn tương tự (như các zeolit, photphat, và các cacboxylat kim loại…) Như vậy, vật liệu nano có thể thuộc kiểu hệ siêu phân tán hay hệ rắn có độ xốp cao

Hiện nay các vật liệu nano được phân loại thành:

- Vật liệu trên cơ sở cacbon

- Vật liệu không trên cơ sở cacbon Loại này gồm các loại sau:

+ Vật liệu kim loại

+ Vật liệu sunfua

+ Vật liệu oxit

là chất đầu để tổng hợp vật liệu ZnO pha tạp Ag (ZnO-Ag) dạng bột xốp

Việc xác định các đặc trưng hóa lí của vật liệu nano được thực hiện bằng các phương pháp vật lý như phương pháp phân tích nhiệt, phương pháp nhiễu

xạ tia Rơnghen, phổ hồng ngoại, phổ UV-VIS, kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi truyền qua TEM…

+ Công nghệ hóa học: làm xúc tác, chất màu…

+ Công nghệ năng lượng: làm vật liệu dự trữ năng lượng, pin hidro… + Công nghệ hàng không vũ trụ: làm vật liệu chịu nhiệt, siêu bền… + Công nghệ môi trường: làm vật liệu khử độc, làm sạch môi trường… + Y học: làm thuốc chữa bệnh, mô nhân tạo…

Sản phẩm của công nghệ nano đã được ứng dụng rộng rãi tại các nước phát triển.Việc tiêu thụ sản phẩm nano trong một nước gắn chặt với tiêu chuẩn đời sống của nước đó Công nghệ nano còn đem lại hiệu quả kinh tế vô cùng to lớn cho các nước phát triển như Mỹ, Nhật, Đức, Hiện nay, ở nước ta, công nghệ nano đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Các sản phẩm sử dụng công nghệ nano xuất hiện ngày càng nhiều và tỏ ra ưu việt hơn hẳn Các sản phẩm này tiêu tốn ít nhiên liệu, thân thiện với môi trường…

Hy vọng trong thời gian tới sản phẩm của công nghệ nano sẽ đem lại hiệu quả

và đem lại kinh tế nhiều hơn nữa cho nước ta

1.1.5 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano [3] [7] [8]

Để tổng hợp vật liệu nano có thể dùng nhiều phương pháp tổng hợp hóa học truyền thống hay phương pháp mới như: phương pháp ngưng tụ pha hơi, phương pháp đốt cháy, phương pháp sol - gel… Tuy nhiên điều quan trọng nhất trong tổng hợp vật liệu nano là kiểm soát kích thước và sự phân bố theo kích thước của các cấu tử hay các pha tạo thành, do đó các phản ứng trên thường được thực hiện trên những cái khuôn đóng vai trò những bình phản ứng nano (ví dụ như các khung cacbon…) vừa tạo ra không gian thích hợp, vừa có thể định hướng cho sự sắp xếp các nguyên tử trong phân tử hoặc giữa các phân tử với nhau Ngày nay người ta dùng các ion kim loại, các mixen được tạo bởi các chất hoạt động bề mặt, các màng photpholipit, các phân tử nano có mặt trong cơ thể như ferritin làm khuôn để tổng hợp vật liệu nano Sau đây là một số phương pháp cụ thể để tổng hợp vật liệu nano

1.1.5.1 Phương pháp phóng điện hồ quang

Cho chất khí trơ thổi qua bình chân không với áp suất thấp, trong bình

có hai điện cực nối với một hiệu điện thế cỡ vài Von Khi mồi cho chúng phóng điện có hồ quang giữa hai điện cực, điện cực anot bị điện tử bắn phá làm cho các phần tử ở đó bật ra, bị mất điện tử trở thành ion dương hướng

về catot Do đó catot bị phủ một lớp vật chất bay từ anot sang Trong những điều kiện thích hợp sẽ tạo ra trên catot một lớp bột mịn, kích thước hạt cỡ nano

1.1.5.2 Phương pháp sol - gel

Phương pháp sol - gel được biết từ đầu thế kỷ XIX trong việc nghiên cứu điều chế thủy tinh từ silicalcoxit nhưng chỉ được phát triển mạnh từ thập niên

50 - 60 của thế kỷ thứ XX

Trong đó sol là một hệ keo chứa các cấu tử có kích thước hạt từ 1 đến 1000 nm trong dung môi đồng thể về mặt hóa học Gel là một hệ rắn

“bán cứng” chứa dung môi trong mạng lưới sau khi gel hóa, tức là ngưng

tụ sol đến khi độ nhớt của hệ tăng lên một cách đột ngột Sol được hình thành bằng cách phân tán các tiểu phân rắn trong dung môi hoặc đi từ phản ứng hóa học giữa tiền chất và dung môi mang bản chất của phản ứng thủy phân:

- MOR + H2O = - MOH + ROH

Gel được hình thành tiếp theo bằng phản ứng ngưng tụ:

- MOH + ROM- = - MOM- + ROH

- MOH + HOM- = -MOM- + H2O

Cú thể túm tắt phương phỏp sol - gel theo sơ đồ sau:

Hoà tan tiền chất (muối kim loại hoặc ankolat) trong dung môi

Thêm n-ớc và axit hoặc bazo để thuỷ phân

Tạo gel trên chất nền

Hình thành

Làm già

( supercrictical drying) ( evaperative drying)

Gel được chia thành hai loại: gel keo được hình thành từ sol của oxit, hydroxit, muối của kim loại theo các phương pháp như đồng kết tủa, trộn sol với dung dịch: gel polyme hình thành từ các sol đi từ tiền chất hữu cơ, phản ứng ngưng tụ tạo thành không gian ba chiều và đến một thời điểm nào đó độ nhớt của hệ tăng lên đột ngột

So với các phương pháp khác, phương pháp sol - gel có thể kiểm soát được tính chất của gel tạo thành và như vậy kiểm soát được tính chất của sản phẩm nhờ sự kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình như kiểu tiền chất, dung môi, hàm lượng nước, nồng độ tiền chất, pH, nhiệt độ… Ngoài ra phương pháp sol - gel còn có ưu điểm trong việc điều chế xúc tác nhiều thành phần với độ đồng nhất cao và giá thành sản xuất rẻ

1.1.5.4 Phương pháp ngưng đọng hơi

Phương pháp này có thể tạo ra bột nano kim loại có độ tinh khiết cao, kích thước hạt đồng đều Để tiến hành người ta cho kim loại vào một bình kín, hút chân không và đốt nóng kim loại để kim loại nóng chảy và bốc hơi Hơi kim loại bay lên được ngưng tụ lại trên bề mặt vật rắn ở trong bình chân không Muốn tạo bột oxit kim loại hay nitrua kim loại người ta thay môi trường chân không bằng khí oxi hoặc khí nitơ ở áp suất thích hợp rồi thổi qua bình Cùng với sự ngưng đọng trên bề mặt, còn có các phản ứng hóa học xảy

ra tạo được bột với thành phần như mong muốn

1.1.5.5 Phương pháp mạ điện

Được dùng phổ biến để tạo ra các kim loại mỏng trên bề mặt vật dẫn điện Những yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng lớp mạ gồm dung dịch điện phân, chất liệu điện cực, mật độ dòng điện, điện thế, nhiệt độ

Đối với công nghệ nano bên cạnh các yêu cầu về chất lượng như quá trình mạ thông thường còn có các yếu tố khác như: độ dày của lớp mạ, kích thước hạt trên lớp mạ

1.1.5.6 Phương pháp làm nguội nhanh

Dùng lò cao tần để làm nóng chảy kim loại, hợp kim đặt trong một ống thủy tinh thạch anh rồi cho khí trơ vào ống tạo áp suất phun lên bề mặt một ống hình trụ bằng đồng quay rất nhanh Chọn chế độ thích hợp, khi cho ống dẫn dòng kim loại lỏng, hợp kim lỏng phun lên, mặt trống bị kéo theo và nguội đi rất nhanh, sau đó gắn lại thành một băng mỏng Tùy theo chế độ băng tạo ra mà có thể thu được cấu trúc hoàn toàn vô định hình hoặc là các hạt tinh thể cỡ nano

1.1.5.7 Phương pháp đốt cháy

a Giới thiệu về phương pháp đốt cháy

Trong những năm gần đây, tổng hợp đốt cháy (CS-Combustion synthesis) trở thành một trong những kỹ thuật quan trọng trong điều chế và xử

lý các vật liệu gốm mới (về cấu trúc và chức năng), composit, vật liệu nano và chất xúc tác

Trong số các phương pháp hóa học, tổng hợp đốt cháy có thể tạo ra bột tinh thể nano oxit ở nhiệt độ thấp hơn trong một thời gian ngắn và có thể đạt ngay đến sản phẩm cuối cùng mà không cần phải xử lý nhiệt thêm nên hạn chế được sự tạo pha trung gian và tiết kiệm được năng lượng

Quá trình tổng hợp đốt cháy xảy ra phản ứng oxi hoá khử toả nhiệt mạnh giữa hợp phần chứa kim loại và hợp phần không kim loại, phản ứng trao đổi

giữa các hợp chất hoạt tính hoặc phản ứng chứa hợp chất hay hỗn hợp oxi hoá khử.Những đặc tính này làm cho tổng hợp đốt cháy trở thành một phương pháp hấp dẫn cho sản xuất các vật liệu mới với chi phí thấp so với các phương pháp truyền thống Một số ưu điểm khác của phương pháp đốt cháy là:

- Thiết bị công nghệ tương đối đơn giản

- Sản phẩm có độ tinh khiết cao

- Có thể dễ dàng điều khiển được hình dạng và kích thước của sản phẩm

Sự thông dụng của phương pháp được phản ánh qua số lượng công trình

về CS trên các tạp chí khoa học vật liệu Số lượng công trình và sản phẩm tổng hợp bằng phương pháp này tăng rất nhanh trong những năm gần đây Phương pháp đốt cháy được biết như là quá trình tổng hợp tự lan truyền nhiệt độ cao SHS (self propagating high-temperature synthesis process) Tùy thuộc vào trạng thái của các chất phản ứng, tổng hợp đốt cháy có thể được chia thành: đốt cháy pha rắn (SSC- solid state combustion), đốt cháy dung dịch (SC-Solution combustion) và đốt cháy pha khí (Gas phase combustion)

Ở đây, chúng tôi trình bày phương pháp tổng hợp đốt cháy trạng thái rắn, đốt cháy dung dịch và đốt cháy gel polyme

b Đốt cháy trạng thái rắn

Trong phương pháp SSC, chất ban đầu, chất trung gian và sản phẩm đều

ở pha rắn Tổng hợp đốt cháy trạng thái rắn được sử dụng để tổng hợp nhiều loại vật liệu mới Varma đã sử dụng phương pháp SSC để tổng hợp các vật liệu AlNi (vật liệu làm tuabin trong hàng không), TiB2, SiC, TiC (dụng cụ cắt), La0,8Sr0,2CrO3 (dùng trong pin nhiên liệu)

Sự đổi mới gần đây trong điều chế vật liệu liên quan đến việc thực hiện SSC trong sự có mặt trường tĩnh điện, trường điện từ Tổng hợp đốt cháy được kích hoạt bằng trường điện từ (FACS-Field activated combustion synthesis) đã được sử dụng bởi Munir và cộng sự để tổng hợp vật liệu có entanpy bé chẳng

hạn như silixua của các kim loại (V, Cr, W, Nb, Ta), composit (TiB2-TiAl3) Hạn chế chính của phương pháp FACS là quá trình không được sử dụng cho phản ứng để điều chế vật liệu với độ dẫn cao (Nb5Si3) có mật độ dòng giảm khi đun nóng dẫn đến sự dập tắt sóng (extinction of wave)

c Đốt cháy dung dịch

Phương pháp đốt cháy dung dịch điều chế oxit được phát triển gần đây Hiện nay, đốt cháy dung dịch đang được sử dụng rộng rãi để điều chế oxit áp dụng trong nhiều lĩnh vực Các tác giả đã giới thiệu một số vật liệu được điều chế bằng phương pháp này đi từ dung dịch chứa lượng hợp thức muối nitrat các kim loại (chất oxi hóa) và nhiên liệu (bảng 1.1) Qua đó cho thấy có thể điều chế các oxit phức hợp (spinel, perovskit) bằng phương pháp đốt cháy dung dịch

Tổng hợp đốt cháy dung dịch thường sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nhiên liệu Vai trò của nhiên liêu có hai mục đích:

- Là nguồn C và H khi cháy cho CO2, H2O và nhiệt toả ra

- Tạo phức với ion kim loại tạo môi trường dung dịch đồng nhất

Nhiệt độ tạo ra trong phản ứng oxy hóa khử biến đổi từ 1000 đến 1800K Bảng 1.1 Một số vật liệu được điều chế bằng đốt cháy dung dịch

Vật liệu Nhiên liệu Kích thước hạt (nm)

d Phương pháp đốt cháy gel polyme

Để ngăn ngừa sự tách pha cũng như tạo độ đồng nhất cho sản phẩm, phương pháp hoá học ướt thường sử dụng các tác nhân tạo gel Một số polyme hữu cơ được sử dụng làm tác nhân tạo gel như polyetylen glycol, polyacrylic axit (PAA-polyacrylic acid) Phương pháp sử dụng các polyme này được gọi là phương pháp tiền chất polyme (Polymer-precursor method) Một số polyme còn có vai trò nhiên liệu như polyvinyl alcol (PVA), PAA, gelatin nên phương pháp được gọi là phương pháp đốt cháy gel polyme (Polymer gel combustion method) Trong phương pháp này, dung dịch tiền chất gồm dung dịch các muối kim loại (thường là muối nitrat) được trộn với polyme hoà tan trong nước tạo thành hỗn hợp nhớt Làm bay hơi nước hoàn toàn hỗn hợp này thu được khối xốp nhẹ và đem nung ở khoảng 300-9000C thu được là các oxit phức hợp mịn Bảng 1.1 chỉ ra một số oxit, oxit phức hợp được điều chế theo phương pháp đốt cháy gel polyme Các polyme đóng vai trò là môi trường phân tán cho các cation trong dung dịch ngăn ngừa sự tách pha và là nhiên liệu cung cấp nhiệt cho quá trình đốt cháy gel làm giảm nhiệt

độ tổng hợp mẫu

PVA dễ hoà tan trong nước n hất là khi đun nóng PVA được điều chế từ phản ứng thuỷ phân polyvinyl axetat Tính chất của PVA phụ thuộc vào độ thuỷ phân, khối lượng phân tử Polyme PVA dễ dàng bị phân huỷ toả nhiệt ở nhiệt độ thấp (khoảng 5000C) để lại rất ít tạp chất chứa cacbon PVA chứa nhiều nhóm OH có khả năng tương tác với ion kim loại Ngoài ra, PVA tương đối bền, không độc, có giá thành tương đối rẻ và được xem là vật liệu thân thiện với môi trường Một số công trình đã sử dụng PVA để tổng hợp các các oxit có kích thước nanomet và diện tích bề mặt lớn cho thấy phương pháp đốt cháy gel PVA rất có triển vọng trong tổng hợp oxit phức hợp mịn

Bảng 1.2 Một số hợp chất được điều chế theo phương pháp

đốt cháy gel polyme

Vật liệu Tác nhân

Nhiệt độ nung ( o C)

Diện tích bề mặt riêng (m 2 /g)

Kích thước hạt (nm)

LiMn2O4 PAA 500 14 - 29 <100 LaCrO3 PAA 800 12,30 200

La1-XSrXMO3-

(M = Co, Cu) PAA 600 - 30 - 50 LaSrCoO4 Polyacrylamide 750 12,45 <100 BiFeO3 Polyacrylamide 600 - 110 LiNiVO4 Gelatin 500 - 40 - 60 LaSrCoO4 Gelatin 950 - 150

1.2 Giới thiệu về kẽm oxit (ZnO) [3] [7] [9]

1.2.1 Cấu trúc tinh thể ZnO

ZnO là tinh thể có năng lượng liên kết chủ yếu là năng lượng madelung Năng lượng madelung trong các hợp chất ion là năng lượng liên kết chủ yếu

và quyết định sự ổn định của cấu trúc tinh thể của những hợp chất này, các tạp chất có khuynh hướng làm tăng năng lượng Madelung làm cho tinh thể có khuynh hướng không ổn định

Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể ZnO

ZnO có những tính chất đặc biệt, khả năng ứng dụng cao: có cấu trúc vùng cấm thẳng, năng lượng liên kết exiton vào khoảng 60 meV - nhiều hơn GaN (25 meV) và năng lượng nhiệt ở nhiệt độ phòng là 26 meV Năng lượng

đó có thể đảm bảo một sự phát xạ exiton hiệu quả tại nhiệt độ phòng ZnO là hợp chất ion có cấu trúc mạng sáu phương xếp chặt Ô cơ sở của mạng sáu phương xếp chặt là khối lăng trụ lục giác với hằng số mạng là a = 3,24265 Å,

c = 5,1948 Å, có 2 nguyên tử Zn và 2 nguyên tử O trong ô đơn vị hexagonal,

có một trục đối xứng bậc sáu

Hình 1.3 Ba lớp xếp chặt ABC dạng lập phương

Thông tin quan trọng nhất khi khảo sát mạng lưới không gian là giá trị khoảng cách giữa các mặt mạng dhkl Từ kết quả ghi phổ nhiễu xạ tia X cho ta biết các giá trị đó của mẫu nghiên cứu, do đó biết được sự có mặt của các pha rắn ở trong mẫu Mỗi hệ tinh thể có một mối liên hệ giữa các giá trị dhkl với các thông số tế bào mạng

Ta có:

2 2

2 2

4

c

l a

k kh h d

Trong kiểu xếp chặt lục phương mỗi quả cầu đều tiếp xúc với 12 quả cầu khác (SPT = 12) Độ chắc đặc khối lục phương bằng 0,74 % Như vậy trong khối vẫn còn 26 % khoảng trống

ZnO là chất bán dẫn, có độ trong suốt và độ linh động cao, phát quang mạnh ở nhiệt độ phòng ZnO kết tinh ở ba dạng cấu trúc: hexagonal wurtzite, zincblende, rocksalt, trong đó cấu trúc hexagonal wurtzite là cấu trúc phổ biến nhất

Dạng zincblende có tế bào tinh thể lập phương tâm mặt với

a = 5,43 Å; d = 4,092 (khối lượng riêng) Dạng hexagonal wurtzite có tế bào tinh thể lục phương chắc đặc với

a = 3,2495 Å; c = 5,2069 Å; d = 3,98 - 4,08 Khi nung đến 1020oC thì dạng zincblende chuyển thành hexagonal wurtzite Một trong những tính chất đặc trưng của phân mạng xếp khít lục phương

là giá trị c/a Trường hợp lý tưởng thì tỷ số đó bằng 1,633 Nhưng giá trị này của ZnO là 1,6023, chứng tỏ các mặt không hoàn toàn xếp khít

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể

Một chất rắn tồn tại dưới dạng tinh thể nào đó được quyết định bởi nhiều yếu tố: kích thước các tiểu phân, kiểu liên kết giữa các tiểu phân, cấu hình

Hình 1.4 Cấu trúc zincblende Hình 1.5 Cấu trúc wurtzite

electron của các nguyên tử, ion Do đó việc dự đoán cấu trúc một hợp chất mới là một việc rất phức tạp, chỉ có thể giải quyết được trong trường hợp thuộc về một hệ tinh thể nào đó

Trong phạm vi khảo sát cấu trúc của các vật liệu vô cơ, chúng ta chỉ khảo sát 3 yếu tố: Công thức của hợp chất, bản chất liên kết giữa các nguyên tử, kích thước tương đối giữa các ion

1.2.2.1 Công thức hợp chất - SPT của các nguyên tử

Có một mối liên hệ giữa SPT của các nguyên tử và công thức tổng quát của hợp chât Ví dụ hợp chất có công thức AxBy ta có tỉ lệ:

x

y SPT

1.2.2.2 Ảnh hưởng của kiểu liên kết

Bản chất liên kết giữa các nguyên tử ảnh hưởng đáng kể đến SPT của các nguyên tử đó và do đó ảnh hưởng trực tiếp tới kiểu cấu trúc tinh thể Hợp chất liên kết ion có cấu trúc đối xứng cao, số phối trí đạt cực đại Liên kết cộng hoá trị có tính chất định hướng, số phối trí phụ thuộc vào số liên kết có thể có Do đó trong cấu trúc với liên kết cộng hoá trị thì SPT của nguyên tử thường không lớn và thường bé hơn SPT trong cấu trúc với liên kết ion tương ứng nếu kích thước của các ion hợp phần gần bằng kích thước của nguyên tử

có cấu trúc cộng hoá trị đó

1.2.3 Tính chất của ZnO

ZnO có một vùng cấm thẳng và khá lớn (khoảng ~ 3,3 eV ở nhiệt độ phòng) ZnO tinh khiết không màu và trong suốt Ở điều kiện thường kẽm oxit có dạng bột trắng mịn, khi nung trên 300oC, nó chuyển sang màu vàng

(sau khi làm lạnh thì trở lại màu trắng) Hấp thụ tia cực tím và ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 366 nm ZnO là chất bán dẫn

Bảng 1 3 Một vài thông số của ZnO

Hằng số mạng (300 K): ao, co

co/ao

0.32495 nm; 0.52069 nm

1.602 Năng lượng vùng cấm 3.3 eV (ở 300 K), tới 3.437 eV (ở 4,2 K)

Cấu trúc tinh thể Phối trí(số phối trí 4)

Tạp chất có thể được pha vào N, H, Al, In, Ga, Na, Mn, Co, Fe…

Các khuyết tật Oxygen vacancies Vo; Zinc interstitials Zni

ZnO hầu như không tan trong nước, nhưng tan trong acid tạo thành các muối:

ZnO + 2H+ → Zn2+ + H2O

ZnO là một chất lưỡng tính, nên tan được trong kiềm tạo muối zincat tan:

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2(Zn(OH)4)

Ở nhiệt độ cao khoảng 19750C, ZnO bị khử bởi C:

ZnO + C → Zn + CO

ZnO phản ứng chậm với axit béo trong dầu để sản xuất các carboxylates tương ứng, chẳng hạn như oleate hoặc stearate Kẽm oxit phản ứng mãnh liệt với bột nhôm và magiê khi nung nóng

ZnO + Mg → MgO + Zn

Phản ứng với sulfua hydro: phản ứng này được sử dụng thương mại trong việc loại bỏ H2S (ví dụ, như là chất khử mùi)

ZnO + H2S → ZnS + H2O

1.2.4 Ứng dụng của ZnO

ZnO là chất bán dẫn thuộc loại AIIBVI, có vùng cấm rộng ở nhiệt độ phòng (3.3 eV), chuyển dời điện tử thẳng, exiton tự do có năng lượng liên kết lớn (cỡ 60 meV) So với các chất bán dẫn khác, ZnO có được tổ hợp của nhiều tính chất quý báu, bao gồm tính chất điện, tính chất quang, bền vững với môi trường hidro, tương thích với các ứng dụng trong môi trường chân không, ngoài ra ZnO còn là chất dẫn nhiệt tốt, tính chất nhiệt ổn định ZnO vật liệu nano là triển vọng cho điện tử nano và lượng tử ánh sáng Do có nhiều tính chất ưu việt như vậy nên vật liệu ZnO có nhiều ứng dụng trong khoa học công nghệ và đời sống

Mặt khác bán dẫn ZnO còn là môi trường tốt để pha thêm các ion quang tích cực Vì thế pha thêm các ion kim loại chuyển tiếp vào bán dẫn ZnO tạo thành bán dẫn từ pha loãng có khả năng mang đầy đủ các tính chất: điện, quang, ứng dụng sản xuất các thiết bị điện tử nền spin, xúc tác quang

Trong công nghiệp sản xuất cao su Khoảng một nửa lượng ZnO trên thế giới được dùng để làm chất hoạt hóa trong quá trình lưu hóa cao su tự nhiên

và nhân tạo Kẽm oxit làm tăng độ đàn hồi và sức chịu nhiệt của cao su Lượng kẽm trong cao su từ 2 - 5%

Trong hội họa, mặc dù ZnO có một màu trắng đẹp nhưng nó không còn giữ vai trò chủ đạo nữa Người ta dùng nó để làm chất bảo quản giấy, gỗ Trong công nghiệp chế biến dược phẩm và mỹ phẩm: do ZnO hấp thụ tia cực tím và có tính kháng khuẩn nên nó là một trong những nguyên liệu để làm kem chống nắng, làm chất chống khuẩn trong các thuốc dạng mỡ Người ta dùng ZnO phản ứng với eugenol để làm chất giả xương răng

Trong lĩnh vực sản xuất thủy tinh, men, đồ gốm: kẽm oxit có khả năng làm giảm sự giãn nở vì nhiệt, hạ nhiệt độ nóng chảy, tăng độ bền hóa học cho sản phẩm Nó được dùng để tạo độ bóng hoặc độ mờ

Ngoài ra, kẽm oxit là nguyên liệu để sản xuất các chất các muối stearat, photphat, cromat, bromat, dithiophotphat Nó là nguồn cung cấp kẽm trong thức ăn động vật và công nghiệp xi mạ Người ta còn dùng nó để xử lý sự cố

rò rỉ khí sunfuro Kẽm oxit, kết hợp với các oxit khác, là chất xúc tác trong các phản ứng hữu cơ

ZnO vật liệu nano là triển vọng cho điện tử nano và lượng tử ánh sáng

So với các vật liệu bán dẫn khác, ZnO có tính ràng buộc cao hơn exciton engery (60 meV), có khả năng chống bức xạ, đa chức năng với việc sử dụng trong các lĩnh vực như là một áp điện lực, sắt điện từ và sắt từ ZnO dựa trên các thiết bị bán dẫn và dây nano cũng được hứa hẹn cho việc tích hợp trên một chip duy nhất Cho đến nay, các ứng dụng khác nhau của vật liệu nano ZnO như cảm biến sinh học, tia cực tím phát hiện và FED đang được thực hiện

1.3 Bạc và nano bạc [6]

1.3.1 Giới thiệu về kim loại Bạc

Bạc (Ag) nằm ở ô thứ 47 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, thuộc nhóm IB cấu hình electron của nguyên tố bạc ở các phân lớp ngoài cùng là 4d105s1

Bạc kim loại kết tinh ở dạng lập phương tâm diện, có bán kính nguyên tử

đầu trong số tất cả các kim loại Bạc cũng vượt xa các kim loại khác về tính dẻo, dễ dát mỏng và dễ kéo sợi

Về mặt hóa học, bạc là kim loại rất kém hoạt động Bạc không tác dụng với oxi không khí kể cả khi đun nóng nên bạc được xem là kim loại quý điển hình

Bạc được biết đến như một kim loại có khả năng diệt khuẩn từ khá sớm Trong lịch sử văn minh nhân loại, bạc đã từng được sử dụng để giữ sạch nước uống, xử lý môi trường, y tế và ngăn chặn sự phát tán dịch bệnh Keo bạc được xem như là chất diệt khuẩn mạnh nhất tồn tại trong tự nhiên, được sử dụng rộng rãi bằng cách uống hoặc tiêm ven để chữa trị các bệnh nấm trên da, điều trị các vết thương, vết bỏng, các bệnh đường tiêu hóa và răng miệng, làm thuốc nhỏ mắt…

1.3.2 Bạc nano và tính ưu việt của bạc nano so với bạc ion và bạc khối

Nano bạc tập hợp của các nguyên tử bạc có kích thước từ 1 tới 100 nm

thường được chế tạo ở dạng bột và dạng keo

Nano bạc mang đầy đủ tính chất của bạc khối như dẫn điện, dẫn nhiệt, khả năng xúc tác, tính điện quang, khả năng diệt khuẩn Ngoài ra, bạc nano có nhiều tính khác biệt so với bạc kim loại nhờ các đặc tính của nano như diện tích bề mặt lớn, khả năng phân tán tốt trong các dung môi Điển hình như khả năng diệt khuẩn, xúc tác tốt hơn hẳn so với bạc kim loại hay bạc ion, và lượng bạc cần sử dụng thì ít rất nhiều góp phần tiết

kiệm chi phí sản xuất

Khả năng kháng khuẩn xuất hiện cả ở bạc kim loại, bạc ion và bạc nano bởi chúng đều có thể giải phóng ion bạc ra môi trường, và chính những ion này đóng vai trò là chất diệt khuẩn Nhưng khi ở trạng thái bạc khối, lượng ion bạc được giải phóng ra là rất ít, còn nếu sử dụng dung dịch ion bạc để diệt khuẩn thì thời gian tác dụng ngắn do tính không bền của ion bạc Còn ở trạng

thái nano, với diện tích bề mặt riêng rất lớn là một hệ giải phóng ion bạc tốt, các ion bạc được giải phóng từ từ vào môi trường nên đạt khả năng diệt khuẩn cao và lâu dài

1.3.3 Các phương pháp điều chế nano bạc

Người ta có thể sử dụng các qui trình khác nhau cũng như các điều kiện khác nhau: chất đầu, phương pháp, điều kiện lọc, rửa, sấy, nung…để điều chế bạc nano với kích cỡ khác nhau để phục vụ cho những mục đích khác nhau Nói chung, cũng giống như các vật liệu nano khác, bạc chủ yếu được tổng hợp bằng hai phương pháp vật lý và hóa học Ở đây, chúng tôi chỉ đề cập đến

một số phương pháp điển hình đã được biết đến khá rộng rãi trên thế giới

Phương pháp này có ưu điểm là dễ thực hiện, dễ khống chế các điều kiện phản ứng nhưng chỉ thích hợp với các ứng dụng ở hạt keo vì khó thu sản phẩm ở dạng bột mịn Dạng bột mịn khi thu lại cũng không bền bằng dung dịch keo của nó

* Phương pháp sử dụng màng đa chất điện ly

Lớp màng của chất đa điện ly có đặc điểm có nhiều nhóm mang điện tích trái dấu

Một số chất đa điện ly được sử dụng như polyacrylic axit (PAA), polyallyamin hidroclorua (PAH), polyetylenimit (PEI) Do đặc điểm của các

chất đa điện ly là mạch dài nên chúng có thể hình thành các hố tích điện âm kích cỡ nanomet bởi các nhóm cacbonyl, nhóm chứa nitơ Các hố này sẽ hấp thụ ion Ag+ tạo thành phức bền trên màng Sau đó ta sử dụng các chất khử thích hợp để khử ion Ag+ thành Ag Đây là phương pháp tạo kích thước hạt có

độ đồng đều cao và nhỏ

* Phương pháp Polyol

Có thể dùng polyetylen glycol (PEG) và các điol làm chất khử ở nhiệt độ cao trong sự có mặt của chất làm bền để tạo ra các hạt bạc nano Qua nghiên cứu người ta thấy rằng khả năng khử PEG nhạy hơn, nó lại có mạch cacbon dài nên PEG vừa là chất khử vừa là chất bảo vệ trong quá trình phản ứng

* Phương pháp phân hủy nhiệt

Trong phương pháp này người ta sử dụng một muối bạc và axit hữu cơ thường là các lọ axit béo mạch dài thẳng làm chất bảo vệ Nung muối đó ở nhiệt độ dưới 3000C trong vòng 2 giờ ta sẽ thu được tinh thể bạc nano với kích cỡ nhỏ và phân bổ kích thước hẹp

Phương pháp này đơn giản, ít độc, tốn ít hóa chất, thời gian phản ứng thấp, dễ dàng tạo ra lượng lớn, kích thước hạt thu được rất nhỏ, phân bố trong một khoảng hẹp và thường dưới dạng tinh thể

Ngoài các phương pháp trên còn có các phương pháp khác như dùng sóng siêu âm, quang hóa hay phương pháp phóng xạ kết hợp với thủy nhiệt

1.3.4 Cơ chế diệt khuẩn của hạt nano bạc

Đã có nhiều công trình nghiên cứu giải thích hoạt tính kháng khuẩn của bạc Tuy nhiên cơ chế chính xác của bạc và ion bạc tấn công vào vi sinh vật như thế nào vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu Hiện nay tồn tại một số quan điểm giải thích cơ chế diệt khuẩn của bạc Các quan điểm này chủ yếu dựa trên sự vô hiệu hóa nhóm thiol trong men vận chuyển oxy hoặc sự tương tác với DNA dẫn đến sự đime hóa pyridine và cản trở quá trình sao chép DNA

của tế bào vi khuẩn Các nhà khoa học thuộc hãng Inovation Hàn Quốc cho rằng bạc tác dụng lên màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn Màng này là một cấu trúc gồm protein được liên kết với nhau bằng cầu nối axit amin để tạo độ cứng cho màng: các protein được gọi là peptidoglican Các ion bạc tương tác với nhóm peptidplican và ức chế khả năng vận chuyển oxy của chúng vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay sau đó thì khả năng hoạt động của vi khuẩn có thể lại được phục hồi Các tế bào động vật cấp cao có lớp màng bảo vệ hoàn toàn khác so với tế bào vi sinh vật với hai lớp lipoprotein giàu liên kết đôi có khả năng cho điện

tử, do đó không cho phép các ion bạc xâm nhập Vì vậy chúng không bị tổn thương khi tiếp xúc với ion này

Ngoài ra, các ion bạc còn có khả năng ức chế quá trình phát triển của vi khuẩn bằng cách sản sinh ra oxy hoạt tính trên bề mặt của hạt bạc:

2 Ag+ + O2- → 2 Ag0 + O0

Theo các nhà khoa học Nga, hiện nay đã có nhiều lý thuyết về cơ chế tác dụng diệt vi khuẩn của nano bạc được đề xuất, trong đó có lý thuyết hấp phụ được nhiều người chấp nhận hơn cả Bản chất lý thuyết này là ở chỗ tế bào vi khuẩn bị vô hiệu hóa là do kết quả của quá trình tương tác tĩnh điện giữa bề mặt mang điện tích âm của tế bào và ion Ag+ được hấp phụ lên đó, các ion này sau đó xâm nhập vào bên trong tế bào vi khuẩn và

vô hiệu hóa chúng

Cho đến nay mới chỉ có một quan điểm liên quan đến cơ chế tác động của nano bạc lên tê bào vi sinh vật và được đa số các nhà khoa học thừa nhận

Đó là khả năng diệt vi khuẩn của nano bạc, là kết quả của quá trình chuyển đổi các nguyên tử bạc kim loại thành dạng ion Ag+ tự do và các ion tự do này sau đó tác dụng lên vị trí mang điện tích âm trên vi khuẩn Mặc dù cơ chế tác dụng của các ion bạc lên vi sinh vật vẫn chưa hoàn toàn sáng tỏ, nhưng đa số