Nghiên cứu chế tạo và khảo sát các tính chất đặc trƣng của vật liệu nano kim loại platin

Trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát các tính chất đặc trưng của vật liệu nano kim loại platin” nhằm tạo ra một loại vật liệu nano góp phần làm cơ sở cho việc nghiên cứ

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn cô PGS TS Nguyễn Thị Phương Phong –

bộ môn hóa lý trường Đại học Khoa học Tự Nhiên, thầy ThS Ngô Hoàng Minh – khoa Công nghệ Hóa – Thực phẩm trường Đại học Lạc Hồng đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chúng em hoàn thành bài báo cáo luận văn tốt nghiệp

Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa Công nghệ Hóa – Thực Phẩm trường Đại học Lạc Hồng đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình thực nghiệm cũng như hoàn tất bài báo cáo

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô phòng thí nghiệm trường Đại học Khoa học Tự Nhiên đã hướng dẫn và giúp đỡ chúng em

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

PHẦN MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Vật liệu platin 4

1.1.1 Lịch sử 4

1.1.2 Cấu trúc của platin 5

1.1.3 Tính chất của platin 5

1.1.3.1 Tính chất chung 5

1.1.3.2 Đồng vị của platin 6

1.1.3.3 Tính chất vật lý và hoá học của platin 6

1.1.4 Ứng dụng của platin 8

1.2 Vật liệu nano kim loại 11

1.2.1 Tính chất vật liệu nano 11

1.2.1.1 Tính chất quang học 12

1.2.1.2 Tính chất điện 12

1.2.1.3 Tính chất từ 13

1.2.1.4 Tính chất nhiệt 13

1.2.2 Hiện tượng cộng hưởng bề mặt plasmon 13

1.2.3 Hiệu ứng bề mặt 14

1.2.4 Hiệu ứng kích thước 15

1.2.5 Phương pháp chế tạo vật liệu nano kim loại 17

1.2.5.1 Phương pháp từ trên xuống 17

1.2.5.2 Phương pháp từ dưới lên 18

1.3 Tính chất của nano platinum 18

1.3.1 Tính chất xúc tác 18

1.3.2 Tính chất quang 19

1.3.3 Tính chất từ 19

1.3.4 Tính chất nhiệt 19

1.4 Các phương pháp tổng hợp hạt nano platin 20

1.4.1 Phương pháp polyol hỗ trợ bởi nhiệt vi sóng 20

1.4.2 Phương pháp sinh học 21

1.4.3 Phương pháp vật lý 21

1.4.4 Phương pháp khử hoá học 22

1.4.5 Phương pháp ăn mòn laser 23

1.5 Ứng dụng của hạt nano Platin 23

1.5.1 Trong các phản ứng hoá học 23

1.5.2 Trong pin nhiên liệu 24

1.5.3 Trong trị liệu da thẩm mỹ 25

1.5.4 Trong công nghiệp 26

1.5.5 Trong y học 26

Chương 2: THỰC NGHIỆM 28

2.1 Hóa chất và thiết bị - dụng cụ 28

2.1.1 Các hóa chất sử dụng 28

2.1.2 Các thiết bị và dụng cụ 28

2.2 Chế tạo nano platin trong dung môi nước 30

2.2.1 Ở pH=7 30

2.2.2 Ở pH=9, 11 31

2.3 Chế tạo nano platin trong dung môi etylen glycol 32

2.3.1 Ở pH=7 32

2.3.2 Ở pH=11 33

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

3.1 Chế tạo nano platin trong dung môi nước 35

3.1.1 Ở pH=7 35

a Kết quả UV-Vis 35

b Kết quả TEM 39

3.1.2 Ở pH=9 40

a Kết quả UV-Vis 40

b Kết quả TEM 44

3.1.3 Ở pH=11 46

3.2 Chế tạo nano platin trong dung môi EG 48

3.2.1 Ở pH=7 48

a Kết quả UV-Vis 48

b Kết quả TEM 53

3.2.2 Ở pH=11 55

b Kết quả TEM 58

3.3 Phân tích nhiễu xạ tia X 60

3.4 Sản phẩm ứng dụng 61

3.4.1 Ứng dụng trong mỹ phẩm 61

3.4.2 Nanocomposite Pt/C ứng dụng làm xúc tác trong pin nhiên liệu 63

3.4.2.1 Sơ lược về pin nhiên liệu 63

3.4.2.2 Điều chế nanocomposite Pt/C 64

3.4.2.3 Kết quả EDS 65

3.4.2.4 Kết quả TEM 66

3.4.2.5 Kết quả XRD 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC 1

PHỤ LỤC 2

TSC : Trisodium Citrate dihydrate

TEM : Transmission Electron Microscopy UV-Vis: Ultraviolet – Visible

XRD : X – ray diffracton

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu 15 Bảng 1.2: Độ dài đặc trưng của một số tính chất của vật liệu 16 Bảng 2.1: Các hóa chất sử dụng 28 Bảng 3.1: Bảng giá trị bước sóng và độ hấp thu UV-Vis của dung dịch keo nano

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể của platin 5

Hình 1.2: Cấu hình electron của platin 6

Hình 1.3: Bộ chuyển đổi khí thải sử dụng platin làm xúc tác 8

Hình 1.4: Trang sức được làm từ bạch kim 9

Hình 1.5: Platin được sử dụng trong mỹ phẩm 10

Hình 1.6: Nhiệt kế platin sử dụng điện trở Platin 11

Hình 1.7: Bút và vỏ điện thoại làm bằng platin 11

Hình 1.8: Sự dao động của các hạt hình cầu dưới tác động của điện trường ánh sáng 12

Hình 1.9: Sự phân cực điện tử bề mặt của hạt hình cầu do điện trường của sóng điện từ 14

Hình 1.10: Sơ đồ chung chế tạo hạt nano kim loại 17

Hình 1.11: Cơ chế tổng hợp hạt nano platinum thông qua giai đoạn tạo mầm 20

Hình 1.12: Sử dụng vi khuẩn, nấm, các loại dịch chiết từ thân, lá, quả của thực vật để tổng hợp hạt kích thước nano 21

Hình 1.13: Sơ đồ tổng quát hình thành hạt nano kim loại 22

Hình 1.14: Ảnh TEM và sự phân bố kích thước hạt nano platin được hình thành bằng phương pháp ăn mòn laser với (a) dung dịch SDS 0.01M - (b) nước tinh khiết 23

Hình 1.15: Cấu tạo pin nhiên liệu 24

Hình 1.16: Nano platin được sử dụng trong mỹ phẩm, mặt nạ chăm sóc da 25

Hình 1.17: Hệ thống khử mùi trong tủ lạnh bằng màng lọc nano platin 26

Hình 1.18: Hạt nano platin liên kết với DNA và được kích thích bởi bức xạ ion hoá 27

Hình 2.1: Lò vi sóng Sanyo EM - S2088W 29

Hình 2.2: Quy trình chế tạo nano platin trong dung môi nước ở pH=7 30 Hình 2.3: Quy trình chế tạo nano platin trong dung môi nước ở pH=9, 11 31 Hình 2.4: Quy trình chế tạo dung dịch keo nano platin trong dung môi etylen glycol

Hình 3.11: Phổ UV-Vis các mẫu dung dịch nano Platin với các PVP khác nhau

nhiệt độ khác nhau 120oC, 140oC, 160oC, 180oC 53

Hình 3.21: Phổ UV-Vis của hạt nano Pt với PVP (1.000.000g/mol) ở pH=7, tại

những nhiệt độ khác nhau 120oC, 140oC, 160oC, 180oC 53

Hình 3.22: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu EM1.4 120oC 54

Hình 3.23: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu EM1.4 160oC 54

Hình 3.24: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu EA1.4 120oC 54

Hình 3.25: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu EA1.4 160oC 55

Hình 3.26: Phổ UV-Vis của hạt nano Pt với PVP (55.000g/mol) ở pH=11 57 Hình 3.27: Phổ UV-Vis của hạt nano Pt với PVP (1.000.000g/mol) ở pH=11 58

Hình 3.28: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu EM1.4 120oC 59

Hình 3.29: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu EM1.4 160oC 59

Hình 3.30: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu EA1.4 120oC 59

Hình 3.31: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu EA1.4 160oC 60

Hình 3.32: Kết quả XRD của mẫu nano platin 60

Hình 3.33: Sản phẩm kem dưỡng da có chứa nano Platin 63

Hình 3.34: Quy trình chế tạo nanocomposite Pt/C 64

Hình 3.35: Kết quả EDS của mẫu 1 65

Hình 3.36: Kết quả EDS của mẫu 2 66

Hình 3.37: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu 1 66

Hình 3.38: Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt của mẫu 2 67

Hình 3.39: Kết quả XRD của mẫu nanocomposite Pt/C 67

 Lý do chọn đề tài

Tổng hợp và ứng dụng của hạt nano là một trong những lĩnh vực thú vị đang được các nhà nghiên cứu quan tâm Trong đó, platin được biết đến như là kim loại thân thiện với môi trường và có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật và cuộc sống

Trong những năm gần đây, các hạt nano platin ngày càng có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: xúc tác, thiết bị điện tử, quang điện tử, lưu trữ thông tin… Do đó việc chế tạo ra các hạt nano platin kích thước nhỏ, diện tích bề mặt tăng nâng cao hiệu suất phản ứng đang thu hút sự chú ý của các nhà khoa học

Trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu chế tạo và khảo sát các tính chất đặc trưng của vật liệu nano kim loại platin” nhằm tạo ra một loại vật liệu nano góp

phần làm cơ sở cho việc nghiên cứu những ứng dụng tiếp theo trong lĩnh vực xúc tác và kỹ thuật điện tử

 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

- Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới nano platinum được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau như: phân huỷ nhiệt, khử muối kim loại, nhiệt vi sóng, phương pháp bức xạ, dùng lazer, phương pháp polyol, phương pháp solvothermal, phóng điện hồ quang, phương pháp khử nhiệt và khử sinh học

Năm 1996, T.S Ahmadi và cộng sự là những nhà khoa học đầu tiên nghiên cứu về việc chế tạo hạt nano Platinum hình khối [3]

Năm 2004, Thurston Herricks cùng với nhóm nghiên cứu đã tổng hợp hạt nano Platinum và điều khiển hình thái hạt bằng sodium nitrate Tác giả đã thay đổi nồng độ của NaNO3 khi cho phản ứng với axit H2PtCl6 để thay đổi kích thước và hình dạng hạt nano platinum [13]

Năm 2006, Yonglan Luo và Xuping Sun đã dùng phương pháp xử lý nhiệt để điều chế hạt nano platinum và sử dụng poly (vinyl alcohol) làm chất bảo vệ [14]

Năm 2008, R Venu và cộng sự đã sử dụng dung dịch mật ong để tổng hợp hạt nano platinum theo hướng sinh học [15]

Ngoài ra còn nhiều công trình nghiên cứu khác đã tổng hợp thành công hạt nano platinum và có thể điều khiển hình dạng, kích thước của chúng bằng cách thay đổi các tiền chất ban đầu

- Tình hình nghiên cứu trong nước

Ở nước ta, số lượng bài nghiên cứu về chế tạo và khảo sát các tính chất của vật liệu nano platinum còn rất ít Hiện tại có nhóm của Giáo sư Nguyễn Đức Chiến, nhóm của PSG TS Nguyễn Thị Phương Phong nghiên cứu về vấn đề này Các kết quả bước đầu cho thấy đã chế tạo và khảo sát các tính chất của vật liệu nano platin nhằm ứng dụng vào pin nhiên liệu

 Mục tiêu nghiên cứu

Bằng phương pháp khử hóa học và phương pháp polyol có sự hỗ trợ của vi sóng nghiên cứu quy trình chế tạo vật liệu nano Pt từ tác chất acid chloroplatinic

H2PtCl6; trong môi trường etylen glycol, nước; chất bảo vệ polyvinylpyrrolidone (PVP), chất khử trisodium citrate dihydrate (TSC) Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng, kích thước, sự phân bố và độ ổn định hạt nano Pt Nghiên cứu các tính chất hóa lý đặc thù của hạt nano Pt Định hướng ứng dụng làm xúc tác trong chế tạo pin nhiên liệu, trong mỹ phẩm

 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu chế tạo dung dịch nano Pt bằng phương pháp khử hóa học và phương pháp polyol từ tác chất axit chloroplatinic H2PtCl6 với chất khử Trisodium citrate Na3C6H5O7; chất khử vừa là dung môi etylen glycol, dung môi H2O, chất bảo

vệ PVP Quá trình chế tạo được thực hiện có sự hỗ trợ của vi sóng

Nghiên cứu ảnh hưởng của trọng lượng phân tử chất bảo vệ PVP, chất khử Trisodium citrate Na3C6H5O7, chất khử vừa là dung môi etylen glycol tới kích thước, sự phân bố, độ ổn định của hạt nano Pt thu được

Khảo sát sự ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật trong quá trình tổng hợp đến hình dạng, kích thước và sự phân bố của hạt nano Pt thu được như: nhiệt độ phản ứng, tỉ lệ giữa tác chất và chất bảo vệ

Nghiên cứu các tính chất hóa lý đặc thù của hạt nano Pt thu được như: tính chất quang học, cấu trúc tinh thể, kích thước và sự phân bố, độ ổn định kích thước hạt

 Phương pháp nghiên cứu

Xây dựng quy trình điều chế dung dịch keo nano Pt bằng phương pháp khử hóa học có hỗ trợ nhiệt vi sóng với tác chất là axit chloroplatinic, dung môi nước, chất khử TSC, chất bảo vệ PVP ở pH=7, 9, 11

Xây dựng quy trình điều chế dung dịch keo nano Pt bằng phương pháp polyol

có hỗ trợ nhiệt vi sóng với tác chất là axit chloroplatinic, chất khử vừa là dung môi etylen glycol, chất bảo vệ PVP ở pH=7, 11

Sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại, độ tin cậy cao như UV-Vis, TEM, XRD, EDS

Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu platin

1.1.1 Lịch sử

Platin được biết đến với những tên gọi khác như bạch kim hay vàng trắng Cho tới bây giờ vẫn chưa thể khẳng định platin được tìm thấy khi nào Các nhà khảo cổ đã tìm thấy cái hộp bằng bạch kim trong mộ của nữ hoàng Sapenapit thế kỉ VII trước công nguyên

Vào thế kỉ 16,17 những người thực dân Tây Ban Nha một lần khi đi dọc sông Colombia họ đã tìm thấy vàng và nó có lẫn một kim loại màu trắng rất nặng Họ đã không thể nào tách kim loại màu trắng này ra khỏi vàng nên gây khó khăn cho việc chế tác vàng Tên gọi platin có từ đây nghĩa là “bạc xấu” Nên lúc bấy giờ bạch kim còn rẻ hơn nhiều so với bạc

Theo phương diện khoa học thì từ năm 1557 nhà khoa học Italia Scaliger đã

mô tả thứ kim loại trắng tìm thấy ở Nam Mỹ Hai thế kỷ trôi qua, Viện Hàn lâm Khoa học Paris gửi một đoàn thám hiểm sang các thuộc địa Tây Ban Nha, khi về nước, một viên trung úy trẻ người Tây Ban Nha có tên Ungioa trong đoàn thám hiểu

đã viết một cuốn sách “Bản tường trình lịch sử về chuyến đi Nam Mỹ” và in tại Madrid năm 1748 Trong sách nói rằng có một mỏ vàng phải bỏ không khai thác vì trong quặng có chứa hàm lượng platin cao

Sau đó hai năm, một số nhà khoa học Anh đã mô tả thứ kim loại màu trắng tìm thấy ở Nam Mỹ Tháng 11 năm 1750, Oatxơn đã công bố về sự tìm ra một kim loại mà ông gọi là “Platin – del – pinto” Công trình này đã gây được sự chú ý của nhiều nhà khoa học Đến năm 1752, nhà hóa học Thụy Sĩ H Scheffer công bố một báo cáo chi tiết về platin Đến năm 1772, Sickinghen nghiên cứu tỉ mỉ những tính chất của platin và hợp kim của nó với vàng và bạc Ông cũng nghiên cứu tính tan của platin trong nước cường toan Đặc biệt ông đã dùng amoniclorua để kết tủa platin trong dung dịch Nhưng những nghiên cứu này sau mười năm mới được công

bố Chính vì thế vẫn chưa thể nào khẳng định năm nào là năm tìm ra kim loại platin

1.1.2 Cấu trúc của platin

Platin có cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm mặt (FCC) hay còn được gọi

là tinh thể lập phương khối đặc khít (cubic close-packed)

Tương ứng cấu hình electron là:

[Xe]4f145d96s1

Platin là kim loại thuộc phân nhóm VIIIB nên có tính trơ và rất ít bị ăn mòn hóa học thậm chí khi ở nhiệt độ cao

Hình 1.2: Cấu hình electron của platin 1.1.3.2 Đồng vị của platin

Platin có 6 đồng vị trong tự nhiên, gồm có: 190

Pt,192Pt,194Pt,195Pt,196Pt,198Pt Trong số các đồng vị này thì 195Pt là đồng vị phổ biến nhất chiếm 33,83% 190Pt là đồng vị hiếm nhất, chỉ chiếm 0,01%

Ngoài ra platin còn có 31 đồng vị tổng hợp khác, có khối lượng nguyên tử từ

166 đến 202 Nên tổng số đồng vị của platin là 37 đồng vị

1.1.3.3 Tính chất vật lý và hoá học của platin

Tính chất vật lý:

Trạng thái vật chất Rắn

Năng lượng ion hóa 870kJ.mol-1, 1791 kJ.mol-1

Khối lượng riêng 195,084g/cm3

Ở điều kiện thường, platin không bị gỉ trong không khí Platin tác dụng chậm với brom lỏng ở nhiệt độ thường Khi đun nóng, platin tác dụng với khí clo theo các phản ứng sau:

Pt + 2HCl (đặc, nóng) + 2Cl2 → H2PtCl6 Platin tác dụng với kiềm nóng chảy khi có mặt oxi hay chất oxi hóa khác Bởi vậy không được nấu chảy kiềm hay nung hỗn hợp chứa kiềm trong chén hay bát làm bằng platin mà dùng chén hay bát bằng sắt niken hoặc bạc Một điểm đáng chú ý nữa là không được nung nóng các chén bát platin ở vùng giữa ngọn lửa vì ở

đó Cacbon tác dụng với platin tạo thành cacbua

Platin dễ nấu chảy với các kim loại họ Platin (trừ Ruteni và Osmi), với cả Fe,

Co, Ni, Cu, Au, v.v…, khó nấu chảy với Sb, Bi, Sn, Pb, Ag Do đó, không được dùng chén Pt để nấu chảy kim loại và tất cả các chất có thể giải phóng kim loại ở nhiệt độ cao (vì tạo nên các hợp chất dễ nóng chảy với Pt), nấu chảy kiềm, peoxit kim loại, xyanua, sunfua, sunfit, thiosunfat Cũng không dùng chén Pt để nấu chảy các hỗn hợp gồm có: B, Si, P, As, Sb tự do và các hợp chất của chúng với kim loại (borua, silixua…) Để làm sạch các chén Pt, ta có thể đun sôi với HCl đặc hoặc HNO3 đặc hay nấu chảy một hỗn hợp đồng lượng H3BO3 và KBF4

Tương tác của Pt với hydro phân tử cũng là một điểm nổi bật Platin bột và muội platin hấp thụ một lượng đáng kể H2 Ở áp suất thường và ở 80oC, một thể tích kim loại platin có thể hấp thụ 100 thể tích H2

1.1.4 Ứng dụng của platin

 Trong lĩnh vực xúc tác

Xúc tác là một lĩnh vực quan trọng hiện nay nhằm nâng cao hiệu quả của các phản ứng hóa học và paltin là một vật liệu xúc tác được sử dụng từ những ngày đầu cũng như chiếm một phần lớn lượng chất xúc tác hiện đang sử dụng

Platin là chất xúc tác chính cho pin nhiên nhiệu, nó làm tăng mức độ phản ứng hóa học (tăng quá trình khử oxi)

Platin có tính ổn định cao và hoạt tính điện xúc tác cao đối với những phản ứng quan trọng trong các tế bào nhiên liệu được hỗ trợ bởi các quá trình oxi hóa điện hóa của hydro và các phân tử hữu cơ nhỏ

Hơn 1/3 lượng bạch kim sản xuất hàng năm cho các thị trường quốc tế được

sử dụng trong các bộ chuyển đổi chất xúc tác nhằm kiểm soát khí thải độc hại của

xe hơi

Hình 1.3: Bộ chuyển đổi khí thải sử dụng platin làm xúc tác

Ngoài ra platin còn được sử dụng trong quá trình reforming xúc tác trong công nghệ hóa lọc dầu để tạo những sản phẩm mong muốn

 Trong lĩnh vực chế tạo trang sức

Trong một thời gian dài trước đây platin bị chê oan nhưng tới cuối thế kỷ 20 platin còn quý hơn cả vàng và những đồ trang sức được làm từ platin có lẫn vàng còn giá trị hơn nữa Hiện nay, việc dùng platin để chế tạo trang sức rất phổ biến và dần thay thế vàng một phần nào đó Platin có khả năng chống oxy hóa tốt cũng như rất ít gây dị ứng

Hình 1.4: Trang sức được làm từ bạch kim

do là nguyên nhân gây ra lão hóa

Platin an toàn cho da nhạy cảm và hoàn toàn không gây hại cho cơ thể, thậm chí chúng còn được sử dụng như chất phụ gia thực phẩm được Bộ Y Tế Nhật Bản cho phép

Hình 1.5: Platin được sử dụng trong mỹ phẩm

Platin được sử dụng trong các thiết bị y tế như máy điều hòa nhịp tim, máy khử rung tim

Ngoài ra, các hợp chất của platin còn được sử dụng trong hóa trị liệu ung thư Ví dụ như hợp chất cisplatin có tác dụng độc với tế bào, chống u và thuộc loại các chất alkyl hóa

 Trong công nghiệp và trong đời sống

Với tính chất chống ăn mòn nổi bật, điểm nóng chảy cao và hoạt tính xúc tác cao, bạch kim và các hợp chất của nó có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp vượt hơn hẳn việc sử dụng chúng trong đồ kim hoàn

Từ năm 1825 nó đã được dùng để pha chế vào thép tạo ra một loại thép mới cứng hơn nhiều các loại thép trước đó Nó cũng chịu được sự va đập rất mạnh và không bị gãy

Với công nghiệp điện, platin được sử dụng để sản xuất các cặp nhiệt điện và các nhiệt kế điện trở, cũng như các công tắc điện và các điện cực cho các ứng dụng khác nhau

Hình 1.6: Nhiệt kế platin sử dụng điện trở platin

Trong công nghiệp thủy tinh, bạch kim được dùng cho thiết bị thủy tinh nấu chảy, như các khuôn kéo sợi thủy tinh để chế tạo sợi thủy tinh, nồi nấu kim loại

Còn với công nghiệp máy bay dùng cho các điện cực của bugi để mồi bằng tia lửa cho động cơ đốt trong của máy bay và dùng cho các bộ phận đánh lửa trong tuabin chạy bằng khí đốt của động cơ máy bay

Ngày nay nhu cầu sử dụng platin trong các ứng dụng công nghệ cao tăng lên nhanh chóng do chúng có tính chống ăn mòn tốt với nhiệt độ nóng chảy cao Các sản phẩm có yêu cầu cao đều cần sử dụng platin như: lọc hóa dầu, màn hình LCD, kính mắt, thuốc chống ung thư, sơn, ổ đĩa cứng, cáp sợi quang và chất nổ

Hình 1.7: Bút và vỏ điện thoại làm bằng platin 1.2 Vật liệu nano kim loại

1.2.1 Tính chất vật liệu nano

1.2.1.1 Tính chất quang học

Tính chất quang của hạt nano kim loại có được do sự dao động tập thể của các điện tử dẫn đến từ quá trình tương tác với bức xạ sóng điện từ Khi dao động như vậy, các điện tử sẽ phân bố lại trong hạt nano làm cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành một lưỡng cực điện Do vậy xuất hiện một tần số cộng hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng các yếu tố về hình dáng, độ lớn của hạt nano và môi trường xung quanh là các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất Ngoài ra, mật độ hạt nano cũng ảnh hưởng đến tính chất quang Nếu mật độ loãng thì có thể coi như gần đúng hạt tự do, nếu nồng độ cao thì phải tính đến ảnh hưởng của quá trình tương tác giữa các hạt

Hạt nano kim loại tương tác với ánh sáng qua các cơ chế khác nhau Do những tính chất này mà các hạt nano thường được cho vào một chất nền quang học

để thực hiện những chức năng mong muốn Hạt nano kim loại tương tác với với ánh sáng theo hiệu ứng công hưởng plasmon (Plasmon resonance), xuất hiện từ đám mây điện tử

Hình 1.8: Sự dao động của các hạt hình cầu dưới tác động của điện trường ánh sáng

1.2.1.2 Tính chất điện

Tính dẫn điện của kim loại rất tốt nhờ vào mật độ điện tử tự do cao Đối với vật liệu khối, các lí luận về độ dẫn dựa trên cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn Điện trở của kim loại đến từ sự tán xạ của điện tử lên các sai hỏng trong mạng tinh thể và tán xạ với dao động nhiệt của nút mạng (phonon) Tập thể các điện tử chuyển

động trong kim loại (dòng điện I) dưới tác dụng của điện trường (U) có liên hệ với nhau thông qua định luật Ohm: U = IR Định luật Ohm cho thấy đường I-U là một đường tuyến tính Khi kích thước của vật liệu giảm dần, hiệu ứng lượng tử do giam hãm làm rời rạc hóa cấu trúc vùng năng lượng Hệ quả của quá trình lượng tử hóa này đối với hạt nano là I-U không còn tuyến tính nữa mà xuất hiện một hiệu ứng gọi

là hiệu ứng chắn Coulomb làm cho đường I-U bị nhảy bậc với giá trị mỗi bậc sai khác nhau một lượng e/2C cho U và e/RC cho I, với e là điện tích của điện tử, C và

R là điện dung và điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực

1.2.1.3 Tính chất từ

Các kim loại quý như vàng, bạc có tính nghịch từ ở trạng thái khối do sự

bù trừ cặp điện tử Khi vật liệu thu nhỏ kích thước thì sự bù trừ trên sẽ không toàn diện nữa và vật liệu có từ tính tương đối mạnh Các kim loại có tính sắt từ ở trạng thái khối như các kim loại chuyển tiếp sắt, cobalt, nickel thì khi kích thước nhỏ sẽ phá vỡ trật tự sắt từ làm cho chúng chuyển sang trạng thái siêu thuận từ Vật liệu ở trạng thái siêu thuận từ có từ tính mạnh khi có từ trường và không có từ tính khi từ trường bị ngắt đi, tức là từ dư và lực kháng từ hoàn toàn bằng không

1.2.1.4 Tính chất nhiệt

Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một số các nguyên tử lân cận có liên kết mạnh gọi là số phối vị Các nguyên tử trên bề mặt vật liệu sẽ có số phối vị nhỏ hơn số phối vị của các nguyên tử ở bên trong nên chúng có thể dễ dàng tái sắp xếp để có thể ở trạng thái khác hơn Như vậy, nếu kích thước của hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm

1.2.2 Hiện tượng cộng hưởng bề mặt plasmon

Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề mặt là sự kích thích tập thể đồng thời của tất cả các điện tử tự do trong vùng dẫn tới một dao động đồng pha Các hạt nano kim loại với kích thước nhỏ hơn bước sóng trong vùng khả kiến bộc lộ đặc tính tự nhiên liên quan đến cộng hưởng plasmon bề mặt phụ thuộc vào đặc tính hình học

của hạt nano khi chúng bị kích thích bởi trường điện từ Trên bề mặt của hạt kim loại, plasmon thể hiện ở dạng sóng được truyền dọc theo bề mặt của vật dẫn ở phần chuyển tiếp giữa kim loại và vật liệu điện môi chứa hạt Plasmon bề mặt (sóng điện từ) bị kích thích khi các photon của bước sóng tới đập vào khu vực chuyển tiếp kim loại/điện môi và kích thích dao động cộng hưởng ở bề mặt, tạo nên một dạng sóng truyền (plasmon bề mặt)

Hình 1.9: Sự phân cực điện tử bề mặt của hạt hình cầu do điện trường của sóng

điện từ

1.2.3 Hiệu ứng bề mặt

Khi vật liệu có kích thước nhỏ thì tỉ số nguyên tử trên bề mặt và tổng số nguyên tử của vật liệu gia tăng Ví dụ, xét vật liệu tạo thành từ các hạt nano hình cầu Nếu gọi ns là số nguyên tử nằm trên bề mặt, n là tổng số nguyên tử thì mối liên

hệ giữa hai con số trên sẽ là ns = 4n2/3 Tỉ số giữa số nguyên tử trên bề mặt và tổng

số nguyên tử sẽ là f = ns/n = 4/n1/3 = 4r0/r, trong đó r0 là bán kính của nguyên tử và r

là bán kính của hạt nano Như vậy, nếu kích thước của vật liệu giảm (r giảm) thì tỉ

số f tăng lên

Do nguyên tử trên bề mặt có nhiều tính chất khác biệt so với tính chất của các nguyên tử ở bên trong lòng vật liệu nên khi kích thước vật liệu giảm đi thì hiệu ứng có liên quan đến các nguyên tử bề mặt, hay còn gọi là hiệu ứng bề mặt tăng lên

do tỉ số f tăng Khi kích thước của vật liệu giảm đến nm thì giá trị f này tăng lên đáng kể Sự thay đổi về tính chất có liên quan đến hiệu ứng bề mặt không có tính đột biến theo sự thay đổi về kích thước vì f tỉ lệ nghịch với r theo một hàm liên tục

Điện trường

+ + + + +

Bảng 1.1: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu

Năng lƣợng

bề mặt (erg/mol)

Năng lƣợng bề mặt/ Năng lƣợng tổng (%)

đã làm nên cái tên “vật liệu nano” mà ta thường nghe đến ngày nay

Ở vật liệu khối, kích thước vật liệu lớn hơn nhiều lần độ dài đặc trưng này dẫn đến các tính chất vật lý đã biết trước đó Ở đây không có sự chuyển tiếp một cách liên tục về tính chất khi đi từ vật liệu khối đến vật liệu nano Chính vì vậy, khi nói đến vật liệu nano, chúng ta phải nhắc đến tính chất đi kèm của vật liệu đó

Đối với kim loại, quãng đường tự do trung bình của điện tử có giá trị vài chục nm Khi chúng ta cho một dòng điện chạy qua một dây dẫn kim loại, nếu kích thước của dây rất lớn so với quãng đường tự do trung bình của điện tử trong kim loại này thì chúng ta sẽ có định luật Ohm cho dây dẫn Định luật cho thấy sự tỉ lệ tuyến tính của dòng và thế đặt ở hai đầu sợi dây

Bây giờ chúng ta thu nhỏ kích thước của sợi dây cho đến khi nhỏ hơn độ dài quãng đường tự do trung bình của điện tử trong kim loại thì sự tỉ lệ liên tục giữa dòng và thế không còn nữa mà tỉ lệ gián đoạn với một lượng tử độ dẫn là e2/h, trong

đó e là điện tích của điện tử, h là hằng số Planck Lúc này hiệu ứng lượng tử xuất hiện Có rất nhiều tính chất bị thay đổi giống như độ dẫn, tức là bị lượng tử hóa do kích thước giảm đi Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng chuyển tiếp cổ điển – lượng tử trong các vật liệu nano do việc giam hãm các vật thể trong một không gian hẹp mang lại (giam hãm lượng tử) Bảng cho thấy giá trị độ dài đặt trưng của một số tính chất vật liệu

Bảng 1.2: Độ dài đặc trưng của một số tính chất của vật liệu

(nm)

Điện

- Bước sóng của điện tử

- Quãng đường tự do trung bình không đàn hồi

- Vách domain, tương tác trao đổi

- Quãng đường tán xạ spin

- Giới hạn siêu thuận từ

- Độ dài suy giảm

- Độ sâu bề mặt kim loại

1.2.5 Phương pháp chế tạo vật liệu nano kim loại

Ngày nay có rất nhiều phương pháp để chế tạo vật liệu nano như phương pháp vật lý, hóa học, sinh học nhưng nói một cách tổng quát thì có hai phương pháp để chế tạo vật liệu nano là phương pháp từ trên xuống và phương pháp từ dưới lên

Hình 1.10: Sơ đồ chung chế tạo hạt nano kim loại 1.2.5.1 Phương pháp từ trên xuống

Phương pháp này sử dụng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu khối thành vật liệu có kích thước nano Phương pháp này có ưu điểm là: đơn giản và khá hiệu quả, có thể tạo ra một lượng lớn vật liệu nano với nhiều loại vật liệu khác nhau

và kích thước lớn Tuy nhiên nó tạo ra vật liệu có kích thước có độ đồng nhất không cao cũng như tiêu hao năng lượng khá lớn, trang thiết bị phức tạp chính vì vậy phương pháp này ít được sử dụng [1]

1.2.5.2 Phương pháp từ dưới lên

Phần lớn vật liệu nano được sử dụng hiện nay được chế tạo theo phương pháp từ dưới lên Nguyên lý của phương pháp này là hình thành vật liệu nano kim loại từ các nguyên tử hay ion Các nguyên tử, ion bị tác động bởi các tác nhân hóa học, vật lý, sinh học sẽ kết hợp với nhau tạo các hạt kim loại có kích thước nanomet Ưu điểm của phương pháp này là tiện lợi, kích thước hạt tương đối nhỏ và đồng đều, đồng thời thiết bị cho phương pháp này đơn giản Nhưng với phương pháp này để tạo ra một lượng lớn vật liệu sẽ rất khó khăn và tốn kém

1.3 Tính chất của nano platinum

Hạt nano platin có hai tính chất khác biệt với vật liệu khối giống như các hạt nano kim loại khác đó là hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng kích thước

tử có trên bề mặt Có thể đánh giá sự tập trung này bởi công thức:

Trong đó: Ps là tỉ số của số nguyên tử trên bề mặt và tổng số nguyên tử (N) trong hạt vật liệu

Khi ở kích thước nano, do hiệu ứng bề mặt cũng như sự thay đổi cấu trúc điện tử có thể làm tăng hoạt tính xúc tác một cách đặc biệt trong hạt nano so với vật liệu khối

1.3.2 Tính chất quang

Sự tương tác với ánh sáng của vật liệu nano và vật liệu khối là khác nhau Khi vật liệu ở kích thước nano thì đường kích hạt sẽ bằng hoặc nhỏ hơn bước sóng ánh sáng Khi vật liệu nano có đường kính hạt gần với bước sóng ánh sáng và được bao bọc trong chất nền với các chỉ số khúc xạ khác nhau, khi đó ánh sáng với bước sóng thích hợp sẽ bị phân tán (scatter)

Vật liệu nano platin đã được khảo sát các tính chất quang học dựa trên các màng mỏng, các dây hay các hạt nano bằng các phương pháp nghiên cứu khác nhau như kỹ thuật hấp thụ, kỹ thuật quang phổ phát xạ hay phổ Raman

Hình dạng, độ lớn cũng như mật độ của hạt nano platin thay đổi làm cho bước sóng phản xạ thay đổi dẫn đến màu sắc thay đổi nên có thể nói những yếu tố này ảnh hưởng đến tính chất quang học

1.3.3 Tính chất từ

Zhang và cộng sự [4] đã nghiên cứu từ tính của platin có cấu trúc nano với các hình thái khác nhau, hình thái học của hạt nano platinum được điều khiển thông qua nhiệt độ và thời gian của phản ứng tổng hợp Một thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn đã được sử dụng để mô tả từ tính của hạt nano platin Các hạt nano platin dạng nhánh thể hiện từ tính cao hơn nhiều so với hạt nano platin hình cầu

Hạt nano platin hình cầu thuận từ trong khi các nhánh hạt nano bị nhiễm sắt

từ tại nhiệt độ phòng Các chất hoạt động bề mặt cũng ảnh hưởng đến từ tính của nano platin

1.3.4 Tính chất nhiệt

Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một số các

nguyên tử lân cận có liên kết mạnh gọi là số phối vị Các nguyên tử trên bề mặt vật liệu sẽ có số phối vị nhỏ hơn số phối vị của các nguyên tử ở bên trong nên chúng có thể dễ dàng tái sắp xếp để có thể ở trạng thái khác hơn Như vậy, nếu kích thước của hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm

1.4 Các phương pháp tổng hợp hạt nano platin

1.4.1 Phương pháp polyol hỗ trợ bởi nhiệt vi sóng

Đây là phương pháp trung gian giữa hóa học và vật lí Nguyên lý là dùng chất khử hoá học có chứa các nhóm (-OH) kết hợp với sóng điện từ để tạo ra hạt nano

Trong phương pháp này axit chloroplatinic H2PtCl6 được khử tạo thành nguyên tử platin nhờ các chất khử như: glycerol- C3H5(OH)3, eltylen glycol-

C2H4(OH)2, ethanol… với sự hiện diện của các chất ổn định như PVP, PVA có tác dụng bảo vệ hạt nano tạo thành

Dưới tác dụng của lò vi sóng, axit H2PtCl6 và các chất khử sẽ nóng lên nhanh hơn, nhiệt cung cấp cho dung dịch đồng đều và ổn định Do đó quá trình tạo ra hạt nano platin sẽ diễn ra một cách nhanh chóng Phương pháp gia nhiệt trong lò vi sóng có ưu điểm hơn các phương pháp khác là do nhiệt độ trong dung dịch được phân tán đều giúp cho các hạt nano platin tạo ra có kích thước đồng đều

Hình 1.11: Cơ chế tổng hợp hạt nano platin thông qua giai đoạn tạo mầm

Ngoài ra, kích thước hạt và hình dạng của nano có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi nồng độ của tiền chất, thành phần của dung môi và thời gian của lò vi sóng Mặt khác đây là một phương pháp đơn giản, dễ thực hiện và không mất nhiều thời gian

1.4.2 Phương pháp sinh học

Sự phát triển trong lĩnh vực tổng hợp hạt nano theo hướng sinh học là một khía cạnh quan trọng trong khoa học và công nghệ nano Sinh tổng hợp các hạt nano Platin đã được thực hiện bằng cách sử dụng các tác nhân như vi khuẩn, tảo, mật ong, nấm (Fusarium oxysporum), các loại dịch chiết từ thân, lá, quả của thực vật để khử ion Pt4+ thành nguyên tử Pt0

Phương pháp này thân thiện với môi trường, không sử dụng hoá chất đắt tiền nhưng thường mất khá nhiều thời gian cho phản ứng

Hình 1.12: Sử dụng vi khuẩn, nấm, các loại dịch chiết từ thân, lá, quả của thực vật

để tổng hợp hạt kích thước nano

1.4.3 Phương pháp vật lý

Là phương pháp tạo vật liệu nano từ nguyên tử hoặc chuyển pha Nguyên tử

để hình thành vật liệu nano được tạo ra từ phương pháp vật lý: bốc bay nhiệt (đốt, phóng xạ, phóng điện hồ quang)

Đây là phương pháp sử dụng các tác nhân vật lý như sóng điện từ (tia UV, tia laser) để khử ion platin tạo thành hạt nano platin Dưới tác dụng của nhiều nhân tố vật lý, có nhiều quá trình biến đổi của dung môi và các phụ gia của dung môi để

sinh ra các gốc hóa học có tác dụng khử ion kim loại.Trong đó các chất phản ứng không có sự thay đổi hoá học nào Hạt nano platin được tổng hợp bằng phương pháp vật lý để thường rất da dạng gồm màng mỏng kích thước nano, hạt nano, dây nano và thanh nano

1.4.4 Phương pháp khử hoá học

Phương pháp khử hóa học là dùng các tác nhân hóa học để khử ion platin tạo thành nguyên tử platin ở dạng đơn chất, sau đó các nguyên tử này kết hợp với nhau tạo thành các hạt platin có kích thước nano Thông thường các tác nhân hóa học ở dạng dung dịch lỏng nên còn gọi là phương pháp hóa ướt Đây là phương pháp từ dưới lên Dung dịch ban đầu thường là: H2PtCl6, K2PtCl4

Các tác nhân hóa học có thể sử dụng là: NaBH4, sodium citrate, acid focmic, ethanol, hydrogen, hydrogen peroxid, hydroxylammine, hydrazine, formaldehyde

và các dẫn xuất của nó

Hình 1.13: Sơ đồ tổng quát hình thành hạt nano kim loại

Để các hạt phân tán tốt trong dung môi mà không bị kết thành đám, người ta

sử dụng phương pháp tĩnh điện để làm cho bề mặt các hạt nano có cùng điện tích và

đẩy nhau hoặc dùng phương pháp bao bọc bằng các chất hoạt động bề mặt hoặc các hợp chất polymer Phương pháp tĩnh điện đơn giản nhưng bị giới hạn bởi một số chất khử Phương pháp sử dụng các chất bảo vệ được sử dụng khá thông dụng nhưng trong một số trường hợp chất bảo vệ làm ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu

1.4.5 Phương pháp ăn mòn laser

Đây là phương pháp từ trên xuống Vật liệu ban đầu là một platin được đặt trong một dung dịch có chứa chất hoạt hóa bề mặt là sodium dodecyl sulfate (SDS) Một chùm Laser xung có bước sóng 532 nm, tần số 10 Hz, đường kính của tấm kim loại bị các chùm tia laser tác dụng từ 1,5-2 mm Dưới tác dụng của chùm laser xung, các hạt nano có kích thước từ 2-7 nm được hình thành và được bao phủ bởi chất hoạt hóa bề mặt SDS với nồng độ từ 0,01 M

Hình 1.14: Ảnh TEM và sự phân bố kích thước hạt nano platin được hình thành bằng phương pháp ăn mòn laser với (a) dung dịch SDS 0.01M - (b) nước tinh khiết 1.5 Ứng dụng của hạt nano Platin

1.5.1 Trong các phản ứng hoá học

Quá trình khử hóa glucozo bằng H2 là một quá rất quan trọng hiện nay vì nó cho ra sản phẩm là sorbitol được ứng dụng rộng rãi trong dược phẩm để sản xuất vitamin C, thuốc ho xiro, là loại đường ít calo dành cho bệnh nhân tiểu đường quá trình khử hóa này cần phải sử dụng một hệ chất xúc tác trong đó có platin Trước đây vấn đề này rất hạn chế vì việc đưa những xúc tác này vào trong phản ứng rất đắt

đỏ, nhưng hiện nay với việc chế tạo thành công hạt nano kim loại nói chung và hạt nano platin nói riêng đã làm quá trình này phát triển nhanh chóng, và trên thế giới

đã có những hệ xúc tác dị thể cho quá trình này như xúc tác 5%Pd-5%Bi/C (tên thương mại MPB5 cung cấp bởi hãng Sud-Chemie-MT), xúc tác 5%Pt/C (ESCAT10 của Engelhard) và 1% Pt-4% Pd-5%Bi/C (CEF 196 XRA/W của Desgussa)

1.5.2 Trong pin nhiên liệu

Các hạt nano platin được sử dụng làm chất xúc tác đột phá trong pin nhiên liệu do những tinh thể này làm tăng xúc tác cho sự oxy hóa nhiên liệu và sản xuất hydrogen Xúc tác trên nền hạt nano platin có chi phí thấp, các pin nhiên liệu có tính

ổn định, nâng cao hiệu quả và độ bền của pin nhiên liệu hydro

Hình 1.15: Cấu tạo pin nhiên liệu

Pin nhiên liệu hoạt động bằng cách phân hủy nhiên liệu và chuyển đổi năng lượng trực tiếp thành điện Trong pin nhiên liệu anode và cathode được ngăn cách bởi lớp màng trao đổi proton (PEM)

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell Trung tâm Vật liệu Năng lượng đã thực hiện một khám phá mang tính đột phá là thay vì sử dụng platin làm chất xúc tác trong các tế bào nhiên liệu thì họ sử dụng các hạt nano platin được phân tán vào vật liệu nền là TiO2 sau đó thêm vào vonfram để tăng tính dẫn điện của chất xúc tác Quá trình này cũng làm cho vật liệu rẻ hơn nhiều so với một chất xúc tác sử dụng platin tinh khiết

Vật liệu nano platin với hoạt tính điện xúc tác cao đối với quá trình oxi hóa ethanol là một hứa hẹn cho các ứng dụng tương lai

1.5.3 Trong trị liệu da thẩm mỹ

Nhờ có kích thước nhỏ hơn rất nhiều lần so với lỗ nang lông nên hạt nano platin có thể mang theo các loại hoá mỹ phẩm đi vào các lớp da từ nông đến sâu một cách dễ dàng giúp cho làn da trắng hồng, liền sẹo do mụn Hạt nano platin có chức năng làm tăng sức sống của tế bào nhờ đó chống lão hóa tốt

Khi platin ở kích thước nano thì diện tích bề mặt tăng lên, tăng khả năng chống oxi hoá giúp da trắng sáng Mặt khác, nano platin còn chống vi trùng mạnh nhờ giải phóng điện tử, các electron này dễ chuyển động, phá vỡ các mối liên kết, tạo ra các phản ứng oxy hoá khử… ngăn chặn quá trình sinh trưởng của vi khuẩn làm tổn hại da

Ngoài ra nano platin và một số chất khác còn được sử dụng trong việc điều chế viên nang, mặt nạ chăm sóc da giúp giảm thiểu sự xuất hiện của nếp nhăn trên

da, phục hồi những vùng da khô sạm, giúp trẻ hoá làn da…

Hình 1.16: Nano platin được sử dụng trong mỹ phẩm, mặt nạ chăm sóc da

1.5.4 Trong công nghiệp

Hiện nay, tính năng khử khuẩn bằng nano platin đã được ứng dụng vào nhiều loại thiết bị gia dụng như điều hòa nhiệt độ, tủ lạnh, và một số dụng cụ khác như thiết bị xông hơi nóng dùng ion nano platin có tác dụng chống lão hoá làn da

Hãng Mitshubishi đã sản xuất ra máy điều hoà với màng lọc nano platin giúp kháng khuẩn và khử mùi hiệu quả

Sanyo đã sử dụng công nghệ khử mùi nano platin cho tủ lạnh, lớp màng lọc nano platin bên trong tủ tạo hiệu quả kháng khuẩn và khử mùi toàn diện, ngăn chặn

sự sinh sôi của vi khuẩn, giữ rau quả tươi ngon hơn

Hình 1.17: Hệ thống khử mùi trong tủ lạnh bằng màng lọc nano platin

1.5.5 Trong y học

Theo nhóm tác giả Erika Porcel, Samuel Liehn cùng các đồng nghiệp [6]: các hạt nano platin là một nguyên liệu đầy hứa hẹn để điều trị ung thư, dựa trên sự kết hợp của chúng với bức xạ ion, các hạt nano platin tăng cường mạnh mẽ hiệu quả sinh học của phóng xạ Đặc tính nhạy với ánh sáng của các hạt nano platin được tăng cường do điện tử tự khuếch đại bên trong các hạt nano

Hình 1.18: Hạt nano platin liên kết với DNA và được kích thích bởi bức xạ ion hoá

Ngoài ra hạt nano platin còn có thể ngăn chặn bệnh tiểu đường: Nhóm nghiên cứu tại Đại học Arkansas, Mỹ phát hiện ra rằng các ống nano được phủ hạt nano platin sẽ nhạy hơn trong việc phát hiện bệnh tiểu đường và hơn thế nữa thiết bị này không sử dụng kim nên không gây đau đớn cho người bệnh

Chương 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Hóa chất và thiết bị - dụng cụ

2.1.1 Các hóa chất sử dụng

Bảng 2.1: Các hóa chất sử dụng

Hexachloroplatinic acid H2PtCl6.6H2O Prolabo 99%

Polyvinyl pyrrolidone (C6H9NO)n Merk

Mw=1.000.000 g/mol Mw=55.000 g/mol Polyvinyl pyrrolidone (C6H9NO)n India Mw=40.000 g/mol Trisodium citrate

2.1.2 Các thiết bị và dụng cụ

- Lò vi sóng Sanyo EMS22088W – Output 800W- tần số 2450MHz

Hình 2.1: Lò vi sóng Sanyo EM - S2088W

- Cân điện tử 5 số, sai số ±0,0001g

- Máy khuấy từ IKA RET control-visc, Đức

- Máy quang phổ UV-Vis NIR-V670, JACCO, Nhật

2.2 Chế tạo nano platin trong dung môi nước

2.2.1 Ở pH=7

Quy trình được thực hiện như sau:

Hình 2.2: Quy trình chế tạo nano platin trong dung môi nước ở pH=7

Thuyết minh quy trình

Dung dịch keo nano platin được điều chế như sau:

Cho PVP vào nước cất, tiến hành khuấy từ và gia nhiệt trong lò vi sóng cho đến khi PVP tan hoàn toàn trong nước (dung dịch trong suốt)

Dung dịch H2PtCl6 được cho vào hệ với thể tích xác định, tiếp tục khuấy đều Dùng micropipet cho dung dịch TSC vào hệ với các thể tích khác nhau, tiếp tục khuấy đều

Sau khi phản ứng xảy ra, hạt nano platin đã được tạo ra, tiến hành khuấy ở nhiệt độ phòng khoảng 10 phút để giải nhiệt cho dung dịch, tránh sự kết tụ của các hạt nano platin, giúp các hạt nano platin có kích thước nhỏ và đồng đều