Nghiên cứu và chế tạo keo bạc có cấu trúc Nanô bằng phương pháp vi sóng

Journal of Thu Dau Mot university, No2 – 2011<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> NGHIEÂN CÖÙU VAØ CHEÁ TAÏO KEO BAÏC COÙ CAÁU TRUÙC NANOÂ<br /> BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP VI SOÙNG<br /> <br /> Huyønh Duy Nhaân(1), Nguyeãn Ngoïc Khoa Tröôøng(2), Nguyeãn Vaên Nghóa(2),<br /> Tröông Vaên Chöông(3), Leâ Quang Tieán Duõng(3)<br /> (1) Tröôøng Ñaïi hoïc Thuû Daàu Moät, (2) Tröôøng Ñaïi hoïc Quy Nhôn; (3) Tröôøng Ñaïi hoïc Khoa hoïc Hueá<br /> <br /> TOÙM TAÉT<br /> Baøi baùo trình baøy keo baïc coù caáu truùc nanoâ ñaõ ñöôïc cheá taïo baèng phöông phaùp vi soùng.<br /> Phöông phaùp naøy ñôn giaûn vaø deã laëp laïi. Caùc pheùp ño haáp thuï cuûa keo baïc ñöôïc thöïc hieän treân<br /> phoå UV-Vis. Hình daïng vaø kích thöôùc cuûa haït nanoâ Ag ñöôïc quan saùt vaø phaân tích baèng kính<br /> hieån vi ñieän töû truyeàn qua (TEM). Caùc haït nanoâ Ag ñaõ ñöôïc söû duïng ñeå kieåm tra khaû naêng<br /> khaùng khuaån vôùi E.Coli thoâng qua boä loïc nöôùc ñaõ ñöôïc phuû baèng keo Ag.<br /> Töø khoùa: haït nanoâ baïc, vi soùng, PVP<br /> *<br /> 1. Giôùi thieäu heä phaûn öùng laø taïo ñoäng hoïc cho söï toång<br /> Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, vaät lieäu nanoâ hôïp cöïc nhanh.<br /> ñaõ ñöôïc söû duïng trong nhieàu öùng duïng daân Trong baøi baùo naøy chuùng toâi trình baøy<br /> duïng vaø thöông maïi. Nhöõng vaät lieäu naøy coù keát quaû nghieân cöùu cheá taïo keo Ag coù caáu<br /> caùc tính chaát hoùa hoïc vaø vaät lí vöôït troäi so truùc oáng nanoâ xuaát phaùt töø AgNO3 thöông<br /> vôùi nhöõng vaät lieäu thoâng thöôøng do kích maïi vôùi chaát oån ñònh caáu truùc baèng<br /> thöôùc cuûa chuùng raát nhoû vaø dieän tích beà maët phöông phaùp vi soùng. Caùc thieát bò ñeàu do<br /> raát lôùn. Trong soá nhöõng vaät lieäu nanoâ ñoù, Ag boä moân vaät lí chaát raén Tröôøng Ñaïi hoïc<br /> nanoâ ñaõ vaø ñang thu huùt nhieàu söï quan taâm Khoa hoïc Hueá töï cheá taïo. Ñaây laø phöông<br /> nghieân cöùu do nhöõng öùng duïng tuyeät vôøi cuûa phaùp ñôn giaûn vaø deã laëp laïi.<br /> noù trong caùc lónh vöïc nhö: dieät khuaån vaø khöû 2. Thí nghieäm<br /> truøng, chaát khöû muøi, mó phaåm, deät, chaát xuùc 2.1. Vaät lieäu<br /> taùc, caûm bieán, vaät lieäu phöùc hôïp nanoâ... [1],<br /> Goàm: AgNO3 (99%), Ethylene glycol<br /> [2], [3], [4]. Hieän nay coù raát nhieàu phöông<br /> (EG) (99%), PolyVinylpyrrolidone (PVP)<br /> phaùp ñeå cheá taïo Ag coù caáu truùc nanoâ nhö<br /> (Sigma Aldrich 99,9%)<br /> chieáu xaï tia , phöông phaùp hoùa öôùt... trong<br /> soá ñoù phöông phaùp vi soùng ñöôïc caùc nhaø 2.2. Cheá taïo keo Ag caáu truùc oáng nanoâ<br /> khoa hoïc treân theá giôùi aùp duïng khaù phoå bieán. 2.2.1. Khaûo saùt theo thôøi gian chieáu xaï vi<br /> Vi soùng laø moät kó thuaät caáp nhieät baèng vieäc soùng<br /> taïo dao ñoäng phaân töû ôû toác ñoä raát cao, khaû Hoøa tan 0,0051 g muoái AgNO3 vaøo 30<br /> naêng caáp nhieät nhanh vaø ñoàng nhaát. Öu ml nöôùc thu ñöôïc 30 ml dung dòch AgNO3<br /> ñieåm chính cuûa vieäc ñöa vi soùng vaøo trong noàng ñoä 1 mM. Khuaáy ñeàu 0,0167 g PVP<br /> <br /> 46<br />  Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2 - 2011<br /> <br /> <br /> trong 30 ml dung moâi EG baèng maùy khuaáy Hoøa troän töøng 10 ml dung dòch AgNO3<br /> töø trong thôøi gian 1 phuùt thu ñöôïc 30 ml 1 mM vaøo 5 maãu chöùa dung dòch PVP/EG<br /> dung dòch PVP/EG noàng ñoä 5 mM. coù noàng ñoä nhö treân theo tæ leä 1:1 vaø<br /> Hoøa troän 30 ml dung dòch PVP/EG 5 khuaáy ñeàu baèng maùy khuaáy töø trong<br /> mM vaøo 30 ml dung dòch AgNO3 1 mM khoaûng vaøi giaây, ñöôïc 5 maãu chöùa hoãn<br /> theo tæ leä 1:1. Khuaáy ñeàu baèng maùy khuaáy hôïp 20 ml AgNO3/PVP/EG coù tæ soá mol<br /> töø trong khoaûng vaøi giaây thu ñöôïc hoãn PVP/AgNO3 laàn löïôït laø r = 10; r = 5; r =<br /> hôïp 60ml AgNO3/PVP/EG. Sau ñoù chia 2,5; r = 1,25 vaø r = 0,625.<br /> laøm 3 maãu, moãi maãu chöùa hoãn hôïp 20 ml Laàn löôït cho töøng maãu vaøo loø vi<br /> AgNO3/PVP/EG. soùng (loø vi soùng ñöôïc ñaët ôû cheá ñoä caáp<br /> Laàn löôït cho töøng maãu vaøo loø vi soùng nhieät coâng suaát 400 W) roài chieáu xaï vi<br /> (loø vi soùng ñöôïc ñaët ôû cheá ñoä caáp nhieät soùng ôû thôøi gian nhö nhau laø 3 phuùt.<br /> coâng suaát 400 W) roài chieáu xaï vi soùng ôû Phoå haáp thuï cuûa keo Ag ñöôïc khaûo<br /> thôøi gian laàn löôït laø 1,5 phuùt; 3 phuùt vaø 5 saùt baèng maùy UV-Vis (2450 Shimadzu<br /> phuùt. Thu ñöôïc keo Ag nanoâ coù maøu vaøng spectrophotometer). Vi caáu truùc cuûa keo<br /> töôi ñaëc tröng. baïc ñöôïc ño baèng kính hieån vi ñieän töû<br /> 2.2.2. Khaûo saùt theo tæ soá mol cuûa truyeàn qua TEM (Jeol Jem 1010). Ñeå kieåm<br /> PVP/AgNO3 tra khaû naêng dieät khuaån cuûa keo Ag<br /> <br /> Goïi tæ soá mol cuûa PVP/AgNO3 laø: chuùng toâi kieåm tra thoâng qua nöôùc ñöôïc<br /> n PVP loïc bôûi boä loïc nöôùc coù phuû keo Ag.<br /> r<br /> n AgNO 3. Keát quaû vaø thaûo luaän<br /> 3<br /> <br /> <br /> Hoøa tan 0,0085 g muoái AgNO3 vaøo 50 Hình 1 laø phoå haáp thuï UV-vis cuûa keo<br /> ml nöôùc thu ñöôïc 50 ml dung dòch AgNO3 Ag nanoâ vôùi thôøi gian chieáu xaï vi soùng töø<br /> noàng ñoä 1 mM. 1,5 ñeán 5 phuùt (hình 1).<br /> <br /> Khuaáy ñeàu 0,0222 g PVP trong 20 ml Cöôøng ñoä phoå haáp thuï cuûa keo Ag nanoâ<br /> dung moâi EG baèng maùy khuaáy töø trong trong vuøng böôùc soùng töø 320 ñeán 800 nm<br /> thôøi gian 1 phuùt thu ñöôïc 20 ml dung dòch taêng nhanh khi taêng thôøi gian chieáu xaï vi<br /> PVP/EG noàng ñoä 10 mM. Chia ñoâi 20 ml soùng töø 1,5 ñeán 5 phuùt. Chöùng toû quaù trình<br /> dung dòch naøy, ñöôïc moãi dung dòch 10 ml. hình thaønh caáu truùc nanoâ Ag ñaõ dieãn ra. Caùc<br /> Theâm 10 ml dung moâi EG vaøo 10 ml dung ñænh cuûa phoå haáp thuï coù söï dòch chuyeån nheï<br /> dòch PVP/EG 10 mM, ñöôïc 20 ml dung töø böôùc soùng 416 ñeán 422 nm khi taêng thôøi<br /> dòch PVP/EG noàng ñoä 5 mM. Cöù nhö theá gian chieáu xaï vi soùng. Phoå haáp thuï cuûa keo<br /> chia ñoâi 20 ml dung dòch naøy, roài laïi theâm Ag nanoâ vôùi thôøi gian chieáu xaï vi soùng töø 3<br /> 10 ml dung moâi EG vaøo seõ thu ñöôïc 5 ñeán 5 phuùt khoâng coù söï thay ñoåi ñaùng keå veà<br /> maãu, moãi maãu chöùa 10 ml dung dòch tín hieäu phoå. Nhö vaäy, vôùi khoaûng thôøi gian<br /> PVP/EG coù noàng ñoä laàn löôït laø 10 mM; 5 chieáu xaï vi soùng töø 3 ñeán 5 phuùt, quaù trình<br /> mM; 2,5 mM; 1,25mM vaø 0,625 mM. khöû cuûa caùc ion Ag+ ñaõ xaûy ra hoaøn toaøn.<br /> <br /> 47<br /> Journal of Thu Dau Mot university, No2 – 2011<br /> <br /> <br /> Tuy nhieân, vôùi maãu ñöôïc chieáu xaï vi soùng ôû phuùt. Chính vì vaäy, chuùng toâi coá ñònh thôøi<br /> thôøi gian 3 phuùt coù tính oån ñònh cao hôn so gian chieáu xaï vi soùng laø 3 phuùt ñeå tieán haønh<br /> vôùi maãu ñöôïc chieáu xaï vi soùng ôû thôøi gian 5 caùc nghieân cöùu tieáp theo.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 5 phút<br /> <br /> 3 phút<br /> <br /> <br /> 1,5 phút<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1: Phoå haáp thuï UV-vis cuûa keo Ag nanoâ vôùi thôøi gian chieáu xaï vi soùng<br /> töø 1,5 ñeán 5 phuùt (AgNO3 1mM; PVP/EG 5 mM)<br /> <br /> Hình 2 laø phoå haáp thuï UV ‟ vis cuûa keo Ag nanoâ vôùi tæ soá mol r cuûa PVP/AgNO3 töø<br /> 0,625 ñeán 10.<br /> <br /> 10<br /> <br /> 5<br /> 2,5<br /> 1,25<br /> 0,625<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2: Phoå haáp thuï UV-vis cuûa keo Ag nanoâ vôùi tæ soá mol cuûa PVP/AgNO3<br /> töø 0,625 ñeán 10 (AgNO3 1 mM; t= 3 phuùt)<br /> <br /> Khi tæ soá mol cuûa PVP/AgNO3 thaáp (töø laân caän böôùc soùng 424 nm. Ñoä roäng cuûa phoå<br /> 0,625 ñeán 2,5), phoå haáp thuï ñöôïc môû roäng haáp thuï heïp hôn. Cöôøng ñoä phoå haáp thuï taêng<br /> hôn vôùi daûi ñuoâi daøi ôû vuøng böôùc soùng treân leân laø do söï taêng hieäu suaát hình thaønh cuûa<br /> 600 nm. Ñieàu naøy laø do söï ñoùng goùp cuûa daûi caùc haït Ag nanoâ coù caáu truùc hình caàu. Ñoä<br /> dao ñoäng doïc cuûa caùc saûn phaåm nanoâ moät roäng phoå haáp thuï heïp hôn laø do söï giaûm veà<br /> chieàu (thanh vaø daây nanoâ) ñöôïc hình thaønh. kích thöôùc cuûa caùc haït nanoâ Ag. Do noàng ñoä<br /> Do noàng ñoä cuûa chaát oån ñònh PVP thaáp, coù söï cuûa chaát oån ñònh PVP cao, coù söï öu tieân hình<br /> öu tieân hình thaønh caùc thanh vaø daây nanoâ. thaønh caùc haït nanoâ hình caàu.<br /> Khi taêng tæ soá mol cuûa PVP/AgNO3 leân (töø 5 Hình 3 TEM cuûa Ag nanoâ trong tröôøng<br /> ñeán 10), phoå haáp thuï coù cöôøng ñoä taêng leân ôû hôïp söû duïng chaát oån ñònh laø PVP nhö hình 3.<br /> <br /> 48<br />  Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 2 - 2011<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3: AÛnh TEM cuûa Ag nanoâ khi duøng chaát oån ñònh laø PVP trong thôøi gian<br /> chieáu xaï vi soùng 3 phuùt (AgNO3 1mM PVP/EG 5 mM)<br /> Khi tæ soá mol cuûa PVP/AgNO3 laø 5 vaø goám ñaõ phuû keo Ag nanoâ seõ ñöôïc laáy maãu<br /> ôû thôøi gian chieáu xaï vi soùng laø 3 phuùt, chæ ñeå kieåm tra söï coù maët cuûa vi khuaån<br /> xuaát hieän caùc haït Ag nanoâ coù caáu truùc E.Coli. Keát quaû kieåm tra sau 48 giôø cho<br /> hình caàu vôùi ñöôøng kính trung bình töø 5 ‟ thaáy: khoâng coøn thaáy nhoùm khuaån E.Coli<br /> 12nm. Caùc haït coù kích thöôùc töông ñoái naøo coù trong maãu nöôùc.<br /> nhoû vaø ñoàng nhaát. Ñieàu naøy chöùng toû quaù 4. Keát luaän<br /> trình khöû cuûa caùc ion Ag+ xaûy ra hoaøn<br /> Keo Ag coù caáu truùc nanoâ ñaõ ñöôïc<br /> toaøn, tính chaát cuûa keo Ag nanoâ oån ñònh ôû<br /> toång hôïp thaønh coâng baèng phöông phaùp vi<br /> thôøi gian chieáu xaï vi soùng 3 phuùt.<br /> soùng. Phoå UV-Vis cuûa keo Ag cho thaáy keo<br /> Maãu nöôùc ñöôïc laáy töø soâng Ñoâng Ba, haáp thuï maïnh ôû vuøng böôùc töø 400 nm ñeán<br /> khu vöïc chôï Phuù Bình, thaønh phoá Hueá, 430 nm, ñaây cuõng chính laø maøu vaøng ñaëc<br /> tænh Thöøa Thieân Hueá. Nöôùc ôû ñaây bò tröng cuûa keo Ag nanoâ. Caùc haït Ag trong<br /> nhieãm khuaån E.Coli ñöôïc xaùc ñònh taïi keo coù caáu truùc hình caàu ñöôøng kính töø 5<br /> Trung taâm Y teá döï phoøng tænh Thöøa Thieân ‟ 12 nm ñöôïc quan saùt bôûi aûnh TEM. Keo<br /> Hueá vôùi haøm löôïng laø 4,2.102 CFU/100 Ag cheá taïo ñöôïc böôùc ñaàu cho khaû naêng<br /> ml. Maãu nöôùc sau khi ñöôïc loïc qua boä loïc dieät khuaån toát.<br /> *<br /> INVESTEGATION AND FABRICATION OF NANOSIZED SILVER<br /> COLLOIDS BY MICROWAVE METHOD<br /> Huynh Duy Nhan(1), Nguyen Ngoc Khoa Truong(2), Nguyen Van Nghia(2),<br /> Truong Van Chuong(3), Le Quang Tien Dung(3)<br /> (1) Thu Dau Mot University , (2) Quy Nhon University, (3) College of Sciences, Hue University<br /> ABSTRACT<br /> This paper presents nanosized silver colloids being prepared by microwave method. This<br /> method is simple and easy to repeat. Absorption measurements of nanosized silver colloids<br /> are carried out on UV-Vis spectra. The shape and size of silver nanoparticles are observed<br /> <br /> 49<br /> Journal of Thu Dau Mot university, No2 – 2011<br /> <br /> <br /> and analyzed by transmission electron microscope (TEM). The silver nanoparticles were used<br /> to test the antibacteria ability with E.Coli passing through the water filter being covered by<br /> silver colloids.Keywords: Silver nanoparticles, microwave, PVP.<br /> Keywords: silver nanoparticles, microwave, PVP.<br /> TAØI LIEÄU THAM KHAÛO<br /> [1] Nguyen Quoc Hien, Bui Huy Du, Ñang Van Phu, Nguyen Ngoc Duy, Nguyen Tri Quoc,<br /> Nguyen Thi Kim Lan, Vo Thi Kim Lang, Ngo Vo Ke Thanh, Nguyen Thi Phuong<br /> Phong, ‚Preparation of colloidal silver nanoparticles in poly (N-Vinylpyrrolidone) by -<br /> irradiation‛, Proceedings of IWNA, Vung Tau, Vietnam, 2007, 226 ‟ 231.<br /> [2] Sudhir Kapoor, Kirti Patel, D P Dave, Tulsi Mukherjee, ‚Synthesis of nanosized silver<br /> colloids by microwave dielectric heating‛, J. Chem. Sci. 117, 53-60, 2005.<br /> [3] Prashant Jain, T.Pradeep, ‚Potential of Silver Nanoparticle-Coated Polyurethane<br /> Foam As an Antibacterial Water Filter‛, Biotechnology and bioengineerring. 90, 2005.<br /> [4] Ying-Jie Zhu, Xian-Luo Hu, ‚Microwave-assisted polythiol reduction method: a new<br /> solid-lique route to fast preparation of silver nanowires‛, Materials Letters. 58, 1517-<br /> 1519, 2004.<br /> [5] Masaharu Tsuji, Yuki Nishazawa, Kisei Matsumoto, Nobuhiro Miyamae, Takeshi<br /> Tsuji, Xu Zhang, ‚Rapid synthesis of silver nanostructures by using microwave-polyol<br /> method with the assistance of Pt seeds and polyvinylpyrrolidone‛, Colloids and<br /> Surfaces A: Physicochem.Eng. Aspects. 293, 185-194, 2007.<br /> [6] Masaharu Tsuji, Kisei Matsumoto, Peng Jiang, Ryoichi Matsuo, Xin-Lin Tang,<br /> Khairul Sozana Nor Kamarudin, ‚Roles of Pt seeds and chloride anions in the<br /> preparation of silver nanorods and nanowires by microwave-polyol method‛, Colloids<br /> and Surfaces A: Physicochem.Eng. Aspects, 2007.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 50<br />