TÍNH CHẤT ỨNG DỤNG VÀ CÁCH ĐIỀU CHẾ NANO VÀNG - 123doc

Tải bản đầy đủ (.docx) (25 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Luận Văn - Báo Cáo
>>
3. Công nghệ - Môi trường

TÍNH CHẤT ỨNG DỤNG VÀ CÁCH ĐIỀU CHẾ NANO VÀNG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.04 MB, 25 trang )

Phụ lụcNANO VÀNGTổng quan về nano vàngI.Vàng là tên nguyên tố hoá học có kí hiệu Au và số nguyên tử 79trong bảng tuần hoàn. Là kim loại chuyển tiếp (hoá trị 3 và 1) mềm,dễ uốn, dễ dát mỏng, màu vàng và chiếu sáng khi thành khối, nhưngcó thể có màu đen, hồng ngọc hay tía khi được cắt nhuyễn.Vàngkhông phản ứng với hầu hết các hoá chất nhưng lại chịu tác dụngcủa nước cường toan (aqua regia) để tạo thành axit cloroauric cũngnhư chịu tác động của dung dịch xyanua của các kim loại kiềm. Kimloại này có ở dạng quặng hoặc hạt trong đá và trong các mỏ bồi tíchvà là một trong số kim loại đúc tiền, có giá trị vô cùng to lớn trongcuộc sống của con người từ xưa tới nay.Thời Trung Cổ, vàng thường được xem là chất có lợi cho sứckhoẻ, với niềm tin rằng một thứ hiếm và đẹp phải là thứ tốt cho sứckhoẻ. Thậm chí một số người theo chủ nghĩa bí truyền và một sốhình thức y tế thay thế khác coi kim loại vàng có sức mạnh với sứckhoẻ. Một số loại muối của vàng thực sự có tính chất chống viêm vàđang được sử dụng trong y tế để điều trị chứng viêm khớp và cácloại bệnh tương tự khác.Tuy nhiên, chỉ các muối và đồng vị của vàngmới có giá trị y tế, khi là nguyên tố (kim loại) vàng trơ với mọi hoáchất nó gặp trong cơ thể. Ở thời hiện đại, tiêm vàng đã được chứngminh là giúp làm giảm đau và sưng do thấp khớp và lao.Ngày nay, nhờ vào tiến bộ trong lĩnh vực khoa học Nano(Nanoscience), người ta có thể xác định thêm nhiều đặc tính kháccủa kim loại này. Khi khoa học công nghệ phát triển và nhu cầu sửdụng trong các ứng dụng sinh - y học, thì hạt vàng có thêm ứngdụng mới trong thực tiễn dưới dạng đặc biệt đó là đó là: hạt Nanovàng1Hạt nano vàng (Au) với 2 liên kết điện tích bề mặt và dạng sản xuất tiêu thụtrên thế giớiII.Các tính chất của hạt nano vàng1. Tính chất quang họcTính chất quang học của hạt nano vàng, bạc trộn trong thủy tinhlàm cho các sản phẩm từ thủy tinh có các màu sắc khác nhau đãđược người La Mã sử dụng từ hàng ngàn năm trước. Các hiện tượngđó bắt nguồn từ hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt (surfaceplasmon resonance) do điện tử tự do trong hạt nano hấp thụ ánhsáng chiếu vào. Kim loại có nhiều điện tử tự do, các điện tử tự donày sẽ dao động dưới tác dụng của điện từ trường bên ngoài nhưánh sáng. Thông thường các dao động bị dập tắt nhanh chóng bởicác sai hỏng mạng hay bởi chính các nút mạng tinh thể trong kimloại khi quãng đường tự do trung bình của điện tử nhỏ hơn kíchthước. Nhưng khi kích thước của kim loại nhỏ hơn quãng đường tự dotrung bình thì hiện tượng dập tắt không còn nữa mà điện tử sẽ daođộng cộng hưởng với ánh sáng kích thích.Do vậy, tính chất quang của hạt nano được có được do sự daođộng tập thể của các điện tử dẫn đến từ quá trình tương tác với bứcxạ sóng điện từ. Khi dao động như vậy, các điện tử sẽ phân bố lạitrong hạt nano làm cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành mộtlưỡng cực điện. Do vậy xuất hiện một tần số cộng hưởng phụ thuộcvào nhiều yếu tố nhưng các yếu tố về hình dáng, độ lớn của hạtnano 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. Nếumật độ loãng thì có thể coi như gần đúng hạt tự do, nếu nồng độ caothì phải tính đến ảnh hưởng của quá trình tương tác giữa các hạt.2Hình 2. Dạng sản phẩm nano vàng được sản xuất trên thế giới vớikích thước khác nhau có màu sắc khác nhau tuỳ thuộc kích thướccủa hạt (biểu thị bằng nm)2. Tính chất điệnTính dẫn điện của kim loại rất tốt, hay điện trở của kim loại nhỏnhờ vào mật độ điện tử tự do cao trong đó. Đối với vật liệu khối, cáclí 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 hỏngtrong 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 điệnI) dưới tác dụng của điện trường (U) có liên hệ với nhau thông quađịnh luật Ohm: U = IR, trong đó R là điện trở của kim loại.Định luật Ohm cho thấy đường I-U là một đường tuyến tính. Khikích thước của vật liệu giảm dần, hiệu ứng lượng tử do giam hãmlàm rời rạc hóa cấu trúc vùng năng lượng. Hệ quả của quá trìnhlượng tử hóa này đối với hạt nano là I-U không còn tuyến tính nữamà xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu ứng chắn Coulomb (Coulombblockade) làm cho đường I-U bị nhảy bậc với giá trị mỗi bậc sai khácnhau một lượng e/2C cho U và e/RC cho I, với e là điện tích của điệntử, C và R là điện dung và điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực.3. Tính chất từCác kim loại quý như vàng, bạc,... có tính nghịch từ ở trạng tháikhối do sự bù trừ cặp điện tử. Khi vật liệu thu nhỏ kích thước thì sựbù trừ trên sẽ không toàn diện nữa và vật liệu có từ tính tương đối3mạnh. Các kim loại có tính sắt từ ở trang thái khối như các kim loạichuyển tiếp sắt, cô ban, ni ken thì khi kích thước nhỏ sẽ phá vỡ trậttự sắt từ làm cho chúng chuyển sang trạng thái siêu thuận từ. Vậtliệu ở trạng thái siêu thuận từ có từ tính mạnh khi có từ trường vàkhông có từ tính khi từ trường bị ngắt đi, tức là từ dư và lực kháng từhoàn toàn bằng không.4. Tính chất lýNhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liênkết giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể. Trong tinh thể, mỗi mộtnguyên tử có một số các nguyên tử lân cận có liên kết mạnh gọi làsố phối vị. Các nguyên tử trên bề mặt vật liệu sẽ có số phối vị nhỏhơn số phối vị của các nguyên tử ở bên trong nên chúng có thể dễdàng tái sắp xếp để có thể ở trạng thái khác hơn. Như vậy, nếu kíchthước của hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm. Ví dụ, hạtvàng 2 nm có Tm = 500°C, kích thước 6 nm có Tm = 950°C .5. Tính chất hóa (xúc tác vàng trên chất mang)Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của vàng chưađược hiểu một cách đầy đủ. Nhưng sự tồn tại của hạt nano vàng(