Language
Country/Area
No result found
Tiết lộ hình dạng của các hạt nano bạch kim: Tại sao hình cầu, dải và khối lập phương lại hấp dẫn đến vậy?
Các hạt nano bạch kim tồn tại ở dạng huyền phù hoặc keo, thường lơ lửng trong nước. Loại keo này được định nghĩa về mặt kỹ thuật là sự phân tán ổn định của các hạt trong môi trường chất lỏng (lỏng hoặc khí). Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng, kích thước của hạt nano bạch kim hình cầu có thể dao động từ khoảng 2 đến 100 nanomet (nm). Các hạt nano này có màu đỏ nâu hoặc đen trong dung dịch keo và có nhiều hình dạng khác nhau, bao gồm hình cầu, dải, hình khối và tứ diện. Các hạt nano bạch kim đã được nghiên cứu rộng rãi do các ứng dụng tiềm năng của chúng trong xúc tác, y học và tổng hợp vật liệu mới.
Phương pháp tổng hợp
Có hai phương pháp chính để tổng hợp hạt nano bạch kim. Một là khử tiền chất ion bạch kim phân tán trong dung dịch và sử dụng chất ổn định hoặc chất chặn để tạo thành hạt nano keo; hai là thâm nhập và khử tiền chất ion bạch kim thành các vi lỗ như bauxite trong vật liệu hỗ trợ. Một số tiền chất bạch kim phổ biến bao gồm axit kali hexachloroplatinic (K2PtCl6) hoặc clorua bạch kim (PtCl2).
Hình dạng và kích thước của hạt nano bạch kim bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm phương pháp tổng hợp, dung môi và các điều kiện bên ngoài.
Sự kết hợp của các tiền chất khác nhau, chẳng hạn như ruthenium clorua (RuCl3) và axit platin clo hóa (H2PtCl6), Cũng được sử dụng để tổng hợp các hạt nano kim loại hỗn hợp. Các chất khử phổ biến bao gồm hydro (H2), natri hydrua (NaBH4) và ethylene glycol (C2H6 O2), ngoài các hợp chất có nguồn gốc từ thực vật và rượu khác. Khi tiền chất kim loại bạch kim bị khử thành kim loại bạch kim trung tính (Pt0), hỗn hợp phản ứng sẽ quá bão hòa và kết tủa ở dạng hạt có kích thước nano. Các chất ổn định như natri polyacrylate hoặc natri citrate thường được sử dụng để ổn định bề mặt của hạt nano và ngăn chặn sự kết tụ của chúng.
Điều khiển hình dạng và kích thước
Nghiên cứu cho thấy phối tử và dung môi có tác động quan trọng đến kích thước và hình dạng của hạt nano bạch kim. Ramirez và cộng sự đã báo cáo phát hiện rằng hạt nano bạch kim được điều chế bằng cách phân hủy Pt2(dba)3 trong tetrahydrofuran (THF) trong môi trường khí carbon monoxide. Các hạt được tạo ra trong những điều kiện này được bao quanh bởi các phối tử THF và CO liên kết yếu và có đường kính khoảng 1,2 nm. Sau khi làm sạch, hexadecylamine (HDA) được thêm vào để thay thế các phối tử THF và CO. Sau khoảng bảy ngày, các hạt nano bạch kim tinh thể đơn phân tán có đường kính trung bình 2,1 nm đã được hình thành.
Khi sử dụng các chất ngăn chặn mạnh hơn như triphenylphosphine hoặc dedecanethiol, các hạt nano vẫn giữ được hình dạng hình cầu, cho thấy tác động của phối tử HDA lên hình dạng hạt.
Về mặt kiểm soát hình dạng và kích thước, các tỷ lệ chất chặn polymer khác nhau liên quan đến sự thay đổi nồng độ tiền chất cũng có thể đạt được hiệu quả mong muốn. Sự tổng hợp keo khử như vậy có thể tạo ra nhiều hình dạng khác nhau như tứ diện, hình khối, lăng kính không đều, khối 20 mặt và bát diện, và sự phân tán của nó phụ thuộc vào tỷ lệ nồng độ của chất chặn so với tiền chất.
Phương pháp tổng hợp xanh
Bằng cách sử dụng chiết xuất lá hồng (Diospyros kaki) làm chất khử, người ta đã đạt được sự tổng hợp thân thiện với môi trường từ axit chloroplatinic. Các hạt nano tổng hợp có dạng hình cầu với đường kính dao động trong khoảng 212 nm. Nhiệt độ và nồng độ chiết xuất từ lá. ảnh hưởng đến kích thước của hạt tổng hợp được. Qua phân tích quang phổ, người ta thấy rằng phản ứng không được thúc đẩy bởi enzyme mà bị khử bởi các phân tử nhỏ có nguồn gốc thực vật.
Thuộc tính và ứng dụng
Các tính chất vật lý và hóa học của hạt nano bạch kim khiến chúng phù hợp với nhiều ứng dụng nghiên cứu khác nhau, bao gồm điện tử, quang học, xúc tác và cố định enzyme.
Các hạt nano bạch kim được sử dụng rộng rãi làm chất xúc tác, bao gồm các phản ứng oxy hóa hydro, tổng hợp công nghiệp và khử khí thải ô tô.
Các hạt nano bạch kim, dưới ảnh hưởng của hình dạng, kích thước và hình thái của chúng, có thể phát huy tác dụng xúc tác trong dung dịch keo đồng nhất hoặc làm chất xúc tác pha khí được hỗ trợ trên vật liệu rắn. Tính chất quang học của chúng cũng rất hấp dẫn, vì chúng thể hiện hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR) đặc trưng trong phạm vi tia cực tím. Đặc tính này mang lại cho chúng tiềm năng rộng lớn trong các ứng dụng điện tử, xúc tác, cảm biến và quang điện.
Tuy nhiên, các tương tác sinh học của hạt nano bạch kim vẫn đang được nghiên cứu sâu hơn và vấn đề độc tính của chúng cũng cần được xem xét cẩn thận. Mặc dù chúng có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong y tế nhưng phản ứng và tác động lên sinh vật vẫn cần được đánh giá cẩn thận. Các hạt nano bạch kim phát huy tác dụng như thế nào trong các môi trường sinh học khác nhau và chúng sẽ có tác động gì đến cuộc sống?
