ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ NANO







NGUYỄN VĂN THUẬN





NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẢI KHÁNG KHUẨN
NON – WOVEN TẨM NANO BẠC LÀM MIẾNG
LÓT CHO MŨ BẢO HIỂM






LUẬN VĂN THẠC SỸ

Thành phố Hồ Chí Minh - 2010

i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG NGHỆ NANO






NGUYỄN VĂN THUẬN



NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẢI KHÁNG KHUẨN
NON – WOVEN TẨM NANO BẠC LÀM MIẾNG
LÓT CHO MŨ BẢO HIỂM


Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nano
(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)

LUẬN VĂN THẠC SĨ


Người hướng dẫn khoa học




TS. NGUYỄN THỊ PHƯƠNG PHONG



Thành phố Hồ Chí Minh – 2010

ii
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, các kết quả nghiên cứu, hình ảnh và số liệu được sử
dụng trong luận văn thạc sỹ này do chính tôi và nhóm nghiên cứu thực hiện và
phân tích, không sao chép từ bất cứ tài liệu nào khác.



Nguyễn Văn Thuận



























iii
LỜI CẢM ƠN

Hai năm, khoảng thời gian không phải là dài tuy nhiên nó cũng không
ngắn để hoàn thành chương trình ở bậc cao học. Với tôi việc hoàn thành khoá
luận này như là một kỳ kiểm tra những kiến thức về Khoa học công nghệ nano
nói chung và chuyên ngành Vật liệu và linh kiện nano nói riêng. Khoá luận đã
phần nào rà soát lại những kiến thức mà bản thân chưa nắm bắt được trong quá
trình học tập.
Để hoàn thành khoá luận này, ngoài nỗ lực của bản thân tôi luôn nhận
được sự giúp đở chân tình của gia đình, thầy cô và bạn bè. Thông qua khoá luận
này, tôi đặc biệt gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Nguyễn Thị Phương Phong
đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành khoá luận. Bên cạnh đó tôi cũng xin

chân thành cảm ơn Thạc sĩ Ngô Võ Kế Thành cùng các cộng sự đã dành thời
gian để đọc và góp nhiều ý kiến cho khoá luận. Lời cảm ơn cũng xin được gởi
đến quý thầy cô và cán bộ Trường Đại học Công nghệ - ĐHQG HN và Phòng
thí nghiệm Công nghệ nano - ĐHQG TP.HCM.
Đây là đề tài nghiên cứu khá mới mẻ tại Việt Nam nên không thể tránh
khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi rất mong sẽ nhận được sự thông cảm và góp ý
chân thành từ phía quý thầy cô và bạn bè.

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2010


Nguyễn Văn Thuận



iv
MỤC LỤC

LUẬN VĂN THẠC SỸ i
LỜI CAM ĐOAN ii
LỜI CẢM ƠN iii
MỤC LỤC iv
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt vi
Danh mục các bảng biểu vii
Danh mục các hình vè và đồ thị viii
Lời mở đầu 01
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 04
1.1 Giới thiệu hạt nano 04
1.1.1 Khái niệm 04
1.1.2 Phân loại hạt nano 04

1.2 Giới thiệu hạt nano Ag 07
1.2.1 Phương pháp chế tạo hạt nano kim loại 07
1.2.2 Các phương pháp tổng hợp hạt nano Ag 07
1.2.3 Các loại polymer ổn định hạt nano Ag 13
1.2.4 Ứng dụng nano Ag 14
1.3 Vải kháng khuẩn Nonwoven 15
1.3.1 Vải Nonwoven 15
1.3.2 Miếng lót mũ bảo hiểm 15
1.3.3 Tạo vải kháng khuẩn 16
1.3.4 Tình hình nghiên cứu về vải kháng khuẩn Nonwoven 18
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM 21
2.1 Vật liệu và thiết bị 21
2.1.1 Vật liệu chế tạo keo nano Ag 21
2.1.2 Vật liệu vải nonwoven và hoá chất cho thử nghiệm sinh học 21
2.1.3 Các thiết bị và dụng cụ 22

v
2.2 Phương pháp 23
2.2.1 Phương pháp chế tạo keo nano Ag 23
2.2.2 Phương pháp chế tạo vải kháng khuẩn nonwoven 24
2.2.3 Các phương pháp phân tích hoá lý của sản phẩm chế tạo được . 24
2.2.4 Phương pháp đánh giá khả năng diệt khuẩn của mẫu vải
nonwoven tẩm nano Ag 26
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 30
3.1 Tổng hợp dung dịch keo nano Ag 30
3.2 Vải Nonwoven kháng khuẩn 41
3.3 Hoạt tính kháng khuẩn của vải Nonwoven 45
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49
4.1 Kết luận 49
4.2 Kiến nghị 50

CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

















vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
TEM Transmission Electron Microscope
FE – SEM Field Emission Scanning Electron Microscope
ICP – AAS Inductively-Coupled Plasma Atomic Absorption
Spectroscopy
UV –Vis Ultraviolet-visible spectroscopy
EDTA Ethylenediamine tetra acetic
SDS Sodium dodecyl sulfate
PTCC Persian Type Culture Collection
PVA Polyvinyl alcol

PVP Polyvinyl pyrrolidone
PEG Polyethylene glycol
CFU/ml Colony-forming units per milliliter
FDA Food and Drug Administration – FDA United States
AOAC Association of Official Agricultural Chemists - AOAC
International
















vii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Các hóa chất để điều chế nano Ag 21
Bảng 3.1. Bảng thông số các tác chất khảo sát cho quá trình tổng hợp keo
nano Ag theo nồng độ muối bạc, theo thời gian, và theo công suất lò vi sóng 31
Bảng 3.2. Bước sóng hấp thu của các dung dịch keo nano Ag được tạo ra
với thời gian phản ứng khác nhau 33 33
Bảng 3.3. Bước sóng hấp thu của các dung dịch keo nano Ag theo khối lượng

khác nhau bạc nitrate 36
Bảng 3.4. Hàm lượng nano Ag trong vải nonwoven ở các nồng độ khác nhau 44
Bảng 3.5. Thể tích dung dịch keo nano Ag bị hao hụt 45
Bảng 3.6. Hiệu suất kháng khuẩn của vải nonwoven với các nồng độ dung
dịch keo nano Ag khác nhau 46




















viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Mối quan hệ giữa kích thước nanomet và các các vật thể thông
thường 4
Hình 1.2. Các loại hạt nano 5

Hình 1.3. Các hạt nano Ag được điều chế từ chất khử ascorbic axit 8
Hình 1.4. Tổng quát quá trình hình thành dung dịch nano Ag 9
Hình 1.5. Hình TEM và sự phân bố kích thước hạt nano Ag được chế tạo
bằng xung laser ở 120 fs và 8 ns 10
Hình 1.6. Ảnh TEM của các hạt nano Ag với chất ổn định chitosan 11
Hình 1.7. Ảnh TEM các hạt nano Ag được chế tạo từ vi khuẩn Fusarium
oxysporum PTCC 5115 12
Hình 1.8. Phổ UV - Vis của phương pháp gia nhiệt bằng lò vi sóng và
phương pháp gia nhiệt thông thường 13
Hình 1.9. Các hạt nano Ag bám dính trên nền vải 17
Hình 1.10. (a) Trình bày qui trình ngâm tẩm tấm vải cotton trong dung dịch
keo nano Ag và (b) hình SEM mẫu vải tẩm dung dịch keo nano Ag 18
Hình 1.11. Khẩu trang nano Ag diệt khuẩn do nhà phân phối MJ
International - Hàn Quốc rao bán trên trang thương mại điện tử Alibaba 19
Hình 2.1. Vải nonwoven do công ty TNHH Bảo Thạch cung cấp 22
Hình 2.2. Phương pháp chế tạo nano Ag dưới sự gia nhiệt của lò vi sóng 23
Hình 2.3. Mẩu vải nonwoven sau khi ngâm tẩm với dung dịch keo
nano Ag 24
Hình 2.4. Máy quang phổ UV – Vis – PTN Công nghệ nano – ĐHQG
TP.HCM 25
Hình 2.5. Thiết bị kính hiển vi điện tử truyền qua TEM(JEM – 1400 ) - ĐH
Bách khoa TP. HCM 26
Hình 2.6. Thiết bị kính hiển vi điện tử quét FE - SEM - KCN cao
TP.HCM 26
Hình 2.7. Mẫu vải nonwoven/Ag ngâm trong dung dịch khuẩn E.Coli và
S.Aureus 27
Hình 3.1. Sự hình thành các hạt kim loại Ag0 qua từng giai đoạn 30

ix
Hình 3.2. Phổ UV - Vis của các hạt keo nano Ag được tạo ra với thời gian

phản ứng khác nhau trong cùng điều kiện về khối lượng AgNO3(0,04g) và
PVP (0,2g) dưới sự hỗ trợ nhiệt bằng vi sóng 160 W 32
Hình 3.3. Ảnh TEM và giản đồ phân bố của các hạt keo nano Ag ở các thời
gian phản ứng khác nhau dưới sự gia nhiệt bằng vi sóng công suất 160 W 34
Hình 3.4. Trình bày phổ truyền qua UV – Vis theo sự thay đổi khối
lượng bạc nitrat (các mẫu 1a, 2a, 3a) có sự cố định về thời gian và công suất
lò 160 W 36
Hình 3.5. Ảnh TEM và giản đồ phân bố các hạt keo nano Ag ở các nồng độ
muối AgNO3 khác nhau, nhưng cùng điều kiện về thời gian và công suất lò vi
sóng 37
Hình 3.6. Phổ UV - Vis của các mẫu keo nano bạc cùng nồng độ và thời gian
nhưng khác công suất lò vi sóng 38
Hình 3.7. Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt keo nano Ag của các
mẫu 4b và 4c khi thay đổi công suất lò, cố định thời gian và hàm lượng chất
tham gia phản ứng 39
Hình 3.8. Ảnh TEM và giản đồ phân bố kích thước hạt keo nano Ag tổng
hợp bằng phương pháp gia nhiệt thông thường 40
Hình 3.9. Tổng hợp hạt keo nano Ag bằng phương pháp gia nhiệt thông
thường 41
Hình 3.10. Phổ UV - Vis của các mẫu dung dịch keo nano Ag 1a đến 1c sau
thời gian 6 tháng 41
Hình 3.1.1. Qui trình khử và cơ chế bảo vệ hạt keo nano Ag chế tạo ra bởi
PVP 41
Hình 3.12. Hình dạng sợi vải nonwoven sau khi giặt 42
Hình 3.13. Vải nonwoven sau khi ngâm tẩm với dung dịch keo nano Ag 42
Hình 3.14. Ảnh FE - SEM của các sợi vải nonwoven sau khi được ngâm tẩm
với dung dịch keo nano Ag ở các nồng độ khác nhau: (a) 1000ppm, (b) 900
ppm, (c) 800ppm, (d) 600ppm 43
Hình 3.15. Mẩu vải nonwoven được ngâm ở nồng độ 1000 ppm trong thời
gian 2 giờ đồng hồ 44

Hình 3.16. Mẫu vải nonwoven ngâm trong dung dịch khuẩn E.Coli và
S.Aureus 46

x
Hình 3.17. Kiểm tra hoạt tính kháng khuẩn của tấm vải nonwoven trên
đối tượng vi khuẩn E.Coli sau 24 giờ với các nồng độ keo nano bạc khác
nhau 47

HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

1
MỞ ĐẦU
Ngày nay, công nghệ nano đã và đang cuốn hút không chỉ các nhà nghiên cứu
khoa học mà còn kể các ngành công nghiệp vì tính ứng dụng cao của nó đối với
cuộc sống của con người. Đặc biệt các hạt keo nano kim loại có tính ứng dụng cao
trong các ngành kỹ thuật dân dụng như trong sản xuất kính xe, gốm sứ, mỹ phẩm,
y tế…[1]. Trong số các hạt keo nano kim loại, hạt keo nano Ag đang và được sử
dụng rộng rãi trong những ứng dụng trong lĩnh vực y tế, vì hạt nano kim loại này
có tính kháng khuẩn rất cao, không độc và không gây ra dị ứng da đối với cơ thể
con người.
Hiện nay tại Việt Nam khá nhiều nhà khoa học tập trung tổng hợp các hạt keo
nano Ag bằng nhiều các phương pháp khác nhau và đưa ra những ứng dụng cụ thể
của nó đến đời sống của con người, có thể kể đến như sau: nhóm của TS. Nguyễn
Quốc Hiến thuộc trung tâm nghiên cứu và triển khai công nghệ bức xạ - Tp Hồ
Chí Minh (VINAGAMMA) đã đưa ra sản phẩm chai xịt khử mùi hôi nách bằng
công nghệ nano Ag. Tại trung tâm này các hạt nano Ag được tổng hợp bằng cách
sử dụng nguồn phóng xạ gamma để tổng hợp ra dung dịch keo nano Ag, hoặc
nhóm nghiên cứu của Trung tâm vật liệu - Đại học Khoa học tự nhiên - ĐHQG
Hà Nội, đã chế tạo nano Ag bằng phương pháp hóa ướt cũng như sử dụng các phức

của muối bạc trong quá trình tổng hợp nhằm ứng dụng diệt khuẩn E.Coli…Tuy
nhiên, ứng dụng nano Ag vào trong ngành dệt may để sản xuất ra các vải diệt
khuẩn chưa thấy xuất hiện tại Việt Nam.
Từ khi có quy định toàn dân đội mũ bảo hiểm, số bệnh nhân bị chấn thương sọ
não giảm hẳn, tuy nhiên một vấn đề bất cập xảy ra là số bệnh nhân đến Bệnh viện
Da liễu TPHCM để khám những bệnh liên quan đến nấm tóc và da đầu gia tăng
đáng kể. Nhiều người do đặc thù công việc phải thường xuyên phải ra ngoài đường
suốt từ sáng đến chiều và khi tháo mũ bảo hiểm ra, gàu và tóc rụng khá nhiều.
Theo các bác sĩ chuyên khoa da liễu, gàu là những tế bào chết trên da đầu, gây
ngứa và rụng tóc, có màu trắng khô hoặc nhờn phủ bề mặt da đầu và có khả năng
lây lan. Gàu gây ra bởi vi khuẩn và nấm, khi đội mũ bảo hiểm nhiều giờ trong điều
kiện nắng nóng, da đầu không được thông thoáng, tóc trở nên ẩm ướt vì đẫm nhiều
mồ hôi, tạo điều kiện cho vi khuẩn và nấm phát triển. Tình trạng này nếu không
được khắc phục sớm sẽ ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe và thẩm mỹ ở cả phụ nữ và
nam giới. Với lý do đó, nhóm nghiên cứu chúng tôi mạnh dạn chọn đề tài này để
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

2
nghiên cứu và sản xuất thử nghiệm nhằm phần nào khắc phục những hạn chế mà
mũ bảo hiểm gây ra.
Trong luận văn này, dung dịch keo nano Ag được đưa lên nền vải nonwoven
nhằm tạo ra các miếng lót diệt khuẩn cho mũ bảo hiểm. Keo nano bạc được tổng
hợp bằng phương pháp polyol với sự hỗ trợ nhiệt vi sóng. Sau đó, chúng tôi sử
dụng các phương pháp phân tích hoá lý như: UV – Vis, TEM vv… để đánh giá
kích thước hạt nano Ag, cũng như xác định độ ổn định của hạt nano Ag theo thời
gian. Từ đó, chọn ra dung dịch nano Ag ổn định nhất để cho thực hiện việc ngâm
tẩm vải nonwoven. Tấm vải nonwoven sau khi được ngâm tẩm sẽ được kiểm tra độ
bám dính nano Ag trên nền vải bằng kính hiển vi điện tử quét FE - SEM, ICP -
AAS đồng thời kiểm tra khả năng diệt khuẩn của nó trên E.Coli và S.Aureus). Nội

dung nghiên cứu của luận văn này bao gồm các mục như sau:
 Sử dụng phương pháp polyol cho quá trình điều chế dung dịch keo
nano Ag với sự hỗ trợ của nhiệt vi sóng và với các khảo sát theo thời
gian, công suất lò, nồng độ muối AgNO
3
. Đồng thởi khảo sát độ ổn
định các hạt keo nano bạc và so sánh phương pháp gia nhiệt bằng lò vi
sóng với gia nhiệt thông thường. Bên cạnh đó, sử dụng các phương
pháp phân tích hóa lý như UV - Vis, TEM để đánh giá chất lượng
dung dịch keo nano Ag được điều chế.
 Sử dụng phương pháp ngâm tẩm cho quá trình chế tạo vải nonwoven
chứa các hạt Ag. Sử dụng phương pháp phân tích như FE - SEM, ICP
- ASS đánh giá độ bám dính của hạt Ag trên vải.
 Sử dụng phương pháp đếm khuẩn lạc để đánh giá khả năng diệt khuẩn
của tấm vải nonwoven chứa Ag trên hai đối tượng vi khuẩn E.Coli và
S.Aureus.





HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

3









CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN





HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

4
Chƣơng 1:
TỔNG QUAN
Phần tổng quan giới thiệu một các tổng quát về khái niệm về hạt nano kim
loại, cũng như phân loại các dạng hạt nano hiện nay. Bên cạnh đó, trình bày một
các khái quát về các phương pháp tổng hợp ra hạt keo nano Ag, các loại polymer
nhằm ổn định độ bền của các hạt keo nano Ag, đồng thời giới thiệu sơ lược về loại
vải nonwoven và những ứng dụng của nano Ag vào trong các lĩnh vực, đặc biệt là
ứng dụng trong ngành vải sợi.
1.1 Giới thiệu hạt nano
1.1.1 Khái niệm
Theo như Viện Tiêu Chuẩn của Anh, định nghĩa về hạt nano và kích thước
nano (nanoscales) [2] như sau:
Hạt nano (nanoparticles) là các hạt với một hay nhiều kích thước ở dạng kích
cỡ nano. Hình 1.1 trình bày mối quan hệ giữa kích thước nanomet với những vật
thể thông thường.


Hình 1.1. Mối quan hệ giữa kích thƣớc nanomet và các các vật thể thông
thƣờng [3]
1.1.2 Phân loại hạt nano
Có nhiều cách phân loại hạt nano. Trong phần này, chúng tôi phân loại các
loại hạt nano được ứng dụng trong đời sống theo các nhóm như: nano vô cơ, nano
polymer, nanotube, tinh thể nano, hạt nano rắn lipid. Tất cả các loại hạt nano được
mô tả như trong hình vẽ 1.2.
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

5


Hình 1.2. Các loại hạt nano [4]
a. Hạt nano vô cơ [ 5, 6, 7]
Các hạt vô cơ cấu trúc nano có kích thước, hình dạng và lỗ xốp khác nhau
được tạo ra từ kim loại, oxit kim loại. Đặc điểm nổi bật nhất của các hạt nano vô
cơ là khả năng dễ chế tạo và tính ứng dụng cao.
Hạt nano vô cơ có hai tính chất khác với vật liệu khối bao gồm: hiệu ứng bề
mặt và hiệu ứng kích thước.
Hiện nay, nhiều nghiên cứu về các hạt nano kim loại và nano oxit kim loại,
điển hình có thể kể ra như sau: nano Ag với đặc tính kháng khuẩn và dẫn điện tốt,
được ứng dụng nhiều trong việc bảo vệ môi trường và trong lĩnh vực vi mạch.
Tương tự, các hạt nano TiO
2
pha anatase với đặc tính xúc tác quang tốt, được ứng
dụng để phủ lên gạch men, kính nhằm diệt khuẩn và chống mờ.
b. Hạt nano polymer [4, 8]
Các hạt nano polymer được hình thành từ quá trình cắt đứt và phân hủy mạch
polymer dạng dài về dạng kích thước nano. Ứng dụng chủ yếu của các polymer

nano là làm chất nền cho quá trình dẫn truyền thuốc. Một vài loại nano polymer
như: chitosan, gelatin, poly(lactic – co – glycolic acid),
c. Nanotube [4,9]
Nanotube được xem như là các tấm tự gắn kết, xuất phát từ các nguyên tử
được sắp xếp trong các ống (tube). Hai đặc điểm nổi bật nhất của cấu trúc nanotube
bao gồm: thể tích bên trong lớn và bề mặt bên ngoài có thể dễ dàng tạo gắn kết.
Hiện nay trong lĩnh vực thuốc và y tế, nhiều nhà khoa học đang nghiên cứu khả
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

6
năng ứng dụng nanotube trong quá trình dẫn truyền thuốc. Tuy nhiên một nghiên
cứu mới nhất cho rằng: nanotube có tính độc tố và có thể là nguyên nhân giết các
tế bào bằng con đường oxy hóa. Chính điều này, các nghiên cứu hiện nay đang mở
rộng ra và tập trung vào vấn đề độc tố trong nanotube.
d. Tinh thể nano (nanocrystals)[4]
Tinh thể nano là sự kết hợp các phân tử lại để hình thành tinh thể có kích
thước nano. Các tinh thể nano được ứng dụng rộng rãi trong ngành vật liệu, kỹ
thuật hóa học như các chấm lượng tử (quantum dot) trong hình ảnh sinh học.
Một thí dụ về khả năng ứng dụng mới nhất của tinh thể nano trong dẫn truyền
thuốc là tổng hợp tinh thể nano từ hợp chất hydrophobic với lớp phủ là một màng
mỏng hydrophilic. Những phản ứng sinh hóa của tinh thể nano loại này phụ thuộc
mạnh mẽ vào lớp màng hydrophilic. Mục đích của lớp màng này giúp ngăn ngừa
khả năng kết tụ của tinh thể và làm tăng khả năng dẫn truyền thuốc. Các kết quả
nghiên cứu cho thấy khả năng dẫn truyền thuốc của tinh thể nano này theo đường
uống và đường tiêm đều có kết quả rất tốt, đồng thời không xảy ra biến chứng.
e. Hạt nano rắn lipid (solid liqid nanoparticles)[10, 11]
Các hạt lipid rắn là những lipid - nền tảng cấu thành từ những chất dẫn
truyền thuốc dạng keo. Chúng được tạo ra ở những năm đầu 1900, nhằm thay thế
các các hạt mỡ (liposomes) và nhũ tương (emulsion) trong ngành dược. Ưu điểm

của các hạt nano lipid dạng rắn này là chúng có độ ổn định cao hơn so với
liposome trong hệ thống sinh học, bởi vì độ cứng của lõi trong hạt nano rắn lipid
này chứa đựng hydrophobic lipid - dạng rắn và rất ổn định ở nhiệt độ phòng. Bên
cạnh đó, chúng dễ dàng phân hủy sinh học, ít độc hơn so với các hạt vô cơ và
polymer và có thể kiểm soát các thông số động học dược. Các nhà nghiên cứu đã
tổng hợp ra ba loại hạt nano rắn hydrophobic như sau: đồng nhất (homogonous
matrix), lõi là hydrophobic - thuốc vỏ bọc (drug enrich shell), lõi là thuốc - vỏ bọc
là hydrophobic (drug enrich core).
Để chế tạo ra các hạt nano lipid dạng rắn, hiện nay có hai công nghệ đang
được ứng dụng khá rộng rãi là: kỹ thuật đồng nhất áp suất cao được phát minh bời
Muller và Luck và kỹ thuất nhũ tương được phát minh bởi Gasco.
Ứng dụng chính của hạt nano rắn dạng lipid được dùng để dẫn truyền thuốc,
hoặc làm làm chất mang cho các thuốc đắp tại chỗ.
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

7
1.2 Giới thiệu hạt nano Ag
1.2.1. Phƣơng pháp chế tạo hạt nano kim loại
a. Phƣơng pháp từ trên xuống (top - down) [12]
Phương pháp này sử dụng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến các vật liệu
khối kim loại có kích thước lớn để tạo ra các vật liệu có kích thước nm. Ưu điểm
của phương pháp này: đơn giản, rẻ tiền và khá hiệu quả, có thể chế tạo ra một
lượng lớn vật liệu nano khi cần. Tuy nhiên phương pháp này tạo ra vật liệu có tính
đồng nhất không cao cũng như tốn nhiều năng lượng, trang thiết bị phức tạp, tính
linh động thấp, chính vì thế nó là phương pháp ít sử dụng trong thực tế.
b. Phƣơng pháp từ dƣới lên (bottom - up) [12]
Đây là phương pháp khá phổ biến hiện nay để chế tạo hạt nano kim loại.
Nguyên lý phương pháp này dựa trên việc hình thành các hạt nano kim loại từ các
nguyên tử hay ion, các nguyên tử hay ion khi được xử lý bởi các tác nhân như vật

lý, hóa học sẽ kết hợp với nhau tạo các hạt kim loại có kích thước nanomet. Ưu
điểm của phương pháp này: tiện lợi, kích thước các hạt nano tạo ra tương đối nhỏ
và đồng đều, đồng thời tính linh động của các thiết bị phục vụ cho phương pháp
cũng rất cao. Tuy vậy nhược điểm của phương pháp này khi có yêu cầu về việc
điều chế một lượng lớn vật liệu nano sẽ rất khó khăn và tốn kém [34].
1.2.2 Các phƣơng pháp tổng hợp hạt nano Ag
a. Phƣơng pháp khử hóa học
Phương pháp khử hoá học sử dụng chủ yếu các tác nhân hóa học để khử ion
bạc tạo thành bạc kim loại và sau đó chúng kết tụ lại tạo thành các hạt nano bạc
kim loại. Nguyên lý cơ bản của phương pháp khử hóa học được thể hiện theo biểu
thức 1.1.:
Ag
+
+ X → Ag
0
→ nano Ag (1.1)
Biểu thức 1.1 trình bày một cách tổng quát quá trình hình thành dung dịch
nano Ag bằng phương pháp khử muối bạc. Theo đó, ion Ag
+

dưới tác dụng của
chất khử X sẽ tạo ra nguyên tử Ag
0
, sau đó các nguyên tử này kết hợp với nhau tạo
thành các hạt bạc có kích thước nano [13]. Các tác nhân khử hóa học (X) như
NaBH
4,
sodium citrate, axit ascorbic, tạo ra sự ổn định cho quá trình chế tạo
nano bạc. Hình 1.3 trình bày kết quả hạt keo nano Ag sử dụng chất khử là ascrobic
HVCH:Nguyễn Văn Thuận

Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

8
axit ở các nồng độ khác nhau. Kết quả cho thấy rằng khi nồng độ của muối bạc
càng tăng thì kích thước hạt sẽ tăng. Mẫu A với độ hấp thụ cao nhất có kích thước
bạc khoảng 38 nm, và mẫu F với độ hấp thu thấp nhất có kích thước khoảng
173nm.



Hình 1.3. Các hạt nano Ag đƣợc điều chế từ chất khử ascorbic axit [15]
Ứng với mỗi hóa chất sẽ có một phương pháp khử để điều chế hạt nano bạc,
ví dụ như phương pháp khử citrate ứng với tác nhân citrate, phương pháp khử
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

9
EDTA (Ethylenediamine tetra acetic) ứng với tác nhân EDTA mỗi phương pháp
đều có cơ chế cụ thể của phương pháp đó tương ứng với tác nhân khử cụ thể.
Việc lựa chọn một hóa chất phù hợp tùy thuộc vào tính kinh tế, yêu cầu của
quá trình điều chế cũng như chất lượng của hạt nano vì mỗi loại hóa chất sẽ tạo ra
một cỡ hạt khác nhau ví dụ như khử bằng NaBH
4
có thể cho cỡ hạt từ 5nm đến 20
nm, khử citrate cho cỡ hạt trong khoảng 30nm đến 120nm [16]. Đồng thời mỗi loại
hóa chất cũng cho tính bền vững của dung dịch các hạt nano Ag khác nhau và khả
năng đưa nano bạc từ dung dịch nano tạo bởi các hóa chất này tùy thuộc vào sản
phẩm ta cần ứng dụng, do đó khi tiến hành điều chế hạt nano bạc bằng phương
pháp hóa học cần lựa chọn thật kỹ lưỡng hóa chất sử dụng.


Hình 1.4. Tổng quát quá trình hình thành dung dịch nano Ag [7]
b. Phƣơng pháp vật lý
Tương tự phương pháp hoá học, phương pháp vật lý sử dụng các tác nhân vật
lý như điện tử, sóng điện từ như tia UV, tia laser, gamma [17], để khử ion bạc tạo
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

10
thành hạt nano bạc. Biểu thức 1.4 thể hiện qui trình tạo ra hạt nano Ag bằng
phương pháp vật lý.
Ag
+
Physical
Ag
0
(1.2)
Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý, có nhiều quá trình biến đổi của dung
môi và các chất phụ gia trong dung môi để sinh ra các gốc hóa học có tác dụng khử
ion bạc thành bạc kim loại để chúng kết tụ tạo các hạt bạc nano.
Một thí dụ sử dụng phương pháp vật lý để chế tạo hạt nano bạc là dùng các tia
laser xung có bước sóng 500 nm, độ rộng xung 8sn, tần số 10 hz công suất 12 -
14mJ [7] chiếu vào dung dịch AgNO
3
như là nguồn kim loại và sodium dodecyl
sulfate (SDS) như chất hoạt hóa bề mặt để thu được hạt nano bạc. Kích thước của
hạt nano Ag tạo ra bằng phương pháp laser phụ thuộc vào chiều dài bước sóng và
cường độ của laser (hình 1.5) [7].

Hình 1.5. Hình TEM và sự phân bố kích thƣớc hạt nano Ag đƣợc chế tạo
bằng xung laser ở 120 fs và 8 ns [7]

Phương pháp vật lý trong tổng hợp hạt nano Ag có nhiều ưu điểm như: có thể
tổng hợp dung dịch keo nano Ag với số lượng lớn, hạt nano Ag tạo ra có kích
thước nhỏ từ 4 - 10 nm. Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi thiết bị đắt tiền. Một
trong những thí dụ cho việc tổng hợp hạt nano Ag bằng phương pháp vật lý là sử
dụng tia gamma để tổng hợp hạt nano Ag từ muối AgNO
3
sử dụng chất ổn định là
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

11
chitosan. Kết quả cho thấy rằng: hạt nano Ag được tạo ra có kích thước từ 4 - 5
nm, sự phân bố hạt tương đối đồng đều như trình bày trên hình 1.6 [17].

Hình 1.6. Ảnh TEM của các hạt nano Ag với chất ổn định chitosan [17]
c. Phƣơng pháp sinh học
Phương pháp sinh học sử dụng các tác nhân như vi khuẩn, vi rút có khả năng
khử ion bạc tạo nguyên tử bạc kim loại [18]. Dưới tác dụng của vi khuẩn, vi rút,
ion bạc sẽ bị chuyển thành hạt nano bạc.
Ag
+ biological
Ag
0
(1.3)
Các tác nhân có thể kể đến là: các loại nấm như Verticillium, Fusarium
oxysporum. Phương pháp này sử dụng đơn giản và thân thiện với môi trường. Tuy
nhiên, nhược điểm của phương pháp này là hạt nano Ag tạo ra với kích thước
tương đối lớn so với các phương pháp khác. Hình 1.7 trình bày ảnh TEM của các
hạt nano Ag được tổng hợp bằng phương pháp sinh học sử dụng vi khuẩn
Fusarium oxysporum PTCC 5115. Kết quả cho thấy kích thước hạt nano Ag tạo ra

có đường kính khoảng 50 nm như trên hình 1.7 [19].
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

12

Hình 1.7. Ảnh TEM các hạt nano Ag đƣợc chế tạo từ vi khuẩn Fusarium
oxysporum PTCC 5115 [19]
d. Phƣơng pháp polyol với sự hỗ trợ của lò vi sóng
Lò vi sóng là một thiết bị gia nhiệt, nó cung cấp một nhiệt lượng ổn định và
gia nhiệt đồng đều. Sử dụng lò vi sóng tiến hành khử ion Ag
+
thành Ag
0
theo qui
trình polyol để tạo thành hạt nano bạc [20]. Trong phương pháp này, muối bạc và
chất khử êm dịu có tác dụng trợ giúp cho quá trình khử Ag
+
về Ag
0
(như: C
2
H
5
OH,
C
2
H
5
(OH)

2 ,
C
3
H
5
(OH)
3
, HCHO ) cũng như ổn định hạt nano bạc khi nó tạo
thành. Dưới tác dụng của vi sóng các phân tử Ag
+
và các chất trợ khử sẽ nóng lên
rất nhanh, nhiệt cung cấp đều cho toàn dung dịch, vì thế quá trình khử bạc sẽ diễn
ra một cách nhanh chóng và êm dịu hơn so với các phương pháp gia nhiệt thông
thường [21].
Gia nhiệt trong lò vi sóng là phương pháp có ưu thế hơn rất nhiều so với
phương pháp gia nhiệt thông thường. Bởi vì gia nhiệt trên một diện tích phẳng thì
sẽ có những vị trí mà nhiệt độ trên bề mặt sẽ khác xa so với trong lòng dung dịch,
đồng thời gia nhiệt trên các bề mặt sẽ dễ dẫn đến hiện tượng là nhiệt độ tại thành
của thiết bị gia nhiệt cao hơn rất nhiều so với nhiệt độ trung bình của dung dịch.
Ngược lại, gia nhiệt bằng vi sóng thì nhiệt sẽ được cung cấp trên toàn thiết bị gia
nhiệt, và nhiệt độ của cả dung dịch cũng như thành thiết bị hầu như đều nhau và
đây là yếu tố tới hạn để tạo ra các hạt nano bạc có kích thước đồng đều nhau và
nhỏ hơn nhiều so với phương pháp gia nhiệt thông thường. Bên cạnh đó, một ưu
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

13
điểm của phương pháp này là thiết bị đơn giản và dễ sử dụng. Trong phương pháp
này chúng ta có thể tạo ra hạt nano bạc có kích thước khoảng 10 nm [22]. Hình 1.8
trình bày phổ UV - Vis của phương pháp gia nhiệt bằng vi sóng và gia nhiệt thông

thường.

Hình 1.8. Phổ UV - Vis của phƣơng pháp gia nhiệt bằng lò vi sóng và phƣơng
pháp gia nhiệt thông thƣờng [20].
1.2.3 Các loại polymer ổn định hạt nano Ag
Để giải quyết vấn đề kết tụ nhanh của các hạt nano Ag theo thời gian, để tạo
ra các hạt nano với kích thước nhỏ và để tăng tính hiệu quả của quá trình chế tạo.
Hiện nay, phương pháp thông thường nhất là sử dụng các chất ổn định bao bên
ngoài hạt nano bạc [12]. Chất ổn định thông thường bao gồm các loại polymer như
(a) polymer tổng hợp: PVA (polyvinyl alcol), PVP (polyvinyl pyrrolidone), PEG
(polyethylene glycol), và (b) polymer tự nhiên như: Chitosan, aginat, …. Hoặc
(c) các chất hoạt động bề mặt có chức năng bao phủ bề mặt hạt nano [22].
Việc lựa chọn chất ổn định phụ thuộc vào các yếu tố: tính bền vững, tính ổn
định theo thời gian (bao gồm: polymer hay các chất hoạt động bề mặt). Đồng thời
hai yếu tố khác sẽ quyết định đến việc lựa chọn chất ổn định cho hạt nano bạc là sự
tương tác ảnh hưởng giữa chất ổn định với dung dịch hoà tan các hạt nano bạc
[22]. Tác giả G. Carotenuto và các cộng sự đã kết luận rằng khối lượng phân tử
PVP càng cao thì khả năng ổn định hạt nano Ag càng dài [23].
HVCH:Nguyễn Văn Thuận
Luận văn tốt nghiệp Thạc Sĩ

14
Trong việc lựa chọn dung môi hoà tan các hạt nano bạc để tạo ra dung dịch
bạc nano thì cần xét ảnh hưởng của dung môi với chất ổn định, vì trong sự tương
tác giữa dung môi và chất ổn định, nếu dung môi được lựa chọn cho phép chất ổn
định bám hoàn toàn trên bề mặt hạt nano bạc tốt thì đó là dung môi tốt. Ngược lại
dung môi không cho chất ổn định bám hoàn toàn lên hạt nano bạc thì dung môi đó
là dung môi kém. Khi dung môi là dung môi kém thì các polymer sẽ bị gãy và rời
khỏi bề mặt phân tử nano bạc và khi ấy hạt nano bạc sẽ không bị bao phủ hoàn
toàn do vậy sẽ có hiện tượng là các dây polymer sẽ cuộn lại với nhau tạo các cuộn

lớn hơn kèm theo đó là sự va chạm của các hạt nano cũng như có sự kết tụ tạo các
hạt bạc lớn hơn. Do đó có thể thấy rõ rằng việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ
giúp cho chất ổn định hạt nano bạc sẽ bao phủ toàn bộ bề mặt hạt nano và như thế
kích thước hạt nano bạc tạo ra cũng có thể được bảo đảm [12].
Từ các vấn đề trên cho thấy, để tạo ra các hạt bạc đạt yêu cầu, tạo ra dung dịch
keo nano bạc tốt cần lựa chọn chất ổn định phù hợp trong các chất ổn định đã nêu.
Đồng thời cần lựa chọn dung môi tốt [22].
1.2.4 Ứng dụng nano Ag
a. Xúc tác
Nano bạc với diện tích bề mặt lớn và năng lượng bề mặt cao rất hữu ích trong
việc sử dụng làm xúc tác. Khi được sử dụng làm xúc tác thì các hạt nano bạc
thường được phủ lên các chất mang là silica phẳng, alumina …chúng có tác dụng
làm nền giữ cho các hạt nano bạc bám trên các chất mang đồng thời có thể làm
tăng độ bền, tăng tính chất xúc tác. Ngoài ra, hoạt tính xúc tác phụ thuộc vào kích
thước của các hạt nano bạc dùng làm xúc tác [26].
Xúc tác nano bạc được ứng dụng trong việc oxi hóa các hợp chất hữu cơ,
chuyển hóa ethylen thành ethylen oxit dùng cho các phản ứng khử các hợp chất
nitro [27], làm chất phụ gia cải tiến khả năng xử lý khí NO, và ngoài ra xúc tác
nano bạc còn dùng làm xúc tác trong khử thuốc nhuộm bằng NaBH
4
… [28].
b. Xử lý nƣớc uống sạch
Với đời sống đang ngày càng được nâng cao như hiện nay, đồng thời yêu cầu
nước uống sạch của con người ngày càng thay đổi: nước uống sạch nhưng phải
đảm bảo đã được diệt trùng. Việc ứng dụng nano bạc phủ lên PU dùng trong xử lý