Điều khiển kích thước hạt nano đồng bằng phương pháp phân tách điện thế trong quá trình lắng đọng điện hóa
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.208.2025.129-135Từ khóa:
Hạt nano đồng; Điều khiển kích thước hạt; Phủ điện hóa; Tách thế tạo mầm và mọc hạt; Tối ưu pH; Đơn phân tán.Tóm tắt
Tính đồng nhất về kích thước của các hạt nano đồng (Cu) đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao các tính chất ưu việt của Cu, phục vụ cho nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp đơn giản nhằm kiểm soát kích thước của hạt nano Cu trong hệ điện hóa lắng đọng, sử dụng đồng sunfat (CuSO₄) làm nguồn cung cấp ion Cu trong dung dịch điện ly LiClO₄. Động học điện hóa của quá trình tạo mầm và phát triển hạt Cu trên điện cực ITO được phân tích cẩn thận thông qua các phép đo LSV và CA, kết hợp với đặc trưng bề mặt bằng AFM. Tiếp theo, ảnh hưởng của điều kiện pH đến hệ số tách biệt giữa thế tạo mầm và thế phát triển được khảo sát, cho thấy giá trị pH = 2,7 mang lại sự phân tách tối ưu giữa hai giai đoạn này. Bằng cách thực hiện hai quá trình CA liên tiếp tại các thế tạo mầm và phát triển khác nhau, kích thước của các hạt nano Cu lắng đọng có thể được điều khiển thông qua việc điều chỉnh thời gian áp dụng thế phát triển trong hệ. Phương pháp lắng đọng điện hóa với điều kiện pH được tối ưu hóa mang lại cách tổng hợp hạt nano Cu đơn tán một cách đơn giản và hiệu quả, đồng thời hạn chế nguy cơ nhiễm bẩn từ các chất ổn định.
Tài liệu tham khảo
[1]. Zhu, H., C. Zhang, and Y. Yin, “Novel synthesis of copper nanoparticles: influence of the synthesis conditions on the particle size”, Nanotechnology, 16, 3079, (2005).
[2]. Din, M. I. and R. Rehan, “Synthesis, characterization, and applications of copper nanoparticles”, Analytical Letters, 50, 50–62, (2017).
[3]. Maliki, M., I. H. Ifijen, E. U. Ikhuoria, E. M. Jonathan, G. E. Onaiwu, U. D. Archibong, and A. Ighodaro, “Copper nanoparticles and their oxides: optical, anticancer and antibacterial properties”, International Nano Letters, 12, 379–398, (2022).
[4]. Wu, S.-H. and D.-H. Chen, “Synthesis of high-concentration Cu nanoparticles in aqueous CTAB solutions”, Journal of Colloid and Interface Science, 273, 165–169, (2004).
[5]. Kart, H. H., H. Yildirim, S. Ozdemir Kart, and T. Çağin, “Physical properties of Cu nanoparticles: A molecular dynamics study”, Materials Chemistry and Physics, 147, 204–212, (2014).
[6]. Amendola, V. and M. Meneghetti, “Laser ablation synthesis in solution and size manipulation of noble metal nanoparticles”, Physical Chemistry Chemical Physics, 11, 3805–3821, (2009).
[7]. Suryanarayana, C., “Mechanical alloying and milling”, Progress in Materials Science, 46, 1–184, (2001).
[8]. Hachem, K., M. J. Ansari, R. O. Saleh, H. H. Kzar, M. E. Al-Gazally, U. S. Altimari, S. A. Hussein, H. T. Mohammed, A. T. Hammid, and E. Kianfar, “Methods of chemical synthesis in the synthesis of nanomaterial and nanoparticles by the chemical deposition method: a review”, BioNanoScience, 12, 1032–1057, (2022).
[9]. El-Giar, E., R. Said, G. Bridges, and D. Thomson, “Localized electrochemical deposition of copper microstructures”, Journal of the Electrochemical Society, 147, 586, (2000).
[10]. Wang, J., X. Zhao, F. Tang, Y. Li, Y. Yan, and L. Li, “Synthesis of copper nanoparticles with controllable crystallinity and their photothermal property”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 626, 126970, (2021).
[11]. Jin, M., G. He, H. Zhang, J. Zeng, Z. Xie, and Y. Xia, “Shape-controlled synthesis of copper nanocrystals in an aqueous solution with glucose as a reducing agent and hexadecylamine as a capping agent”, Angewandte Chemie International Edition, 50, 10560–10564, (2011).
[12]. Lai, D., T. Liu, G. Jiang, and W. Chen, “Synthesis of highly stable dispersions of copper nanoparticles using sodium hypophosphite”, Journal of Applied Polymer Science, 128, 1443–1449, (2013).
[13]. Golden, T. D., M. G. Shumsky, Y. Zhou, R. A. VanderWerf, R. A. Van Leeuwen, and J. A. Switzer, “Electrochemical deposition of copper (I) oxide films”, Chemistry of Materials, 8, 2499–2504, (1996).
[14]. Grosse, P., A. Yoon, C. Rettenmaier, S. W. Chee, and B. R. Cuenya, “Growth dynamics and processes governing the stability of electrodeposited size-controlled cubic Cu catalysts”, The Journal of Physical Chemistry C, 124, 26908–26915, (2020).
[15]. Zhang, Q. B. and Y. X. Hua, “Electrochemical synthesis of copper nanoparticles using cuprous oxide as a precursor in choline chloride–urea deep eutectic solvent: nucleation and growth mechanism”, Physical Chemistry Chemical Physics, 16, 27088–27095, (2014).
