Máy tạo dung dịch nano bạc bằng công nghệ plasma điện hóa

Kích thước hạt bạc trung bình khoảng 10 nm (ảnh TEM mẫu dung dịch tạo ra).

Tốc độ tạo hạt khoảng 3,0 mg/phút (40 °C; khoảng cách anot–catot 1 mm).

Đỉnh hấp thụ UV–vis khoảng 408 nm (đặc trưng được báo cáo cho dung dịch có bạc).

Công nghệ cốt lõi

Một thiết bị nhỏ gọn được thiết kế để tạo dung dịch nano bạc theo mẻ, bằng cách kết hợp điện phân bạc với plasma điện hóa. Báo cáo ghi nhận máy đã được chế tạo và dung dịch tạo ra được khảo sát bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) cùng phổ hấp thụ UV–vis.

Từ điện cực bạc đến hạt nano trong dung dịch

Hộp chứa hệ tạo xung điện cao áp một chiều và bộ điều khiển máy tạo dung dịch nano bạc

Trong hệ nghiên cứu, điện cực bạc đóng vai trò anot và điện cực molypden (Mo) là catot. Xung điện một chiều cao áp tạo plasma trong buồng điện phân, nơi bạc từ anot hòa tan thành ion rồi hình thành hạt nano. Khoảng cách hai điện cực và nhiệt độ được kiểm soát vì chúng ảnh hưởng đến kích thước, độ đồng đều và tốc độ tạo hạt. Thiết bị gồm nguồn xung cao áp, bộ điều khiển, hệ điện cực và buồng plasma chứa dung dịch. Báo cáo mô tả chu kỳ plasma chạy 300 giây, nghỉ 150 giây nhằm hạn chế tăng nhiệt; trong thực nghiệm, nhiệt độ buồng được giữ trong khoảng 25–50 °C. Cấu hình này hướng tới một quy trình tự động theo mẻ, thay vì thao tác điện phân liên tục không kiểm soát nhiệt.

Sơ đồ khối máy tạo dung dịch nano bạc bằng công nghệ plasma điện hóa

Dung dịch được kiểm tra bằng TEM và UV–vis

Ảnh TEM trong báo cáo cho thấy các hạt bạc có dạng gần cầu, kích thước trung bình khoảng 10 nm và tương đối đồng đều. Phổ UV–vis có đỉnh hấp thụ khoảng 408 nm, được nhóm nghiên cứu diễn giải là dấu hiệu có bạc trong dung dịch. Đây là những kết quả đặc trưng hóa mẫu; báo cáo không cung cấp dữ liệu đủ để kết luận về độ tinh khiết tuyệt đối hay hiệu quả kháng khuẩn trong điều kiện sử dụng thực tế.

Ở phép khảo sát tại 40 °C, bảng kết quả ghi tốc độ tạo hạt khoảng 3,0 mg/phút khi khoảng cách anot–catot là 1 mm. Con số này thuộc điều kiện khảo sát được nêu trong báo cáo, không nên hiểu là năng suất cố định cho mọi mẻ hoặc mọi cấu hình vận hành.

Hướng tới sản xuất theo mẻ quy mô hộ

Báo cáo định hướng thiết bị cho nhu cầu của các hộ trồng trọt và nuôi trồng thủy sản, nơi khả năng chủ động tạo dung dịch tại chỗ có thể hữu ích. Tuy vậy, tài liệu chưa trình bày kết quả thử nghiệm hiệu quả trên cây trồng, vật nuôi hay đánh giá an toàn sinh học của dung dịch. Vì thế, khả năng ứng dụng nông nghiệp hiện nên được xem là định hướng cần kiểm chứng tiếp, không phải hiệu quả thực địa đã được chứng minh.

Công trình do nhóm ba thành viên Khoa Khoa học cơ bản, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội phối hợp với TS. Đỗ Hoàng Tùng, Viện Vật lý – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam thực hiện, theo phần xuất xứ của báo cáo.