Điều chế NiO, NiFe2O4 kích thước nanomet và định hướng ứng dụng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC   VŨ THẾ NINH ĐIỀU CHẾ NiO, NiFe2O4 KÍCH THƯỚC NANOMET VÀ ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - năm 2009   ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN HOÁ HỌC   Vũ Thế Ninh Điều chế NiO, NiFe2O4 kích thước nanomet và định hướng ứng dụng Chuyên ngành: Hoá vô cơ Mã số: 60.44.25 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lưu Minh Đại Hà Nội – năm 2009   Lời cảm ơn! Trước tiên, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Lưu Minh Đại đã hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành bản Luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hoá học đã giúp đỡ trong quá trình học tập và bảo vệ luận văn tốt nghiệp. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các anh, chị đồng nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm việc nghiên cứu, tại Phòng Vật liệu Vô cơ, Viện Khoa học Vật liệu. Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài luận văn tác giả đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của Phòng thí nghiệm Hoá lý, Đai Học Sư Phạm Hà Nội I. Xin chân thành cảm ơn. Cuối cùng, Tôi xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè, và người thân trong gia đình đã luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu! Tác giả Luận văn Mục lục    Trang   Lời cảm ơn    Mục lục  i   Mục lục các bảng  ii   Mục lục các hình  iii   Mục lục các ký hiệu, chữ viết tắt  viii   Mở đầu  1   Chương 1. Tổng quan  2   1.1. Giới thiệu về công nghệ nano  2   1.1.1. Một số khái niệm  2   1.1.2. Ứng dụng của công nghệ nano  5   1.2. Một số phương pháp điều chế vật liệu nano  8   1.2.1. Phương pháp gốm truyền thống  8   1.2.2. Phương pháp đồng tạo phức  9   1.2.3. Phương pháp đồng kết tủa  9   1.2.4. Phương pháp sol – gel  10   1.2.5. Tổng hợp đốt cháy gel polyme  11   1.3. Vật liệu NiO và NiFe2O4 kích thước nanomet  12   1.3.1. Tổng hợp vật liệu  12   1.3.1.1. Vật liệu NiO  12   1.3.1.2. Vật liệu NiFe2O4  13   1.3.2. Ứng dụng của NiO, NiFe2O4 kích thước nanomet  14   1.3.2.1. Oxi hoá CO  15   1.3.2.2. Xử lí H2S  16   1.3.2.3. Oxi hoá các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi  16   Chương 2. Các phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm  17   2.1. Phương pháp tổng hợp vật liệu  17   2.1.1. Lựa chọn phương pháp tổng hợp vật liệu  17   2.1.2. Tổng hợp NiO và NiFe2O4 kích thước nano  18   2.2. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu  19   2.3. Phương pháp nghiên cứu hoạt tính xúc tác  23   2.3.1. Sơ đồ thiết bị phản ứng  23   2.3.2. Điều kiện thực hiện phản ứng  25   2.3.3. Các tham số cần xác định  25   2.3.3.1. Tốc độ không gian thể tích  25   2.3.3.2. Thông số động học  26   2.4. Phương pháp hấp phụ  27   2.4.1. Khái niệm chung  27   2.4.2. Cân bằng hấp phụ và dung lượng hấp phụ  28   2.4.3. Phương trình động học hấp phụ  29   2.4.4. Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ langmuir  30   2.5. Phương pháp xác định ion kim loại trong dung dịch  32   Chương 3. Kết quả và thảo luận  34   3.1. Tổng hợp vật liệu NiO  34   3.1.1. Kết quả phân tích nhiệt  34   3.1.2. Lựa chọn nhiệt độ nung  35   3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH tạo gel  37   3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH tạo gel  38   3.1.4. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol PVA/KL  40   3.1.5. Khảo sát nhiệt độ tạo gel  41   3.1.6. Một số đặc trưng của mẫu NiO tối ưu  41   3.2. Tổng hợp vật liệu NiFe2O4  42   3.2.1. Kết quả phân tích nhiệt  43   3.2.2. Lựa chọn nhiệt độ nung  45   3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH tạo gel  46   3.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ mol PVA/KL  48   3.2.5. Khảo sát nhiệt độ tạo gel  49   3.2.6. Phân tích thành phần hoá học  49   3.2.7. Một số đặc trưng của mẫu NiFe2O4 tối ưu  49   3.3. Định hướng ứng dụng NiO, NiFe2O4 kích thước nano  50   3.3.1. Xúc tác oxi hoá VOCs  50   3.3.2. Khả năng hấp phụ As (III) trên vật liệu  56   3.3.2.1. Vật liệu hấp phụ NiO  56   3.3.2.1.1. Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ asen  56   3.3.2.1.2. Khả năng hấp phụ asen của NiO theo mô hình Langmuir  57   3.4.2. Vật liệu hấp phụ NiFe2O4  59   3.4.2.1. Xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ asen  59   3.4.2.2. Khả năng hấp phụ asen của NiFe2O4 theo mô hình Langmuir  60   Kết luận chính  63   Danh mục các công trình của tác giả  64   Tài liệu tham khảo  65   Phụ lục  70   Mục lục các bảng    Trang   Bảng 3.1. Phần trăm về khối lượng của các nguyên tố trong mẫu NiFe2O4  49   Bảng 2.3. Độ chuyển hoá etanol của vật liệu NiO theo thời gian và nhiệt độ  51   Bảng 3.3. Độ chuyển hoá etanol của vật liệu NiFe2O4 theo thời gian và nhiệt độ  52   Bảng 3.4. Độ chuyển hoá etanol trên NiO và NiFe2O4 theo nhiệt độ  54   Bảng 3.5. Thành phần (% thể tích) của các khí có trong hỗn hợp khí sản phẩm  55   Bảng 3.6. Nồng độ asen còn lại theo thời gian hấp phụ trên vật liệu NiO  56   Bảng 3.7. Dung lượng hấp phụ asen trên vật liệu NiO ở nồng độ khác nhau  57   Bảng 3.8. Nồng độ asen còn lại theo thời gian hấp phụ trên vật liệu NiFe2O4  59   Bảng 3.9. Dung lượng hấp phụ asen trên vật liệu NiFe2O4 ở nồng độ khác nhau  60   Mục lục các hình    Trang   Hình 2.1. Sơ đồ chế tạo vật liệu  18   Hình 2.2. Sơ đồ hệ phản ứng vi dòng đo xúc tác  23   Hình 2.3. Đường cong động học biểu thị sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ vào thời gian và nồng độ chất bị hấp phụ (C1 > C2)  30   Hình 2.4. Xây dựng đồ thị sự phụ thuộc Cf/q vào Cf  32   Hình 3.1. Giản đồ phân tích nhiệt DTA, TGA và DTG của mẫu NiO  34   Hình 3.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X theo nhiệt độ nung tổng hợp NiO  36   Hình 3.3. Phổ FTIR các mẫu theo nhiệt độ nung tổng hợp NiO  37   Hình 3.4. Giản đồ nhiễu xạ tia X theo pH tạo gel Ni-PVA nung ở 600oC  38   Hình 3.5. Giản đồ nhiễu xạ tia X các mẫu theo tỉ lệ mol tạo gel Ni-PVA nung ở 600oC  39   Hình 3.6. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu theo nhiệt độ tao gel Ni-PVA nung ở 600oC  40   Hình 3.7. Ảnh SEM của mẫu NiO  41   Hình 3.8. Giản đồ phân tích nhiệt DTA, TGA và DTG của mẫu NiFe2O4  42   Hình 3.9. Giản đồ nhiễu xạ tia X theo nhiệt độ nung tổng hợp NiFe2O4  43   Hình 3.10. Phổ FTIR các mẫu theo nhiệt độ nung tổng hợp NiFe2O4  44   Hình 3.11. Giản đồ nhiễu xạ tia X theo pH tạo gel  46   Hình 3.12. Giản đồ nhiễu xạ tia X các mẫu theo tỉ lệ mol tạo gel (Ni2++Fe3+)-PVA nung ở 500oC  47   Hình 3.13. Giản đồ nhiễu xạ tia X của các mẫu theo nhiệt độ tao gel (Ni2++Fe3+)-PVA nung ở 500oC  48   Hình 3.14. Ảnh SEM của mẫu NiFe2O4  49   Hình 3.15. Độ chuyển hoá etanol trên NiO theo thời gian và nhiệt độ  51   Hình 3.16. Độ chuyển hoá etanol trên NiFe2O4 theo thời gian và nhiệt độ  52   Hình 3.17. Độ chuyển hoá etanol trong 150 phút trên vật liệu xúc tác theo nhiệt độ  54   Hình 3.18. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ trên vật liệu NiO  57   Hình 3.19. Đường đẳng nhiệt hấp phụ asen trên vật liệu NiO  58   Hình 3.20. Thời gian đạt cân bằng hấp phụ trên vật liệu NiFe2O4  60   Hình 3.21. Đường đẳng nhiệt hấp phụ asen trên vật liệu NiFe2O4  61   Các chữ, ký hiệu viết tắt   XRD  Phương pháp nhiễu xạ tia X   TEM  Kính hiển vi điện tử truyền qua   SEM  Kính hiển vi điện tử quét   SPM  Kính hiển vi đầu dò quét   ASM  Kính hiển vi nguyên tử lực   CS  Tổng hợp đốt cháy   SHS  Quá trình lan truyền nhiệt độ cao phát sinh trong phản ứng   VOCs  Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi   PVA  Poly vinyl alcohol   TGA  Phân tích nhiệt trọng lượng   FTIR  Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier   BET  Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ   IR  Phương pháp phổ hồng ngoại   GHSV  Tốc độ không gian thể tích   KL/PVA  Tỉ lệ kim loại lấy theo tỉ lượng trên Poly vinyl alcohol theo mol   MỞ ĐẦU Khoa học nano đã bắt đầu từ thập kỷ 60 của thế kỷ trước và trong những năm gần đây khoa học và công nghệ nano phát triển, bùng nổ. Các chuyên gia dự báo rằng, công nghệ nano sẽ là một trong những nghành công nghệ đột phá, có tác dụng tích cực nhất trong vòng 25 năm tới đối với nền kinh tế thế giới. Rất nhiều phương pháp nghiên cứu hiện đại ra đời để phục vụ cho lĩnh vực này như : phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), kính hiển vi điện tử quét (SEM) … Điều này sẽ tạo tiền đề cho sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ nano và đưa hướng nghiên cứu vật liệu nano thành nhiệm vụ hàng đầu. Vật liệu nano có những tính năng ưu việt như có độ bền cơ học cao, tính chất điện quang nổi trội, hoạt tính xúc tác cao … Vì vậy, vật liệu nano được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như điện tử, quang điện tử, công nghệ thông tin và truyền thông cũng như sinh học, y học và môi trường. NiO và NiFe2O4 (spinen) có nhiều ứng dụng trong thực tế như làm xúc tác chuyển hoá trong hữu cơ, các quá trình Reforming, vật liệu từ, làm sensor đo khí, … NiO, NiFe2O4 có diện tích bề mặt lớn với kích thước cỡ vài chục nm nên có khả năng làm vật liệu xúc tác, hấp phụ cho các quá trình chuyển hoá hoàn toàn các khí độc hai CO, VOCs … Vì NiO, NiFe2O4 có nhiều ứng dụng cho nên việc tìm ra một phương pháp tổng hợp hiệu quả với cách thức tiến hành đơn giản cho sản phẩm có kích thước mong muốn là hết sức cần thiết. Trong khuôn khổ bản luận văn này, chúng tôi tiến hành tổng hợp NiO, NiFe2O4 kích thước nanomet và nghiên cứu khảo sát hoạt tính của vật liệu nano này. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về công nghệ nano 1.1.1. Một số khái niệm Công nghệ nano [10] Trong công nghệ nano, nghiên cứu vàp sử dụng các hệ bao gồm các cấu tử có kích thước nanomet (10-9 m) với cấu trúc phân tử hoàn chỉnh trong việc chuyển hoá vật chất, năng lượng và thông tin. Trước đây, thuật ngữ này được sử dụng với ý nghĩa hẹp hơn, ám chỉ các kĩ thuật sản suất và đo đạc các thực thể với kích thước nhỏ hơn 100 nm. Như vậy, theo định nghĩa thì công nghệ nano không phải là công nghệ bao hàm nghiên cứu cơ bản về cấu tử có độ lớn nằm giữa 1nm và 100 nm. Để hiểu rõ hơn định nghĩa, ta có thể nêu ra một số ví dụ của thế giới nano. Chẳng hạn những hạt muội than từ một thế kỷ nay là phụ gia không thể thiếu cho vật liệu cao su làm lốp xe vì nó tạo độ bền cần thiết cho vật liệu. Vậy từ lâu vật liệu nano đã đi vào cuộc sống thường nhật của chúng ta. Một số chất dùng trong tiêm chủng cũng thuộc “nano” bởi vì chúng chứa một hoặc một vài chủng protein, nghĩa là các phần tử vĩ mô ở cỡ nanomet. Nhưng ta không thể xếp chúng vào công nghệ nano được. Vật liệu nano (nano materials) Công nghệ nano không thể xuất hiện nếu như không có vật liệu nano. Khó có thể xác định chính xác thời điểm xuất hiện của khoa học vật liệu nano, song người ta nhận thấy rằng vài thập niên cuối của thế kỷ XX là thời điểm mà các nhà vật lý, hoá học và vật liệu học quan tâm mạnh mẽ đến việc điều chế, nghiên cứu tính chất và những sự chuyển hoá của các phần tử có kích thước nano. Đó là do các phần tử nano biểu hiện những tích chất điện, hoá, cơ, quang, từ ... khác rất nhiều so với vật liệu khối thông thường [11; 12]. Ví dụ fulleren C60 gồm 12 mặt ngũ giác đều, 20 mặt lục giác đều, mỗi C có lai hoá sp2, do đó có hệ electron ( giải toả đều cả mặt trong và mặt ngoài của phân tử hình cầu, tương tự như hệ electron ( giải toả trên lớp graphit. Người ta xem fulleren là dạng hình cầu của graphit. C60 kết tinh dạng tinh thể lập phương tâm diện màu đỏ tía, tan tốt trong dung môi không phân cực, có khả năng thăng hoa. Tinh thể C60 được biến tính bởi kim loại kiềm hay kiềm thổ (K3C60, CsRb2C60) có tính siêu dẫn ở nhiệt độ cao (333K). Màng mỏng C60 có thể bị hidro hoá, metyl hoá, halogel hoá, trong đó các nhóm thế nằm ở mặt ngoài. Nó tạo thành phức chất với kim loại chuyển tiếp như C60O2Os2(4-t-butylpyridin)2, C60Ir(CO)Cl(PH3)2 ... Khái niệm vật liệu nano tương đối rộng, chúng có thể là tập hợp các nguyên tử kim loại hay phi kim, oxit, sunfua, cacbua, nitrua ... có kích thước trong khoảng 1-100 nm; Đó cũng có thể là các vật liệu xốp với đường kính mao quản dưới 100 nm (zeolit, photphat và cacboxylat kim loại). Như vậy, vật liệu nano có thể thuộc kiểu siêu phân tán hay hệ rắn với độ xốp cao. Có thể nhận thấy rằng ở vật liệu nano, do kích thước hạt vô cùng nhỏ (chỉ lớn hơn kích thước phân tử 1 – 2 bậc) nên hầu hết các nguyên tử tự do thể hiện toàn bộ tính chất của mình khi tương tác với môi trường xung quanh. Trong khi ở vật liệu thông thường chỉ có một số ít nguyên tử nằm trên bề mặt, còn phần lớn các nguyên tử nằm sâu trong thể tích của vật, bị các nguyên tử ở lớp ngoài che chắn. Do đó có thể chờ đợi ở các vật liệu nano những tính chất khác thường sau: - Tương tác của các nguyên tử và các điện tử trong vật liệu bị ảnh hưởng bởi các biến đổi trong phạm vi thang nano, do đó khi làm thay đổi cấu hình của vật liệu ở thang nano ta có thể điều khiển được các tính chất của vật liệu theo ý muốn mà không cần thay đổi thành phần hoá học của nó [12]. - Vật liệu có cấu trúc nano có tỷ lệ diện tích bề mặt rất lớn nên chúng là vật liệu lý tưởng để làm xúc tác cho các phản ứng hoá học, thiết bị lưu trữ thông tin. Các chất xúc tác có cấu trúc nano sẽ làm tăng hiệu suất của các phản ứng hoá học và các quá trình cháy, đồng thời sẽ làm giảm tới mức tối thiểu phế liệu và các chất khí gây hiệu ứng nhà kính. Hơn nữa một nửa số dược phẩm mới đang dùng để chữa trị hiện nay đều ở dạng các hạt có kích thước micromet và không tan trong nước, nhưng nếu kích thước được giảm xuống thang nanomet thì chúng sẽ rất dễ dàng được hoà tan. Vì vậy, vật liệu nano sẽ tạo ra một sự phát triển mạnh mẽ trong việc sản suất các loại thuốc mới với hiệu quả cao và dễ sử dụng hơn [11]. - Tốc độ tương tác, truyền tin giữa các cấu trúc nano nhanh hơn rất nhiều so với cấu trúc micro và có thể sử dụng tính chất ưu việt này để chế tạo ra hệ thống thiết bị truyền tin nhanh với hiệu quả năng lượng cao [6]. - Vì các hệ sinh học về cơ bản có tổ chức vật chất ở thang nano, nên nếu các bộ phận nhân tạo dùng trong tế bào có tổ chức cấu trúc nano bắt chước tự nhiên thì chúng dễ dàng tương thích sinh học [6]. Những tính chất khác thường trên đang là đối tượng khám phá của các nhà khoa học. Vấn đề này thuộc “Hiệu ứng kích thước” (size effect). Những nghiên cứu về vât liệu nano hiện đang dừng ở mức khảo sát và thăm dò, nghĩa là tìm phương pháp điều chế rồi khảo sát cấu tạo và tính chất sản phẩm thu được, tích luỹ dữ kiện. Những nghiên cứu lí thuyết mô hình hoá các loại vật liệu nano mới và tính chất của chúng đã xuất hiện nhưng chưa nhiều, và kết quả chưa được kiểm chứng vì dữ kiện thực nghiệm còn nghèo. Hiện nay các vật liệu nano được phân loại như sau: - Vật liệu nano trên cơ sở cacbon như ống cacbon - Các loại vật liệu không trên cơ sở cacbon: vật liệu kim loại, vật liệu oxit, vật liệu xốp ... - Các phân tử tự tổ chức và tự nhận biết. Hoá học nano Hoá học nano là khoa học nghiên cứu các phương pháp tổng hợp và xác định tính chất của vật liệu nano [6]. Để tổng hợp các vật liệu nano người ta có thể dùng tất cả các phương pháp tổng hợp hoá học truyền thống như ngưng tụ pha hơi, phản ứng pha khí, kết tủa trong dung dịch, nhiệt phân, thuỷ phân, điện kết tủa, oxi hoá, phản ứng vận chuyển, sol – gel, [13; 14]... Tuy nhiên, điều quan trọng nhất để tổng hợp vật liệu nano là kiểm soát kích thước và sự phân bố theo kích thước của các cấu tử hay các pha tạo thành, do đó các phản ứng thường được thực hiện trên khuôn (đóng vai trò như những bình phản ứng nano) vừa tạo ra không gian thích hợp, vừa có thể định hướng cho sự sắp xếp các nguyên tử trong phân tử hoặc giữa các các phân tử với nhau. Ngày nay người ta đã dùng các khuôn là các ion kim loại, các mixen được tạo thành bởi các chất hoạt động bề mặt, các màng photpholipit [15]. 1.1.2. Ứng dụng của công nghệ nano Công nghệ nano hứa hẹn sẽ “thay đổi cuộc sống của con người” bởi có những tính chất nổi trội và mới lạ. Chúng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống kinh tế xã hội. Công nghệ nano với lĩnh vực điện tử, quang điện tử, công nghệ thông tin và truyền thông [16] Không có một lĩnh vực nào mà công nghệ nano có ảnh hưởng nhiều như điện tử, công nghệ thông tin và truyền thông. Điều này được phản ánh rõ nhất ở số lượng các transitor kiến tạo nên vi mạch máy tính, số lượng các transitor trên một con chíp tăng lên làm tăng tốc độ xử lý của nó, giảm kích thước linh kiện, dẫn tới giảm giá thành, nâng cao hiệu quả kinh tế lên nhiều lần. Ứng dụng đầu tiên của công nghệ nano là tạo các lớp bán dẫn siêu mỏng mới. Ngoài ra công nghệ nano còn mở ra cho công nghệ thông tin một triển vọng mới: chế tạo linh kiện hoàn toàn mới, rẻ hơn và có tính năng cao hơn hẳn so với transitor, đó là các chấm lượng tử được chế tạo ở mức độ tinh vi, mỗi chiều chỉ có 1nm thì một linh kiện cỡ 1 cm3 sẽ lưu trữ được 1000 tỷ tỷ bit, tức là toàn bộ thông tin của tất cả các thư viện trên thế giới này có thể lưu giữ trong đó. Quang điện tử cũng là một yếu tố chủ chốt của cuộc cách mạng công nghệ thông tin. Lĩnh vực này cũng đang có xu thế giảm tối đa kích thước, ví dụ như một số linh kiện của thiết bị phát tia laze năng lượng lượng tử, các màn hình tinh thể lỏng đòi hỏi được chế tạo với độ chính xác cỡ vài nanomet. Công nghệ nano với lĩnh vực sinh học và y học [17] Ứng dụng công nghệ nano trong lĩnh vực sinh học để tạo ra các thiết bị cực nhỏ có thể đưa vào cơ thể để tiêu diệt virut và các tế bào ung thư, tạo ra hàng trăm các dược liệu mới từ các vi sinh vật mang ADN tái tổ hợp, tạo ra các protein cảm ứng có thể tiếp nhận các tín hiệu của môi trường sống, tạo ra các động cơ sinh học mà phần di động chỉ có kích thước cỡ phân tử protein, tạo ra các chíp sinh học và tiến tới khả năng tạo ra các máy tính sinh học với tốc độ truyền đạt thông tin như bộ não. Công nghệ nano sinh học còn có thể được ứng dụng trong y học để tạo ra một phương pháp tổng hợp, thử nghiệm để bào chế dược phẩm, nâng cao các kĩ thuật chuẩn đoán, liệu pháp và chiếu chụp ở cấp độ tế bào với độ phân giải cao hơn độ phân giải của chụp hình cộng hưởng từ. Một số công cụ đã được phát triển trong những năm gần đây như: kính hiển vi đầu dò quét (SPM), kính hiển vi nguyên tử lực (AFM) cho phép quan sát trực tiếp hoạt động của từng phân tử bên trong các hệ sinh vật và sự chuyển động của phân tử ở thời gian thực bên trong một động cơ cấp phân tử. Hy vọng rằng việc ứng dụng các thành tựu của công nghệ nano vào lĩnh vực sinh học và y học sẽ tạo ra được những biện pháp hữu hiệu để nâng cao sức khoẻ, tăng tuổi thọ con người Công nghệ nano với vấn đề môi trường [18; 19] Hoá học xanh và môi trường được quan tâm đặc biệt trong thời gian gần đây. Các kim loại dạng bột mịn như Fe, Zn thể hiện hoạt tính cao với các hợp chất hữu cơ chứa clo trong môi trường nước. Điều này dẫn tới việc sử dụng thành công loại màng chứa cát và bột kim loại xốp để làm sạch nước ngầm. Các oxit kim loại nano với sự phân huỷ của chất hấp phụ, do đó các vật liệu mới này được gọi là các “chất hấp thụ phân huỷ”. Chúng được sử dụng trong việc xử lí khí, phá huỷ các chất độc hại Công nghệ nano với vấn đề năng lượng [20; 21] Nhu cầu về năng lượng là một thách thức nghiêm trọng đối với sự tồn tại và phát triển của thế giới. Trước một thực tế là các nguồn năng lượng truyền thống đang ngày một cạn kiệt thì việc tìm ra các nguồn năng lượng khác thay thế là một nhiệm vụ cấp bách đặt ra. Năng lượng mặt trời có thể chuyển hoá