Tổng hợp xanh nano vàng, bạc tích hợp lên polymer PSMA từ dịch chiết Nhục Thung Dung, ứng dụng định lượng cation kim loại trong dung dịch và làm xúc tác phân hủy chất hữu cơ

Tổng hợp xanh nano vàng bạc ,tích hợp lên polymer PSMA, từ dịch chiết Nhục Thung Dung, định lượng cation kim loại ,trong dung dịch và làm xúc tác ,phân hủy chất hữu cơ

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP TỔNG HỢP XANH NANO VÀNG, BẠC TÍCH HỢP LÊN POLYMER PSMA TỪ DỊCH CHIẾT NHỤC THUNG DUNG, ỨNG DỤNG LÀM CẢM BIẾN ĐỊNH LƯỢNG Pb(II) TRONG DUNG DỊCH VÀ LÀM XÚC TÁC CHUYỂN HOÁ CHẤT HỮU CƠ

Giảng viên hướng dẫn: TS ĐOÀN VĂN ĐẠT

Sinh viên thực hiện: LÊ THỊ TƯỜNG VY

MSSV: 18091941

Lớp: DHPT14

Khoá: 2018 – 2022

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2022

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP TỔNG HỢP XANH NANO VÀNG, BẠC TÍCH HỢP LÊN POLYMER PSMA TỪ DỊCH CHIẾT NHỤC THUNG DUNG, ỨNG DỤNG LÀM CẢM BIẾN ĐỊNH LƯỢNG Pb(II) TRONG DUNG DỊCH VÀ LÀM XÚC TÁC CHUYỂN HOÁ CHẤT HỮU CƠ

Giảng viên hướng dẫn: TS ĐOÀN VĂN ĐẠT

Sinh viên thực hiện: LÊ THỊ TƯỜNG VY

MSSV: 18091941

Lớp: DHPT14

Khoá: 2018 – 2022

Trang 3

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2022

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HCM

- // -

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do - Hạnh phúc

- // -

NHIỆM VỤ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: LÊ THỊ TƯỜNG VY

2 Nhiệm vụ:

- Tổng hợp nano Au, Ag và nano Au, Ag tích hợp lên polymer PSMA bằng dịch chiết cây nhục thung dung

- Khảo sát các thông số tổng hợp tối ưu của vật liệu

- Xác định cấu trúc đặc trưng các vật liệu thu được bằng các phương pháp hóa lý hiện đại như HF-TEM, FE-SEM, XRD, EDX, FTIR, TGA và DLS

- Nghiên cứu ứng dụng định lượng cation kim loại trong dung dịch

- Thẩm định phương pháp định lượng cation kim loại

- Nghiên cứu, đánh giá khả năng làm xúc tác của vật liệu

3 Ngày giao khóa luận tốt nghiệp: 01/12/2020

4 Ngày hoàn thành khóa luận tốt nghiệp: … …/ … …/ 2020

5 Họ tên giảng viên hướng dẫn: TS ĐOÀN VĂN ĐẠT

Tp Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 07 năm 2022

Trang 4

Chủ nhiệm bộ môn Giảng viên hướng dẫn

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Trường Đại học Công Nghiệp Thành

phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là các thầy cô khoa Công nghệ Hóa học đã tận tâm truyền đạt

những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong thời gian em học tập và nghiên cứu

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành TS Đoàn Văn Đạt người thầy đầy tâm huyết với nghề

đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, định hướng em đến với đề tài, tạo mọi điều kiện thuận

lợi trong suốt thời gian em thực hiện

Và xin gửi lời cảm ơn đến các bạn đồng nghiệp, cùng nhau giúp đỡ, chia sẻ trong quá

trình thực hiện đề tài

Cuối cùng, em xin gửi lời chúc đến toàn thể thầy cô trong khoa Công nghệ Hóa học cũng

như trong bộ môn, TS Đoàn Văn Đạt, các bạn đồng nghiệp lời chúc sức khỏe, thành

công trong công việc và cuộc sống

Mặc dù đã cố gắng hoàn thành báo cáo tốt nhất trong khả năng, nhưng với lượng kiến

thức còn hạn chế, và thời gian thực hiện đề tài không nhiều nên khó tránh khỏi những

thiếu sót Rất mong được thầy cô xem xét và góp ý để luận văn được hoàn thiện hơn

TP Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 07 năm 2022

Sinh viên thực hiện

Trang 6

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá: (thang điểm 10) • Thái độ thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Kỹ năng trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm bằng số: …… … Điểm bằng chữ:

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20.…

(Ký ghi họ và tên)

Trang 7

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…

Giảng viên phản biện

(Ký ghi họ và tên)

Trang 8

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4.1 Đối tượng nghiên cứu 3

4.2 Phạm vi nghiên cứu 3

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 3

6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Giới thiệu về công nghệ nano 4

1.1.1 Khái niệm về công nghệ nano 4

1.1.2 Nguồn gốc của công nghệ nano 5

1.1.3 Các phương pháp điều chế nano kim loại 5

1.1.4 Ứng dụng của nano kim loại 6

1.2 Giới thiệu về cây nhục thung dung 6

1.2.1 Mô tả về cây nhục thung dung 6

1.2.2 Phân bố của cây nhục thung dung 7

1.2.3 Thành phần hóa học trong cây nhục thung dung 7

1.2.4 Công dụng của nhục thung dung 8

1.3 Kim loại bạc 8

1.3.1 Giới thiệu về nano bạc 8

1.3.2 Ứng dụng làm xúc tác của nano bạc 8

1.3.3 Ứng dụng làm cảm biến của nano bạc 9

1.3.4 Ứng dụng khác của nano bạc 10

1.3.5 Một số nghiên cứu khác về nano bạc 11

1.4 Kim loại vàng 13

Trang 9

1.4.1 Giới thiệu về nano vàng 13

1.4.2 Ứng dụng làm xúc tác của nano vàng 13

1.4.3 Ứng dụng làm cảm biến của nano vàng 13

1.4.4 Ứng dụng khác của nano vàng 14

1.4.5 Một số nghiên cứu khác về nano vàng 15

1.5 Polymer và ứng dụng của nano kim loại được tích hợp lên polymer 16

1.5.1 Khái quát về polymer khi kết hợp với nano kim loại 16

1.5.2 Khả năng ứng dụng của nano kim loại được tích hợp lên polymer 16

1.5.3 Giới thiệu về polymer PSMA 17

CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM 18

2.1 Nguyên liệu, thiết bị, dụng cụ và hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 18

2.1.1 Nguyên liệu 18

2.1.2 Thiết bị sử dụng 18

2.1.3 Dụng cụ sử dụng 19

2.1.4 Hóa chất sử dụng 19

2.2 Chuẩn bị hóa chất và dịch chiết sử dụng trong nghiên cứu 20

2.2.1 Pha chế hóa chất sử dụng 20

2.2.2 Chuẩn bị dịch chiết từ cây nhục thung dung 20

2.3 Quy trình tổng hợp nano bạc và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp 22 2.3.1 Quy trình tổng hợp nano bạc 22

2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng khử của dịch chiết 22

2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch bạc đến khả năng khử của dịch chiết 23 2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng khử của dịch chiết 24

2.3.5 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng khử của dịch chiết 24

2.4 Quy trình tổng hợp nano bạc tích hợp lên polymer PSMA 25

2.5 Quy trình tổng hợp nano vàng và khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp 26

2.5.1 Quy trình tổng hợp nano vàng 26

2.5.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng khử của dịch chiết 26

2.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đến khả năng khử của dịch chiết 27

Trang 10

2.5.4 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng khử của dịch chiết 28

2.5.5 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng khử của dịch chiết 28

2.6 Quy trình tổng hợp nano vàng tích hợp lên polymer PSMA 29

2.7 Đặc trưng nano vàng, bạc và nano vàng bạc được tích hợp lên polymer PSMA bằng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại 30

2.7.1 Phương pháp trắc quang UV-Vis 30

2.7.2 Phương pháp XRD 30

2.7.3 Phương pháp FT–IR 31

2.7.4 Phương pháp FE-SEM 31

2.7.5 Phương pháp HR-TEM 31

2.7.6 Phương pháp EDX 31

2.7.7 Phương pháp TGA 31

2.7.8 Phương pháp DLS 32

2.8 Khảo sát hoạt tính xúc tác của nano bạc (AgNPs) và nano bạc được tích hợp lên polymer (Ag@PSMA) 32

2.8.1 Khảo sát hoạt tính xúc tác của AgNPs và Ag@PSMA với 1,4-DNB 32

2.8.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác của AgNPs và Ag@PSMA với 3-NP 32

2.9 Khảo sát hoạt tính xúc tác của nano vàng (AuNPs) và nano vàng được tích hợp lên polymer (Au@PSMA) 33

2.9.1 Khảo sát hoạt tính xúc tác của AuNPs và Au@PSMA với 1,4-DNB 33

2.9.2 Khảo sát hoạt tính xúc tác của AuNPs và Au@PSMA với 3-NP 33

2.10 Xác định năng lượng hoạt hóa của nano bạc (AgNPs) và nano bạc được tích hợp lên polymer (Ag@PSMA) 34

2.10.1 Xác định năng lượng hoạt hóa của AgNPs và Ag@PSMA với 1,4-DNB 34

2.10.2 Xác định năng lượng hoạt hóa của AgNPs và Ag@PSMA với 3-NP 34

2.11 Xác định năng lượng hoạt hóa của nano vàng (AuNPs) và nano vàng được tích hợp lên polymer (Au@PSMA) 35

2.11.1 Xác định năng lượng hoạt hóa của AuNPs và Au@PSMA với 1,4-DNB 35

2.11.2 Xác định năng lượng hoạt hóa của AuNPs và Au@PSMA với 3-NP 35

2.12 Khảo sát khả năng nhận biết các ion kim loại của nano vàng, bạc và nano vàng bạc trong polymer 36

Trang 11

2.12.1 Ứng dụng của các hạt nano trong nhận biết ion kim loại nặng 36

2.12.2 Định lượng ion kim loại Pb2+ với Au@PSMA 37

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39

3.1 Kết quả khảo sát nano bạc 39

3.1.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tổng hợp nano bạc 39

3.1.2 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ AgNO3 đến quá trình tổng hợp nan bạc 40

3.1.3 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tổng hợp nano bạc 41

3.1.4 Kết quả ảnh hưởng của pH đến quá trình tổng hợp nano bạc 42

3.2 Kết quả tổng hợp nano bạc tích hợp lên polymer PSMA 44

3.3 Kết quả khảo sát nano vàng 45

3.3.1 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tổng hợp nano vàng 45

3.3.2 Kết quả ảnh hưởng của nồng độ Au3+ đến quá trình tổng hợp nano vàng 46

3.3.3 Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tổng hợp nano vàng 47

3.3.4 Kết quả ảnh hưởng của pH đến quá trình tổng hợp nano vàng 48

3.4 Kết quả tổng hợp nano vàng tích hợp lên polymer PSMA 51

3.5 Kết quả nghiên cứu các đặc trưng hóa lý của nano vàng, bạc và nano vàng bạc được tích hợp lên polymer PSMA 53

3.5.1 Kết quả XRD 53

3.5.2 Kết quả FT-IR 54

3.5.3 Kết quả SEM 55

3.5.4 Kết quả EDX 56

3.5.5 Kết quả HR-TEM và phổ DLS 57

3.5.6 Kết quả TGA 59

3.6 Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác của nano bạc (AgNPs) và nano bạc được tích hợp lên polymer (Ag@PSMA) 61

3.6.1 Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác của AgNPs và Ag@PSMA với 1,4-DNB 61

3.6.2 Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác của AgNPs và Ag@PSMA với 3-NP 65

3.7 Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác của nano vàng (AuNPs) và nano vàng được tích hợp lên polymer (Au@PSMA) 69

3.7.1 Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác của AuNPs và Au@PSMA với 1,4-DNB 69

Trang 12

3.7.2 Kết quả khảo sát hoạt tính xúc tác của AuNPs và Au@PSMA với 3-NP 73

3.8 Kết quả năng lượng hoạt hóa của nano bạc (AgNPs) và nano bạc được tích hợp lên polymer (Ag@PSMA) 78

3.8.1 Kết quả năng lượng hoạt hóa của AgNPs và Ag@PSMA với 1,4-DNB 78

3.8.2 Kết quả khảo sát khả năng hoạt hóa của AgNPs và Ag@PSMA với 3-NP 84

3.9 Kết quả khảo sát khả năng hoạt hóa của nano vàng (AuNPs) và nano vàng được tích hợp lên polymer (Au@PSMA) 90

3.9.1 Kết quả khảo sát khả năng hoạt hóa của AuNPs và Au@PSMA với 1,4-DNB 90

3.9.2 Kết quả khảo sát khả năng hoạt hóa của AuNPs và Au@PSMA với 3-NP 96

3.10 Kết quả khảo sát khả năng nhận biết các cation kim loại của nano vàng, bạc và nano vàng bạc trong polymer 102

3.10.1 Ứng dụng của các hạt nano trong nhận biết ion kim loại nặng 102

3.10.2 Kết quả định lượng ion kim loại Pb2+ với Au@PSMA 106

KẾT LUẬN 112

KIẾN NGHỊ 113

TÀI LIỆU THAM KHẢO 114

Trang 13

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Kích thước của các vật 4

Hình 1.2 Nhục thung dung tươi (A); Các mảnh thân khô (B) 7

Hình 2.1 Lát thân của nhục thung dung 21

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chuẩn bị dịch chiết từ thân cây nhục thung dung 21

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình tổng hợp nano bạc 22

Hình 2.4 Sơ đồ tổng hợp nano bạc tích hợp lên polymer 25

Hình 2.5 Sơ đồ quy trình tổng hơp nano vàng 26

Hình 2.6 Sơ đồ tổng hợp nano vàng tích hợp lên polymer 30

Hình 3.1 Kết quả khảo sát thời gian của phản ứng tạo nano bạc 39

Hình 3.2 Phổ UV-Vis về sự ảnh hưởng của thời gian của phản ứng tạo nano bạc 39

Hình 3.3 Kết quả khảo sát nồng độ của phản ứng tạo nano bạc 40

Hình 3.4 Phổ UV-Vis về sự ảnh hưởng của nồng độ của phản ứng tạo nano bạc 40

Hình 3.5 Kết quả khảo sát nhiệt độ của phản ứng tạo nano bạc 41

Hình 3.6 Phổ UV-Vis về sự ảnh hưởng của nhiệt độ của phản ứng tạo nano bạc 41

Hình 3.7 Kết quả khảo sát pH của phản ứng tạo nano bạc 42

Hình 3.8 Phổ UV-Vis về sự ảnh hưởng của pH của phản ứng tạo nano bạc 42

Hình 3.9 Mẫu lỏng (trái) và rắn (phải) của nano bạc sau khi tổng hợp theo các điều kiện tối ưu 43

Hình 3.10 Thế zeta và phổ UV-Vis theo thời gian của AgNPs (a, b) 43

Hình 3.11 Mẫu lỏng (trái) và rắn (phải) của Ag@PSMA sau khi tổng hợp 44

Hình 3.12 Phổ UV-Vis của nano bạc tích hợp lên polymer PSMA 44

Hình 3.13 Thế zeta và phổ UV-Vis theo thời gian của AuNPs (a, b) 45

Hình 3.14 Kết quả khảo sát thời gian của phản ứng tạo nano vàng 45

Hình 3.15 Phổ UV-Vis về sự ảnh hưởng của thời gian của phản ứng tạo nano vàng 46

Hình 3.16 Kết quả khảo sát nồng độ của phản ứng tạo nano vàng 46

Hình 3.17 Phổ UV-Vis về sự ảnh hưởng của nồng độ của phản ứng tạo nano vàng 47

Hình 3.18 Kết quả khảo sát nhiệt độ của phản ứng tạo nano vàng 47

Trang 14

Hình 3.19 Phổ UV-Vis về sự ảnh hưởng của nhiệt độ của phản ứng tạo nano vàng 48

Hình 3.20 Kết quả khảo sát pH của phản ứng tạo nano vàng 48

Hình 3.21 Phổ UV-Vis về sự ảnh hưởng của pH của phản ứng tạo nano vàng 49

Hình 3.22 Mẫu lỏng (trái) và rắn (phải) của nano vàng sau khi tổng hợp theo các điều kiện tối ưu 50

Hình 3.23 Thế zeta và phổ UV-Vis theo thời gian của AuNPs (a, b) 50

Hình 3.24 Mẫu lỏng (trái) và rắn (phải) của Ag@PSMA sau khi tổng hợp 51

Hình 3.25 Phổ UV-Vis của nano vàng tích hợp lên polymer PSMA 51

Hình 3.26 Thế zeta và phổ UV-Vis theo thời gian của Au@PSMA (a, b) 52

Hình 3.27 Kết quả phân tích XRD 53

Hình 3.28 Kết quả phân tích FTIR của các mẫu 54

Hình 3.29 Ảnh SEM của AuNPs (a), AgNPs (b), Au@PSMA (c) và Ag@PSMA (d) 55

Hình 3.30 Kết quả EDX, Element mapping của Au@PSMA (a, c) và Ag@PSMA (b, d) 56

Hình 3.31 Ảnh TEM, phổ DLS của AuNPs (a, b, c) và AgNPs (a’, b’, c’) 57

Hình 3.32 Ảnh TEM, phổ DLS của Au@PSMA (a, b, c) và Ag@PSMA (a’, b’, c’) 58

Hình 3.33 Phổ TGA của Dịch chiết, AuNPs và AgNPs 59

Hình 3.34 Phổ TGA của PSMA và Ag@PSMA 60

Hình 3.35 (a) NaBH4 + 1,4-DNB, (b) Sau khi cho AgNPs; (a’) NaBH4 + 1,4-DNB, (b’) Sau khi cho Ag@PSMA 61

Hình 3.36 Kết quả khảo sát khả năng xúc tác của AgNPs (a), Ag@PSMA (a’) và động học phản ứng AgNPs (b), Ag@PSMA (b’) với 1,4-DNB 61

Hình 3.37 Phổ UV-Vis về sự khử 1,4-DNB bằng NaBH4 có AgNPs làm xúc tác 63

Hình 3.38 Phổ UV-Vis về sự khử 1,4-DNB bằng NaBH4 có Ag@PSMA làm xúc tác 64

Hình 3.39 Khả năng xúc tác sau 3 lần tái sử dụng của AgNPs (a), Ag@PSMA (b) 65

Hình 3.40 (a) NaBH4 + 3-NP, (b) Sau khi cho nano bạc; (a’) NaBH4 + 3-NP, (b’) Sau khi cho Ag@PSMA 65

Hình 3.41 Kết quả khảo sát khả năng xúc tác của AgNPs (a), Ag@PSMA (a’) và động học phản ứng AgNPs (b), Ag@PSMA (b’) với 3-NP 66

Hình 3.42 Phổ UV-Vis về sự khử 3-NP bằng NaBH4 có AgNPs làm xúc tác 67

Hình 3.43 Phổ UV-Vis về sự khử 3-NP bằng NaBH4 có Ag@PSMA làm xúc tác 68

Hình 3.44 Khả năng xúc tác sau 3 lần tái sử dụng của AgNPs (a), Ag@PSMA(b) 69

Trang 15

Hình 3.45 (a) NaBH4 + 1,4-DNB, (b) Sau khi cho AuNPs vào, (a’) NaBH4 + 1,4-DNB, (b’)

Sau khi cho Au@PSMA vào 69

Hình 3.46 Kết quả khảo sát khả năng xúc tác của AuNPs (a), Au@PSMA (a’) và động học phản ứng AuNPs (b), Au@PSMA (b’) với 1,4-DNB 70

Hình 3.47 Phổ UV-Vis về sự khử 1,4-DNB bằng NaBH4 có AuNPs làm xúc tác 71

Hình 3.48 Phổ UV-Vis về sự khử 1,4-DNB bằng NaBH4 có Au@PSMA làm xúc tác 72

Hình 3.49 Khả năng xúc tác sau 3 lần tái sử dụng của AuNPs (a), Au@PSMA (b) 73

Hình 3.50 (a) NaBH4 + 3-NP, (b) Sau khi cho AuNPs vào; (a’) NaBH4 + 3-NP, (b’) Sau khi cho Au@PSMA vào 73

Hình 3.51 Kết quả khảo sát khả năng xúc tác của AuNPs (a), Au@PSMA (a’) và động học phản ứng AuNPs (b), Au@PSMA (b’) với 3-NP 74

Hình 3.52 Phổ UV-Vis về sự khử 3-NP bằng NaBH4 có AuNPs làm xúc tác 75

Hình 3.53 Phổ UV-Vis về sự khử 3-NP bằng NaBH4 có Au@PSMA làm xúc tác 76

Hình 3.54 Khả năng xúc tác sau 3 lần tái sử dụng của AuNPs (a), Au@PSMA (b) 77

Hình 3.55 Kết quả khảo sát phản ứng của AgNPs (a), Ag@PSMA (a’); và động học phản ứng của AgNPs (b), Ag@PSMA (b’) với 1,4-DNB tại 30 oC 78

Hình 3.59 Kết quả khảo sát phản ứng của AgNPs (a), Ag@PSMA (a’); và động học phản ứng của AgNPs (b), Ag@PSMA (b') với 1,4-DNB tại 70 oC 82

Hình 3.60 Năng lượng hoạt hóa của AgNPs (a) và Ag@PSMA (b) với 1,4-DNB 83

Hình 3.61 Kết quả khảo sát phản ứng của AgNPs (a), Ag@PSMA (a’); và động học phản ứng của AgNPs (b), Ag@PSMA (b’) với 3-NP tại 30 oC 84

Hình 3.64 Kết quả khảo sát phản ứng của AgNPs (a), Ag@PSMA (b); và động học phản ứng của AgNPs (a’), Ag@PSMA (b’) với 3-NP tại 60 oC 87

Trang 16

Hình 3.65 Kết quả khảo sát phản ứng của AgNPs (a), Ag@PSMA (a’); và động học phản ứng

của AgNPs (b), Ag@PSMA (b’) với 3-NP tại 70 oC 88

Hình 3.66 Năng lượng hoạt hóa của AgNPs (a) và Ag@PSMA (b) với 3-NP 89 Hình 3.67 Kết quả khảo sát phản ứng của AuNPs (a), Au@PSMA (a’); và động học phản ứng

của AuNPs (b), Au@PSMA (b’) với 1,4-DNB tại 30oC 90

Hình 3.68 Kết quả khảo sát phản ứng của AuNPs (a), Au@PSMA (a’); và động học phản ứng

của AuNPs (b), Au@PSMA (b’) với 1,4-DNB tại 40 oC 91

Hình 3.72 Năng lượng hoạt hóa của AuNPs (a) và Au@PSMA (b) với 1,4-DNB 95 Hình 3.73 Kết quả khảo sát phản ứng của AuNPs (a), Au@PSMA (a’); và động học phản ứng

của AuNPs (b), Au@PSMA (b’) với 3-NP tại 30 oC 96

Hình 3.78 Năng lượng hoạt hóa của AuNPs (a) và Au@PSMA (b) với 3-NP 101 Hình 3.79 Ảnh hưởng của các ion kim loại khác nhau đến sự thay đổi màu sắc của nano

Trang 17

Hình 3.84 Phổ hấp thu của Ag@PSMA dưới ảnh hưởng của các ion kim loại khác nhau 104

Hình 3.85 Ảnh hưởng của các ion kim loại khác nhau đến sự thay đổi màu sắc của Au@PSMA 105

Hình 3.86 Phổ hấp thu của Au@PSMA dưới ảnh hưởng của các ion kim loại khác nhau 105

Hình 3.87 Thời gian đo phổ hấp thu của Au@PSMA với ion Pb2+ 106

Hình 3.88 Sự keo tụ của Pb2+ ở các nồng độ khác nhau 107

Hình 3.89 Đỉnh hấp thụ của Au@PSMA ở các nồng độ Pb2+ khác nhau (a) và phương trình đường chuẩn từ độ hấp thụ của Au@PSMA với nồng độ Pb2+ (b) 107

Hình 3.90 Đỉnh hấp thụ của Au@PSMA ở các nồng độ Pb2+ khác nhau 108

Hình 3.91 Phương trình đường chuẩn từ độ hấp thụ của Au@PSMA 108

Với nồng độ nhỏ Pb2+ (a) Với nồng độ lớn Pb2+ (b) 108

Hình 3.92 Đỉnh hấp thụ của Au@PSMA ở các nồng độ 20 μM Pb2+ 109

Trang 18

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Danh sách thiết bị sử dụng 18

Bảng 2.2 Danh sách dụng cụ sử dụng 19

Bảng 2.3 Danh sách hóa chất sử dụng 19

Bảng 2.4 Thông số các giá trị khảo sát thời gian của phản ứng tạo nano bạc 23

Bảng 2.5 Thông số các giá trị khảo sát nồng độ của phản ứng tạo nano bạc 23

Bảng 2.6 Thông số các giá trị khảo sát nhiệt độ của phản ứng tạo nano bạc 24

Bảng 2.7 Thông số các giá trị khảo sát pH của phản ứng tạo nano bạc 25

Bảng 2.8 Thông số các giá trị khảo sát thời gian của phản ứng tạo nano vàng 27

Bảng 2.9 Thông số các giá trị khảo sát nồng độ của phản ứng tạo nano vàng 27

Bảng 2.10 Thông số các giá trị khảo sát nhiệt độ của phản ứng tạo nano vàng 28

Bảng 2.11 Thông số các giá trị khảo sát pH của phản ứng tạo nano vàng 29

Bảng 3.1 Các thông số và điều kiện tối ưu để tổng hợp nano bạc 43

Bảng 3.2 Các thông số và điều kiện tối ưu để tổng hợp nano vàng 49

Bảng 3.3 Hằng số tốc độ của phản ứng của 1,4-DNB với AgNPs và Ag@PSMA tại các nhiệt độ 30, 40, 50, 60, 70 oC 83

Bảng 3.4 Hằng số tốc độ của phản ứng của 3-NP với AgNPs và Ag@PSMA tại các nhiệt độ 30, 40, 50, 60, 70 oC 89

Bảng 3.5 Hằng số tốc độ của phản ứng của 1,4-DNB với AuNPs và Au@PSMA tại các nhiệt độ 30, 40, 50, 60, 70 oC 95

Bảng 3.6 Hằng số tốc độ của phản ứng của 3-NP với AuNPs và Au@PSMA tại các nhiệt độ 30, 40, 50, 60, 70 oC 101

Bảng 3.7 Thông số tính toán giá trị LOD của Pb2+ 110

Bảng 3.8 So sánh hiệu suất phát hiện Pb (II) của Au@PSMA với các vật liệu khác 111

Trang 19

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

HR-TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao

Trang 20

LỜI NÓI ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, các hạt nano kim loại như vàng, bạc càng được nhiều nhà khoa học chú tâm nghiên cứu do chúng được ứng dụng phổ biến trong các lĩnh vực như xúc tác, kháng khuẩn, kháng nấm hay cảm biến sinh học [1-3] Việc sử dụng tác nhân hóa học trong tổng hợp nano kim loại như hydrazine [4], sodium borohydride [5] ethylene glycol [6] mang lại những ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường và sức khỏe con người Do đó, các hạt nano kim loại được tổng hợp xanh từ chiết xuất thực vật đã được các nhà bác học tăng cường nghiên cứu trong những năm gần đây [7-11].Tuy nhiên, vì các kim loại này có giá thành cao và độ bền thấp nên chúng thường được tích vào các loại vật liệu tổng hợp như poymer hoặc các composite [12-15]

Nhục thung dung (có tên khoa học là Cistanche deserticola) phát triển tại các vùng có khí

hậu đặc biệt như Trung Quốc, Mông Cổ, Hàn Quốc và được đánh giá cao vì có nhiều thành phần hữu ích như kankanoside, ajugol, cistanin, uridine, adenosine, 6-deoxycatalpol [16] Trong đó, thành phần polysaccharide có khả năng dùng trong chống viêm, tăng cường lợi khuẩn [17,18] Trong khi đó, Poly styrene-alt-maleic anhydride (PSMA) là một polymer quen thuộc thường được nghiên cứu ở quá trình trùng hợp phân lớp [19], kháng khuẩn [20] hay tích hợp các kim loại dùng trong xúc tác, cảm biến sinh học [21].Trong vài nghiên cứu gần đây cho thấy vật liệu tổng hợp micelle PSMA có thể đóng vai trò là chất mang nano do tương tác kỵ nước giữa gốc styren và thuốc chống ung thư [22,23,24] Theo sự hiểu biết của chúng tôi hiện nay chưa có công trình nghiên cứu khoa học nào công bố về việc sử dụng chiết xuất nhục thung dung như một tác nhân hóa học xanh trong tổng hợp nano vàng, bạc cũng như tích hợp các nano kim loại này trên polymer PSMA cho các ứng dụng xúc tác xử lý chất hữu cơ và làm cảm biến sinh học

Do đó, việc tổng hợp nano Au, Ag tích hợp trên PSMA (Ag@PSMA, Au@PSMA) theo phương pháp xanh nhằm củng cố tính ổn định cho hệ nano kim loại, giảm giá thành của vật liệu và tăng cường các tính chất của nano Au, Ag trong ứng dụng xúc tác và cảm biến là một việc làm cấp thiết

Từ lâu, nitrophenol có mặt trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc nổ,… [25] Tuy nhiên, nitrophenol là các chất khó phân hủy và có độc tính cao ngay cả ở nồng độ thấp [26] Hiện nay, nhiều công trình khoa học đã chứng minh rằng nano vàng, bạc thể hiện khả năng xúc tác tuyệt vời cho phản ứng phân hủy nitrophenol bằng cách hạ thấp năng lượng hoạt hóa trong phản ứng giữa sodium tetrahydridoborate (NaBH4) với 1,4-dinitrobenzene (1,4-DNB) và 3- nitrophenol (3-NP)

Như đã biết, chì là nguyên tố khó phân hủy và có độc tính cao đối với tế bào [27], dễ dàng lây nhiễm trong nhiều loại thực phẩm và nước [28-30] Trong cơ thể người khi bị ngộ độc chì, chúng sẽ được tìm thấy trong máu [31], nước bọt [32] hoặc cả trong sữa mẹ [33] Lượng chì cao

Trang 21

trong máu gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến thận [34], cũng như ảnh hưởng đến trí tuệ và nhận thức của trẻ [35]

Trong nghiên cứu này, các hạt nano kim loại Au, Ag được tổng hợp từ chiết xuất Cistanche deserticola đóng vai trò như chất khử ion Au3+, Ag+ thành các hạt nano Sau đó các nano kim loại này được tích hợp lên polymer PSMA để tăng cường tính ổn định của hệ nano kim loại, đồng thời thúc đẩy khả năng xúc tác trong xử lý 1,4-dinitrobenzen (1,4-DNB) và 3-nitrolphenol (3-NP) Bên cạnh đó, Au@PSMA cũng được sử dụng như một cảm biến sinh học để định lượng ion kim loại nặng Pb2+.

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng quy trình tổng hợp hạt nano vàng, bạc (AuNPs, AgNPs) từ dịch chiết cây Nhục thung dung và dung dịch Au3+, Ag+ Đồng thời nghiên cứu, xây dựng quy trình tổng hợp nano vàng, bạc tích hợp trên PSMA (Ag@PSMA, Au@PSMA) theo phương pháp xanh nhằm củng

cố tính ổn định cho hệ nano kim loại, giảm giá thành của vật liệu và tăng cường các tính chất của nano Au, Ag

- Đánh giá các hoạt tính hóa lý của AuNPs, AgNPs và Au@PSMA, Ag@PSMA đã được tổng hợp

- Kiểm tra hiệu quả của AuNPs, AgNPs; Au@PSMA, Ag@PSMA trong xúc tác xử lý chất thải

ô nhiễm nitrophenol và khả năng tái sử dụng của xúc tác

- Khảo sát khả năng hoạt hóa của AuNPs, AgNPs; Au@PSMA, Ag@PSMA trong xử lý chất thải môi trường

- Đánh giá khả năng vượt trội của Au@PSMA, Ag@PSMA so với AuNPs, AgNPs trong xúc tác xử lý chất thải môi trường và khả năng hoạt hóa của chúng

- Nghiên cứ, đánh giá khả năng làm cảm biến sinh học của các hạt nano trong định lượng các cation kim loại trong dung dịch

3 Nội dung nghiên cứu

- Thực hiện trích ly dịch chiết từ cây Nhục thung dung

- Tổng hợp nano vàng, bạc và nano vàng bạc tích hợp lên polyme

- Khảo sát các thông số và điều kiện của quy trình tổng hợp

- Sử dụng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại như UV-Vis, XRD, FT-IR, FE-SEM, TEM, EDX, TGA và DLS để nhận định đánh giá các nano sau khi tổng hợp

HR Khảo sát hoạt tính xúc tác và khả năng hoạt hóa của các hạt nano AuNPs, AgNPs; Au@PSMA, Ag@PSMA

- Khảo sát khả năng ứng dụng Au@polymer, Ag@Polymer như một cảm biến sinh học để định lượng ion kim loại nặng trong nước thải

Trang 22

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Nano vàng, bạc tổng hợp bằng dịch chiết cây nhục thung dung, tích hợp các nano kim loại này lên polymer PSMA

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Đề tài “Tổng hợp xanh nano vàng, bạc tích hợp lên polymer PSMA từ dịch chiết Nhục Thung Dung, ứng dụng định lượng cation kim loại trong dung dịch và làm xúc tác phân hủy chất hữu cơ ” được thực hiện từ tháng 12 năm 2020 đến tháng 3 năm 2021

với quy mô phòng thí nghiệm tại Khoa Công Nghệ Hóa Học – ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh, địa chỉ: 12 Nguyễn Văn Bảo – Phường 4 – Gò Vấp – TP Hồ Chí Minh

5 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Các vị thuốc dân gian được sử dụng để chiết lấy dịch chiết và dùng dịch chiết này để tổng hợp nano vàng, bạc bằng phương pháp xanh

Phương pháp nghiên cứu : thực nghiệm

6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Tổng hợp nano Au, Ag tích hợp trên PSMA (Au@PSMA, Ag@PSMA) theo phương pháp xanh nhằm củng cố tính ổn định cho hệ nano kim loại, giảm giá thành của vật liệu và tăng cường các tính chất của nano Au, Ag trong ứng dụng xúc tác và cảm biến sinh học để định lượng ion kim loại nặng Pb2+ trong việc xử lý nguồn nước thải

Trang 23

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về công nghệ nano

1.1.1 Khái niệm về công nghệ nano

1.1.1.1 Công nghệ nano

Công nghệ nano hiện nay vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu mới, công nghệ này liên quan đến việc xây dựng vật liệu và thiết bị trên quy mô nanomet Một nanomet bằng một phần tỷ mét, đường kính của một sợi tóc người trung bình là 80.000 nanomet Ở quy mô như vậy, các quy tắc thông thường của vật lý và hóa học không còn được áp dụng nữa Ví dụ, các đặc tính của vật liệu, chẳng hạn như màu sắc, độ bền, độ dẫn điện của chúng, có thể khác nhau đáng kể giữa kích thước nano và micro Do đó, vật liệu có kích thước nano sẽ có những tính năng đặc biệt mà

vật liệu truyền thống không có được [36]

Vật liệu nano (NM) thường được phân loại dựa trên hình thái, kích thước, tính đồng nhất,

và sự kết tụ Tùy thuộc vào phương thức tổng hợp mà hình thái hoặc hình dạng của vật liệu nano

là khác nhau Các đặc điểm chính của hình thái học bao gồm độ phẳng, hình cầu và tỷ lệ khung hình [41]

Trang 24

Dựa trên kích thước, vật liệu nano được phân loại gồm 0 chiều (0D), 1 chiều (1D), 2 chiều (2D) và 3 chiều (3D) Dựa trên thành phần, vật liệu nano được tổ chức thành bốn loại chính:

NM dựa trên carbon, NM dựa trên hữu cơ, NM dựa trên vô hình và NM dựa trên hỗn hợp [41]

1.1.2 Nguồn gốc của công nghệ nano

Năm 1959, Tiến sĩ Richard Feynman đã có một nghiên cứu hấp dẫn về công nghệ nano, ông đưa ra ý tưởng về khả năng hình thành một nền công nghệ mới, trong đó con người có thể xếp chồng các loại nguyên tử, phân tử để thiết kế một dụng cụ cực kỳ nhỏ (microscopic) hay thiết kế một dụng cụ to ngay từ cấu trúc phân tử của nó Hiện nay, phương pháp được gọi là

1959 đã thành hiện thực [42]

Đầu những năm 2000, lĩnh vực này đã thu hút được sự chú ý về mặt khoa học, chính trị

và thương mại Các cuộc tranh luận đã nổi lên liên quan đến các định nghĩa và ý nghĩa tiềm năng của công nghệ nano, được minh họa trong báo cáo của Hiệp hội Hoàng gia về công nghệ nano [43]

Đến nay, ứng dụng của nano trong các lĩnh vực khác nhau như năng lượng, thuốc men và dinh dưỡng… vẫn ngày càng phát triển rất nhiều

1.1.3 Các phương pháp điều chế nano kim loại

1.1.3.1 Từ trên xuống

Trong phương pháp này, vật liệu có các hạt lớn sẽ chuyển về các hạt nhỏ có kích thước nano thông qua các phương pháp xử lí hóa học và vật lý [113] Nó bao gồm các phương pháp như nghiền bằng thiết bị nghiền, cắt da bằng phương pháp đốt nóng, cắt đốt bằng nhiệt và laser Mặc dù các phương pháp từ trên xuống rất dễ thực hiện nhưng chất lượng sản phẩm hạt nano từ phương pháp này thường kém hơn sản phẩm của phương pháp từ dưới lên Và mặt hạn chế chính của công nghệ này là vấn đề nhiễm tạp chất từ thiết bị nghiền, diện tích bề mặt hạt thấp,

sự phân bố về hình dạng và kích thước không đều và tốn nhiều thời gian, năng lượng [114] 1.1.3.2 Từ dưới lên

Tổng hợp các hạt nano bằng phương pháp từ dưới lên thì các hạt nano được hình thành từ các phân tử nhỏ hơn như sự liên kết của các nguyên tử hoặc các hạt nhỏ Trong phương pháp này, các hạt vật liệu có cấu trúc nano của màng lọc nano được hình thành và sau đó được lắp

Trang 25

ráp để tạo ra hạt nano cuối cùng Ưu điểm của phương pháp là có thể được kiểm soát được hình thái học và cấu trúc tinh thể của các hạt nano Tuy nhiên, phương pháp này lại khó lắng động với vật liệu đa thành phần và tiềm ẩn các nguy cơ độc hại về hóa chất [115]

1.1.3.2 Tổng hợp xanh

Để khắc phục những thiếu sót của phương pháp hóa học, phương pháp sinh học đã ra đời như một lựa chọn khả thi Quy trình thích hợp nhất để tổng hợp các hạt nano (NP) là quy trình sinh học do không phức tạp, vô hại và hiệu quả về chi phí Các chất khử và đóng vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp NP Các vật liệu hóa học được sử dụng trong các quy trình vật lý

và hóa học để tổng hợp NP là nguy hiểm và cực kỳ độc hại với môi trường Trong khi đó, hóa chất và vi sinh vật được sử dụng trong các quá trình sinh học không chỉ vô hại đối với môi trường xung quanh mà còn an toàn đối với các sinh vật mục tiêu Đó là lý do tại sao quy trình thích hợp nhất và được khuyến nghị để tổng hợp NP là quy trình sinh học Hiện tại, rất cần phát triển các quy trình và phương pháp bền vững để tạo ra các hạt nano, vì các hạt nano là cần thiết

để ứng dụng trong các lĩnh vực có thể liên quan trực tiếp đến con người Phương pháp tổng hợp xanh các hạt nano có thể được nhóm lại theo năm phương pháp sau: Phương pháp polysaccharide, phương pháp Tollens, phương pháp chiếu xạ, phương pháp polyoxometalates

và phương pháp sinh học [116]

1.1.4 Ứng dụng của nano kim loại

Công nghệ nano đang có một đóng góp to lớn trong lĩnh vực y học thông qua các loại vật liệu nano hỗ trợ cho việc phòng bệnh, chẩn đoán, chứa thuốc và tải thuốc trị liệu Các vật liệu nano được thao tác trong các hệ thống sinh học ở mức độ tế bào xuống thấp hơn nữa ở cấp độ phân tử giúp gia tăng hiệu năng cho việc hóa trị liệu ung thư trong cơ thể con người [42][44] Công nghệ nano cũng đang được phát triển để ứng dụng cho nhiều quy trình công nghiệp

và xử lý nước thải [45] Làm sạch và dọn dẹp môi trường ứng dụng bao gồm khử muối nước, lọc nước, xử lý nước thải, xử lý nước ngầm [46] Trong công nghiệp, các ứng dụng có thể bao gồm vật liệu xây dựng, hàng hóa quân sự, gia công dây nano, thanh nano vài lớp graphene [47] Ngày nay, các nhà khoa học đã ứng dụng công nghệ sinh học để tạo ra nano và đó là lĩnh vực nghiên cứu dựa trên nền tảng sinh học trong ngành khoa học lai giữa khoa học và công nghệ sinh học [48]

Vật liệu nano cũng đóng góp vai trò không nhỏ trong quá trình tổng hợp làm ra những siêu phân tử như một bộ phận lắp ráp cho động cơ nano nhân tạo cực nhỏ và tiềm năng trong việc tạo ra một linh kiện quan trọng trong các dụng cụ điện tử, kể cả máy vi tính [42]

1.2 Giới thiệu về cây nhục thung dung

1.2.1 Mô tả về cây nhục thung dung

Cây nhục thung dung có tên khoa học là Cistanche deserticola Thân cây của Cistanche deserticola thường dài khoảng 40-160 cm, đường kính từ 2-15 cm khi không phân nhánh hoặc

2-4 cm khi phân nhánh Thân cây có hình dạng gần trụ tròn, bề mặt màu xám hoặc màu đen,

Trang 26

phủ kín lớp lá vẩy dày đặc, xếp theo hình mái ngói Thân cây hơi dai, khó bẻ gãy, có chút chất dầu Mặt cắt màu nâu nhạt, có những đốm trắng hoặc khe nứt, vị hơi ngọt Các lá màu trắng hơi vàng có dạng vảy và hình trứng ở thân, hình tam giác, hình mác hoặc hình mác thẳng với chiều dài 5 – 40 mm và rộng 5 – 20 mm [49]

Cistanche deserticola cho thấy khả năng chống chịu mạnh mẽ với các điều kiện môi

trường khắc nghiệt Theo đó, nó cũng phân bố rộng rãi ở các khu vực khô hạn hoặc bán khô hạn trên khắp bán đảo Iberia Châu Âu, Bắc Phi, Ả Rập, Iran, Afghanistan, Pakistan, Bắc Ấn Độ, [16]

1.2.3 Thành phần hóa học trong cây nhục thung dung

Một số nhóm hóa học đã được phân lập từ thân cây bao gồm phenylethanoid glycoside (PhGs), iridoids và iridoid glycoside, lignans và lignan glycoside, polysaccharides, axit amin tự

do, nguyên tố tro và khoáng chất Tổng số 20 loại phenylethanoid glycoside đã được xác định

từ Cistanche deserticola [49]

Bảy iridoids hoặc iridoid glycoside được phân lập từ thân của Cistanche deserticola, cụ

thể là 6-deoxycatalpol, diệt chủng, cistanin, catalpol, bartsioside, gluroside và axit 8-epiloganic

Trang 27

Các thành phần hoạt tính sinh học khác như liriodendrin, betaine, β- sitosterol, daucosterol, mannitol, axit succinic và syringin cũng đã được tách ra từ thực vật trên [49]

1.2.4 Công dụng của nhục thung dung

Các nghiên cứu dược lý học hiện đại cũng đã chứng minh rằng Cistanche deserticola sở

hữu các chức năng y học rộng rãi, đặc biệt là để sử dụng trong việc điều chỉnh hormone, điều hòa miễn dịch, bảo vệ thần kinh, chống oxy hóa, chống ung thư, chống mệt mỏi và thúc đẩy sự hình thành xương [49][16]

Cistanche deserticola đã được ghi nhận để tăng cường sinh lực cho thận để điều trị bệnh

thận và chứng táo bón; củng cố, nuôi dưỡng tủy và tinh chất Nó cũng được sử dụng để chữa bệnh uốn ván [49]

Ngoài ra, Cistanche deserticola được sử dụng rộng rãi trong điều trị chứng mất ngủ, đau

nhức, mệt mỏi và chứng hay quên [51]

Tầm quan trọng y học của Cistanche deserticola chủ yếu là do sự hiện diện của

phenylethanoid glycosides (PhGs) và polysaccharid PhG là một nhóm có giá trị trong các sản phẩm tự nhiên thể hiện một loạt các hoạt động dược lý, chẳng hạn như chống vi khuẩn, chống

vi rút, kháng u, chống oxy hóa và bảo vệ gan [49][50] Trong khi polysaccharid có nhiệm vụ cải thiện khả năng miễn dịch của cơ thể [49]

Trong một nghiên cứu hiện đại gần đây, Cistanche deserticola còn được sử dụng để chữa

rối loạn cương dương và các tình trạng bất lực khác và tăng cường hoạt động tình dục nam giới bằng cách tăng cường sản xuất testosterone và bảo vệ tinh trùng [49]

1.3 Kim loại bạc

1.3.1 Giới thiệu về nano bạc

Bạc là kim loại thuộc nhóm 11 trong bảng tuần hoàn 47 electron của nó được sắp xếp theo cấu hình [Kr] 4d105s1 Nhóm 11 là một trong số ít nhóm trong khối d có cấu hình electron hoàn toàn nhất quán [52]

Bạc là một kim loại chuyển tiếp tương đối mềm, cực kỳ dễ uốn, mặc dù nó kém hơn vàng một chút Bạc kết tinh trong một mạng tinh thể lập phương tâm mặt với số phối trí lớn 12, trong

đó chỉ có electron 5s duy nhất được phân chia, tương tự như đồng và vàng Không giống như các kim loại có lớp vỏ d không hoàn toàn, các liên kết kim loại trong bạc thiếu đặc tính cộng hóa trị và tương đối yếu Quan sát này giải thích độ cứng thấp và độ dẻo cao của bạc đơn tinh thể [52]

Các hạt nano bạc là một trong những vật liệu nano được sử dụng phổ biến nhất do đặc tính chống vi khuẩn, độ dẫn điện cao và tính chất quang học [54]

1.3.2 Ứng dụng làm xúc tác của nano bạc

Sử dụng hạt nano bạc để xúc tác đang được quan tâm trong những năm gần đây Mặc dù các ứng dụng phổ biến nhất là cho mục đích y học hoặc kháng khuẩn, tuy nhiên các hạt nano

Trang 28

bạc đã được chứng minh là thể hiện tính chất oxy hóa khử xúc tác cho thuốc nhuộm, benzen, carbon monoxide, nitrophenol và các hợp chất khác

Bạc đã được chứng minh là xúc tác hiệu quả việc chuyển nitrene, carbene và silylene đến các chất nền khác nhau [59] Muối bạc thường được sử dụng như axit Lewis trong tổng hợp hữu

cơ Các phức bạc cũng có thể thể hiện tính oxi hóa mạnh do có thế oxi hóa cao Ngoài ra, các muối bạc đơn giản đã được tìm thấy để làm trung gian cho các phản ứng chuyển silylene thành các olefin và alkyne khác nhau một cách hiệu quả [55]

Bạc tham gia vào các phản ứng như quá trình khử NOx và oxy hóa CO thành CO2 [55] Làm xúc tác cho các phản ứng oxi hóa như phản ứng epoxi hóa etylen, phản ứng tổng hợp formandehit, phản ứng oxi hóa chọn lọc amoni [56], phản ứng oxy hóa từng phần benzyl acohol [57], phản ứng oxi hóa styren và phản ứng khử 4–nitrophenol [58]

Nano bạc do có diện tích mặt riêng cao nên cũng được dùng làm xúc tác cho hệ phản ứng hóa học, hấp phụ, nhả thuốc chữa bệnh trong cơ thể [55] [59]

1.3.3 Ứng dụng làm cảm biến của nano bạc

Hiện nay với hiệu ứng kích thước lượng tử và hiệu ứng bề mặt nên vật liệu dạng hạt nano như nano kim loại quý (Ag, Au, Pt, ) đang thu hút được sự quan tâm chú ý của các nhà khoa học trên thế giới, trong đó ứng dụng làm cảm biến của nano bạc đang được phát triển nhanh chóng Với một ý tưởng nằm kết hợp các đặc tính ưu việt của từng vật liệu để tạo ra cấu trúc nano lai giữa nano bạc và các vật liệu khác đã được đề xuất nghiên cứu Nano bạc kết hợp với các vật liệu khác được ứng dụng để làm cảm biến so màu với các ion kim loại, cảm biến điện hóa,

Trong một nghiên cứu gần đây đã phát triển một phương pháp đơn giản để điều chế các hạt nano bạc (AgNPs) qua trung gian gallotannin (GT) để phát hiện ion Hg2+ trong dung dịch nước Sự thay đổi màu sắc nhanh chóng bằng mắt thường của các AgNP qua trung gian GT chuyển từ nâu vàng sang không màu cho thấy độ nhạy cao của phương pháp này Phương pháp hiện tại đã được sử dụng thành công để xác định định lượng Hg2+ từ các mẫu môi trường Những

ưu điểm khác của các hạt nano bạc (GT-AgNPs) đã được điều chế từ phương pháp này cho thấy hoạt tính quang xúc tác đáng kể để chuyển hóa chất hữu cơ và tiềm năng chống ung thư đối với dòng tế bào ung thư [97]

Trong một nghiên cứu khác, một phương pháp tổng hợp xanh được giới thiệu để điều chế nano bạc qua trung gian lignin (L-AgNPs) Lignin hoạt động như một chất khử và tương đối ổn định L-AgNPs được ứng dụng để phát hiện các ion hydroxit và thủy ngân trong dung dịch nước môi trường Hơn nữa, chất xúc tác L-AgNPs đã được chứng minh về tính tối ưu bằng cách chuyển đổi nhanh chóng 4-nitrophenol và nitrobenzene độc hại gây ô nhiễm môi trường thành hợp chất amin tương ứng Một hệ xúc tác hợp lý để loại bỏ các chất ô nhiễm nitro-hữu cơ độc hại đã được khai thác và sử dụng Nghiên cứu này trùng hợp với các nghiên cứu hiện có và khẳng định rằng L-AgNPs là cảm biến được áp dụng như một vật liệu xúc tác trong quá trình

xử lý môi trường và cũng như vật liệu y sinh thay thế các ứng dụng [98]

Trang 29

lệ thể tích bề mặt và cấu trúc bề mặt tinh thể lớn của chúng Trong một công trình nghiên cứu mới, đã chứng minh tác động của các hạt nano bạc trong phạm vi 1-100 nm đối với vi khuẩn Gram âm bằng cách sử dụng kính hiển vi điện tử quét truyền qua (STEM) [60]

Nano bạc làm ức chế các enzyme làm cầu nối trong vi khuẩn, các cầu nối này đóng vai trò quan trọng trong hoạt động tạo ra protein khi tế bào vi khuẩn gặp các phản ứng oxy hóa Các hạt nano bạc liên kết với cầu nối này và giải phóng ion bạc thông qua tương tác với các nhóm thiol trên các enzyme quan trọng và vô hiệu hóa chúng [61]

Bên cạnh đó, các hạt nano bạc bám vào bề mặt tế bào vi khuẩn rồi xuyên qua màng tế bào

và thay đổi các tín hiệu chuyển hóa trong vi khuẩn, ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn [62] 1.3.4.2 Trong lĩnh vực y tế

Thuốc nano bạc được kết hợp rộng rãi trong băng vết thương, và được sử dụng như một chất khử trùng và khử trùng trong các ứng dụng y tế và hàng tiêu dùng Các hạt nano bạc có diện tích bề mặt cao trên một đơn vị khối lượng và giải phóng một lượng ion bạc liên tục vào môi trường của chúng Các ion bạc có hoạt tính sinh học và có đặc tính kháng khuẩn phổ rộng chống lại nhiều loại vi khuẩn Bằng cách kiểm soát kích thước, hình dạng, bề mặt và trạng thái kết tụ của các hạt nano, các cấu hình giải phóng ion bạc cụ thể có thể được phát triển cho một ứng dụng nhất định [63]

1.3.4.3 Trong lĩnh vực môi trường

Nano bạc được sử dụng để xử lý ô nhiễm nguồn nước trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp Nano bạc khi phân tán trong môi trường ao nuôi sẽ phòng và diệt bệnh trong ao nuôi Cải thiện môi trường nước bị ô nhiễm và tiêu diệt hết các mầm bệnh, tạo điều kiện thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển tốt của thủy hải sản [64]

1.3.4.4 Các lĩnh vực khác

Vật liệu tổng hợp dẫn điện: Sự kết hợp của các hạt bạc vào nhựa, vật liệu tổng hợp và chất kết dính làm tăng tính dẫn điện của vật liệu Bột nhão và bạc được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp điện tử Mực dựa trên hạt nano bạc được sử dụng để in các thiết bị điện tử dẻo và có ưu điểm là nhiệt độ nóng chảy của các hạt nano bạc nhỏ trong mực giảm hàng trăm

độ so với bạc số lượng lớn Khi được soi, các loại mực làm từ hạt nano bạc này có độ dẫn điện cực tốt [65]

Trang 30

Plasmonics: Các hạt nano bạc có các đặc tính quang học độc đáo vì chúng hỗ trợ các plasmon bề mặt Tại các bước sóng ánh sáng cụ thể, các plasmon trên bề mặt được điều khiển cộng hưởng và hấp thụ mạnh hoặc tán xạ ánh sáng tới Hiệu ứng này mạnh đến mức nó cho phép chụp ảnh các hạt nano nhỏ có đường kính 20 nm bằng kính hiển vi trường tối thông thường

Sự kết hợp chặt chẽ giữa cấu trúc nano kim loại với ánh sáng này là cơ sở cho lĩnh vực mới của plasmonics Các ứng dụng của hạt nano bạc plasmonic bao gồm nhãn y sinh, cảm biến và máy

dò Nó cũng là cơ sở cho các kỹ thuật phân tích như: Quang phổ huỳnh quang nâng cao bề mặt [65]

Quang điện: Ngày nay, việc sử dụng các mặt cắt tán xạ và hấp thụ lớn của các hạt nano bạc plasmonic cho các ứng dụng năng lượng mặt trời càng được quan tâm Vì các hạt nano hoạt động như một ăng-ten quang hiệu quả, nên hiệu suất rất cao có thể đạt được khi các hạt nano được kết hợp vào các bộ thu [65]

1.3.5 Một số nghiên cứu khác về nano bạc

1.3.5.1 Nghiên cứu trong nước

Năm 2020, tác giả Phùng Minh Tân tổng hợp hạt nano bạc từ dung dịch AgNO3 bằng tác nhân khử dịch chiết của vỏ quả dừa nước Nghiên cứu đã tổng hợp thành công các hạt nano bạc

và ứng dụng các hạt nano này làm vật liệu xúc tác trong phản ứng phân hủy chất hữu cơ dinitrobenzene, 2-nitrophenol, 3-nitrophenol và 4-nitrophenol Kết quả cho thấy khả năng xúc tác ổn định, nhanh chóng của các hạt nano bạc trong phản ứng phân hủy các chất hữu cơ độc hại trên thành các hợp chất amine tương ứng với NaBH4 [99]

1,4-Tháng 4 năm 2021, tác giả T.My Thao Nguyen cùng cộng sự đã tổng hợp vật liệu AgNPs bằng phương pháp tổng hợp xanh Hoạt tính xúc tác của PEP-AgNPs được đánh giá bằng cách khử nitrophenol bao gồm 2-nitrophenol (2-NP), 3-nitrophenol (3-NP ) và 4-nitrophenol (4-NP) và sự phân hủy thuốc nhuộm bao gồm MO, EY, Rh6G và RhB khi có dư NaBH4 ở nhiệt độ phòng Sự giảm được phát hiện bằng cách sử dụng máy quang phổ UV – Vis trong phạm vi quét 300–800 nm Sự giảm dần độ hấp thụ của 2-NP, 3-NP, 4-NP, MO, EY, Rh6G và RhB được quan sát thấy ở các cực đại 414 nm, 383 nm, 400 nm, 464 nm, 515 nm, 525

PEP-nm và 554 PEP-nm, tương ứng cho thấy hoạt tính xúc tác tuyệt vời của PEP-AgNPs Động học phản ứng có thể được xác định bằng phép đo phổ UV – Vis theo cách thức phụ thuộc vào thời gian [100]

1.3.5.2 Nghiên cứu ngoài nước

Tháng 2 năm 2018, tác giả Padmaja Sudhakar cùng cộng sử đã nghiên cứu tổng hợp xanh được vật liệu AgNPs-PSAC (các hạt nano bạc được hỗ trợ bởi than hoạt tính) Tiềm năng xúc tác của AgNPs-PSAC đã được chứng minh qua phản ứng phân hủy với nitrophenol như 4-nitrophenol (4-NP), 2,4-dinitrophenol (DNP) và 2,4,6 trinitrophenol (TNP) thành các hợp chất amine tương ứng Các AgNPs được hỗ trợ bởi than hoạt tính có thể được tái sử dụng 4 lần Do

đó, AgNPs-PSAC là một vật liệu xúc tác có giá trị [101]

Trang 31

Cũng trong tháng 2 năm 2018, tác giả Jagpreet Singh cùng cộng sự đã Nghiên cứu tổng hợp các hạt nano bạc sinh học (AgNPs) từ chiết xuất lá tulsi Tính độc đáo của nghiên cứu này nằm ở việc sử dụng bức xạ mặt trời ở điều kiện nhiệt độ nhẹ để hình thành AgNPs Tiềm năng xúc tác của AgNPs đã được nghiên cứu để khử 4-nitrophenol thành 4-aminophenol (chuyển đổi 100%) trong môi trường kiềm) Hơn nữa, khả năng tái sử dụng của chất xúc tác cho thấy khả năng khử 4-nitrophenol thành 4-aminophenol tốt hơn ngay cả sau 5 chu kỳ liên tiếp Vì vậy, có thể kết luận rằng phương pháp tổng hợp xanh AgNPs bằng chiết xuất tulsi là một bước tích cực đối với sự phát triển của các chất xúc tác mới [102]

Tháng 3 năm 2018, tác giả Hem Prakash Karki và cộng sự đã tổng hợp thành công vật liệu Ag-Fe3O4/ATO bằng quy trình thủy nhiệt Quá trình khử xúc tác của p-nitrophenol (PNP)

thành p-aminophenol (PAP) với sự có mặt của hỗn hợp nano Ag-Fe3O4/ATO với lượng dư natri borohydrid (NaBH4) đã được theo dõi bằng máy quang phổ UV – vis Lần đầu tiên, bề mặt ATO được sử dụng cho sự phát triển thủy nhiệt của các hạt nano từ tính oxit sắt và bạc Sự phát triển của các hạt nano này đã tạo ra sự liên kết hiệu quả giữa các thành phần của nano-composite trên bề mặt của các hạt nano ATO Hỗn hợp nano này thể hiện sự tổng hợp dễ dàng, độ ổn định cao, hiệu quả về chi phí và phân tách nhanh chóng Hoạt tính xúc tác và chống vi khuẩn tuyệt vời của nano bạc tổng hợp được tổng hợp làm cho nó trở thành chất xúc tác nano tiềm năng để

xử lý nước thải cũng như ứng dụng y sinh [103]

Tháng 6 năm 2019, tác giả Sana Rahim cùng cộng sử đã nghiên cứu tổng hợp một hạt nano bạc có độ ổn định cao (AgNPs) liên hợp với poly (ethylene oxide-block-caprolactone) P(EO-b-CL) P(EO-b-CL)-AgNPs cho phép phát hiện Cephalexin (Cp) có chọn lọc, hiệu quả, nhanh chóng và định lượng trong phạm vi nồng độ 1-100 μM với giới hạn phát hiện thấp tới 1,8

μM Cảm biến được chứng minh là hoạt động hiệu quả, P(EO-b-CL)-AgNPs cho thấy tiềm năng lớn để phát hiện định lượng tại chỗ Cp trong các mẫu môi trường và sinh học Hơn nữa, cảm biến được đề xuất có tiềm năng được sử dụng để kiểm tra chất lượng của các mẫu dược phẩm thương mại có chứa cephalexin Cảm biến đo màu được đề xuất trong nghiên cứu này cho phép phát hiện nhanh chóng và định lượng cephalexin cho hệ thống cảnh báo tại chỗ tránh xa việc thiết lập phòng thí nghiệm phức tạp [104]

Và tháng 6 năm 2019, tác giả Kashinath A Bogle cùng các cộng sự đã tổng hợp các hạt nano Ag trong poly (vinyl alcohol) (PVA) thông qua chiếu xạ điện tử (Nano-Ag/PVA) Sau đó, composite nano-Ag/PVA được phủ trên silicon dẫn điện và thu được như một cảm biến quang học đã được nghiên cứu Tính mới của thiết bị cảm biến đã được ghi nhận là phản ứng nhanh

và tỷ lệ với cường độ ánh sáng tới, phù hợp tốt với việc vận chuyển các chất mang điện tích được tạo ra bằng quang học (plasmon bề mặt) thông qua các phức hợp truyền điện tích được hình thành trong composite [105]

Trang 32

1.4 Kim loại vàng

1.4.1 Giới thiệu về nano vàng

Vàng là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Au và số nguyên tử 79 Số nguyên tử này khiến

nó trở thành một trong những nguyên tố có số nguyên tử cao xuất hiện trong tự nhiên Vàng là một kim loại chuyển tiếp tương đối mềm, cực kỳ dễ uốn, thuộc nhóm 11 trong bảng tuần hoàn

và có khối lượng phân tử là 196,96 79 electron của nó được sắp xếp theo cấu hình [Xe] 4f145d106s1 [53]

Các hạt nano vàng dạng keo đã được các nghệ nhân sử dụng trong nhiều thế kỷ do màu sắc rực rỡ được tạo ra từ sự tương tác của chúng với ánh sáng nhìn thấy Gần đây hơn, những đặc tính quang điện tử độc đáo này đã được nghiên cứu và sử dụng trong các ứng dụng công nghệ cao như quang điện hữu cơ, đầu dò cảm giác, tác nhân điều trị, phân phối thuốc trong các ứng dụng sinh học và y tế, chất dẫn điện tử và xúc tác Các đặc tính quang học và điện tử của các hạt nano vàng có thể điều chỉnh được bằng cách thay đổi kích thước, hình dạng, hóa học bề mặt hoặc trạng thái tập hợp [66] [67] [68]

1.4.2 Ứng dụng làm xúc tác của nano vàng

Các chất xúc tác Au có cấu trúc nano hoạt động trong điều kiện nhẹ, ngay cả ở nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc thấp hơn, và điều này làm cho chúng trở nên độc đáo Do đó, chúng sẽ có hiệu quả trong việc giảm chi phí vận hành của các nhà máy hóa chất và có thể tăng tính chọn lọc của các phản ứng liên quan nếu có thể [69]

Trong các ứng dụng kiểm soát ô nhiễm, chẳng hạn như làm sạch không khí, xúc tác tự động tắt ánh sáng thấp và làm sạch các dòng hydro được sử dụng cho pin nhiên liệu , chúng có các đặc điểm để trở thành chất xúc tác được lựa chọn, đặc biệt là hiện nay độ bền và khả năng chống lại chất độc của chúng đang được chứng minh tốt hơn những gì đã được dự đoán [70]

Bề mặt của hạt nano vàng có thể được sử dụng để oxy hóa chọn lọc hoặc trong một số trường hợp nhất định bề mặt có thể khử một phản ứng (oxit nitơ) Các hạt nano vàng đang được phát triển cho các ứng dụng pin nhiên liệu Những công nghệ này sẽ hữu ích trong ngành công nghiệp ô tô và màn hình [71]

1.4.3 Ứng dụng làm cảm biến của nano vàng

Hiện nay với hiệu ứng kích thước lượng tử và hiệu ứng bề mặt nên vật liệu dạng hạt nano như nano kim loại quý (Ag, Au, Pt, ) đang thu hút được sự quan tâm chú ý của các nhà khoa học trên thế giới, trong đó ứng dụng làm cảm biến của nano vàng đang được phát triển nhanh chóng Với một ý tưởng nằm kết hợp các đặc tính ưu việt của từng vật liệu để tạo ra cấu trúc nano lai giữa nano vàng và các vật liệu khác đã được đề xuất nghiên cứu Nano vàng kết hợp với các vật liệu khác được ứng dụng để làm cảm biến so màu với các ion kim loại, cảm biến điện hóa,

Trong một nghiên cứu đã báo cáo quá trình tổng hợp các hạt nano vàng (AuNPs) với dodecanoyl tromethamine (NDTM) để phát hiện Pb2+ Việc phát hiện chì trong môi trường rất

Trang 33

N-khó, vì nó không màu và không mùi Đặc tính quang học của NDTM-AuNPs lần đầu tiên được khám phá trong việc phát hiện hóa chất độc hại là Pb2+ NDTM-AuNPs cho thấy tín hiệu quang phổ chọn lọc và nhạy với Pb2+ khi so sánh với các ion kim loại khác Phương pháp đề xuất đã được áp dụng thành công để xác định ion Pb2+ trong nước máy và nước thải Hơn nữa, hệ thống cảm biến NDTM-AuNPs còn được sử dụng để phát hiện chì trong sơn thương mại Kết quả định lượng chì trong sơn bằng cảm biến đo màu NDTM-AuNPs tốt như phương pháp tiêu chuẩn, quang phổ hấp thụ nguyên tử [106]

Trong một nghiên cứu khác, đã trình bày một phương pháp đơn giản để tổng hợp các hạt nano vàng (AuNPs) và axit L-glutamic tương hợp sinh học ( Glu-AuNPs ) Đặc trưng và ứng dụng của Glu-AuNPs giúp cải thiện khả năng phát hiện so màu của các ion Cr3+trong môi trường

pH phù hợp Glu-AuNPs cho thấy phản ứng so màu tăng cường đối với các ion Cr3+ từ 400 nM trở đi ở pH = 6 Khi có mặt Cr3+ và ở pH = 6, Glu-AuNPs hiển thị một đỉnh hấp thụ mới ở bước sóng 641 nm cùng với sự giảm dần của đỉnh gốc ở bước sóng 525 nm Chiến lược hỗ trợ pH này được hỗ trợ thêm bởi các cuộc điều tra mẫu nước máy và nước hồ, cho thấy khả năng phát hiện ion Cr3+ trở nên tối ưu hơn [107]

1.4.4 Ứng dụng khác của nano vàng

AuNPs đã được sử dụng rộng rãi nhờ vào hình dáng và đặc tính của nó, sử dụng trong lĩnh vực y sinh, trong thiết bị điện tử và một số ứng dụng môi trường

1.4.4.1 Trong lĩnh vực y sinh

Trong số các nano, hạt nano vàng được sử dụng rộng rãi trong trị liệu y tế, liệu pháp gen

và các mục đích chẩn đoán và sinh học [72] [73] [74] Nano vàng dễ tổng hợp bằng kỹ thuật khử hóa học và chúng có độc tính thấp so với các vật liệu nano khác nhau [72] Một số báo cáo

đã chỉ ra rằng khả năng kháng khuẩn của nano vàng không cao vì vùng ức chế đối với vi khuẩn

E coli và S aureus thu được lần lượt chỉ là 7 mm và 16 mm [75] [76]

Các hạt nano vàng đã được sử dụng trong việc lắp ráp các cảm biến sinh học điện hóa và

đo ampe để chẩn đoán bệnh nhân bị u tế bào mầm và ung thư biểu mô tế bào gan [77]

Các điện cực biến đổi hạt nano vàng được sử dụng trong việc lắp ráp các cảm biến sinh học DNA điện hóa Chúng tạo thành công cụ phân tích hữu ích để chẩn đoán và phát hiện DNA

cụ thể theo trình tự do các ưu điểm vốn có của chúng là chi phí thấp, độ nhạy và phản ứng nhanh [77]

Các hạt nano vàng khai thác các đặc tính vật lý và hóa học độc đáo của chúng để vận chuyển và bốc dỡ dược phẩm Thứ nhất, lõi vàng về cơ bản là trơ và chúng dễ tổng hợp, các hạt nano monodisperse có thể được hình thành với kích thước lõi từ 1 đến 150 nm Ngoài ra, các đặc tính quang lý của chúng có thể kích hoạt giải phóng thuốc ở nơi xa [77]

Trang 34

1.4.4.2 Trong lĩnh vực môi trường

Các ứng dụng của hạt nano trong nghiên cứu môi trường ít hơn so với nghiên cứu y sinh học Các hạt nano có thể được sử dụng làm chất xúc tác sinh học để khử clo, giám sát vi sinh vật, sự phân hủy và hiệu quả thu hồi của hóa chất [78]

1.4.4.3 Trong các lĩnh vực khác

Đầu dò - Các hạt nano vàng cũng tán xạ ánh sáng và có thể tạo ra một loạt các màu sắc thú vị dưới kính hiển vi trường tối Màu sắc phân tán của các hạt nano vàng hiện đang được sử dụng cho các ứng dụng hình ảnh sinh học Ngoài ra, các hạt nano vàng tương đối dày đặc, làm cho chúng hữu ích như các đầu dò cho kính hiển vi điện tử truyền qua [79]

Điện tử - Các hạt nano vàng được thiết kế để sử dụng làm chất dẫn điện từ mực in đến chip điện tử Các hạt nano là thành phần quan trọng trong thiết kế chip Các hạt nano vàng kích thước nano đang được sử dụng để kết nối điện trở, dây dẫn và các phần tử khác của chip điện

tử [80]

1.4.5 Một số nghiên cứu khác về nano vàng

1.4.5.1 Nghiên cứu trong nước

Tháng 1 năm 2021 T.Thu-Trang Ho cùng cộng sự đã lần đầu tiên chế tạo được tổ hợp nano phức hợp mới AuNPs/Lac/Alg (AuNPs/lactose/alginate) Lactose đóng một vai trò quan trọng như một thuốc thử khử được chứng minh bằng phân tích FTIR Cấu trúc tinh thể của AuNPs với kích thước trung bình 10 nm đã được xác nhận bằng kỹ thuật phân tích Hoạt động xúc tác có thể tái chế được thực hiện để phân hủy bốn chất ô nhiễm bao gồm 4-nitrophenol, metyl da cam, rhodamine G và rhodamine B Dung dịch phân tán của AuNPs@Lac còn được

sử dụng để phát hiện các ion Fe3+ [21]

Tháng 6 năm 2021, tác giả Van Thuan Le cùng cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp vật liệu

nano vàng chiết xuất từ lá Limnophila rugosa (LR-AuNPs) mà không sử dụng bất kỳ chất ổn định hoặc chất khử độc hại đắt tiền nào Đây là lần đầu tiên Limnophila rugosa được sử dụng

trong quá trình sinh tổng hợp MNPs để ứng dụng xúc tác Hiệu suất xúc tác của LR-AuNPs trong việc khử 1,4-dinitrobenzene (1,4-DNB), 2-nitrophenol (2-NP), 3-nitrophenol (3-NP) và 4-nitrophenol (4-NP) đã được chứng minh bằng sự giảm đỉnh hấp thu của 1,4-DNB và ba đồng phân của nitrophenol (2-NP, 3-NP và 4-NP) cùng một lượng dư NaBH4 ở môi trường xung quanh nhiệt độ [108]

1.4.5.2 Nghiên cứu ngoài nước

Tháng 12 năm 2017, tác giả Hongfan Guo cùng cộng sự của mình đã nghiên cứu tổng hợp các chất xúc tác vàng (Au) được hỗ trợ bằng để khử xúc tác của 4- nitrophenol (4-NP) thành 4-aminophenol, một phương pháp đầy hứa hẹn để loại bỏ chất ô nhiễm 4-NP trong môi trường nước Ở đây, lần đầu tiên vật liệu gốc axit cyanuric (CAM) được chứng minh rằng vật liệu hỗ trợ thích hợp Xúc tác Au/CAM sự giảm 4-NP trong nước ở nhiệt độ phòng, thời gian phản ứng

Trang 35

để chuyển đổi hoàn toàn của 4-NP có thể giảm ~ 10 lần Hơn nữa, CAM có thể thu được bằng một phương pháp tổng hợp cực kỳ đơn giản và xanh [109]

Tháng 4 năm 2020, tác giả Piotr Siganowski cùng cộng sự của mình đã tổng hợp các hợp chất nano cao phân tử (pNC) với các hạt nano Au (AuNPs) tạo ra các chất xúc tác nano hiệu quả cao để phân hủy 4-nitrophenol, có thể tái sử dụng nhiều lần Chất xúc tác tối ưu này, liên kết giữa kích thước tương đối nhỏ và nồng độ cao của AuNP, thể hiện hoạt tính xúc tác tuyệt vời theo hướng giảm nhiều lần 4-NP thành 4-AP với hằng số tốc độ chuẩn hóa khối lượng là 1,46 mg min-1 [110]

Tháng 5 năm 2021, tác giả Zheng Hua và cộng sự đã nghiên cứu thành công các hạt nano vàng (AuNPs) có hình dạng và hình thái đa năng như thanh nano, đám nano, thiết bị nano, kim

tự tháp nano và dây nano Các hạt nano này đã được sử dụng làm đầu dò vì chúng sở hữu các đặc tính đặc biệt có thể được sử dụng để làm cảm biến sinh học cho phép phát hiện các chất gây

ô nhiễm và chất gây dị ứng khác nhau Bằng cách thay đổi bề mặt, AuNPs có thể trực tiếp hoặc gián tiếp cảm nhận các mục tiêu cụ thể dựa trên các cơ chế khác nhau AuNPs có thể tạo ra sự thay đổi màu sắc rõ rệt từ đỏ sang xanh lam khi chúng chuyển từ trạng thái phân tán đơn lẻ sang trạng thái tập hợp trong dung dịch lỏng, có thể quan sát được bằng mắt thường [111]

Và tháng 6 năm 2021, tác giả Pirah Siyal cùng các cộng sự của mình đã tổng hợp các hạt nano vàng từ dịch chiết ớt chuông xanh (Ca-AuNPs) trong môi trường nước sử sụng tetrachloroaurate (HAuCl4.3H2O) như muối tiền chất và dung dịch natri hydroxit (NaOH) làm chất xúc tiến cũng như chất điều chỉnh pH Sự hình thành của CA-AuNP đã được xác minh thông qua sự thay đổi màu sắc từ hơi vàng sang đỏ ruby với đỉnh hấp thu cảu mẫu thu được bằng máy UV-Vis AuNPs kết quả được triển khai hiệu quả dưới dạng cảm biến đo màu có độ nhạy cao để phát hiện chọn lọc Fe2+ Cảm biến này đã được kiểm tra hiệu quả để xác định Fe2+trong một số mẫu nước thực thu tại địa phương [112]

1.5 Polymer và ứng dụng của nano kim loại được tích hợp lên polymer

1.5.1 Khái quát về polymer khi kết hợp với nano kim loại

Polymer được sử dụng trong quá trình tổng hợp các hạt nano kim loại, chất lỏng nano kim loại và màng mỏng với các hạt nano kim loại Trong quá trình tổng hợp này, polymer giữ các vai trò như chất khử, chất đóng nặp và chất tạo huyền phù Polymer có thể được sử dụng làm chất nền hoạt chất kết dính cho các hạt nano kim loại Các hạt nano kim loại được bao bọc bằng polymer là vật liệu đầy hứa hẹn cho các ứng dụng như pin mặt trời, mạch điện tử cải thiện độ dẫn điện, cảm biến và cảm biến sinh học, đặc biệt để phát hiện vi rút và các phân tử ung thư [44]

1.5.2 Khả năng ứng dụng của nano kim loại được tích hợp lên polymer

Hiện nay, ứng dụng nano polymer trong y học là một trong những định hướng phát triển mạnh mẽ của toàn thế giới Ví dụ như ứng dụng nano polyme đổi hình đưa vào các mạch máu

để chống bị tắc nghẽn Hoặc ứng dụng nano polyme để lấy các kim loại nặng ra khỏi cơ thể của người bị nhiễm độc nhờ vào khả năng tạo phức với kim loại của các polyme này Ứng dụng

Trang 36

nhiều nhất của nano polyme trong y dược là sử dụng làm chất mang thuốc Ngoài ra, các nano polyme có thể còn được gắn thêm các nhóm chức để tăng độ tương hợp của cơ thể [44] Các hạt nano được chức năng hóa bề mặt đã được tìm thấy ứng dụng của chúng trong một

số lĩnh vực bao gồm chất liệu sinh học, y sinh nano, cảm biến sinh học, phân phối thuốc và xúc tác Thông thường, bề mặt hạt nano phải được phủ sau các lớp hữu cơ hoặc vô cơ trong quá trình tổng hợp trước khi sử dụng Trong một bài nghiên cứu đã báo cáo phương pháp tổng hợp

để điều chế các cấu trúc nano vỏ lõi vô cơ-hữu cơ khác nhau (Au@polyme, Ag@polyme, Cu@polyme), dẫn cho các ứng dụng quang học, từ tính và xúc tác mới [12]

Trong trường hợp tổng hợp Au@polymer, đã chứng minh được rằng độ dày vỏ polymer được kiểm soát dễ dàng tại các thời điểm phản ứng khác nhau Phương pháp tổng hợp điển hình này cho thấy điều chế trực tiếp được các nano gắn polymer ổn định mà không cần sử dụng đến các thiết kế kỹ thuật bề mặt phức tạp Nghiên cứu trước đây về biến đổi polyelectrolyte xuất hiện nhược điểm là tốn thời gian và lãng phí thuốc thử vì cần phải xử lý lặp lại thông qua việc gắn và tinh chế polyme tích điện đối nghịch ở mỗi bước phủ Ngoài ra, việc tạo ra lớp phủ polyme dày với sự bay hơi của dung môi hữu cơ để hình thành micell polyme và các copolyme khối liên kết ngang sau quá trình trao đổi phối tử có thể bị bỏ qua trong phản ứng tổng hợp một nồi của chúng tôi Giảm sử dụng các tác nhân độc hại cũng có nghĩa là môi trường xanh hơn [12]

1.5.3 Giới thiệu về polymer PSMA

PSMA là một chất đồng trùng hợp thương mại, rẻ tiền, được sử dụng trong quá trình tổng hợp các tinh thể nano kỵ nước với các nhóm chức cacboxylat trong dung dịch nước Các nghiên cứu gần đây cho thấy vật liệu tổng hợp micelle PSMA có thể đóng vai trò như chất mang nano

do tương tác kỵ nước giữa gốc styren và thuốc chống ung thư Do đó, việc sử dụng polyme PSMA là phù hợp cho sự phát triển của các đối tượng nano khác nhau [12]

Trong bài báo cáo này, tôi tập trung vào việc tích hợp hai vật liệu AgNPs, AuNPs vào Poly styrene-alt-maleic anhydride (PSMA), để ứng dụng làm xúc tác trong phản ứng phân hủy chất hữu cơ và định lượng các ion kim loại nặng trong nước thải

Trang 37

1 Bếp điện, tủ sấy, tủ hút và cân phân

tích

Phòng thí nghiệm khoa Công nghệ Hóa học – ĐH Công Nghiệp

TP.HCM

cứu triển khai – khu công nghệ cao

TP Hồ Chí Minh

6 Kính hiển vi điện tử quét (FE-SEM)

7 Máy phân tích nhiệt trọng trường

Trang 38

5 3-Nitrophenol hay m-Nitrophenol (3-NP) O2NC6H4OH

Trang 39

2.2 Chuẩn bị hóa chất và dịch chiết sử dụng trong nghiên cứu

2.2.1 Pha chế hóa chất sử dụng

Pha 500 mL dung dịch AgNO3 10mM: Cân chính xác 0,85g AgNO3 cho vào bình định mức 500 mL, sau đó định mức đến vạch bằng nước siêu tinh khiết, cho vào bể đánh siêu âm để tạo sự đồng nhất trong dung dịch Muốn sử dụng ở những nồng độ thấp hơn ta chỉ cần pha loãng

từ AgNO3 10mM

Pha 100 mL dung dịch AuCl310mM: Cân chính xác 0,394g AuCl3 cho vào bình định mức

100 mL, sau đó định mức đến vạch bằng nước siêu tinh khiết, cho vào bể đánh siêu âm để tạo

sự đồng nhất trong dung dịch Muốn sử dụng ở những nồng độ thấp hơn ta chỉ cần pha loãng từ AuCl3 10mM

Pha 100 mL dung dịch NaBH4 1M: Cân 3,8g NaBH4 rắn cho vào bình định mức 100 mL, sau đó định mức đến vạch bằng nước siêu tinh khiết Dung dịch NaBH4 1M thu được, được sử dụng trong vòng 1 tuần

Pha 100 mL dung dịch 3-NP 1mM: Cân 0,0139g 3-NP rắn cho vào bình định mức 100

mL, sau đó định mức đến vạch bằng nước siêu tinh khiết, cho vào bể đánh siêu âm để tạo sự đồng nhất trong dung dịch

Pha 100 mL dung dịch 1,4-DNB 1mM: Cân 0,0168g 1,4-DNB rắn cho vào bình định mức

100 mL, thêm 10-20 mL ethanol vào để hòa tan, sau đó định mức đến 20 vạch bằng nước siêu tinh khiết, cho vào bể đánh siêu âm để tạo sự đồng nhất trong dung dịch

2.2.2 Chuẩn bị dịch chiết từ cây nhục thung dung

Nhục thung dung (khô) sau khi thu mua được rửa sạch bằng nước cất 2 lần để lại bỏ chất bẩn bám trên bề mặt, sau đó tiến hành cắt nhỏ thân để chiết lấy dịch chiết Khối lượng thân nhục thung dung và lượng nước siêu tinh khiết dùng để chiết là 1:100 (2,5g – 250ml), thời gian chiết

là 60 phút, nhiệt độ được duy trì trên 90oC Sau đó dịch chiết được lọc qua giấy lọc để loại bỏ cặn, phần cặn sau khi chiết sẽ được bỏ đi, dịch chiết được cho vào bình để sử dụng và được bảo quản lạnh ở nhiệt độ 5-10oC

Trang 40

Hình 2.1 Lát thân của nhục thung dung

Lưu ý: Do được chiết bằng nước nên thời gian bảo quản dịch chiết khá ngắn, thường từ 3-5 ngày, sau thời gian này không nên dùng dịch chiết đề tổng hợp nano vàng, bạc

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chuẩn bị dịch chiết từ thân cây nhục thung dung

Định dạng
Số trang	141
Dung lượng	9,47 MB