Tổng hợp xanh nano vàng, bạc từ dịch chiết nấm lim xanh ứng dụng làm vật liệu xúc tác cho phản ứng phân hủy chất hữu cơ, kháng khuẩn và định lượng cation Fe3+

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TỔNG HỢP XANH NANO VÀNG, BẠC TỪ DỊCH CHIẾT NẤM LIM XANH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG PHÂN HỦ

TỔNG QUAN

Giới thiệu về công nghệ nano

1.1.1 Khái niệm công nghệ nano

Ngành công nghệ nano tập trung phân tích, thiết kế, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng cách kiểm soát hình dáng và kích thước ở cấp nano Vật liệu nano – hay vật liệu có kích thước nanomet (nm, 1 nm = 10^-9 m) – mang lại những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không có được Nhờ sự thu nhỏ kích thước và tăng diện tích bề mặt, các vật liệu nano thể hiện hiệu suất và khả năng tương tác vượt trội, mở ra nhiều ứng dụng trong công nghiệp, y sinh, năng lượng và điện tử.

Trong Hình 1.1, sự so sánh kích thước nano cho thấy đối tượng nghiên cứu của công nghệ nano là vật liệu nano Vật liệu nano được định nghĩa là những vật liệu có ít nhất một chiều ở kích thước nanomet, tức là ở mức kích thước nano, cho phép những đặc tính vật lý và hoá học nổi bật so với vật liệu ở quy mô lớn Việc nhận diện và kiểm soát kích thước nano mở rộng các ứng dụng của công nghệ nano trong y tế, điện tử, năng lượng và các lĩnh vực vật liệu tiên tiến.

Dựa vào trạng thái thì phân chia thành các dạng như: rắn, lỏng, khí (rắn là vật liệu hiện nay đang được tập trung nghiên cứu) [2]

Căn cứ hình dáng vật liệu được phân thành [2]:

Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều đo được kích thước nano) Ví dụ như đám nano, hạt nano…

Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano Ví dụ như dây nano, ống nano…

Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano Ví dụ như màng mỏng…

1.1.2 Nguồn gốc của công nghệ nano

Năm 1959, nhà vật lý học danh tiếng Richard Feynman, người sau này đoạt giải Nobel Vật lý 1965, đã thảo luận khái niệm công nghệ nano trong bài nói There’s Plenty of Room at the Bottom Ông mô tả cách tổng hợp ở quy mô nano thông qua tương tác trực tiếp với nguyên tử và nêu lên triển vọng hình thành nền tảng công nghệ mới, cũng như thiết kế các thiết bị quy mô lớn dựa trên cấu trúc phân tử của chính vật chất.

Vào năm 1974, thuật ngữ công nghệ nano thực sự được nêu ra khi lấy cảm hứng từ khái niệm của Richard Feynman Nhà nghiên cứu Norio Taniguchi thuộc Đại học Tokyo đã tiếp nối ý tưởng này và đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển lĩnh vực công nghệ nano trên trường quốc tế.

Nhật Bản đã đề cập đến khả năng chế tạo vi mạnh điện tử và cấu trúc vi mô, nhưng chưa được nhiều người biết đến [4]

Năm 1981, hai nhà nghiên cứu của IBM, G Binnig và H Rohrer, tuyên bố với thế giới rằng họ đã “nhìn thấy” các nguyên tử bằng kính hiển vi quét đường hầm (scanning tunneling microscope, STM) do chính họ sáng chế; thành tựu này sau đó mang lại cho họ giải Nobel Vật lý năm 1986 cho đóng góp quan trọng của kính hiển vi STM.

Vào năm 1990, D Eigler và E Schweizer của IBM lần đầu di chuyển từng nguyên tử bằng máy dò STM, mở ra kỷ nguyên chế tác ở mức độ nguyên tử Đầu những năm 2000, nhiều nước công nghiệp phát triển đã tăng cường đầu tư vào khoa học và công nghệ, đặc biệt quan tâm đến công nghệ nano, khiến các cuộc tranh luận về khái niệm nanotechnology trở nên sôi nổi và chứng kiến nhiều bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực này.

Hiện nay, thuật ngữ công nghệ nano vẫn giữ được sức nóng và tiếp tục thu hút rất nhiều nhà nghiên cứu bởi tiềm năng ứng dụng rộng rãi Công nghệ nano được ứng dụng mạnh mẽ trong hầu hết các lĩnh vực như y học, mỹ phẩm, vật liệu và điện tử, mang lại nhiều đột phá và cải tiến Nhờ khả năng kiểm soát kích thước ở mức nano, công nghệ nano mở ra các giải pháp sáng tạo cho chăm sóc sức khỏe, phát triển mỹ phẩm hiệu quả, tạo ra vật liệu có tính chất vượt trội và tối ưu hóa các thiết bị điện tử Vì vậy, đầu tư nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano được xem là động lực thúc đẩy tiến bộ khoa học và công nghiệp trên toàn cầu.

1.1.3 Các phương pháp chế tạo nano kim loại Điều chế nano kim loại có hai phương pháp, phương pháp từ dưới lên và phương pháp từ trên xuống Phương pháp từ dưới lên là tạo hạt nano từ các ion hoặc các nguyên tử kết hợp lại với nhau [3] Phương pháp từ trên xuống là phương pháp tạo vật liệu nano từ khối vật liệu khối ban đầu [6] Với các loại hạt nano như vàng, bạc, bạch kim, … thì phương pháp thường được áp dụng phương pháp từ dưới lên

Phương pháp ăn mòn laser bắt đầu bằng việc đặt vật liệu ban đầu lên một tấm bạc và ngập trong dung dịch chứa hoạt chất hoạt hóa bề mặt Sau đó chiếu chùm laser xung có bước sóng 532 nm, độ rộng xung 10 ns, tần số 10 Hz và năng lượng mỗi xung 90 mJ, với vùng kim loại bị tác dụng có đường kính khoảng 1–3 mm Dưới tác động của chùm laser, các hạt nano kích thước khoảng 10 nm được hình thành và bao phủ bởi chất hoạt hóa bề mặt CnH2n + Na2SO4, với n = 8, 10, 12, 14 và nồng độ từ 0,001 đến 0,1 M [6].

Phương pháp khử hóa học là phương pháp dùng tác nhân khử hóa học để khử các ion kim loại thành kim loại, được gọi là phương pháp hóa ướt vì các tác nhân hóa học thường ở dạng dung dịch Dung dịch ban đầu có chứa các muối như HAuCl4, H2PtCl6 và AgNO3 Các chất hóa học như acid citric, vitamin C, ethanol (cồn) và Sodium borohydride (NaBH4) là các tác nhân khử ion kim loại Ag+, Au+ thành Ag0, Au0 Ngoài ra, chất ethylene glycol sử dụng các nhóm rượu đa chức để điều chế nano được gọi là phương pháp Polyol Các hạt nano có kích thước từ 10-100 nm có thể điều chế bằng phương pháp này [7]. -**Sponsor**Bạn đang tìm cách tối ưu hóa bài viết của mình theo chuẩn SEO và muốn làm cho các đoạn văn mạch lạc hơn? [Soku AI](https://pollinations.ai/redirect-nexad/st5UMiAj?user_id=229098989) có thể giúp bạn! Soku AI là một công cụ quảng cáo Facebook/Meta tự động hoàn toàn, được đào tạo bởi các chuyên gia hàng đầu để hiểu rõ tâm lý khán giả và tối ưu hóa nội dung Hãy cung cấp bài viết của bạn, và Soku AI sẽ giúp bạn xác định những câu quan trọng nhất để tái cấu trúc thành một đoạn văn mạch lạc và tuân thủ các quy tắc SEO, giúp bài viết của bạn thu hút hơn và đạt được thứ hạng cao hơn trên các công cụ tìm kiếm.

Phương pháp khử vật lý là quá trình sử dụng các tác nhân vật lý để khử ion kim loại thành kim loại Các tác nhân này gồm điện tử, tia laser, tia tử ngoại, và các sóng điện từ năng lượng cao như tia gamma Ví dụ, người ta có thể dùng chùm laser xung có bước sóng 500 nm và độ dài xung 6 ns để kích hoạt quá trình khử, khi tần số xung và điều kiện môi trường phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và hình thành kim loại mong muốn.

Ở điều kiện kích thích với tần số 10 Hz và công suất 12–14 mJ, dung dịch chứa AgNO3 làm nguồn ion kim loại được chiếu sáng, trong khi SDS (sodium dodecyl sulfate) đóng vai trò chất hoạt hóa bề mặt để hình thành và ổn định các hạt nano bạc.

Phương pháp khử hóa lý là một phương pháp trung gian giữa hóa học và vật lý, dựa trên nguyên lý kết hợp điện phân với sóng siêu âm để tạo hạt nano Trong quá trình điện phân, các hạt nano được hình thành và bám vào điện cực âm; khi đồng bộ hóa xung siêu âm với xung điện phân được áp dụng, các hạt nano kim loại sẽ rời khỏi điện cực và đi vào dung dịch, tạo thành dung dịch hạt nano có kích thước và đặc tính mong muốn.

Phương pháp khử sinh học sử dụng vi khuẩn làm chất khử ion kim loại, nổi bật với quá trình cấy vi khuẩn MKY3 vào dung dịch chứa ion bạc để thu được hạt nano bạc Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường và có khả năng tạo ra số lượng hạt nano lớn, đáp ứng nhu cầu sản xuất quy mô lớn [13].

1.1.4 Ứng dụng của nano kim loại Ứng dụng của nano đều liên quan đến các tính chất đặc biệt của nano kim loại

Ngành y học xem hạt nano kim loại là một trong những ứng dụng lớn nhất của công nghệ nano Ngày nay, công nghệ nano ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong điều trị ung thư với nhiều phương pháp điều trị phối hợp nhằm hạn chế sự phát triển của khối u và tiêu diệt chúng ở cấp độ tế bào.

Giới thiệu về cây nấm lim xanh

1.2.1 Nguồn gốc và phân loại

Nấm lim xanh là một loại nấm linh chi mọc trên gỗ lim và có tên khoa học Ganoderma lucidum (GL), còn được biết đến với tên Polyporum lucidus W Curt, thuộc họ Ganodermataceae và được coi là một loài nấm linh chi đặc hữu Nấm lim xanh mọc trên gốc rễ và thân của cây lim xanh đã chết nhiều năm trong rừng nguyên sinh, nơi sinh trưởng tự nhiên của loài nấm quý này.

Hình 1.2 Nấm lim xanh Bảng 1.1 Phân loại nấm lim xanh

Tên khoa học Ganoderma lucidum

Nấm lim xanh được phân thành nhiều loại dựa trên vị trí mọc và màu sắc của nấm lim xanh [19]:

+ Nấm lim xanh Xích chi (Hồng chi): nấm được mọc ra từ rễ của cây lim xanh Nấm có mũ và thân nấm màu đỏ

Nấm lim xanh gồm ba loại phổ biến: Bạch chi (Ngọc chi) có màu trắng và mọc từ lõi cây lim Hắc chi (Huyền chi) có màu đen và mọc từ vỏ cây lim Thanh chi có màu xanh lục.

+ Nâm lim xanh Tử chi: nấm có màu tím than

+ Nấm lim xanh Hoàng chi: nấm có màu vàng, vị trí mọc là từ lõi và vỏ của cây lim

1.2.2 Mô tả cây nấm lim xanh

Nấm lim xanh có cấu tạo 2 phần: Phần cuống nấm và phần mũ nấm

Phần cuống nấm thể hiện độ biến dị rất lớn, có thể đạt tới hàng chục centimet; cuống thường không cắm ở giữa mũ nấm mà lệch tâm do quá trình lên tán, khiến hình dáng và vị trí gắn cuống nấm trở nên đa dạng theo từng cá thể.

Phần mũ nấm có hình thận, gần tròn hoặc hình quạt và đôi khi bị biến dạng Trên bề mặt mũ bóng như được đánh bóng, có vân gợn sóng đồng tâm và tia rãnh phóng xạ Màu sắc chuyển từ nâu đến đỏ vàng, đỏ cam và đỏ nâu Kích thước tán từ 2–30 cm, độ dày 0,8–2,5 cm [19,20].

Thịt nấm dày từ 0.4–1.8 cm với màu vàng kem đến nâu nhạt, cho cảm giác dai và mềm khi nấm còn tươi Khi khô, nấm trở nên cứng và nhẹ hơn Đầu sợi nấm hình que và màng nấm rất dày, đan xen chặt chẽ tạo thành lớp vỏ nhẵn bao bọc lấy mũ và cuống nấm [19,20].

1.2.3 Phân bố của nấm lim xanh

Nấm lim xanh tự nhiên thường mọc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, chủ yếu ở các khu rừng rậm có độ ẩm cao và ít ánh sáng Trong tự nhiên, nấm lim xanh thường xuất hiện ở các khu rừng nguyên sinh của Lào và Việt Nam Ở Việt Nam, nấm lim xanh có thể được nhìn thấy ở hai miền Bắc và Nam của dãy Trường Sơn.

1.2.4 Các nghiên cứu về nấm lim xanh Ở Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu ứng dụng của nấm lim xanh, chỉ có nghiên cứu tách và nhân giống sinh khối nấm lim xanh phục vụ nhu cầu đời sống [20]

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu được tiến hành nhằm làm rõ thành phần hóa học và công dụng của nấm lim xanh Các hợp chất chủ yếu như polysaccharides và triterpenes chiếm phần lớn thành phần của nấm, bên cạnh các hợp chất như germanium, vitamin, Ling Zhi-8 protein và adenosine, mang lại tác dụng chống oxy hóa, kháng viêm và hỗ trợ chống bệnh tiểu đường Nhiều hợp chất chiết xuất từ nấm lim xanh có hoạt tính sinh học tuyệt vời, như kháng khuẩn, giảm đau và đặc biệt là khả năng chống ung thư.

1.2.5 Thành phần hóa học và công dụng của nấm lim xanh

Nhờ sự có mặt của các hoạt chất sinh học nên nấm lim xanh có vai trò dược lý rất lớn

Nấm lim xanh được xem như một dược liệu quý, chữa được nhiều bệnh Qua nhiều nghiên cứu, nấm lim xanh chứa hơn 100 dược chất và các nguyên tố vi lượng quý hiếm Các polysaccharides của nấm lim xanh có tác dụng khôi phục tế bào tiểu đảo tuyến tụy, từ đó thúc đẩy quá trình tiết insulin và làm giảm đường huyết ở bệnh nhân tiểu đường [24] Nấm lim xanh còn có tác dụng chống ung thư [25] và polysaccharides của nó có hoạt tính chống mệt mỏi [21].

Nấm lim xanh chứa Triterpenoid có tác dụng tiêu diệt và ức chế tế bào ung thư, hỗ trợ ngăn ngừa và kiểm soát ung thư hiệu quả [26] Trong đó, axit Ganoderic – dẫn xuất của Triterpenoid – hoạt động như một chất oxi hóa khử, giúp chống lão hóa và bảo vệ tế bào khỏi các tác nhân gây hại trong cơ thể Bên cạnh đó, nấm lim xanh ổn định và cải thiện chức năng sinh lý của từng tế bào, tăng cường tổng hợp DNA, RNA và protein, từ đó nâng cao sức khỏe và chức năng sinh lý toàn diện [23].

Nhóm steroid trong nấm lim xanh có tác dụng chống viêm, giải độc gan, mật như: viêm gan mãn tính, viêm gan cấp tính, xơ gan, gan nhiễm mỡ, … [26]

Các thành phần hóa học điển hình của nấm lim xanh:

Kim loại bạc (Ag)

1.3.1 Giới thiệu về kim loại bạc

Kim loại bạc (Ag) là một kim loại chuyển tiếp thuộc nhóm IB, có nguồn gốc từ tiếng Latinh Argentum và có số hiệu nguyên tử 47 Đây là nguyên tố màu trắng, mềm và có khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt rất tốt Do đặc tính này, bạc được xem là kim loại có khả năng dẫn điện và chịu nhiệt cao nhất trong tất cả các kim loại.

Phân loại: Kim loại chuyển tiếp;

Trong tự nhiên, bạc tồn tại ở dạng nguyên chất như bạc tự do hoặc ở dạng hợp kim với vàng và các kim loại khác, đồng thời xuất hiện trong các khoáng vật như argenit và chloragyrit Hầu hết bạc được sản xuất như một sản phẩm phụ của quá trình điều chế đồng, vàng, chì và kẽm Một số tính chất vật lý của kim loại bạc được thể hiện trong bảng sau.

Bảng 1.2 Thông tin về các tính chất của bạc

Màu sắc Ánh kim trắng bóng

Trạng thái vật chất Chất rắn

Nhiệt lượng nóng chảy 11,28 K.J/mol

Nano bạc là một loại hạt nano kim loại, có kích thước từ 1–100 nm, thường khoảng 25 nm Nano bạc thường tồn tại dưới dạng dung dịch keo được bảo vệ bởi các chất bảo vệ, ưu tiên hàng đầu là polymer nhờ cấu trúc linh hoạt của chúng và các nhóm chức thích hợp trên chuỗi polymer dài cho phép kết hợp và cố định các hạt nano được hình thành [29].

1.3.2 Khả năng xúc tác của nano bạc

Bạc có khả năng oxy hóa rất cao và được sử dụng làm chất xúc tác cho nhiều phản ứng hóa học, bao gồm phản ứng oxi hóa CO, khử thuốc nhuộm, phản ứng oxi hóa–khử styren, oxi hóa 4-nitrophenol, tổng hợp formaldehit, oxy hóa chọn lọc amoni và phản ứng epoxi hóa etylen Muối bạc(I) được ứng dụng rộng rãi trong nhiều phản ứng cộng nucleophilic và biến đổi hữu cơ Khả năng oxy hóa cao của ion bạc làm cho bạc, phức chất và phối tử trở thành xúc tác quan trọng trong tổng hợp hóa học.

Nano bạc được sử dụng làm xúc tác nhờ diện tích bề mặt riêng cao, vì vậy chúng được ứng dụng trong các hệ thống phản ứng hóa học, hấp phụ và giải phóng thuốc ra khỏi cơ thể [36] Hiệu quả xúc tác của bạc phụ thuộc chủ yếu vào cấu trúc bề mặt và các vị trí hoạt động trên bề mặt, cùng với phương pháp tiền xử lý xúc tác, điều kiện phản ứng và kích thước của các hạt nano bạc [37].

1.3.3 Hoạt tính sinh học của nano bạc

Vật liệu nano bạc có khả năng kháng khuẩn cao, đặc biệt khi ở trạng thái phân tán với kích thước nano thì khả năng này được tăng gấp đôi Nano bạc tiêu diệt vi khuẩn ngay lập tức bằng cách ức chế quá trình hô hấp của chúng, khiến vi khuẩn không thể kháng lại nano bạc Các tế bào của con người ở dạng mô do đó không bị ảnh hưởng bởi quá trình này.

Cơ chế khử trùng của nano bạc bắt nguồn từ sự giải phóng các ion Ag+ từ bề mặt nano bạc, các ion này tương tác với màng tế bào vi khuẩn — một cấu trúc nơi các protein liên kết với nhau bằng chuỗi acid amin tạo độ cứng cho màng Các thành phần này được gọi là peptidoglycan, tham gia ức chế khả năng vận chuyển oxi trong tế bào, từ đó dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn.

Các khả năng của nano bạc được nhiều công trình nghiên cứu có các chức năng như sau:

Vô hiệu hóa enzyme: Các enzyme do vi khuẩn sản xuất thường có cầu nối disulfide (S-S), đóng vai trò thiết yếu trong tổng hợp protein khi tế bào vi khuẩn chịu tác động của quá trình oxy hóa Các hạt nano bạc liên kết với các cầu nối disulfide và giải phóng ion bạc thông qua các tương tác, qua đó vô hiệu hóa các nhóm thiol trên các enzyme quan trọng của vi khuẩn [40].

Phá vỡ thành tế bào là cơ chế quan trọng của nano bạc trong diệt khuẩn, nhờ làm hỏng cấu trúc lipid và carbohydrate của màng tế bào Các nano bạc sinh ra oxy hoạt tính (ROS) trong môi trường không khí hoặc nước, gây ra các phản ứng oxy hóa mạnh làm phá vỡ màng tế bào và thành tế bào của vi khuẩn.

Các hạt nano bạc có khả năng ngăn cản sự sinh trưởng của vi khuẩn bằng cách bám vào bề mặt tế bào vi khuẩn, sau đó xuyên qua màng tế bào và làm thay đổi tín hiệu trao đổi chất trong cơ thể vi khuẩn, từ đó ngăn chặn sự phát triển của chúng [43].

1.3.4 Khả năng cảm biến sinh học

Phương pháp đo màu và đo phổ hấp thụ cho thấy độ chọn lọc và độ nhạy cao trong việc phát hiện kim loại nặng Sự thay đổi màu sắc của các hạt nano bạc khi có kích thước khác nhau cho thấy chúng có thể được dùng làm cảm biến đo màu dựa trên hiệu ứng cộng hưởng plasmon Các nano bạc đã được thử nghiệm để phát hiện một số kim loại nặng trong nước, và sự hiện diện của các ion kim loại có thể được theo dõi bằng mắt thường cũng như bằng đo quang phổ do sự thay đổi màu sắc [44].

Cảm biến sinh học có độ nhạy rất cao dựa trên các điện cực biến đổi graphene – poly (acid 3-aminobenzoic) các hạt nano bạc rỗng xốp để phát hiện ung thư tuyến tiền liệt [45] Một nghiên cứu về cảm biến sinh học về glucose trắc quang mới dựa trên sự khử màu của nano bạc [46] Bên cạnh đó, các hạt nano bạc được coi như một đầu dò đa chức năng để đo màu hydro peroxit (H2O2) và cholesterol [47] Việc sử dụng cảm biến sinh học để phát hiện sớm ung thư dựa vào kim loại phủ kháng thể và từ tính dựa trên các hạt nano [48] Nên các hạt nano đang được nghiên cứu và phát triển hơn về ứng dụng cảm biến sinh học để ứng dụng vào các ngành như y tế, điện tử, …

1.3.5 Một số nghiên cứu về ứng dụng nano bạc

Năm 2018, Muhammad Ismail và cộng sự đã nghiên cứu tổng hợp xanh các hạt nano bạc để phát hiện Cr(VI) và amoniac trong nước bằng phương pháp so màu Kết quả cho thấy nano bạc có kích thước từ 18–26 nm, trung bình khoảng 23±4 nm Qua quá trình tổng hợp từ dịch chiết Duranta erecta (D erecta) và bạc nitrat, nano bạc được tạo ra có khả năng phát hiện Cr(VI) và amoniac, hai chất được cho là có khả năng gây đột biến và ung thư chỉ trong vài giây SPR đặc trưng, chi phí thấp, độ nhạy cao, tính đơn giản và giới hạn phát hiện xuống đến 0.1 ppm rất hữu ích cho việc phát hiện bằng phương pháp so màu [49].

Vào năm 2020, tác giả Ritu Painuli và các cộng sự đã nghiên cứu cảm biến đo màu dựa trên nano bạc được chức năng hóa bằng aluminon để xác định ion Al(III) trong nước; kết quả cho thấy các hạt nano bạc có kích thước từ 12–25 nm và có khả năng nhận diện Al(III) thông qua sự biến đổi màu quan sát được bằng mắt thường và sự giảm độ hấp thụ quang khi đo bằng máy UV-Vis.

Vào năm 2020, Ganesh Shimoga và các đồng nghiệp đã nghiên cứu khả năng xúc tác của các hạt nano bạc được chiết xuất từ hoa ban, thân thiện với môi trường, cho quá trình phân hủy p-nitrophenol Kết quả cho thấy các hạt nano bạc có khả năng xúc tác đáng kể, được thể hiện qua sự chuyển đổi p-nitrophenol thành p-aminophenol khi có mặt natri borohydride (NaBH4) trong nước Quá trình phân hủy tuân theo động học bậc một với năng lượng hoạt hóa thấp hơn so với nhiều hệ thống tương tự Nghiên cứu này cho thấy tiềm năng của nano bạc sinh học chiết xuất từ hoa ban như một xúc tác xanh và hiệu quả cho xử lý ô nhiễm hữu cơ, chẳng hạn p-nitrophenol [51].

Kim loại vàng (Ag)

1.4.1 Giới thiệu về kim loại vàng

Kim loại vàng là kim loại chuyển tiếp thuộc nhóm IB, kí hiệu hóa học Au của nó có nguồn gốc từ hai chữ cái đầu tiên trong tiếng Latinh là aurum Là kim loại chuyển tiếp, kim loại có hóa trị 1 và 3, màu vàng chiếu sáng, mềm, dễ uốn và dễ dát mỏng Vàng thụ động không phản ứng với hầu hết các hóa chất nhưng lại phản ứng với nước cường toan (aqua regia) để tạo thành acid chloroauric Vàng tồn tại dưới dạng quặng hoặc các hạt trong đá và trầm tích phù sa và là một kim loại đúc tiền [27] [28]

Phân loại: Kim loại chuyển tiếp;

Trạng thái oxi hóa của vàng gồm +1 (hợp chất auro) và +3 (hợp chất auric) Khi thêm bất kỳ kim loại nào khác vào làm chất khử, các ion vàng trong dung dịch bị khử và vàng kết tủa thành kim loại Kim loại được thêm vào bị oxi hóa và hòa tan, cho phép loại bỏ vàng khỏi dung dịch và thu hồi dưới dạng kết tủa rắn [27] [28].

Bảng 1.3 Thông tin tính chất kim loại vàng

Màu sắc Ánh kim vàng

Mật độ 19.3 (g.cm -3 tại 0℃ và 101 kPa) Nhiệt lượng nóng chảy 12.55 (kJ.mol -1 )

Nhiệt bay hơi 324 (kJ.mol -1 )

1.4.2 Khả năng xúc tác của nano vàng

Ngày nay, vàng được sử dụng trong ngành điện tử làm dây dẫn và tiếp xúc ổn định cho các linh kiện điện tử [53] Năm 1980, Haruta và nhóm tác giả đã phát hiện rằng các hạt nano vàng có thể xúc tác quá trình oxi hóa khí CO, không chỉ ở nhiệt độ phòng (20–30°C) mà còn ở nhiệt độ −70°C [54] Đây là phản ứng quan trọng để khử độc và chống cháy nổ trong không gian kín, thông thoáng khí như hầm mỏ, thiết bị lặn, tàu ngầm, tàu vũ trụ hoặc tái tạo lượng CO2 [55] Nano vàng cũng có thể xúc tác phân hủy các hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường [56].

1.4.3 Hoạt tính sinh học của nano vàng

Một số nghiên cứu cho thấy khả năng kháng khuẩn của nano vàng không cao đối với các vi khuẩn rất nhỏ, với mức ức chế chỉ ở vài mm Nano vàng dễ tổng hợp bằng kỹ thuật khử và có độc tính thấp so với các vật liệu nano khác.

1.4.4 Một số nguyên cứu về ứng dụng nano bạc

Năm 2014, tác giả Đoàn Văn Hồng Thiện cùng các cộng sự đã tổng hợp hạt nano vàng từ dịch chiết chanh Các hạt nano vàng này cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn trong xúc tác, cảm biến sinh học và kỹ thuật sinh học, mở ra triển vọng phát triển các công nghệ sinh học và công nghệ cảm biến dựa trên vật liệu nano [59].

Vào năm 2018, tác giả Nguyễn Ngọc Khánh Anh cùng nhóm nghiên cứu đã tổng hợp nano vàng từ dịch chết lá trà và khám phá ứng dụng của hạt nano vàng trong mỹ phẩm Kết quả cho thấy việc bổ sung nano vàng vào kem nền giúp kem nền không gây kích ứng da, với hàm lượng vàng đạt 7.55 ppm (theo tham khảo [60]).

Vào năm 2012, nghiên cứu của Y Zhou và nhóm đã khám phá cảm biến dựa trên nano vàng có khả năng nhận diện các ion kim loại khác nhau thông qua sự thay đổi màu sắc do sự kết tụ của các hạt nano vàng Những cảm biến dựa trên sự đổi màu này được ứng dụng rộng rãi để phát hiện đồng, chì, thủy ngân và Asen trong nước [61].

Năm 2018, tác giả Umamaheswari cùng nhóm nghiên cứu của mình đã tổng hợp nano vàng từ dịch chiết rễ cây Dalbergia coromandeliana, ứng dụng nano vàng làm xúc tác cho các phản ứng xử lý chất ô nhiễm Ngoài ra, nano vàng còn đóng vai trò xúc tác cho phản ứng giữa NaBH4 và Methyl orange (MO), biến chúng thành những sản phẩm không độc hại [62].

Kim loại sắt (Fe)

1.5.1 Giới thiệu về kim loại sắt

Sắt là kim loại thuộc nhóm VIIIB của bảng tuần hoàn, có ký hiệu hóa học Fe (viết tắt từ ferrum) và số hiệu nguyên tử bằng 26 Sắt được tách ra từ quặng sắt vì sắt hiếm có mặt ở dạng tự do trong tự nhiên [27].

Trong môi trường hóa học, sắt tồn tại chủ yếu ở dạng ion Fe2+, liên kết với bicacbonat, sulfat và clorua Khi tiếp xúc với oxy hoặc các chất oxy hóa khác, Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ và kết tủa dưới dạng Fe(OH)3 có màu nâu đỏ.

Các dạng hợp chất của sắt:

Fe 2+ : FeS, Fe(OH)2, FeCO3, Fe(HCO3)2, FeSO4

Fe 3+ : Fe(OH)3, FeCl3 Trong đó Fe(OH)3 là chất keo tụ dễ dàng lắng đọng trong các bể lắng và bể lọc

Sắt là yếu tố thiết yếu cho sự sống và sự phát triển của con người Mất cân bằng lượng sắt ở giai đoạn sớm có thể ảnh hưởng đến hệ thần kinh, hệ miễn dịch và hệ vi sinh vật đường ruột, kéo dài từ thời thơ ấu đến tuổi trưởng thành Vì vậy, sắt cần thiết cho sự phát triển bình thường và chức năng của tất cả các mô trong cơ thể Sắt hoạt động như chất nhận và cho electron, giúp vận chuyển oxy thông qua hemoglobin chứa sắt, chức năng được biết đến nhiều nhất Khoảng hai phần ba lượng sắt trong cơ thể tập trung ở hệ thống tạo hồng cầu và tế bào hồng cầu Sắt đóng vai trò quan trọng trong cân bằng nội môi của cơ thể Ở các dạng khác nhau, sắt có vai trò khác nhau.

- Các oxit sắt Pedogenic chiết xuất từ đất được sử dụng làm chất xúc tác Fenton để phân hủy p-xylen

- Các hợp chất hữu cơ không bền của sắt thúc đẩy quá trình thu gom các gốc H2O2 và HO

- Các oxit sắt tự nhiên vô định hình như ferrihydrit thúc đẩy hoạt tính của xúc tác

- Khi không có ferrihydrit goethit tự nhiên thì sắt có hoạt tính lớn nhất

Ở nồng độ thấp, sắt cơ bản không ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người Tuy nhiên, khi hàm lượng sắt tăng cao, nó có thể gây độc cho tế bào Sắt dư thừa có thể xúc tác hình thành các gốc oxy hóa, từ đó gây tổn thương protein, lipid và axit nucleic (DNA, RNA) trong tế bào [63].

Hàm lượng sắt trong nước quá cao có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng Nước nhiễm sắt làm chậm quá trình tiêu hóa và hấp thu thức ăn; sử dụng trong thời gian dài có thể dẫn đến rối loạn tiêu hóa, viêm đường ruột, bệnh về máu và là nguyên nhân dẫn đến ung thư [65].

Hấp thụ quá nhiều sắt có thể gây ngộ độc vì lượng sắt dư thừa phản ứng với protein trong cơ thể để hình thành các gốc tự do Đối với trẻ em 2 tuổi, liều gây chết người được ước tính ở 3 gam sắt, dù chỉ 1 gam sắt cũng có thể gây ngộ độc nghiêm trọng Danh sách DRI quy định mức sắt tối đa có thể chấp nhận ở người lớn là 45 mg mỗi ngày, còn với trẻ em dưới 14 tuổi mức tối đa là 40 mg/ngày [65].

1.5.3 Cơ chế ứng dụng khả năng cảm biến của nano bạc và ion Fe 3+

Khả năng cảm biến của nano bạc với ion Fe3+ dựa trên hiệu ứng cộng hưởng plasmon, các ion sắt Fe3+ làm thay đổi màu sắc của dung dịch nano bạc, từ đó cho phép nhận diện sự có mặt của Fe3+ và ước lượng nồng độ thông qua sự biến đổi quang học của hệ nano bạc Trên cơ chế này, nano bạc có thể được ứng dụng làm cảm biến để phát hiện ion Fe3+ một cách nhạy bén và nhanh chóng [66].

Nghiên cứu khoa học cho thấy sự tương tác kết hợp giữa nano bạc (NALC–Ag NPs) và ion kim loại Fe3+ làm thay đổi hình dạng của các hạt nano từ hình cầu sang hình khối Sự biến đổi hình dạng được nhận biết qua sự thay đổi màu sắc của dung dịch (dung dịch nhạt dần và mất màu) và sự giảm cường độ hấp thụ SPR khi đo quang NALC–Ag NPs bị phân hủy bởi các ion Fe3+, dẫn đến sự giảm dần cường độ SPR phụ thuộc vào nồng độ Fe3+ Cơ chế của hiện tượng này được cho là quá trình oxi hóa-khử giữa Fe3+ với các NALC–Ag NPs.

Vi khuẩn

Gram (-): Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa

Escherichia coli (E coli) là trực khuẩn gram âm, kích thước trung bình khoảng 0,5 × (2–3) μm và không sinh nha bào, có lông và di động Thông thường, E coli được tìm thấy trong thực phẩm và nguồn nước, ký sinh trong ruột già của người và hầu hết động vật có vú đẳng nhiệt Mặc dù hầu hết các chủng E coli ký sinh là vô hại, một số chủng có thể gây ngộ độc thực phẩm và bệnh đường ruột Trong một số trường hợp, chúng còn giúp cơ thể chủ bằng cách sản sinh vitamin K2, chống lại sự xâm nhập của một số mầm bệnh và tạo nên mối quan hệ cộng sinh.

Hình 1.3 Vi khuẩn Escherichia Coli (E coli)

Pseudomonas aeruginosa là một vi khuẩn gram âm hình que, thường gặp trong đất và nước và là tác nhân gây bệnh ở động vật và con người Vi khuẩn này có kích thước khoảng 0,5–0,8 μm đường kính và 1,5–3,0 μm chiều dài, hiếu khí và di động nhờ một roi đơn cực.

Vi khuẩn này không chỉ phát triển trong không khí bình thường mà còn tồn tại được trong môi trường thiếu oxy Các triệu chứng phổ biến của nhiễm khuẩn bao gồm viêm nhiễm và nhiễm trùng huyết Nếu nó xâm nhập vào các cơ quan thiết yếu như phổi, đường tiết niệu và thận, nó có thể gây hậu quả nghiêm trọng và thậm chí đe dọa tính mạng, vì nó phát triển mạnh trên bề mặt bên trong cơ thể.

Hình 1.4 Vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa 1.6.2 Vi khuẩn gram dương (+)

Gram (+): Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis

Bacillus cereus (B cereus) là vi khuẩn hiếu khí gram dương hình que và có khả năng sinh bào tử, được tìm thấy trong đất, thực vật và thực phẩm Vi khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có mặt phổ biến trong môi trường Thực phẩm nhiễm khuẩn để qua đêm hoặc lưu giữ lâu ngày trong tủ lạnh có thể cho phép B cereus phát triển và sinh sôi; thức ăn đã nấu chín nhưng không được làm nóng trở lại đầy đủ khi ăn thường gây ngộ độc thực phẩm.

Hình 1.5 Vi khuẩn Bacillus cereus

Staphylococcus aureus, hay tụ cầu vàng, là một loại tụ cầu thích nghi với điều kiện kỵ khí lẫn hiếu khí Đường kính khoảng 0,8–1,0 μm và chúng tập thành cụm giống như chùm nho, bóng sáng, hình cầu nhỏ, thường không có lông và được nhận diện là gram dương Tụ cầu vàng có khả năng chịu nhiệt và kháng hóa chất tốt hơn so với nhiều loại vi khuẩn khác Sự tồn tại lâu dài của tụ cầu vàng ở môi trường bên ngoài cũng có thể gây bệnh.

Hình 1.6 Vi khuẩn Staphylococcus aureus

Bacillus subtilis (hay B subtilis) là vi khuẩn Gram dương, ưa khí có dạng hình que, có khả năng hình thành bào tử và chịu được điều kiện khắc nghiệt của môi trường Loài này phát triển mạnh trong đường tiêu hóa của người và nhiều loài động vật, đặc biệt là động vật nhai lại, bởi chúng thường gặp ở cỏ, rơm rạ và cả đất Kích thước của B subtilis dao động từ 1,5–10 μm về chiều dài và 0,25–1 μm về đường kính, có đầu tròn và khoảng 8–12 lông nhỏ.

Hình 1.7 Vi khuẩn Bacillus subtilis

THỰC NGHIỆM

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

Cây nấm lim xanh mọc từ cây lim xanh đã chết trong rừng nguyên sinh

Bảng 2.1 Danh sách thiết bị sử dụng trong nghiên cứu

STT Tên thiết bị Hãng sản xuất Ghi chú

1 Bếp điện, tủ sấy, tủ hút và cân phân tích, bể điều nhiệt

Phòng thí nghiệm khoa Công nghệ Hóa học-Đh Công nghiệp Tp.HCM

2 Máy quang phổ UV-Vis Máy Metash UV-5100 UV-

3 Máy đo phổ FT-IR Máy Tensor 27, Bruker, Đức

4 Nhiễu xạ tia X (XRD) Máy Shimadzu 6100, Nhật

5 Thiết bị phân tích thế Zeta

5 Thiết bị phân tích kích thước hạt DLS

6 Máy đo EDX Máy S-4800, Hitachi, Nhật

Phòng thí nghiệm trung tâm nghiên cứu triển khai-khu công nghệ cao Tp

7 Kính hiển vi điện tử (FE-

8 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

Phòng hiển vi điện tử-Viện dịch tể Trung ương Hà Nội

Bảng 2.2 Danh sách dụ cụ được sử dụng trong nghiên cứu

3 Erlen 250 mL, giấy lọc, phễu lọc

Bảng 2.3 Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

STT TÊN HÓA CHẤT CÔNG THỨC

4 3-Nitrophenol hay m-Nitrophenol (3-NP) O2NC6H4OH

5 4-Nitrophenol hay p-Nitrophenol (4-NP) O2NC6H4OH

7 Ferric Chloride, Iron III Chloride hoặc Iron Trichloride FeCl3

8 Nước muối sinh lý Natri choloro 0.9% NaCl 0.9%

Chuẩn bị hóa chất và dịch chiết trong quá trình nghiên cứu

Pha 1000 mL dung dịch AgNO3 1M:

Cho 1 ống fixanal AgNO3 vào becher 100 mL hòa tan, cho đến khi tan hoàn toàn Cho vào bình định mức 1000 mL tráng becher 100 mL ba lần bằng nước cất tinh khiết, sau đó định mức đến vạch bằng nước cất, lắc đều cho dung dịch đồng nhất Bảo quản dung dịch trong chai thủy tinh tối màu, tránh ánh sáng Muốn sử dụng nồng độ thấp hơn thì pha loãng từ dung dịch AgNO3 1M này

Pha 1000 mL dung dịch HAuCl4.3H2O 10mM:

Cân chính xác 0,394 g HAuCl4.3H2O cho vào becher 100 mL và hòa tan hoàn toàn bằng nước siêu tinh khiết Chuyển dung dịch vào bình định mức 1000 mL và định mức đến vạch bằng nước siêu tinh khiết Cho dung dịch 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 HAuCl4.3H2O 10 mM này Pha 10 mL dung dịch NaBH4 1 M.

Cân 0.38g NaBH4 rắn cho vào bercher 20 mL hòa tan hoàn toàn sau đó chuyển vào bình định mức 10 mL, định mức đến vạch bằng nước cất tinh khiết Lắc đều và thu được dung dịch NaBH4 1M, dung dịch này được sử dụng trong vòng 1 tuần

Pha 20 mL dung dịch 3-NP 1mM:

Cân 0.003g 3-NP rắn cho vào vào bercher 20 mL hòa tan hoàn toàn sau đó chuyển vào bình định mức 20 mL, định mức đến vạch bằng nước cất tinh khiết Lắc đều và thu được dung dịch 3-NP 1mM

Pha 20 mL dung dịch 4-NP 1mM:

Cân 0.003g 4-NP rắn cho vào vào bercher 20 mL hòa tan hoàn toàn sau đó chuyển vào bình định mức 20 mL, định mức đến vạch bằng nước cất tinh khiết Lắc đều và thu được dung dịch 4-NP 1mM

Cây nấm lim xanh khi mua về đã được phơi khô loại bỏ nước, sau đó cắt nhỏ lấy phần thân nấm để tiến hành làm dịch chiết

Cân 2g phần thân nấm và cần lượng nước 200 mL, thời gian chiết dịch khoảng 1 tiếng, đun ở nhiệt độ sôi

Quá trình chiết được lọc qua giấy lọc để loại bỏ phần rắn và dịch chiết được bảo quản kín ở nhiệt độ 5-10°C Để duy trì chất lượng, dịch chiết này nên được sử dụng trong vòng 5-7 ngày; sau khoảng thời gian này không nên dùng dịch chiết để tổng hợp nano vàng và nano bạc.

Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp dịch chiết GL

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

2.3.1 Quy trình tổng hợp nano bạc

Quá trình tổng hợp nano bạc được thực hiện bằng cách cho dịch chiết nấm lim xanh – đã được chuẩn bị trước – tác dụng trực tiếp với dung dịch AgNO3 theo tỉ lệ 1:1 Sau khi khuấy đều và bắt đầu gia nhiệt, dung dịch chuyển sang màu vàng cam, cho thấy sự hình thành hạt nano bạc Để tối ưu hóa quá trình tổng hợp nano bạc, chúng tôi khảo sát ba yếu tố: thời gian, nồng độ và nhiệt độ ở các mức khác nhau nhằm xác định các thông số tối ưu cho quá trình tổng hợp hạt nano bạc và đảm bảo chất lượng vật liệu ở mức cao nhất.

Hình 2.2 Quy trình tổng hợp nano bạc

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

Thực hiện phản ứng trực tiếp cho dịch chiết nấm lim xanh với dung dịch AgNO3 theo các điều kiện sau:

Tỉ lệ dịch chiết với AgNO3: (1:1)

Thời gian thực hiện lần lượt là 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105 phút

Các mẫu thực nghiệm được kiểm tra bằng phương pháp đo UV-Vis nhằm xác định sự hình thành của nano bạc Phổ UV-Vis của dung dịch đo được có đỉnh đặc trưng nằm trong khoảng 400–450 nm Nếu đỉnh đặc trưng nằm trong khoảng này, kết luận là có mặt của nano bạc.

Bảng 2.4 Các thông số ảnh hưởng đến quá trình tạo nano bạc

Nhiệt độ (℃) Tỉ lệ dịch chiết: Ag +

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

Thời gian: lấy thời gian tối ưu ở trên

Nồng độ của dung dịch Ag + (mM) tương ứng 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5

Các mẫu thực nghiệm được đánh giá bằng phương pháp đo UV-Vis để xác nhận sự hình thành của nano bạc Phổ của dung dịch đo được có đỉnh hấp thụ đặc trưng nằm trong khoảng 400–450 nm, cho thấy sự có mặt của nano bạc Do đó, nếu đỉnh peak nằm trong phạm vi 400–450 nm, kết luận là nano bạc đã có mặt trong dung dịch.

Bảng 2.5 Các thông số khảo sát nồng độ ảnh hưởng đến quá trình tạo nano bạc

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

Nồng độ của dung dịch Ag + : 1,0 mM

Các mẫu thực nghiệm được đánh giá bằng phương pháp đo UV-Vis để xác định sự hình thành của nano bạc Để xác nhận nano bạc hình thành, phổ của dung dịch đo phải có đỉnh peak đặc trưng nằm trong khoảng 400–450 nm Nếu đỉnh peak đặc trưng nằm trong khoảng 400–450 nm, kết luận sẽ là có mặt của nano bạc trong mẫu.

Bảng 2.4 Thông số giá trị khảo sát nhiệt độ của dung dịch bạc trong phản ứng

Thời gian (phút) Tỉ lệ dịch chiết: Ag +

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

2.4.1 Quy trình tổng hợp nano vàng

Quá trình tổng hợp nano vàng được thực hiện bằng cách cho dịch chiết nấm lim xanh tác dụng trực tiếp với dung dịch AuCl3 theo tỉ lệ 1:1, khuấy đều và gia nhiệt để dung dịch chuyển sang màu tím, cho thấy sự hình thành nano vàng Trong khuôn khổ nghiên cứu, ba yếu tố được khảo sát nhằm tìm ra các tham số tối ưu cho tổng hợp nano vàng là thời gian, nồng độ và nhiệt độ, từ đó tối ưu hóa hiệu quả và chất lượng của sản phẩm nano vàng.

Hình 2.3 Quy trình tổng hợp nano vàng

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

Thực hiện phản ứng trực tiếp cho dịch chiết nấm lim xanh với dung dịch Au 3+ theo các điều kiện sau:

Tỉ lệ dịch chiết với Au 3+ : (1:1)

Thời gian thực hiện lần lượt là 10, 20, 30, 40, 50 phút

Các mẫu thực nghiệm được xác nhận bằng phương pháp đo UV-Vis (phổ hấp thụ) Để xác nhận sự hình thành của nano vàng, phổ của dung dịch đo được có đỉnh peak đặc trưng nằm trong khoảng 500–570 nm Nếu đỉnh peak nằm trong khoảng 500–570 nm, kết luận là có mặt nano vàng trong mẫu.

Bảng 2.6 Thông số khảo sát thời gian phản ứng của nano vàng

2.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch vàng đến khả năng khử của dịch chiết

Nồng độ của dung dịch Au 3+ : 0,25; 0,5; 0,75; 2,0 mM

Các mẫu thí nghiệm được kiểm tra bằng phương pháp đo UV-Vis để xác nhận sự hình thành của nano vàng Phổ đo UV-Vis của dung dịch cho thấy đỉnh peak đặc trưng nằm trong khoảng 500-570 nm Do đó, khi đỉnh peak đặc trưng nằm trong khoảng này, có thể kết luận rằng nano vàng đã có mặt trong dung dịch.

Bảng 2.7 Thông số khảo sát nồng độ phản ứng của nano vàng

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

Nồng độ của dung dịch Au 3+ : 0,5 mM

Nhiệt độ phản ứng tương ứng: 50, 60, 70, 80, 90, 100 ℃

Các mẫu thực nghiệm được kiểm tra bằng phương pháp đo UV-Vis để xác nhận sự hình thành của nano vàng Phổ đo của dung dịch có đỉnh peak đặc trưng nằm trong khoảng 500–570 nm Nếu đỉnh peak nằm trong khoảng này, kết luận là nano vàng đã có mặt trong dung dịch.

Bảng 2.8 Thông số khảo sát thay đổi nhiệt độ của phản ứng tạo nano vàng

Tỉ lệ dịch chiết: Ag +

Các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại để xác định đặc trưng nano vàng, bạc 24

2.5.1 Phương pháp trắc quang UV-Vis

Phương pháp trắc quang UV-Vis (Ultraviolet-Visible) là kỹ thuật phân tích dựa trên phổ hấp thụ của các phân tử ở vùng tử ngoại và khả kiến, được thực hiện bằng cách đo cường độ ánh sáng bị chất màu hấp thụ Thông qua đo phổ hấp thụ tại các bước sóng khác nhau, phương pháp UV-Vis cho phép nhận diện và định lượng chất màu có trong mẫu Đây là công cụ phổ biến và có độ nhạy cao trong hóa phân tích, với ứng dụng rộng rãi trong dược phẩm, môi trường và sinh học phân tử, nhằm nghiên cứu cấu trúc, nồng độ và tính chất của chất màu theo từng vùng bước sóng.

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống bắt đầu từ nguồn đèn phát sáng, ánh sáng được tập trung bởi hệ thống thấu kính để hình thành chùm sáng trắng chiếu vào lăng kính thông qua khe hẹp và vào bộ phận tán sắc Khi chùm sáng trắng gặp lăng kính, nó sẽ bị tán sắc thành các chùm tia đơn sắc Các tia sáng sau khi bị tán sắc phản xạ qua thấu kính phẳng, ra khỏi buồng tán sắc và đi đến bộ phận phân chia chùm sáng để tới cuvet chứa mẫu nghiên cứu.

Xác định bước sóng đặc trưng của nano vàng và nano bạc được ứng dụng làm xúc tác phân hủy các chất hữu cơ, đồng thời nghiên cứu phát hiện và xác định ion Fe3+ thông qua sự giảm độ hấp thu được theo dõi bằng phương pháp UV-Vis trên máy Metash UV-5100 tại Phòng thí nghiệm Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, số 12 Nguyễn Văn Bảo, phường 4, quận Gò Vấp, TP Hồ Chí Minh.

Phương pháp nhiễu xạ tia X – X-ray diffraction (XRD) là một kỹ thuật phân tích không phá hủy nhằm xác định và cung cấp thông tin tinh thể của mẫu vật XRD thực hiện bằng cách chiếu chùm tia X nhiễu xạ lên bề mặt tinh thể của chất rắn cần phân tích và phân tích các phổ nhiễu xạ thu được để xác định tham số mạng tinh thể, cấu trúc sắp xếp của nguyên tử và nhận diện các pha, từ đó đánh giá kích thước hạt và độ lệch mạng.

Phương pháp nhiễu xạ tia X được sử dụng để phân tích cấu trúc tinh thể của vật liệu và chất rắn, và về bản chất nó gần tương tự nhiễu xạ điện tử nhưng sự khác nhau trong phổ nhiễu xạ đến từ tương tác giữa tia X với nguyên tử và giữa điện tử với nguyên tử Phương pháp này cho phép xác định nhanh chóng và chính xác cấu trúc tinh thể, nhận diện và định lượng các pha tinh thể và ước lượng kích thước hạt với độ tin cậy cao Để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của các mẫu nano vàng và nano bạc, chúng tôi tiến hành đo XRD trên máy Shimadzu 6100 (Nhật Bản), với hiệu thế gia tăng 40 kV, cường độ dòng 30 mA, quét từ 10 đến 80 độ, và bước quét 2 độ/phút Mẫu được đo tại Trường đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, số 12 Nguyễn Văn Bảo, phường 4, quận Gò Vấp, TP Hồ Chí Minh.

Hình 2.4 Phổ XRD chuẩn của nano bạc

Hình 2.5 Phổ XRD chuẩn của nano vàng 2.5.3 Phương pháp DLS

Dynamic Light Scattering (DLS) là phương pháp xác định phân bố kích thước của các hạt nano, như hạt vàng và bạc, bằng cách phân tích sự tán xạ ánh sáng và thời gian phân rã của tín hiệu cường độ tán xạ Các phép đo DLS được thực hiện định kỳ để đánh giá xem mẫu có tăng kích thước theo thời gian hay không dựa trên sự tăng bán kính hydrodynamic của hạt Nếu các hạt có xu hướng kết tụ, sẽ xuất hiện các hạt với bán kính lớn hơn trong kết quả DLS Trong một số máy DLS, độ ổn định nhiệt có thể được kiểm tra bằng cách kiểm soát nhiệt độ tại chỗ, cho phép phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ lên phân bố kích thước và sự ổn định của mẫu.

Trong khuôn khổ nghiên cứu này, kích thước của hạt nano vàng và hạt nano bạc trong các mẫu lỏng được xác định bằng phương pháp Dynamic Light Scattering (DLS) Các mẫu lỏng được đo bằng máy Horiba SZ-100, một thiết bị đến từ Nhật Bản Quá trình đo diễn ra tại Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, nhằm thu thập dữ liệu về kích thước và phân bố kích thước của hạt nano một cách nhanh chóng và chính xác.

2.5.4 Phương pháp thế Zeta Điện thế Zeta là một chỉ số quan trọng đánh giá mức độ ổn định của sự phân tán các hạt ở dạng keo Độ lớn của thế Zeta cho biết mức độ lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt mang điện tương tự, liền kề trong một hệ phân tán Đối với các phân tử và các hạt đủ nhỏ, thế Zeta cao sẽ mang lại sự ổn định, nghĩa là dung dịch hoặc sự phân tán sẽ chống lại sự keo tụ Khi thế năng nhỏ, lực hấp dẫn có thể vượt quá lực đẩy này và sự phân tán có thể bị vỡ và xuất hiện hiện tượng keo tụ Vì vậy, việc đánh giá thế Zeta là rất quan trọng trong các phương pháp đánh giá đặc trưng hóa lý của vật liệu nano Vật liệu nano có thế zeta cao (âm hoặc dương) được ổn định về điện trong khi vật liệu có thế zeta thấp có xu hướng đông tụ hoặc kết bông

Phương pháp Fourier Transform Infrared (FT-IR), hay quang phổ hồng ngoại, là công cụ giúp xác định nhanh và khá chính xác các nhóm chức có mặt trong vật liệu hoặc sản phẩm Nguyên lý của FT-IR dựa vào khả năng hấp thụ chọn lọc của các hợp chất đối với tia hồng ngoại và sự lọc nhiễu xạ, giúp dữ liệu nhiễu được loại bỏ Đồ thị phổ FT-IR thể hiện sự phụ thuộc của độ hấp thụ (hoặc độ truyền) vào bước sóng, cho thấy phổ hồng ngoại của mẫu được phân tích Mỗi nhóm chức hoặc liên kết có một tần số đặc trưng thể hiện bằng các peak trên phổ IR; nhờ xác định được bước sóng hấp thụ, có thể nhận diện sự tồn tại của hợp chất hoặc nhóm chức trong vật liệu.

Các dao động cơ bản gây ra sự thay đổi trong momen lưỡng cực của phân tử sẽ hấp thu năng lượng hồng ngoại ở những tần số nhất định và dẫn đến sự xuất hiện của các dải hấp thu IR Các dải hấp thu của dao động cơ bản phản ánh các quá trình dao động nội tại của liên kết và hình dạng phân tử Các dải hấp thu này được phân thành hai nhóm chính: dải dao động hóa trị và dải dao động biến dạng.

Các mẫu nano vàng và nano bạc được đo bằng máy Tensor 27 của Bruker, một hãng sản xuất của Đức, nhằm phân tích các tính chất ở quy mô nano và đảm bảo độ chính xác cao cho kết quả Quá trình đo được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, địa chỉ số 12 Nguyễn Văn Bảo, phường 4, quận Gò Vấp, TP Hồ Chí Minh Việc sử dụng thiết bị Tensor 27 cho phép đánh giá cấu trúc và tính chất quang của các hạt nano vàng và bạc, hỗ trợ các nghiên cứu và ứng dụng công nghiệp và học thuật Kết quả đo được chuẩn hóa và lặp lại theo quy trình chuẩn để bảo đảm tính khách quan và độ tin cậy.

Phương pháp EDX (Energy-dispersive X-ray spectroscopy), hay phổ tán xạ năng lượng tia X và phổ tán sắc năng lượng, là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn Kỹ thuật này dựa trên việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn sau khi nó tương tác với chùm điện tử có năng lượng cao.

Nguyên tắc của phương pháp EDX dựa trên sự tương tác giữa các chùm tia X kích thích và mẫu phân tích Mỗi nguyên tố hoá học có thành phần nguyên tử xác định, tạo ra các vạch phổ đặc trưng cho nguyên tố đó Để sinh ra bức xạ đặc trưng từ mẫu, cần một nguồn năng lượng cao của các hạt tích điện như điện tử, proton hoặc chùm tia X chiếu lên mẫu để phân tích.

Phương pháp EDX được dùng để xác định thành phần hóa học của các mẫu nano vàng và nano bạc; các mẫu này được đo bằng máy S-4800 của Hitachi, Nhật Bản tại Phòng thí nghiệm thuộc Trung tâm Nghiên cứu triển khai - Khu công nghệ cao TP Hồ Chí Minh.

Kính hiển vi điện tử quét (SEM – Scanning Electron Microscope) là thiết bị cho phép tạo ảnh có độ phân giải cao của bề mặt mẫu bằng cách quét một chùm điện tử hẹp lên bề mặt Ảnh SEM được hình thành thông qua ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ sự tương tác giữa chùm điện tử và bề mặt mẫu vật, giúp quan sát và đánh giá các đặc trưng của vật liệu ở kích thước từ nm đến μm SEM cho phép mô tả hình thái, cấu trúc và tính chất vật liệu một cách chi tiết và có thể bổ sung bằng phân tích thành phần và nhám bề mặt thông qua các tín hiệu như electron secondary, backscattered và phổ X-ray.

Khảo sát hoạt tính xúc tác của nano bạc

Nghiên cứu tập trung khảo sát hoạt tính xúc tác của nano bạc trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm bằng NaBH4, áp dụng phương pháp động học để thu thập số liệu và đánh giá hiệu quả phản ứng Khả năng xúc tác được đánh giá thông qua phân tích các hằng số tốc độ, từ đó so sánh hiệu suất giữa các mẫu nano bạc và điều kiện thực nghiệm Tốc độ phân hủy chất hữu cơ phụ thuộc vào nồng độ của chất phản ứng và nồng độ của chất xúc tác, cho phép tối ưu hóa điều kiện xử lý để đạt hiệu quả cao Kết quả nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực nghiệm có ý nghĩa cho thiết kế và ứng dụng của xúc tác bạc nano trong xử lý ô nhiễm môi trường.

2.6.1 Khảo sát phản ứng giữa NaBH 4 và 3-NP có nano bạc làm xúc tác Để đánh giá hoạt tính xúc tác của nano bạc ta phải khảo sát tính khử của phản ứng giữa NaBH4 và 3- Nitrophenol (3-NP) không có xúc tác nano bạc và có xúc tác nano bạc để dễ so sánh:

Khi không có nano bạc: Cho 2,5 mL 3 - NP 0,5 mM phản ứng với 0,5 mL NaBH4 0,5

Khi có xúc tác nano bạc: Cho 2,5 mL 3 - NP 0,5 mM phản ứng với 0,5 mL NaBH4 0,5

M với sự có mặt của 3 μL xúc tác nano bạc

Kết quả được theo dõi bằng máy quang phổ UV-Vis tại các thời điểm đo khác nhau để nắm bắt quá trình biến đổi phổ Qua đó nhận thấy sự biến mất của peak ở khoảng 390 nm và sự hình thành peak mới ở khoảng 300 nm theo thời gian Những biến đổi này cho thấy tiến trình diễn biến theo thời gian của hệ chất và có thể được dùng để theo dõi phản ứng hoặc biến đổi cấu hình chất.

2.6.2 Khảo sát phản ứng giữa NaBH 4 và 4-NP có nano bạc làm xúc tác Để đánh giá hoạt tính xúc tác của nano bạc ta phải khảo sát tính khử của phản ứng giữa NaBH4 và 4- Nitrophenol (4-NP) không có xúc tác nano bạc và có xúc tác nano bạc để dễ so sánh:

Khi không có nano bạc: Cho 2,5 mL 4 - NP 0,5 mM phản ứng với 0,5 mL NaBH4

Khi có xúc tác nano bạc: Cho 2,5 mL 4 - NP 0,5 mM phản ứng với 0,5 mL NaBH4 0,5

M với sự có mặt của 3 μL xúc tác nano bạc

Kết quả được theo dõi bằng máy quang phổ UV-Vis tại các thời điểm khác nhau nhằm quan sát sự biến mất của đỉnh ở khoảng 400 nm và sự hình thành của đỉnh mới ở khoảng 300 nm theo thời gian.

Khảo sát hoạt tính xúc tác của nano vàng

Nghiên cứu này đánh giá hoạt tính xúc tác của nano vàng trong phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm bằng NaBH4, áp dụng phương pháp kiểm tra động học của xúc tác để thu thập số liệu và đánh giá hiệu quả phản ứng Khảo sát được thực hiện thông qua phân tích hằng số tốc độ của phản ứng, từ đó rút ra khả năng xúc tác và cơ chế tham gia của nano vàng Tốc độ phân hủy phụ thuộc vào nồng độ của chất phản ứng và nồng độ chất xúc tác, cho thấy cần tối ưu nồng độ NaBH4 và kích thước, hình dạng của nano vàng để đạt hiệu quả cao Kết quả động học cho phép dự đoán thời gian phân hủy và đánh giá tính bền vững của xúc tác ở các điều kiện thực nghiệm khác nhau, góp phần xác định tiềm năng ứng dụng của công nghệ xúc tác nano vàng trong xử lý ô nhiễm hữu cơ.

2.7.1 Khảo sát phản ứng giữa NaBH 4 và 3-NP có nano vàng làm xúc tác Để đánh giá hoạt tính xúc tác của nano vàng ta phải khảo sát tính khử của phản ứng giữa NaBH4 và 3- Nitrophenol (3-NP) không có xúc tác nano vàng và có xúc tác nano vàng để dễ so sánh:

Khi không có nano vàng: Cho 2,5 mL 3 - NP 0,5 mM phản ứng với 0,5 mL NaBH4 0,5

Khi có xúc tác nano vàng: Cho 2,5 mL 3 - NP 0,5 mM phản ứng với 0,5 mL NaBH4

0,5 M với sự có mặt của 3 μL xúc tác nano vàng

Kết quả được theo dõi bằng máy đo quang phổ UV-Vis ở nhiều thời điểm khác nhau nhằm nhận diện sự biến mất của peak ở khoảng 390 nm và sự hình thành peak mới ở khoảng 300 nm theo thời gian Phân tích phổ UV-Vis cho thấy tín hiệu tại 390 nm giảm dần trong khi tín hiệu tại 300 nm xuất hiện và tăng lên khi thời gian trôi qua, phản ánh quá trình biến đổi của hệ và sự hình thành sản phẩm hoặc trung gian mới.

2.7.2 Khảo sát phản ứng giữa NaBH 4 và 4-NP có nano vàng làm xúc tác Để đánh giá hoạt tính xúc tác của nano vàng ta phải khảo sát tính khử của phản ứng giữa NaBH4 và 4- Nitrophenol (4-NP) không có xúc tác nano vàng và có xúc tác nano vàng để dễ so sánh:

Khi không có nano vàng: Cho 2,5 mL 4 - NP 0,5 mM phản ứng với 0,5 mL NaBH4 0,5

Khi có xúc tác nano vàng: Cho 2,5 mL 4 - NP 0,5 mM phản ứng với 0,5 mL NaBH4

0,5 M với sự có mặt của 3 μL xúc tác nano vàng

Kết quả được theo dõi bằng máy quang phổ UV-Vis tại các thời điểm khác nhau nhằm ghi nhận sự biến mất của peak ở khoảng 400 nm và sự hình thành peak mới ở khoảng 300 nm theo thời gian Quan sát cho thấy sự thay đổi này thể hiện quá trình biến đổi phổ và sự hình thành sản phẩm phụ hoặc phân tử trung gian trong phản ứng, giúp đánh giá động lực và cơ chế diễn ra.

Khảo sát hoạt tính sinh học của nano vàng, bạc

Nghiên cứu hoạt tính sinh học của nano vàng và nano bạc được tiến hành thông qua đánh giá khả năng kháng khuẩn của chúng đối với năm vi sinh vật gây hại cho sức khỏe con người, động vật và thực vật Các vi sinh vật được phân loại thành hai nhóm để phân tích rõ hơn tác động của hai loại nanoparticle này.

Gram (+): Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis

Gram (-): Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli

Mục tiêu khảo sát hoạt tính kháng khuẩn được thực hiện bằng cách sử dụng hạt nano bạc ở các nồng độ 162; 81; 40,5; 20,25 ppm và nano vàng ở các nồng độ 98,5; 49,25; 24,625; 12,3125 ppm để đánh giá khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh theo phương pháp khuếch tán đĩa thạch Các chủng vi khuẩn được nuôi lỏng trong 5 ml môi trường MHA ở nhiệt độ 37 o C trong 24 giờ, với mật độ 10^6 CFU/ml Cấy 100 µl vi khuẩn lên đĩa Petri chứa MHA, sau đó đục các giếng đường kính 6 mm lên mặt thạch Tiếp theo cho 50 µl dịch chiết nano ở các nồng độ tương ứng vào các giếng Các đĩa được ủ ở 37 o C và sau 24 giờ ghi nhận đường kính vòng kháng khuẩn xuất hiện quanh giếng thạch Đối chứng dương là kháng sinh Gentamicin ở nồng độ 10 µg Đường kính vòng kháng khuẩn được tính theo công thức r = D – d (mm), trong đó r là đường kính vòng kháng khuẩn (mm).

D: đường kính vòng kháng khuẩn bao gồm đường kính giếng thạch (mm) d: đường kính giếng thạch (mm), d = 6 mm

Sau khi có kết quả đường kính kháng khuẩn thì tính tiếp phần trăm ức chế sinh trưởng của sinh vật theo công thức:

%UC: Phần trăm ức chế

D: Đường kính mẫu nấm được cấy vào ban đầu (d = 6 mm)

D1: Đường kính diệt khuẩn của đĩa đối chứng

D2: Đường kính diệt khuẩn của đĩa thực nghiệm

Khảo sát khả năng cảm biến sinh học của nano GL – AgNPs

2.9.1 Khảo sát khả năng cảm biến sinh học của nano GL - AgNPs với một số kim loại Để phát hiện tính năng cảm biến của dung dịch nano bạc ta tiến hành khảo sát nano

GL – AgNPs với các cation kim loại khác nhau như: Al 3+ , Cr 3+ , Cu 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ , Mn 2+ , Ba 2+ ,

Pb2+, Mg2+, Fe2+, Ca2+ và Fe3+ là các cation kim loại được khảo sát trong thí nghiệm Thể tích và nồng độ của các cation kim loại lần lượt là 4 mL và 2 mM, được trộn với 2 mL dung dịch nano bạc Đo UV-Vis được thực hiện ở dải bước sóng từ 200 đến 800 nm để phân tích sự tương tác giữa các cation và dung dịch nano bạc.

800 nm để nhận thấy sự thay đổi độ hấp thu và biến đổi màu sắc của dung dịch nano

2.9.2 Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian đến mật độ quang của GL - AgNPs với ion Fe 3+

Sự ảnh hưởng của thời gian đến sự thay đổi mật độ quang của GL-AgNPs khi có mặt của ion Fe 3+ , ta thực hiện phản ứng cho GL – AgNPs với dung dịch Fe 3+ phản ứng trực tiếp với nhau với tỉ lệ 2:1 Sự thay đổi về thời gian sẽ được quan sát bằng cách đo quang phổ trên máy UV-Vis tại từng thời điểm cụ thể Đến một thời điểm nhất định thì sự thay đổi màu tương đối ổn định có sự thay đổi không đáng kể Dựa vaod kết quả đó lựa chọn thời gian phản ứng phù hợp

Xác định khả năng hấp thụ của ion Fe 3+ với GL – AgNPs ta tiến hành cụ thể như sau: Bước 1: Lấy 2ml nano bạc cho vào cuvet;

Bước 2: Cho 1ml ion Fe 3+ có nồng độ 1mM vào cuvet đã chuẩn bị ở bước 1;

Bước 3: Tiến hành đo UV-Vis đối với mẫu trên theo thời gian với bước nhảy là 5 hoặc

Sau khi tiến hành đo UV-Vis, ta thu được đồ thị UV-Vis của hệ nghiên cứu Dựa vào đồ thị này, ta xác định được thời gian tối ưu cho phản ứng hấp thụ nano bạc bởi ion Fe3+, từ đó tối ưu hóa tốc độ và hiệu suất hấp thụ Kết quả này cho phép đánh giá động học và mức độ tương tác giữa ion Fe3+ và nano bạc, đồng thời hỗ trợ tối ưu hóa các tham số thực nghiệm cho các nghiên cứu tiếp theo.

2.9.3 Khảo sát khoảng tuyến tính của phương pháp

Dựa trên các điều kiện đã khảo sát ở các thí nghiệm trước, ta tiến hành khảo sát khoảng tuyến tính của phương pháp Để xác định khoảng nồng độ tuyến tính, phương pháp được thực hiện theo quy trình tối ưu ở trên với nồng độ Fe3+ tăng dần từ 0.1 nM đến 500 nM Sau đó, ta vẽ đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của tỷ lệ hấp thu quang (A0 − A)/A0 vào nồng độ dung dịch Fe3+.

Trong quá trình khảo sát, mẫu trắng không chứa ion Fe3+ được tiến hành song song Sau khi thử nghiệm ở nhiều khoảng nồng độ khác nhau, khoảng tuyến tính được xác định và thỏa mãn yêu cầu R^2 ≥ 0.995.

Sau khi xác định khoảng tuyến tính cần xây dựng đường chuẩn và xác định hệ số hồi quy, đường chuẩn được xem là đạt yêu cầu khi hệ số hồi quy tuyến tính thỏa mãn điều kiện 0.995 ≤ R^2 ≤ 1 Tiếp theo, tiến hành xây dựng đường chuẩn theo các điều kiện tối ưu đã được khảo sát, sử dụng dung dịch chuẩn làm việc chứa Fe3+ ở nồng độ 1000 nM để đảm bảo độ nhạy và độ tương thích của phương pháp.

Bảng 2.9 Thông số xây dựng đường chuẩn

Hút 1 ml dung dịch ứng với mỗi nồng độ Fe 3+

Lắc đều, để yên 60 phút Đo độ hấp thu của dung dịch ở bước sóng 424 nm

2.9.5 Khảo sát giới hạn phát hiện (LOD), giới hạn định lượng (LOQ)

Giới hạn phát hiện (LOD) là nồng độ của chất phân tích mà tại đó giá trị đo được vượt quá độ nhiễu nền và độ không đảm bảo đo của phương pháp, phản ánh nhạy cảm của xét nghiệm Đây là nồng độ thấp nhất của chất có thể được phát hiện trong mẫu nhưng chưa thể định lượng được bằng phương pháp định lượng Hiểu rõ LOD giúp đánh giá phạm vi phát hiện, diễn giải kết quả ở mức rất thấp và hỗ trợ thiết kế thí nghiệm một cách chuẩn xác.

Giới hạn định lượng (LOQ) là nồng độ tối thiểu của một chất có trong mẫu thử mà ta có thể định lượng được bằng phương pháp định lượng và cho kết quả có độ chụm mong muốn LOQ chỉ áp dụng cho các phương pháp định lượng, nhằm xác định ngưỡng đảm bảo tính xác thực và độ tin cậy của kết quả phân tích ở mức độ lặp lại và độ chính xác cần thiết.

Trong thí nghiệm này, LOD, LOQ được xác định bằng phương pháp dựa trên độ lệch chuẩn, tính trên nền mẫu thử Phân tích mẫu thử 11 lần song song

Trong nghiên cứu này, 11 ống nghiệm được chuẩn bị chứa dung dịch ion Fe3+ ở nồng độ nhỏ nhất bắt đầu keo tụ hoặc mất màu Mỗi ống được thêm cùng một lượng GL-AgNPs sao cho tỷ lệ Fe3+ và GL-AgNPs là 1:2 Sau đó lắc đều và ủ đủ thời gian tối ưu, tiến hành đo mật độ quang của các mẫu bằng phổ hấp thụ Từ đỉnh phổ hấp thụ xác định được độ lệch chuẩn, và LOD cùng LOQ được tính theo công thức sau:

Bảng 2.10 Điều kiện tiến hành thí nghiệm LOD

Dd GL - AgNPs (ml) 2ml

Lắc đều, để yên 60 phút Đo độ hấp thu của dung dịch thu được ở λ= 424 nm

2.9.6 Phân tích mẫu giả lập Để đánh giá khả thi của phương pháp trong thực tế, ta tiến hành phân tích trên các mẫu giả lập nước máy đã được chuẩn bị bao gồm: NaCl (0,9%), BaCl2 (0,4%) Thêmvào mỗi mẫu nồng độ Fe 3+ khác nhau lần lượt là 50 và 500 nM

Định lượng ion Fe3+ trong mẫu giả lập được thực hiện bằng cảm biến màu sử dụng GL-AgNPs Nồng độ Fe3+ được tính bằng công thức S = (A0 − A)/A0, trong đó A0 là độ hấp thu khi nồng độ Fe3+ bằng 0 và A là độ hấp thu khi có mặt Fe3+ Phương pháp này cho phép ước lượng nồng độ Fe3+ nhanh chóng và nhạy cảm dựa trên biến đổi quang phổ do tương tác giữa Fe3+ và GL-AgNPs, và có ứng dụng trong phân tích hóa học và sinh học.

Sau khi xác định nồng độ Fe3+ trong mẫu giả lập, ta tiến hành đánh giá phần trăm thu hồi của phương pháp Phương pháp được xem là đạt chuẩn khi phần trăm thu hồi thỏa mãn khoảng 80% đến 110% Việc đánh giá phần trăm thu hồi giúp kiểm tra độ chính xác và độ tin cậy của phương pháp phân tích Fe3+ trong mẫu, từ đó đảm bảo kết quả có thể áp dụng trong thực tế và các ứng dụng hóa học phân tích.

Bảng 2.11 Các thông số tiến hành phân tích mẫu giả lập

Fe 3+ với từng nồng độ (mL) 0,5ml

Dd GL - AgNPs (mL) 3ml

Lắc đều, để yên 60 phút Đo độ hấp thu của dung dịch hấp thu ở 424 nm

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	3,43 MB