Nghiên cứu ứng dụng nanocomposite au, sns định lượng vitamin c trong thực phẩm

- Phươngpháp lắng động chân không hóahọc chemical vapor desposition - CVD thì tiền chất được hóa hơi, sau đó được khuếch tán lên bề mặt đế đã được gia nhiệt đểphản ứng với các nguyên tử

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯƠNG CHUNG TỦ NHI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NANOCOMPOSITE Au/SnS ĐỊNH LƯỢNG VITAMIN c TRONG

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯƠNG CHUNG TỦ NHI

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NANOCOMPOSITE Au/SnS ĐỊNH LƯỢNG VITAMIN c TRONG

Công trình được hoàn thành tạiTrường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh.Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thành Danh và TS Đỗ Thị Long

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường đạihọc Công nghiệp thành phố HồChí Minh ngày 07 tháng 10 năm 2023

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS Nguyễn Văn Cường - Chủ tịch Hội đồng

2 PGS.TS Trần Quang Hiếu - Phản biện 1

3 PGS.TS Phạm Hữu Thiện - Phản biện 2

4 TS Nguyễn Hữu Thắng - ủy viên

5 TS Bùi Thị Thu Thủy - Thư ký

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÀNH PHỔ HỒ CHÍ MINH

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC sĩ

Họ tên học viên: Trương ChungTú Nhi MSHV: 20000221

Ngày, tháng, năm sinh: 23/04/1995 Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh

I TÊN ĐẺ TÀI:

Nghiên cứu ứng dụng nanocomposite Au/SnS địnhlượngVitamin c trong thựcphẩm

NHIỆM VỤ VÃ NỘI DƯNG:

Nghiên cứu ứng dụng nanocomposite Au/SnS định lượng Vitamin c trong nước éptrái cây bằng phương pháp quang phổ

Nghiên cứu tổng hợp vậtliệu nano Au/SnS vàthẩm định phương phápxác định hàmlượng Vitamin c trong nước ép trái cây bằng phương pháp quang phổ UV-Vis tại bước sóng 650nm

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Theo QĐ số 928/QĐ-ĐHCN ngày 20/04/2022

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Theo đơn bảo vệ

IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Thành Danh và TS ĐỗThị Long

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20 .

NGƯỜI HƯỚNG DẪN 1 CHỦ NHIỆM Bộ MÔN ĐÀO TẠO

NGƯỜI HƯỚNG DẪN 2

(Họ tên và chữ kỷ)

TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Thành Danh, TS ĐỗThị Long, TS Đoàn Văn Đạt - các thầy cô giáo viên hướng dẫn đã hỗ trợ giúp đỡ cho

em để hoàn thành luận văn này Nhờnhững kiến thức mà thầy cô truyền đạt cũng như

sự tận tình, động viên của thầy cô trong quá trình em thực hiện bài nghiên cứu này.Đồng thời, em xin cảm ơn sự hỗtrợtừ phía các bạn và các anh chị tại Viện Công nghệ Hóa học Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hỗ trợ giúp đỡ cho em trong quá trình thực hiện các thínghiệm

Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã

hỗtrợ, tạo điều kiện cơ sởvậtchấtthuận lợi để em thực hiệncác thí nghiệm trong đề tài nghiên cứu

Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ em trong thời gian hoàn thành luậnvăn này

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC sĩ

Peroxidase là một nhóm các enzyme có vai trò khác nhau trong các quá trình sinh học Chúng thường xúctác cho các phản ứng cho và nhận điện tử.Peroxidase đã được nghiêncứu và được sử dụng phổ biến, được ứng dụng bởi các đặc tính tuyệt vờicủa chúng, bao gồm tính đặc hiệu của chấtnền và hiệu xuấtxúctác cao Tuy nhiên, hoạt tính xúctác cóthể chịu tác động của các điều kiện môi trường như ảnh hưởng của pH, nhiệt độ và cácchấtức chếkhác ảnh hưởng đến quá trình xúc tác Hon nữa, chi phí sản xuất cao vàquá trình lưu trữ, vận chuyển cũng hạn chế các ứng dụng của chúng Vì vậy, trong nhữngnăm gần đây, người ta rất chú trọng đến việc xây dựng và khám phá các mô phỏngenzyme mói Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành tổng hợp nanocomposite Au/SnS để thay thế cho enzyme peroxidase xúc tác cho phản ứng giữa H2O2 và TMB.Vật liệu nano Au/SnS có kích thước nano Au là 18.7 nm, nano SnS từ 20 - 100 nm, nano Au phân bốđồng đều trên chấtnền SnS Sự kết hợp giữaAu và SnS làm tănghiệuquả xúc tác cho phản ứng được chứng minh thông qua so sánh khả năng xúc tác củaAu/SnS với Au và SnS Các kết quảRaman, XRDcho thấy tỷ lệtốtnhất của Au và SnS

là (2:1) Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng giữaH2O2 và TMB, thu được cácđiều kiện tối ưu về pH, thể tích TMB, nồng độ TMB, thời gian phảnứng, nhiệt độ phản ứng Đườngchuẩncủaphản ứng được xây dựngtrong khoảng nồng độtừ0 đến 1 mM.ứng dụng tính khử TMB của acid Ascorbic để xác định Vitamin c trong nước ép tráicây Khoảng tuyến tính của phản ứng từ 0 đến 0.4 mM, đườngchuẩn từ 0 đến 0.2 mM.Giới hạn phát hiện của phưong pháp tìm thấy ở 1.92 J1M và giới hạn định lượng 6.48

pM Hiệu suất thu hồi 99.74 đến 102.3%, độ lặp lại (RSDr) từ 2.17 đến 3.94%, độ tái lặp (RSDr) từ 3.63 đến 5% Áp dụng phưong pháp đã thẩm định, xác định hàm lượngVitamin c trong ba mẫu nước ép cam và táo của các hãng Vfresh vàTwister thu được kết quả Hàm lượng Vitamin c trong khoảng từ 0.75 đến 5.46 mM Để đánh giáđộ tin cậy của phưong pháp, chúng tôitiến hành phântích song song ba mẫu nước ép trên bằng phưong pháp HPLC làm phương pháp đối chứng thì không có sự khác biệt về kết quảcủa hai phương pháp

Peroxidase is a group of enzymes that have different roles in biological processes They oftencatalyze electron donor and acceptor reactions Peroxidaseshavebeen studiedandwidely used, which are applied for their excellent properties, including substrate specificity and high catalytic efficiency However, the catalytic activity can be affected

by environmental conditions such as the influence of pH, temperature and otherinhibitors affecting the catalytic process Furthermore, their high production costs andstorage and transportation processes also limit their applications Therefore, in recentyears, much attention has been paid to the construction and discovery of new enzymesimulations Inthis study, we synthesizedAu/SnSnanocomposite to replace peroxidase enzyme that catalyzes the reaction between H2O2and TMB Au/SnS nanomaterials have

Au nanoscale of 18.7 nm, SnS nanoscale from 20 to 100 nm, Aunanoscale uniformLydistributed on the SnS substrate The combination ofAu and SnS increasesthe catalyticefficiency of the reaction as demonstratedby comparingthe catalytic ability of Au/SnS with Au and SnS The Raman and XRD results show that the bestratio of Au and SnS

is (2:1) Investigate the factors affecting the reaction between H2O2 and TMB, obtainoptimal conditions in terms of pH, volume of TMB, concentration of TMB, reactiontime, reaction temperature The standard curve ofthe reaction was built, built in the concentration range from 0 to 1 mM Application of TMB reduction of Ascorbic acid to determine Vitamin c in fruitjuice The linear range of the reaction is from 0 to 0.4 mM,the standard curve is from 0 to 0.2 mM The method's detection limit was found at 1.92pmol and the limit ofquantification at 6.48 pM Recovery efficiency 99.74 to 102.3%,repeatability (RSDr) from 2.17 to 3.94%, reproducibility (RSDR) from 3.63 to 5%.Applying the validated method, determining the Vitamin c content in three samples oforange and applejuice of Vfresh and Twister brandsobtained results.Vitamin c content ranges from 0.75 to 5.46 mM To evaluate the reliability ofthe method, we conductedparallel analysis ofthe three juice samples above by HPLC method as acontrol method, there was no difference in the resultsof the two methods

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Trương Chung Tú Nhi, học viên cao học ngành Hóa Phân tích, lớpCHHOPTIOA, Trường Đại học Công nghiệp Thành phốHồ Chí Minh

Tôi xin cam đoan kết quả nghiên cứu đượctrình bày trong luận văn này là kết quả thực nghiệm của riêng tôi dưới sựhướng dẫn của giảng viên hướng dẫn của tôi làTS Nguyễn Thành Danh(Viện Công nghệ Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ ViệtNam)

và TS Đỗ Thị Long (KhoaCông nghệ Hóa học, Trường Đại học Côngnghiệp Thànhphố Hồ Chí Minh) Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn vàghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quyđịnh

Học viên

(Chữ ký)

Trương Chung Tú Nhi

MỤC LỤC

LỜI CẢMƠN i

TÓM TẮT LUẬN VÀN THẠC sĩ ii

ABSTRACT iii

LỜI CAM ĐOAN iv

MỤC LỤC V DANH MỤC HÌNH ẢNH viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU X DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặtvấn đề 1

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 3

3 Đối tượngvà phạm vi nghiên cứu 4

3.1 Đối tượng nghiên cứu 4

3.2 Phạm vi nghiên cứu 4

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan vềnanocomposite 5

1.1.1 Giới thiệu vật liệu nanocomposite 5

1.1.2 Các phương pháp tổng hợp vật liệunano 7

1.1.3 ứng dụng vật liệu nanocomposite 11

1.2 Giới thiệu vật liệu Au/SnS 13

1.2.1 NanoAu 13

1.2.2 NanoSnS 20

1.2.3 Nanocomposite Au/SnS 23

1.3 Vitamin c 26

1.4 Phương pháp phân tích sử dụng TMB - H2O2: 28

1.5 Ýnghĩakhoa học và ý nghĩathực tiễn của đề tài 29

1.5.1 Ýnghĩakhoa học 29

1.5.2 Ýnghĩathực tiễn 30

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM 31

2.1 Thiếtbị, dụng cụ và hóachất sử dụng trong nghiên cứu 31

2.1.1 Thiết bị 31

2.1.2 Dụng cụ 31

2.1.3 Hóa chất 32

2.2 Chuẩn bị SnS 32

2.3 Tổng hợp nanocomposite Au/SnS 33

2.3.1 Phương pháp Raman 34

2.3.2 Phương pháp SEM-EDX 34

2.3.3 Phương pháp XRD 34

2.3.4 Phương pháp TEM 35

2.4 Khảo sát quy trình chế tạo cảmbiến quang học TMB - H2O2 35

2.4.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng giữa H2O2 vàTMB 35

2.4.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đếnphản ứng khử OX-TMB với acid ascorbi 41 2.5 Thẩm định phươngpháp 45

2.5.1 Xác định MDL và MQLcủaphương pháp 46

2.5.2 Độ đúng 47

2.5.3 Độ lặp 49

2.5.4 Độđặc hiệu 49

2.6 Phân tích mẫu thực 50

2.6.1 Chuẩn bị mẫu 50

2.6.2 Phân tích mẫu 50

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 52

3.1 Mô tả quá trình tổng hợp SnS và kết quả phân tích SEM -EXD 52

3.2 Kết quả nghiên cứucác đặctrưng hóa lý của nanocomposite Au/SnS 53

3.2.1 Kết quả Raman 53

3.2.2 KếtquảXRD 54

3.2.3 Kết quả SEM 56

3.2.4 Kết quả TEM 57

3.3 Khảo sát quy trình chế tạo cảm biến quang học TMB - H2O2 59

3.3.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng giữa H2O2 và TMB 59

3.3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng khử ox-TMB vớiacid ascorbic67 3.4 Thẩm định phươngpháp 68

3.4.1 Khoảng tuyến tính và đường chuẩn 69

3.4.2 Giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (MQL) 70

3.4.3 Độ đặc hiệu 71

3.4.4 Độ đúng của phương pháp: 73

3.4.5 Độ lặp và độ tái lặp của phương pháp: 73

3.5 Kết quảphân tích mẫu nước trái cây 75

KẾT LUẬNVÀ KIẾNNGHỊ 78

1 Kếtluận 78

2 Kiến nghị 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

PHỤ LỤC 87

LÝLỊCH TRÍCH NGANGCỦA HỌC VIÊN 91

DANH MỤC HÌNH ÁNH

Hình 1.1 Bố cục nanocomposite: (a) Hạt nano; (b) Ống nano; (c) Các lớp nano 6

Hình 1.2 Vật liệu nano hữu cơ: (a) Dendrimers; (b) Liposomes and Micelles; (c) Ferritin [42] 6

Hình 1.3 Sơ đồ biểu diễn các phương pháp tổng hợp nano [42] 7

Hình 1.4 Quátrình thủy phân, ngưng tụ và gia nhiệt của phương pháp sol-gel trong tổng hợp các hạtnano TÌƠ2 tinh thể Anatase, Rutile và Brookite [42] 10

Hình 1.5 Phương pháp tổng hợp và mô tả đặc tính của các hạt nano tổng họ-p bằng phương pháp sinh học [42] 11

Hình 1.6 Màu của nano keovàng theo kích thước hạt [46] 14

Hình 1.7 Hiện tượngplasmon bề mặt [46] 14

Hình 1.8 Quy trình tổng hợp AuNP với các hình dạng khác nhau, sử dụng phương pháp hóa học từ dưới lên [46] 16

Hình 1.9 Quá trình tổng hợp Turkervich [54] 16

Hình 1.10 Sơ đồ điện hóa tổnghọp hạt nano vàng [54] 17

Hình 1.11 Sơ đồ tổng hợp nano vàng bởi các enzym [54] 18

Hình 1.12 Sơ đồ tống hợp nano vàng từ dịch chiết vở quảthơm [55] 19

Hình 1.13 Sơ đồ quá trình oxi hóa các polyphenol trong dịch chiết lá trà [56] 19

Hình 1.14 Ảnh TEM của hạt nano SnS, đượctổng hợp trong hỗn hợp oleylamine/axit oleic ở 170°C trong 30 giây (a) và 3 giờ (b) [63] 21

Hình 1.15 (a -d) Ánh TEM của các khối nano SnS kích thước 22 nm và (e - h) các ống nano SnS kích thước 18 nm [64] 22

Hình 1.16 Hình ảnh HRSEM của các hạt nano SnS được tống hợp theo Sakthivel Jayaraman [65] 22

Hình 1.17 Sơ đồ các quá trình truyền electrontrongdị cấu trúc bán dẫn Au [27] 24 Hình 1.18 Ảnh TEM hiển thị một số cấu trúc dị thể Au-SnS hìnhkhối [27] 25

Hình 1.19 Các mẫu XRD bột của nonplasmonic (a) và plasmonic (b) Au/SnS [27]26 Hình 1.20 Nguồn cung cấp vàvai trò củavitamin c trong quá trình trao đối chất.27 Hình 1.21 Quá trình phân tích vitamin c [82] 29

Hình 1.22 Sựthay đối độ hấpthu của quá trình phân tích Vitamin c 29

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình tổng hợp nano SnS 33

Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp nanocomposite Au/SnS 34

Hình 2.3 Các bướcthấmđịnh phương pháp 45

Hình 3.1 Hình chụp EDX của nano SnS 52

Hình 3.2 Ảnh chụp SEM của nano SnS 53

Hình 3.3 Đồ thị Raman của nano Au/SnS các tỷ lệ (A-E) 54

Hình 3.4 Giản đồ XRD của vật liệu Au và SnS khác nhau: (a) Au/SnS (0:1); (b) Au/SnS (1:1); (c) Au/SnS (2:1); (d) Au/SnS (3:1); (e) Au/SnS (4:1) 55

Hình 3.5 PhổXRD chuẩn của Au [86] 56

Hình 3.6 Ảnh SEM của vật liệu Au/SnS tỷ lệ: (a) Au/SnS (1:1); (b) Au/SnS (2:1) 56 Hình 3.7 Ảnh SEM cùa vật liệu Au/SnS tỷ lệ: (c) Au/SnS (3:1); (d) Au/SnS (4:1) 57 Hình 3.8 ẢnhTEM của (a) Au/SnS (1:1); (b) Au/SnS (2:1) 57

Hình 3.9 Ảnh TEM của (a) Au/SnS (3:1); (b) Au/SnS (4:1) 58

Hình 3.10 Số hạt của các kích thước tinh thể nano Au 58

Hình 3.11 Sơ đồ phản ứng oxy hóa của TMB [87-89] 59

Hình 3.12 Sơ đồ minh họa cơchế hoạt động của nanozymaticAu/SnS 60

Hình 3.13 Phổ UV-Vis (trái) và đồ thị tỷ lệ độ hấp thutại 650/450 nm của thể tích vật liệu Au/SnS 60

Hình 3.14 Phồ ƯV-Vis (trái) và đồ thị tỷ lệ độ hấp thu tại 650/450 nm củathời gian phản ứng 61

Hình 3.15 Phổ UV-Vis (trái) và đồ thị tỷ lệ độ hấp thu tại 650/450 nm của pH đến phản ứng giữa TMB và H2O2 62

Hình 3.16 Phô UV-Vis (trái) vàđồ thị tỷ lệ độ hấp thu tại 650/450 nm của nồng độ TMB đến phản ứng giữa TMB và H2O2 62

Hình 3.17 Phổ UV-Vis (trái) và đồ thị tỷ lệ độ hấp thu tại 650/450 nm của thể tích TMB đến phản ứng giữa TMB và H2O2 63

Hình 3.18 Đồ thị biểu diễn khoảng tuyếntính và đường chuẩn củaH2O2 64

Hình 3.19 Đường chuẩn phản ứng giữa TMB và H2O2 xúc tác Au/SnS tỷ lệ 2:1 65

Hình 3.20 So sánh tính khử của nano Au và nano S11S với nanoAu/SnS 65

Hình 3.21 Sơ đồ cơchế phản ứng giữa TMB và Ascorbic acid 67

Hình 3.22 Phổ UV-Vis (trái) và đồ thị của các thông số so với độ hấp thụ và bước sóng giá trị (phải) 67

Hình 3.23 Phổ UV-Vis (trái) và đồ thị của các thông số so với độ hấp thụ và bước sóng giátrị (phải) 68

Hình 3.24 Khảo sát khoảng tuyến tính và đường chuấn của TMB và Ascorbic acid 69 Hình 3.25 Đường chuấn phản ứng giữa ox - TMB và Ascorbic acid 70

Hình 3.26 Khảo sát sự ảnh hưởng của các chất 72

DANH MỤC BÂNG BIỂU

Bảng 2.1 Khảo sátthể tích nano Au/SnS 35

Bảng 2.2 Khảo sát thời gian phản ứng 36

Bảng 2.3 Khảo sát pHcủa dung dịch đệm 36

Bảng 2.4 Khảo sátnồng độ TMB 37

Bảng 2.5 Khảo sátthể tíchTMB 37

Bảng 2.6 Khoảng tuyến tínhcủa phản ứng giữaH2O2 và TMB 38

Bảng 2.7 Đường chuẩn phản ứnggiữa H2O2 và TMB 39

Bảng 2.8 Đường chuẩn phản ứng giữa H2O2 và TMB với xúc tác là nano Au hoặc nano SnS 40

Bảng 2.9 Khảo sát thời gian phản ứng 42

Bảng 2.10 Khảo sátnhiệt độủ 42

Bảng 2.11 Khảo sát khoảng tuyến tính phản ứnggiữa AA và TMB 43

Bảng 2.12 Đường chuẩn của phản ứng của AA và TMB 44

Bảng 2.13 Quy trình phân tích acid Ascorbic 45

Bảng 3.1 Kết quả EDX của nano SnS 52

Bảng 3.2 Tối ưu hóa các yếu tố trong phản ứng H2O2 và TMB 63

Bảng 3.3 Độchệch của các nồng độ củađường chuẩn 64

Bảng 3.4 Độ chệch của các nồng độ củađường chuẩn với xúctác AuNPs 66

Bảng 3.5 Độchệch của các nồng độ của đường chuẩn với xúctácnanoSnS 66

Bảng 3.6 Tối ưu hóa các yếu tố trong phản ứng acidAscorbic và TMB 68

Bảng 3.7 Quy trình phân tích acidAscorbic 68

Bảng 3.8 Độchệch của các nồng độ củađường chuẩn 69

Bảng 3.9 Giá trị tính toán của giới hạn phát hiện (MDL) và giới hạn định lượng (MQL) 70

Bảng 3.10 So sánh giói hạn phát hiện giữa phưong pháp nghiên cứu và một số phưong pháp khác để phân tích acid Ascorbic 71

Bảng 3.11 Các yếu tố ảnhhưởng 72

Bảng 3.12 Kết quảkhảo sát độ đúng 73

Bảng 3.13 Kết quả thu được sau khi khảo sát độ lặp của phương pháp trong cùng một ngày 74

Bảng 3.14 Kết quả khảo sát độ tái lậpcủa phương pháp thực hiện trong 3 ngày khác nhau 75

Bảng 3.15 Kết quả mẫu thực của ba mẫu nước éptrái cây 76Bảng 3.16 Kết quả so sánh củahai phương pháp tiến hành phân tích mẫu thực theo

hàm t-test 77

Au/SnS Nanocomopsite Au/SnS

Method Detection Limit Giới hạn phát hiện của phương

Nhiễu xạ tiaX33',5,5’ - tetramethylbenzidine

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Enzyme tự nhiên đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như y học, nông nghiệp, công nghiệp và thực phẩm do tính đặc hiệu và hiệu quả xúc tác cao [1] Peroxidase là một enzyme tự nhiên thuộc lớp oxyoreductase xúc tác cho quá trình chuyển điện tử từ chất chođiện tử đến chấtnhận điện tử Enzyme peroxidase kích hoạt H2O2 thực hiện vô số quá trình oxy hóa trong tự nhiên để oxy hóa chất nền tạo màuthành các họp chất có màu thường được sử dụng trong hóa sinh vì tính chọn lọc và độnhạy cao [2] Tuy mang lại hiệu quả cao nhưng việc ứng dụng enzyme tự nhiên vẫn manglại những thách thức lớn do hoạt tính xúctác của chúng có thể dễ dàng bị ức chế,

bị ảnh hưởngbởi các điều kiện môi trường như nhiệt độ, pH Ngoài ra, việc điều chế,tinh chế, bảo quản enzyme tự nhiên tốn thời gian và chi phí cao Nhiều mô phỏngperoxidase baogồm hemin [3], porphyrin [4], hydrogel được in phân tử và DNAzyme[5] đã được áp dụng trongcác lĩnh vựckhác nhau Tuy nhiên, khảnăngxúctác của vậtliệu bắt chước enzyme còn hạn chế so vói enzyme tự nhiên vì vậy việc phát triển cácvật liệu có hoạt tính giống như peroxidase cao đối với chất nền là rất quan trọng Sự xuất hiện và tiến bộ gần đâycủa khoa họcnano và công nghệnano mởra những cơ hội mới cho ứng dụng vật liệu nano trong xúc tác [6-7], Do tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích lớn, vậtliệu nano rất hấp dẫn để sử dụng làm chấtxúc tác hiệu quả cao [8], và một

số vật liệu nano được phát hiện có hoạt tính giống với peroxidase như oxit kim loại và muối [9-12], nano kim loại [13-15], chấm lượng tử [16-17] Các hoạt tính giốngperoxidase của chúng được sử dụng trong các thí nghiệm sinhhóa để xét nghiệm miễn dịch [18],glutathion [19],Ascorbicacid(AA)trong trái cây [20], glucose và cholesteroltrong máu và nước tiểu [21-22]

Các hạtnano vàng tích điện dương cóhoạt tính giống như peroxidase nội tại và có thể xúc tác quá trình oxy hóa chấtnền peroxidase 3,3,5,5-tetramethylbenzidine (TMB) bởi H2O2 đểtạora dung dịch màu xanhlam Nano vànglàmộtvậtliệu nano đang được quantâm pháttriển nhờ các tính chất quang học độc đáo của nó, đặc biệt là hiện tượng cộnghưởng plasmon bề mặt (surface plasmon resonancce, SPR), ứng dụng nano vàng trong

y học, xúc tác, cảm biến sinh học, điện hóa, phân tích thực phẩm [23-25] Nano vàng

với các tính chất quang học độc đáo được nghiên cứu ứngdụng để phân tích vitamin ctrong thực phẩm Wang và các cộng sự(2013) đã nghiên cứu một cảm biến so màu đểxác định vitamin c dựa trên cộng hưởng plasmon bề mặt của các thanh nano vàng [26].Theo Biplab K Patrathì khi nano Au/SnS plasmonic kết hợp với nhau sẽ tăng cườnghoạt động quang xúc tác theo hướng khử thuốc nhuộm hữu cơ metylene xanh [27].Au/SnS được xem là nanocompositecó két hợp giữa chất bán dẫn và kim loại đểchuyểnđổi xúc tác quang học thànhnăng lượng ánh sáng Khi bị kích thích nano vàng ở trạngthái plasmonic tương tác với trạng thái kích thích của chất bán dẫn và giúp định vị cácelectron được quang hóa tập trung vào các vật liệu này, nơi mà sự chuyển điện tử tốt nhất xảy ratừ chấtbán dẫn sangkim loại Au khi bị kíchthích.

Vitamin c làmộtvitamin quan trọng đối với chúng ta, nó giúp tăng cường hệmiễn dịch, chống lão hóamắtvàđục thủy tinh thể,bảovệ sứckhỏephụnữ mang thai và trẻ sơ sinh Vitamin c giúpcơthể sản sinhcollagen tái tạo làn da, nó còngiúp bền vững thành mạch máu Dư Vitamin c gây viêm loét dạ dày, rối loạn tiêu hóa, mất ngủ, cản trở hấp thuVitamin A và Vitamin B12 Thiếu Vitamin gây ra bệnh thiếu máu, vết thương chậm lành, loãng xương, thoái hóa khớp, các bệnh về tim mạch và có thể dẫn đến ung thư.Đối với bệnh nhântiểu đường hoặc có các rối loạn về máu vàhuyết sắc tố thì chống chỉ định với Vitamin c Với các vai trò quan trọng nêu trên thì thông tin đáng tin cậy vềhàm lượng Vitamin c trong thực phẩm là mối quan tâm củacả người tiêu dùng và các

cơ quan chức năng Hiệnnay,córất nhiều các phương pháp xácđịnh hàm lượng Vitamin

c trong thực phẩm như phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC), phương phápsắcký lỏng siêu hiệu năng(ƯPLC), phươngphápđiệnthế, phươngpháp quangƯV-Vis,phươngphápchuẩn độ [28-31] Các phươngpháp này đượcchialàm hai nhóm chính

là nhóm phương pháp hiện đại và nhóm phương pháp cổ điển Các phương pháp cổđiển bao gồm phương pháp phân tích điện hóa và phương pháp chuẩn độ Các phươngpháp này với ưu điểm íttốn chi phí, quy trình đơn giản, không đòi hỏi trình độ chuyênmôn caonhưngthời gian phân tích lâu, chỉ phân tích được các mẫu có hàm lượng lớn Nhóm phươngpháp hiện đại bao gồm phươngpháp sắcký và quangphổtuychi phí cao,trình độ chuyên môn cao,thiết bị đắt tiềnnhưng thời gian phân tíchnhanh, có phân tíchđược cảnồng độ nhỏ và nồng độ lớn Vì hạn chế củacác phương pháp tích Vitamin chiệnnay nên cần tìm ramộtphươngphápvới quy trình đơngiản, tiết kiệm chi phí, phân tích được đa dạng nồng độ, thời gian phân tích nhanh, độ chính xác cao Đã có một số

công trình nghiên cứu trong nước và ngoài nước xác định hàm lượng vitamin c trongthực phẩm Tiêu biểu như Trần Thanh Tâm Toàn và cộng sự (2017) đãbiến tính điện cựcbằng graphen oxit dạng khử đểxác định Ascorbic acid, Paracetamol và Caffein [32] hay Trần Thúc Bình và Nguyễn Đức Thái ứng dụng phưong pháp quang phổ đạo hàmphân tích Paracetamol và Ascorbic acid trong dược phẩm [33] Ngoài ra, Yiyong Wu và cộng sự (2020) sử dụng cảm biến điện hóa PVP-GR/GCE xác định đồng thời Ascorbicacid và Dopamine trong nước tiểu [34]; một nghiên cứu khác được thực hiện gần đâyứng dụng carbon nanoonion-NiMoCU-MnWCU nanocomposite để biến tính điện cực carbon thủy tinh định lượng Ascorbic acid trong huyết thanh [35] Tuy nhiên, cácphương pháp nàychủ yếu là phương pháp điện hóa với một số hạn chếthời gian phân tích dài, độ nhạy củaphương pháp bị ảnh hưởng bởi hàm lượngAu, nhiệt độ phản ứngcao, hàm lượng chấtphân tích lớn Phương phápxác định bằng quang phổ UV-Vis vớicác vật liệu nano đang được quan tâm vì độ nhạy cao, dễ tổng hợp, dễ sử dụng và giáthành hợp lý Ngoài ra, các công trình trước đây khi phân tích vitamin c chỉ sử dụngnano Ag [36], nanoAu [37] chưacó sự kết hợp giữanano Au vànano SnS cũng như ápdụng phương pháp quang phổ hấp thu vào xác định vitamin c Từ những nguyên nhân trên luận văn này hướng đến nghiên cứu “Nghiên cứuứngdụng nanocomposite Au/SnS định lượng vitamin ctrong thực phẩm” với những mục tiêu vànhiệm vụ dưới đây.

2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài là tổng hợp vật liệu nanocomposite Au/SnS ứng dụng phân tích vitamin ctrong thực phẩm bằng phương pháp quang phổ ƯV-Vis

Thựchiện được mục tiêu trên cần giải quyết các nhiệm vụ cụ thể sau:

- Tìm kiếm điều kiện thích hợp tổng hợp vật liệu nanocomposite Au/SnS

- Xác định các đặctrưng của vậtliệu mới Au/SnSbằng các phương pháp phân tíchhóa

lý hiện đại như XRD, EDX, SEM, TEM

- Khảo sát quy trình phân tích vitamin c trong nước trái cây bằng nanocomposite Au/SnS

- Thẩm định phương pháp

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Quy trình tổng hợp vật liệu nanocomposite Au/SnS

Khả năng phân tích và độ nhạy của vật liệu mới xác định hàm lượng Vitamin c trong nước trái cây

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Đe tài “Nghiên cứu ứng dụng nanocomposite Au/SnS định lượng Vitamin c trong thựcphẩm” được thực hiện từtháng 4năm 2022 đến tháng 6 năm 2023 tại KhoaCông nghệ Hóa học - Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh, địa chỉ: 12 Nguyễn Văn Bảo - Phường 4 -Gòvấp -TP Hồ Chí Minh

4 Cách tiếp cận và phưong pháp nghiên cứu

- Cách tiếp cận: Tổng hợp từ các nghiên cứu trước trên các bài báo khoahọc, sách và tạpchí trong lĩnhvực nghiên cứu để lựa chọn phưong pháp thựcnghiệmphù hợp.Từkết quả thực nghiệm thu được để đánh giá hiệu suất tổng hợp vật liệu và hiệu quảphân tích Kết quả thu được sẽ là co sở để tối ưu hóa phưong pháp phân tích, để đưa

ra mộtquy trình phân tíchtốt nhấttừ vật liệu mới tổng hợp

- Phưong pháp nghiên cứu: Thực hiện thínghiệm, thu thập,xử lý, phântích sốliệu, và đánhgiá kết quả thu được

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về nanocomposite

1.1.1 Giới thiệu vật liệu nanocomposỉte

Khái niệm công nghệ nano lần đầu được nhắc đến vào năm 1959, do nhà vật lý người

Mỹ Richard Feynman đề cập đến khả năng chế tạo một vật liệu ở kích thước siêu nhỏ

từ quá trình tập hợp các nguyên tử hay phân tử Trong nhữngnăm 1980, sự rađời củacác thiết bị phân tích nhưkínhhiển vi đầudò quét, kínhhiển vi điện tử (SEM hay TEM) vói khả năng quan sát kích thước vài nguyên tử hay phân tử, nhờ đó có thể quan sát, nghiên cứu vàtìm hiểu rõ hon về cấu trúc của của vậtliệu trong lĩnh vực nano

Vật liệu nanocomposite làvật liệu rắn đa chiều gồm một hoặc hai hay ba chiều có kíchthướcnhỏ hon 100 nanomet (nm) hoặc các cấu trúc lậplại quy mô nano giữacác chiều khác nhau tạo nên vật liệu Các đặc tính co, điện, nhiệt, quang hóa, xúc tác, điện hóa của vật liệu nanocomposite phụ thuộcvàothành phần của vật liệu với kích thước khácnhau sẽ có hiệu ứngkhác nhau Mỗi nanocomposite phải có hai giá trịtói hạn,giói hạn trên và giới hạn dưới, từ kích thước của cấu trúc có thể phân biệt được thuộc tínhnanocomposite Các giátrị tói hạn phụ thuộc vào thuộc tính dự kiến cho nanocomposite [38]:

- Hoạtđộng xúctác kích thước nhỏ hon 5 nm

- Để tạo ravật liệu từ kích thước nhỏ hon 20 nm

- Để thay đổi chỉ số khúc xạ kích thướcnhỏ hon 50 nm

- Để tăng cường cơ học hoặc hạn chế chuyển động trong khung mạng kích thước nhỏ hơn 100nm

Nanocompositemộthoặcnhiều pha vớikích thướcnano được gắn vào một nền polymer.Nanocompositethể hiện các tính chấtcơhọc và điện hóa được phân loại tùy thuộc vàoloại chất làm đầy có cấu trúc nano Nhờ sự đa dạng về bố cục sắp xếp cũng như hìnhdạngcủa hạtnano (Hình 1.1) và sự thay đổi kích thướchạt để lắp đầy khoảng trống củacác hạt lớn để ngăn chặn sự khuếch tán của các dung dịch ăn mòn mà vật liệu nanocomposite đãtrởthànhlớp phủ hữu hiệu bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn [39]

Hình 1.1 Bố cục nanocomposite: (a) Hạt nano; (b)ông nano; (c) Các lớp nano(Chất

Các hạt nano đượcphân loạithành các loạikhác nhau như hạt nano vô cơ, hạt nano hữu

cơ, hạt nano gốm vàhạtnano gốc carbon:

- Vậtliệu nano vô cơ bao gồm các nguyên tố thuộc nhóm vô cơ bao gồmkim loại vàoxit kim loại Đâycó thể là chất bán dẫn, chấtdẫn điện, các thành phần đơn nguyên

tố hoặc đa nguyêntố Trong số các chất bán dẫn, QDs, vàng và bạc, oxit kimloại, NP oxitsắt từ và ống nano cacbon (CNT) là phổ biến nhất

- Vật liệu nanohữu cơ đượcsử dụng rộng rãi nhất tronglĩnh vực y tế là những vật liệunano có bản chất hữu cơ Chúngbao gồm liposome, mixen, dendrimers, bao gồm cảproteinvà peptit

Hình 1.2 Vật liệunanohữu cơ: (a) Dendrimers; (b) Liposomes and Micelles; (c)

Ferritin [42]

- Các hạt nano gốc cacbon được phân loại thành Fullerene, ống nano cacbon,Graphene, sợi nano cacbon và các hạt nano cacbon cũng được phân loại trên cơ sởkích thước mộtchiều, hai chiều hoặc ba chiều

- Hạt nanogốm còn đượcgọi làchất rắn phi kim loại Các hạt nano gốm sứ được tổng hợp thông qua quá trình nungnóng hoặc làm lạnh liêntục Các hạt nano gốm có thể

ở dạng đa tinh thể, vô định hình, xốp, đặc hoặc rỗng [40],

Các dạng vật liệu mới và các chế phẩm khác nhau của vật liệu nano thể hiện các đặc tính độc đáo đã được phát triển trong hai đến ba thập kỷ qua, liên quan đến nhiều cách điều chế tổng hợp khác nhau Việc pháttriển các phương pháp tổng hợp mói để tổng hợp vật liệu nano đòi hỏi phải kiểm tra các thông số thí nghiệm để kiểm soát các tác động khác nhaucủa chúng đốivói quá trìnhtống hợp.Khi ngày càng nhiềuvật liệu nanomới xuất hiện bằng các con đường tổng hợp khác nhau thì các công cụ nhau được sửdụng để kiểm soát kích thước, hình dạng và cấu trúc của vật liệu đã được đề xuấtvà chứng minh Các cơ chế này đóng vai trò như một hướng dẫn cho việc thiết kế các vật liệu nano khác nhau mang lại nhiều tính ứng dụng cho vật liệu nano

1.1.2 Các phương pháp tong hợp vật liệu nano

Các hạt nano được tổng hợp bằng các phương pháp cơ học (nghiền vật liệu rắn hoặcphântán chấtlỏnghay các phươngpháp hóa lý (lắngtụchân không, nhiệtphâncácchất,khử hóa học hay điệnphân V.V.)

Phương pháp chếtạovậtliệu nano được phân loại theo hai nhóm: phươngpháp “từ trên xuống” (top-down) sử dụng tiền chất là vật liệu khối và phương pháp “từ dưới lên” (bottom-up) tiền chất là nguyên tử hoặc phân tử

Pyrolysl*

Hình 1.3 Sơ đồ biểudiễncác phương pháp tổnghợpnano [42]

ỉ 1.2.1 Công nghệ chế tạo “từ trên xuống ”

Trong cách tổnghợpnày, phươngphápphá hủy được sử dụng Phân tử lớn hơn (vật liệu khối) bị phân hủy thành một phân tử nhỏ hơn và sau đó các phân tử nhỏ hơn này biếnđổi thành các hạt nano Nghiền, lắng đọng hơi vật lý và các phương pháp phá hủy khác

làví dụ về tổng hợp từ trên xuống [41]

- Phương pháp nghiền cơ học hoặc phân tán chất lỏng, đây là hai phương pháp điển hình của công nghệ nano “từ trên xuống” (top-down) Các công nghệ này được ápdụng để thu nhậnbộtkim loại với kích thướchạtcỡnanomét, các máy nghiền thường dùng là máy nghiền qua Phương pháp cơhọc với ưu điểm quy trình đơn giản, dụng

cụ íttốn kém và chế tạo được lượng lớn vật liệu Hạn chế của phương pháp được đềcấp đến là kích thước hạt không đồng nhất, bị ảnh hưởng bởi thời gian nghiền, xay xát, hạt nano bị kết tụ lại với nhau và dễ bị nhiễm bẩn từ dụng cụ thiết bị Phươngpháp thườngdùng để chế tạo vật liệu nano kim loại

- Phương pháp lắng độngchân không vậtlý (physical vapordepositio -PVD) gồm ba giai đoạn liên tục: Hóa hơi vật liệu, vận chuyển vật liệu hóa hơi đến đế và ngưng tụ Nhiệt độ hóa hơi vật liệu tại 500 đến 1200°C trong môi trường khí trơ He hoặcAr,

áp suất 103 Pavà được ngưng tụ trên đế lạnh ở dạng bột kích thước nano Quá trình này giúp làm giảm động năng của các nguyên tử được hóa hơi, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ngưng tụ

- Phươngpháp lắng động chân không hóahọc (chemical vapor desposition - CVD) thì tiền chất được hóa hơi, sau đó được khuếch tán lên bề mặt đế đã được gia nhiệt đểphản ứng với các nguyên tử hóa hơi của chất thứ hai, tạo ra chắt rắn dạng nano.Phương pháp này sử dụng để chế tạo màng mỏng hoặc lớp phủ bề mặt, có thể thuđược hạt nano bằng cáchcạo vậtliệu nano từ tấm đế

- Phương pháp laze bóc lớp (laser ablation) là phương pháp mà vật liệu được hóa hơi bằng xung laze rồi được ngưng tụ dưới dạng hạt nano Quátrìnhbóc lớp laze sử dụng

đế rắn ngâm trong dung dịch nên các hạt nano thu được ở dạng dung dịch keo nhờ vậy có thểtạo ra các hạtcó kích thước nhỏ hơn khi chiếu laze nhiều lần Phươngphápnày có thể chế tạo được nhiều loại vật liệu nhưngvì hiệu suất thấp nên chỉ giới hạn trong phòng thí nghiệm

1.1.2.2 Công nghệ tồng hợp “từ dưới ỉên ”

Công nghệ “từdưới lên” (bottom-up) dựa trên sự hình thành vậtliệu nanotừ các nguyên

tử hoặcion riêng biệt, sản phẩm tạo thành có tính linh hoạt và chất lượng tốt nên đượcquan tâm hon phưong pháp “từ trên xuống” (top-down) Phưong pháp vật lý, hóa họchay kết hợp của hai phưong pháp trên được gọi làphưong pháp “từ dưới lên” [42]

- Phưong pháp vật lý “từ dưới lên” là phưong pháp tổng hợp vật liệu nano từ nguyên

tử hoặc bằng phưong pháp chuyển pha Các phưong pháp vật lý làm bốc hoi bằng đốt, phún xạ hay phóng điện hồ quang tạo ra nguyên tử để tổng hợp vật liệu nano.Phưong pháp chuyển phalà phưong pháp màvậtliệu nóng chảy được làm lạnh nhanh

để thu đượctrạng thái vô định hình; xử lý nhiệt để chuyển pha vô định hình thành tinh thể

- Phưong pháp hóahọc “từ dưới lên” tạo vật liệu nanotừ các ion, tùy từng loại vật liệu

cụ thể sẽ có kỹthuật chế tạo phù hợp làm tăng tính đa dạng của phưongpháp Phân loại sự hình thành vật liệu nano theo hai dạng: vật liệu nano được hình thành từ pha lỏng (khử hóa học, kết tủa, sol-gel ) và từ pha khí (nhiệt phân, khử hóa học ) Phương pháp hóa học có thể tạo ra hạt nano, dây nano, ống nano, màng nano, bộtnano

- Phươngphápkết hợphóa- lý “từ dưới lên” dựa trên nguyên tắcvật lý và hóa học kết hợp để tạo vật liệu nano như điện phân, ngưng tụ từ pha khí, két tủa có hỗ trợ sóngsiêu âm Vật liệu nano được tạo ra cócấu trúc đa dạng nhưdạng hạt, dạngống, dạngdây, mạng màng

1.1.2.3 Một số các phương pháp hóa học “ từ dưới lên ” để chế tạo vật liệu nano

a) Phương pháp sol - gel làphương pháp từ dưới lên được ưa chuộng nhất để tổng hợp các hạt nano Các tiền chất điển hình làoxit kim loại và clorua được sử dụng trong phương pháp sol - gel Bằng cách sử dụng các phươngpháp khác nhau nhưkhuấy, siêu âm và lắc, tiền chất được phân tán trong chất lỏng Dung dịch thu được baogồm pha rắn và lỏng được táchrabằng cách sửdụng các kỹ thuậtkhácnhau như lọc, lắng và ly tâm để thu hồi các hạt nano Polyme vô cơ được hình

thành dưới dạng kết tủa với độ phân tán dược kiểm soát bởi thành phần dungdịch, pHvà nhiệt độ Sản phẩm được sấy khô đê loạibỏ tiền chất hữu cơ.

Hình 1.4 Quátrinh thủy phân, ngưng tụ và gia nhiệt của phương pháp sol-gel trong

tổng hợp các hạt nano T1O2 tinh thể Anatase, Rutile vàBrookite [42]

b) Phương pháp kết tua hóa học thựchiện trong dungmôi là nước, các hạtnano đalớp được tạo thành phụ thuộcvàonồng độ các ion thamgia và độ acid của môitrường phản úng Phương pháp cho phép tống hợp các lớp nano có thể thay đổi

độ dày một lớp chất nano nhất định

c) Phương pháp ngưng tụ plasma hóa học (plasma chemical method) là phươngphápkhử kim loạidưới tác dụng dòng khí nóng Tiaplasma trong buồng đốtđược sinh ra tù’ dòng điện hồ quang có nhiệt độ tù’ 4000 đến 10000°C và một dòng kill khư (hydro, kill đốt thiên nhiên, ) Tiền chất sau khi được khử sẽchuyến thành các hạt nano kim loại Đây là phương pháp tổng hợp các hạt nano kim loại có nhiệtđộ nóngchảycaonhưNi,Mo, w Phương pháp plasmamột chiều hayxoaychiều chế tạo được rấtnhiềuvật liệu khácnhau nhưng không phù hợp đê tạo ravật liệu hữu cơ vì nhiệt độ cao đến 9000°C làmđút gãy các liênkết gâybiến đổi cấu true vật liệu

d) Phương pháp mixen cho phép điều chế các hạt nano trong các dung dịch dung môi phân cực hoặc không phân cực, hạt nano được tạora với các kích thước và mật độ phânbố đồng đều có thê kiểm soát được Đây cũng là một ưu diêm củaphương pháp mixen so với các phương pháp khác Mỉxen cóhình dạng và kích thước phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của phân tử lưỡng cực và các điềukiệnmộitrường như nhiệt độ, nồng độ các ion hay bảnchất dung môi

e) Phương pháp sinh học liên quan đến quá trinh tống hợp các hạt nano sử dụng chiết xuất thực vật và các vi sinhvật nhưvi khuẩnvà nấm Trong phương pháp

sinh học, các thực thể sinh học khác nhau trong dịch chiết như enzyme hoặcprotein củasản phẩm tự nhiên đượcsửdụng để kiểm soát kích thước và đóngvaitrò như chấtổn định cho quá trình hình thành các hạt nano Bảnchất của các thực thể sinh họcnàycũng ảnh hưởng đến cấu trúc, hình dạng, kích thước vàhình thái của các vật liệu nano được tổnghợp Đâylà một phương pháp tổng hợp xanhvới các ưu điểm sử dụngnăng lượng hiệu quả, chi phíthấp, sản phẩm an toàn, thân thiện với môi trường, ít sử dụng hóa chất nên không tạo ra các sản phẩm phụ nguyhiểm, tương thíchsinhhọc và sửdụng dungmôi để tổng hợp là nước.

Analysis

4 Transmission electron microscope

5 Scanning electron microscope

Hình 1.5 Phương pháp tổng hợp và môtả đặc tính của các hạt nano tống hợp bằng

phương pháp sinhhọc [42]

1.1.3 ứng dụng vật liệu nanocotnposiie

Nhờ sự đặc trưng về cấu trúc, kích thước và thành phần của từng loại vật liệunanocomposite được tổng hợp đã mang lại tính ứng dụng cao cho vật liệu nano Cổng nghệ nano nguyên cứu các thao tác để sử dụng vật liệu kích thước nguyên tử để làmtăng,tạo ra các tính chất đậc biệt củaliệu từ đó giảmkíchthước của các thiết bị đếncựcnhỏ Vật liệunanocomposite được ứng dụngtrongnhiều lĩnhvực như y sinh, hóa học, xúc tácvà sản xuấtmang lạikết quả đángkể so với các vật liệutrước đây

Trong công nghiệp, với khả năng chịu nhiệttốt polyme nanocomposite cho ứng dụng nhiệt độ cao sử dụng cyanateester, polyme, phenolic, nylon 11, v.v và môtả tính khả thi của việc sửdụng các vậtliệunàycho lớp phủ chống cháy, cách điệnđẩy tên lửa, vật liệu mài mòn mũi tên lửa, vật liệu chịu hư hại, v.v [37,43] Việc sử dụng vật liệucomposite trongngành công nghiệp ô tô đã phổ biến trongvài thập kỷ gần đây do nhu

cầu giảm trọng lượng xe, ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải Nanocomposite đại diện cho mộtloại vậtliệu mới có tính chấtcơ học và nhiệttuyệtvời.ứng dụng của nanocomposite để pháttriển linh kiện ô tô được phản ánh trong việc cải thiện tốc độ sản xuất, ổn định nhiệt và môi trường, giảm trọng lượng trong ngành ô tô,các bộ phận ít hao mòn hơn và gián tiếpgiảm lượngkhí thảiCƠ2và ô nhiễm môitrường [44].

Vật liệu nano được ứng dụng rộng rãi trong y sinh Tsung-TingTsai và cộng sự (2017) dựa trên hiệuứng cộng hưởng plasmon bề mặt của nanoAu kếthợp các phân tử đầu dò DNA sợi đơn lai, làm thay đổi màu sắc của cảm biến giấy để chẩn đoán bệnh lao [45].Nhiều loại vật liệu nano hữu cơ và vô cơcó kích thước dưới vài trăm nanomet gần đâyđang nổi lên như những công cụ đầy hứa hẹn cho cácứng dụng chẩn đoán và điều trịung thư do các đặctính độc đáo của chúng trong việc nhắm mục tiêu khối u thụ động.Một loạt các nền tảng y học nano như mixen polyme, liposome, dendrimervà hạt nano polyme đã được khám phárộngrãi để cung cấp các tác nhân chốngung thư có mục tiêu, bởi vì chúng có thể tích tụ trong vị trí khối u rắn thông qua cấu trúc mạch máu khối u bị

rò rỉ, do đó cung cấp liệu pháp điều trị một cách có chọn lọc chính xác vào mô khối umong muốn Một ứng dụng quan trọng của vật liệu nano trongy sinh có thể kể đến đó

là chế tạo cảm biến sinh học với nhiều thành công rực rỡ Vật liệu nano thường được sửdụng làm vật liệu đầu dò là một phần quan trọng để pháttriển cảm biến sinh học Cảm biến sinh học được sử dụng để chuẩn đoán các thành viên họ coronavirus hay xác định tácnhân chống vi-rút tác độngtrựctiếpnhắm mục tiêu RNA Helicasethông qua bộ cảm biến nano Graphene Oxide

Trong lĩnhvực hóahọc,vậtliệu nano được sử dụng đểxácđịnh các chất, xử lýchất thải, xúc tác cho các phản ứng hóa học Vật liệu nano được ứng dụng nhiều trong lĩnh vựcxúc tác nhất là xúc tác quang Xúc tác quang học có thể là các hạt nano kim loại, hạtnano bán dẫn hay làsự kếthợp của nano kim loại và các chấtbán dẫn tạo nên các dị cấutrúc bán dẫn và kim loại

1.2 Giới thiệu vật liệu Au/SnS

1.2.1 Nan o Au

1.2.1 ỉ Giới thiệu nano A u

Vàng là kim loại quý, thuộc nhóm kim loại chuyển tiếp - nguyên tố nhóm 11 - trong bảng tuần hoàn hóahọc Vàng có màu vàng khi ở dạng khối, khi chianhỏ có màu đen, hồngngọc hoặc tím Ký hiệu hóahọc của vànglà Au lấytừ từ Aurum trong tiếng Latinh Nhiệt độ nóng chảy của vàng khoảng 1064°C có thể hòatan với các kim loại khác nhưđồng, bạc, kẽm, nhôm,thiếc hay niken Ở dạngtinh khiết, là một kim loại sáng, màuvàng hơi đỏ, mềm dẻo và dễ uốn cong - Ig vàng có thể dát mỏng thành tấm lm2 Làkim loại mềm nên vàng thường tạo hợp kim với kim loại khác để tăng độ cứng Vàng trong tự nhiên được tìm thấy trong quặng tạo ratừ đá có thành phần vàng rấtnhỏ Cácquặng vàng thườngđược tìm thấy cùng thạchanh hay các khoáng chat sulfide, được gọi

là “mạch”trầm tích Ngoài ra, vàng còn ở dạng cácbôngtự do,các hạthay những quặng vàng lớn bị xói mòn từ đá, tạo thành các trầm tích cát vàng

Vàng có số hiệu nguyên tử là 79, thuộc nhóm 11, phân lớp d, chu kỳ 6, là kim loạichuyển tiếp, nguyên tử khối là 196.97 Nhiệt độ nóng chảy 1064.18°c, nhiệt độ sôi2856°c, độ âm điện 2.54 (thang Pauling), cấu trúc tinh thể là lập phương tâm mặt Vàng

cótính khử rấtyếu (E au 3+/A u = +1.5P) số oxy hóa của vàng trong các hợp chất thay đổi từ -1 đén +5 nhưng Au(I) và Au (III) là phổ biến Vàng dẫn nhiệt và dẫn điện tốt,chỉ thuabạc và đồng Tính ổn định hóahọc của vàng cao, không bị oxy hóa trong khôngkhí, không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ ẩm và các chất ăn mòn Nhóm Halogen cóphản ứng hóa học với vàng, nước cường thủy có thể hòatan nó

Vật liệu nano kim loại với nhữngtính chất đặc trưng độc đáo, đa dạng về cấu trúc, dễtổng hợp, có khả năng tái sử dụng, tiết kiệm chi phí, ứng dụng đa dạng cho nhiều lĩnhvực khácnhau Từ những ưu điểm đó, vật liệu nano nói chung và nano vàng nói riêng

đã nhận được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu Hạtnano vàng đãđượcchế tạo Vớikích thướctừ Inm đến lớn hơn 100 nm, các hạtnano vàng có tính chất quang, điện đặctrưng khác với vật liệu dạng khối [46] Nano vàng cósự khác biệt so với kim loại vàng dạng khối do sự thay đổi màu sắc của chúng, phụ thuộc vào kích thước của hạt nano vàng mà màu sắc sẽ chuyển từ vàng sang đỏ tía, màu tím hoặc xanh (Hình 1.6) Quá

trình chuyển màu này là dotrong phân tử nan0 vàngkhônghấp thụ ánh sáng nằm trongvùng quang phổ nhưdạng vàng khối.

Hình 1.6 Màu của nano keo vàng theo kích thước hạt [46]

Các hạtnano vàng đã được sử dụng rộng rãi như cáccảm biến đo màu để cung cấp các phưongán thay thế cho cảmbiếnsinh hóathông thường bởi vì,các hạt nano vàng tưong đối đơn giản trong tổng hợp và có cácđặc tính quang điện tử và hóa học độc đáo, cũng như tính tương thích sinh học và độ ổn định cao Một trongnhững tính năng quanghọcquan trọng nhất củahạt nano vàng là cộng hưởng plasmon bề mặt, liên quan đến kích thước, hình dạng,thành phần và khoảng cách giữa các hạtnano, ngoài hằngsố điện môi (tức là chỉ số khúc xạ) của dung dịch

Tính chất đặc trưng của nano Au chính là hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt(surface plasmon resonance: SPR)

Transverse electrons oscillation

Hình 1.7 Hiện tượng plasmonbềmặt [46]

Cộng hưởng plasmon bề mặtlàhiện tượng điện trường của sóng điện từ ảnh hưởng đến electrontự do trênbề mặt của các hạtnano, sự phân cực được biết do electron di chuyểnđến một phía Lực tĩnh điện Coulomb đưa các electron về vị tríban đầu Điện trườngcóbản chất sóng nên khi điện trường dao động làm sự phân cực dao động theo Sự dao động này gọi là plasmon Hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt vật liệu có cộnghưởng plasmon khi sự dao động hàng loạt của các electron tự do khi tần số giao độngđám mây electron trùng vói mộttần số bức xạ điện từ Hiện tượngcộng hưởng plasmon

bề mặt được hiểu là sự kích thích các electron tại vùng bán dẫn, hình thành giao động đồng pha Với nano vàng, dao động cộng hưởng làm tăng khảnăng hấp phụ vùng khả kiến dẫn đến sự thay đổi màu sẳc của dung dịch nano vàng Hàm lượng,vị trí cũng nhưcác hằng số điệnmôi, chỉ số phát xạ, trạng thái bề mặtvà khoảng cách giữa các hạtcũngảnh hưởng đến cộng hưởng plasmon bề mặt [46 - 48] Trong một nghiên cứu gần đây,người ta chứng minh rằng hoạt động giống như peroxidase của các hạt nano kim loại plasmon thay đổi tùy theo ái lực tĩnh điện giữa các nano và chấtnền Nhờ sự tích điện

âm lên bề mặt của hạt nano vàng tạo ra một ái lực lớn đối với TMB (tích điện dương)mang hai nhóm amine, thể hiện ái lực mạnh đối với hạtnano tích điện âm nhờ đó thúc đẩy cho quá trình xúctác phản ứng oxy hóaTMB với sự tham gia củaH2O2 [49]

1.2.1.2 Tỏng hợp nano Au

Hiện nayđã cónhiều phương pháp khác nhau được nghiên cứu tổng hợp vàngnano như phương pháp chiếu xạ [50], phương pháp khử hóa học [51 - 53], khử sinh học, phươngpháp điện hóa, phương pháptạo mầm Tùy mụcđích ứng dụng của vật liệu mà chọn lựaphương pháp điều chế phù hợp cho hạtnano vàng với hình dạng, kích thước khác nhau như dạng cầu, dạng thanh, dạng sợi, hìnhtam giác, hình lăng trụ, hìnhtứ diện, hình lậpphương với những đặc trưng riêng biệt [46]

Hình 1.8 Quy trình tổng hợpAuNP với các hình dạngkhác nhau, sử dụng phương

pháp hóa học từ dưới lên [46]

Quá trìnhtổng hợpnano vàngtheo phươngpháp hóa học bắt nguồn từ công trìnhnghiêncứucủa Michael Faraday vào năm 1857, trong đócáchydrosol vàng được điều chếbằng cách khử dung dịch của chloroaurate với phot pho hòatan trong carbon disulfide Sau

đóvào năm 1951, Turkevichđãphát triển một phươngpháp phổ biến đểtổnghợp AuNP,

sử dụng phương pháp khử citrat của HAuCU trong nước Các nghiên cứu sâu hơn của

G Frens cho phépkiểm soát kích thước AuNPs bằng cách thay đổi tỷ lệ củamuối vàng với natri citrat Động học của quá trìnhTurkevich đượccung cấp bởi Chowvà Zukoski.Các nghiên cứu chi tiết và sự phát triển của phản ứng Turkevich đã được báo cáo vàđược sử dụng trong nhiều ứngdụng [52 - 53]

2HAuCỈ4+ 3Na3C6H5O7 -> 2Au° + 3Na2C5H6O5 + 3NaCl + 5CF + 5H+ + 3CƠ2 (1-1)

seed particle formation

Initiation termination

(AuCI.J >Au lAuCI.| ►|Au(Clh.(OH),.J

amount Au* for

seed particles

[Au(CI)>.(OH),J ► Au number of

particles t size of seed

& particles

Hình 1.9 Quá trình tông hợp Turkervich [54]

Năm 1994, Brust và Schiff đã đưa ra một phương pháp tổng hợp các AuNP có kíchthước được kiểm soát vàđộphân tán thấp Trongkỹ thuậtnày,AuCLr đượcchuyển sang phatoluenetừ dung dịch nước sử dụng tetraoctylammonium bromide (TOAB) làm tốc nhân chuyển pha, và được khử bằng NaBTLị, vớisựcó ặt của dodecanethiol [54].

Phương pháp điện hóa để tổng hợp các hạt nano vàng cho thấy có thể chọn lọc kíchthước cáchạt nano và các hạt kimloại chuyển tiếp được thiết lập bằng điệnhóa, sử dụng muối tetra alkyl ammonium làm chất ổn định của các cụm kim loại trong môi trường không chứanước Các hạt nano vàng trên bềmặt của các ống nano cacbonvới các điệncực cacbon thủy tinh có thể được điều chế bằng kỹ thuật tổng hợp điện hóa Các hạtnano vàngđược chuẩn bị điện hóa gọi là sử dụng một tế bào hai điện cực đơn giản, với quá trình oxy hóa cực dương và khử cực âm Quá trình điện hóa đã được chứng minh là vượt trội so với các phương pháp sản xuất hạt nano khác, do thiết bị đơn giản, chi phíthấp, nhiệtđộxửlý thấphơn, chất lượng cao và dễ kiểm soát năng suất [54]

Hình 1.10 Sơ đồ điện hóa tổng hợp hạtnano vàng [54]

Phương pháp tăng trưởng kích thước hạt đã được phát triển để tổng hợp các hạt nanovàng gần nhưđơn phân tán với đường kính lên tới 80 nm trong toluene Các hạtnanovàng này đóng vai trò làhạtgiống chophản ứng tăngtrưởngtiếptheo, trong đó các tiềnchất tương tự đượcthêm từtừvào bình phản ứng Trong quá trình phản ứng, các hạtnano vàng bắt đau kết tụ khi chúng đật đenmột kíchthước nhất định (khoảng 20 nm)

Sựkết tụ của chúng không ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp, chúng có thể được pháttriến hơn nữa mà không làm suy giảm sự phânbố kích thước hoặc hình thái của chúng Kích thước hạt có thể được kiểm soát bằng cách thay đối tỷ lệ của hạt giống với muốikim loại, do đó mọi kích thước trong phạm vi 5 - 40 nm đều có thể được điều chế

Phương pháp này có ưu điểm làquy trình đơn giản, nhanh chóng và chi phí thấp; trongkhitrisodium citrate đượcsửdụnglàm nguồn cung cấp ion OH‘ cho quá trình tổng hợp, thì natriborohydrate (NaBPU đượcsử dụng làm chấtkhử [54].

Tổng hợp nano vàng trong chất lỏng ion Các hạt nano vàng ổn định được tổng hợptrong chất lỏng ion ammonium bậc bốn (QAILs) bằng cách đun nóng đơn giản Các QAILs không chỉ có thể được sử dụng với vai tròlàchất khửdo khả năng phản ứng củacác nhóm hydroxyl của chúng, mà còn có thể hoạt động như một chất ổn định do khảnăng tạo phứccủa chúng, cấu trúc phân tử của QAILsvà các hạt nano vàng ổn định.Phương pháp siêu âm là một kỹ thuật độc đáo để tổng hợp các hạtnano kim loại Lợi ích của việc sử dụng phương pháp này để tổng hợp các hạt nano kim loại bao gồm khảnănghình thành các hạt nano kim loại rất nhỏ và tốc độ phản ứng nhanh

Mặc dù các phương pháp hóa học làphương pháp phổ biến nhất để tổng hợp các hạt nanovàng, nhưng việc sửdụng các thuốc thử đắttiền và độchại làm chất khử và chất

ổn định đã hạn chếứng dụng của chúng Ngoàira, các hạt nano này có thể có tác động

có hạitrong các ứng dụng y sinh Do đó, nhu cầu phát triển các quy trình hiệu quả về chi phí và thân thiện với môitrường ngày càng tăng để tổng hợp cáchạt nano không sử dụng bất kỳ hóa chất độc hại nào Tổng hợp sinh học của các hạt nano là trung tâm của

sựchúý như mộtphương pháp xanh và thân thiện với môi trường trong những năm gầnđây Trong các phương pháp sinh học, các hạt nano được tổng hợp bởi vi sinh vật, enzymevà thực vật hoặc chấtchiếtxuấttừthựcvật

CéliaArib và cộng sự (2021) đã trình bày quá trình hình thành các hạt nano vàng từ AuCỈ4 qua trung gian enzyme bao gôm:tạo phức enzym (MnSOD, CAT) với AuCh’ đe tạo cụm vàng; gắn enzym lên các cụm vàng và bước đầu khửphứchợp enzym - kim loại Au (IU) từ (lung địch HEPES đê tạo thành Au (U); cuôi cùng, quá trình khử ion Au(Ụ) đế tạo thành các hạt vàng được ấn định bởi enzymes (Hình 1.11).

Trong năm 2021, Nguyên Thị Lan Hương đẵ sử dụng dịch chiêt vỏ trái thơm đê làm chắt khử cũng như chất on định tong hợp thành công nano vàng, góp phần xử lý một nguôn phê thải nông nghiệp Các hạt nano vàng được tông hợp từ phương pháp trên códạng hìnhcầu, kích thước từ 5 - 15 nm [55]

Pineapple peel

Hình 1.12 Sơ đôtông hợp nano vàng từ dịch chiêt vỏ quả thơm [55]

Nguyễn Ngọc Khánh An và cộng sự (2018) sử dụng chất khử trong lá trà để điều chếhạt nano vàng Phương pháp này thân thiện với moi trường vì không sử dụng các chât độc hậ, chi phí thắp, quytrình đon giảnchỉ trải qua một giai đoạn tonghợp Phản ứng giữa tetrachloroauric (IU) acid (HAuCL)và cấc polyphenol trong dịch chiêtlá trà ở nhiệt

độ phòng vừalà chất khửvừalàchắt ồn định được sử dụng để tonghợp nano vàng [56] Quá trình khử AuCl* tạo Au

(1-2)

AuC14’ (aq) Au(r) + 4C1' (aq)

Hình 1.13 Sơ đô quá trình oxi hóa các polyphenol trong dịch chiêt lá trà [56]

mànano vàng được quan tâm đến trong lĩnh vực xúctác quang học.

Một cảm biến giấy dùng để xác định acid uric dựa trên các hạt nano vàng tích điện dưong, có thểnhanh chóngpháthiện nồng độ axituric (UA)rấtthấpbằng cách sử dụng3,5,3',5'-tetramethyl benzidine (TMB), H2O2 và hạt nano vàng tích điện dương((+)AuNPs) Với sự hiện diện của (+)AuNPs, H2O2 phản ứng với TMB để tạo ra màuxanh lục nhạt, trởthành không màu khi phản ứng với UA [57]

1.2.2 NanoSnS

Thiếc monosulphide là một chalcogenide thân thiện với môi trường thuộc vật liệu bán dẫn nhóm IV-VI với các lớp nguyên tử Sn và s xếp chồng lên nhau được giữ với nhaubằng lực liên kết Vanderwaals Đặc tính của các lớp liên kết Vanderwaals,tính chấttrơ

và thân thiện với môi trường, so với cadmium vàcác hợp chất chì, làm chonó rất phù hợp cho ứng dụngxúc tác SnS có các ứng dụng trong quang điện,quang xúctác, quangdẫn vàcác thiết bị lưu trữnăng lượng do khảnăng phản ứng bề mặt vượttrội, diện tích

bề mặt lớn và cơ chế truyền điện tử nhanh [58] Trong số các vật liệu bán dan IV - VI đượcnghiên cứu rộng rãi, SnS đã được chú ý đặc biệt như một chất quang dẫn [59-60,61] độc tính thấp để chế tạo vật liệu chuyển đổi quang năng vàmáy dò cận hồng ngoại (NIR) Chấtbán dẫn SnS có giátrị độ rộng vùng quang học 1,1 eV [62], hệ số hấp thụquang lớn hơn 104 cm"1 và hiệu suất chuyển đổi quang điện cao (lên đến 25%)

Các kỹ thuật tổng hợp SnS thông thường được áp dụng nhiều nhất để chế tạo màng SnS

số lượng lớn Đã cómộtsố báo cáo tổng hợp các nano SnS tinh thể Các kỹthuật khácnhau đã được sử dụng để điều chế các nano SnS như phươngpháp phóng điệnhồquang,

phưong phápBridgman*phươngpháptổng họp băng laser*phươngpháp phản ứng trạngtháirãn, tông họp plasma, phươngpháplãng đọngđiệnthê, kỹthuật chải bạchkim, tông họp vi sóng, kỹ thuật kêt tủa và tông họp nhiệt độ cao tự lan truyên Nhưng tât cả các

kỹ thuậtnày đều có một số yêu cẩu quan trọng, đó là nhiệt độ vàáp suất cao, cần các thiết bị đặc biệt vàcan thuốc thử độc hại Gan đây, nano SnS đã được điều chế bangphảnứng đơn giản hon của bột thiêc với nguyên tô lưu huỳnh trong dâu parafilm hoặcdiglymevàbăng phưong pháp solvothermal sửdụngthiourea, thiocyan at, nguyên tô lưu huỳnh làm tiên chât lưu huỳnhvàthiêc (H) clorualàmtiên chât thiêc [63]

Hình 1.14 Ảnh TEM củahạt nano SnS* đưọctổng họp trong hỗn họp oleylamine/axit

oleic ở 170°C trong 30 giây (a)và 3 giờ (b) [63]

TheoBiplabK Patra (2014) tông họp nano SnS theophảnứng hóa họcgiữaSnC12 cho vào bình phảnứng cùng với dung môi alkylamine vàalkylphosphine và tiêm tiên chât

s (thiourea) ở 150° c thu được các khối nano có kích thước gầnbằng 22 nm (Hình 1.15

a - d) Các tinh thể nano thu được có tính chất đon phân tán cao vàphân bố vói kích thước hẹp Hình 1.15 (e h) hiểnthị hình ảnh TEM của các khôi nano được thu thập từmột tập họp phản ứng khác vàchúngcókích thướcgân bẵng 18 nm Sự khác biệt ở đây

là tỷ lệ Sn trên s vàtrongtrưòng họp này, lượng s vân cao hon Khi thay đoi các phôi

tử là alkylphosphine thành alkylacid trong phản ứng tưong tự, thu được các cấu trúcnanohình tứ diện đon phân tán thay vì hình khối [64]

Hình 1.15 (a - d) Ảnh TEM củacác khối nano SnS kích thước 22 nm và (e -h) các

ốngnano SnS kíchthước 18 mn[64]

Tổng họp SnS bằng phương pháp kếttủa tại nhiệt độ phòng của Sakthivel Jayaraman and Anita R.Warrier (2020) Phản ứng được thực hiện giữa SnCh với thioacetamide (TAA) tại nhiệt độ phòng [65]

Hình 1.16 Hình ảnhHRSEM củacáchạtnano SnS được tổng họptheo Sakthivel

Jayaraman [65]

Nano SnS được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhưng chú yếu là trong các quá trình xúc tác Chất xúctácnano SnS được ứng dụng để phânhủy thuốcnhuộm công nghiệp xanh methyl (MB), eriochrom đen T và đỏ Congo với hiệu quả tối ưu Sự phânhủy thuốcnhuộmxảy ra do sựphân hủy cáchọp chất độc hạicủa axitphthalic, bis (2 -pentyl) ester thànhhọp chất trunggian eicoscene của chúng [65]

SnS có thể được tìm thấy ởnhiều dạng nhị phân, bao gồm SnS, Sn2S3, SnsS4, Sn4Ss và SnS2, tùy thuộc vàonồng độ thiếc và lưu huỳnh SnS đãthu hút đượcnhiều sự chú ývì khoảng cách dải năng lượng của nó nằm giữa Si và GaAs, và tiềm năng của nó đối vớivật liệu siêu tụ điện và quang xúctác trong vùng ánh sáng khả kiến Các ứng dụng củaSnSbaogồm việctạoracác bộ tách sóng quang thân thiện với môi trường, tế bào quangđiện, pin thể rắn, cảm biến, tụ điện, máy dò cận hồng ngoại, chẩn đoán y tế vàthiết bị

để ghi ảnh ba chiều, ngoài ra là vật liệu siêu tụ điện và quang xúc tác trong vùng ánhsáng khả kiến đầy hứa hẹn vì các tính chất vậtlý và hóahọc của nó MohdArifDar và cộng sự (2022) đã ứng dụng cấu trúc, hìnhthái của vật liệu nano SnS điều chế trongba loại dung môi khác nhau để làm siêu tụ điện [66]

1.2.3 Nanocomposite Au/SnS

Hiện nay vật liệu nanocomposite kết hợp giữa kim loại và chấtbán dẫn kích thước nano đang được quan tâm để làm chất xúc tác chuyển đổi năng lượng mặt trời sang năng lượng hóahọc [67-68] Trong cáckim loại thì Au° plasmonic với sự hấpthu khả kiến là vật liệu được quan tâm nhất Nano Au đã được kết hợp với một số cấu trúc nano bán dẫn vói các dãy băng tần khác nhau và những chất này được sử dụng làm chấtxúc tác quang trong các phản ứng quang học khác nhau Kim loại plasmonic (nhưAu) và bán dẫn thành các tinh thể nano lai (HNC) với việc điều khiển cấu trúc và trung gian trao đổi vị trí hứa hẹn đạt được vật liệu quang điện tử có các đặc tính dựa trên tưong tác plasmon-exciton tổng hợp, cóthể chuyển đổi hiệu quả năng lượng mặt trời thành nhiên liệu hóahọc [52,69],

Trong các nghiên cứu trước đây, plasmon của Au° có thể ghépnối với một exciton bán dẫn để tạo điều kiện cho việc chuyển giao các hạt mang điện tích được tạo ramột cách

dễ dàng Tính năng quan trọng nhất và cũng được khai thác nhiều nhất của nano vàngkết hợp bán dẫn là huỳnh quang, có thể điều chỉnh kích thước của chúng để điều khiểntính chấthuỳnh quang của vật liệu Năng lượngdải tần, lànăng lượng tối thiểu cần thiết

để kích thích mộtelectron lên mứcnăng lượng cao hon trạng thái co bản của nó, là một thực thể cố định duy nhất đối với bản chất của vật liệu bán dẫn và huỳnh quang, là kếtquả của điện tử bị kích thích trở lại trạng thái co bản của nó thông qua sự phát xạmột photon Khi một photon tới cónăng lượng lớn hon năng lượng vùng cấm của vật liệu bịhấpthụ, một điện tử bị kích thích từ vùng hóatrị sang vùng dẫn, tạo ramột lỗ trống trên