Nghiên cứu điều chế nano fe3o4 từ dung dịch Fe(NO3)3 bằng dịch chiết lá bàng và ứng dụng xúc tác cho phản ứng quang phân hủy xanh metylen và alizarin red

Hình 1.3 Một số đặc tính từ của vật liệu từ: Sắt từ, siêu thuận từ và Hình 1.4 Cơ chế hình thành và phát triển hạt nanô trong dung dịch 10 Hình 1.5 Hệ nhũ tương nước trong dầu và dầu tro

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-

TRẦN THỊ BÔNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ NANO Fe3O4 TỪ DUNG DỊCH Fe(NO 3 ) 3 BẰNG DỊCH CHIẾT LÁ BÀNG

VÀ ỨNG DỤNG XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG QUANG PHÂN HỦY

XANH METYLEN VÀ ALIZARIN RED

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

ĐÀ NẴNG, NĂM 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

-

TRẦN THỊ BÔNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ NANO Fe 3 O 4 TỪ DUNG DỊCH Fe(NO 3 ) 3 BẰNG DỊCH CHIẾT LÁ BÀNG

VÀ ỨNG DỤNG XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG QUANG PHÂN HỦY

XANH METYLEN VÀ ALIZARIN RED

Chuyên ngành: HÓA HỮU CƠ

Mã số: 84 40 114

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

TS.VŨ THỊ DUYÊN

ĐÀ NẴNG, NĂM 2018

LỜI CẢM ƠN

Trước khi trình bày nội dung chính của luận văn, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.VŨ THỊ DUYÊN, người cô đáng kính đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình chỉ bảo em trong suốt thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo và các thầy cô giáo, các anh/chị cán bộ trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng nói chung, khoa Hóa Học nói riêng vì đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất, giúp đỡ em trong thời gian em học tập, nghiên cứu tại trường

Đà Nẵng, ngày 28 tháng 8 năm 2018 Học Viên

Trần Thị Bông

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Trần Thị Bông

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

Bảng 3.1 Kết quả xác định độ ẩm trong lá bàng 46 Bảng 3.2 Kết quả xác định hàm lượng tro trong lá bàng 46

Bảng 3.3 Kết quả chuẩn độ định lượng chất khử trong dịch chiết lá

Bảng 3.4 Kết quả chuẩn độ định lượng chất khử trong dịch chiết lá

Bảng 3.5

Nồng độ Xanhmetylen và Alizarin red trước và sau khi xử

lý bằng nano oxit sắt từ ở điều kiện trong bóng tối và sử dụng đèn

Bảng 3.8 Phân hủy Xanh metylen theo khối lượng nano oxit sắt từ 62

Bảng 3.9 Kết quả quang phân hủy của Xanh metylen theo cường độ

Hình 1.3 Một số đặc tính từ của vật liệu từ: Sắt từ, siêu thuận từ và

Hình 1.4 Cơ chế hình thành và phát triển hạt nanô trong dung dịch 10 Hình 1.5 Hệ nhũ tương nước trong dầu và dầu trong nước 11

Hình 1.6 Sự hình thành và phát triển của lỗ hổng trong lòng chất

lỏng dưới tác dụng của sóng siêu âm 12

Hình 1.7 Bằng phương pháp hóa siêu âm có thể tạo các hạt que

Fe3O4

13

Hình 1.8 Ảnh hiển vi của khuẩn xoắn từ tính 14

Hình 1.9 Nguyên tắc tách tế bào bằng từ trường sử dụng bốn thanh

nam châm tạo ra một gradient từ trường xuyên tâm 15 Hình 1.10 Nguyên lí dẫn thuốc dùng hạt nanô từ tính 16

Hình 1.11 Nguyên lí chức năng hóa bề mặt của hạt nanô từ tính có

Hình 2.1 Nguyên liệu lá bàng tươi 31 Hình 2.2 Hình ảnh tổng hợp nano oxit sắt từ 36

Hình 2.3 Mô hình nguyên lý của TEM so với kính hiển vi quang

50

Hình 3.5 Thử độ từ tính của 5 mẫu vật liệu bằng nam châm vĩnh cữu 52

Hình 3.6 Phổ IR của nano oxit sắt từ tổng hợp bằng tác nhân khử

Hình 3.7 Kết quả đo XRD của mẫu nano oxit sắt từ 54 Hình 3.8 Kết quả đo SEM của mẫu nano oxit sắt từ 54 Hình 3.9 Ảnh TEM của hạt nano oxit sắt từ 55

Hình 3.12

Dung dịch Xanh metylen và Alizarin red sau khi xử lý bằng nano oxit sắt từ trong bóng tối và khi chiếu sáng dưới đèn công suất 40 W

57

Hình 3.13 Sự thay đổi màu sắc của Xanh metylen theo thời gian 59

Hình 3.14 Sự phụ thuộc của hiệu suất xử lý Xanh metylen bằng nano

Hình 3.15 Sự phụ thuộc của hiệu suất xử lý Xanh metylen bằng nano

oxit sắt từ vào pH của môi trường 61

Hình 3.16 Sự phụ thuộc của hiệu suất xử lý Xanh metylen vào khối

Hình 3.17 Sự phụ thuộc của hiệu suất quang phân hủy Xanh metylen

Hình 3.18 Sự thay đổi màu sắc của Alizarin red theo thời gian phân

Hình 3.19 Sự phụ thuộc của hiệu suất xử lý Alizarin red bằng nano

Hình 3.20 Sự phụ thuộc của hiệu suất xử lý Alizarin red bằng nano

oxit sắt từ vào pH của môi trường 66

Hình 3.21 Sự phụ thuộc của hiệu suất xử lý Alizarin red vào khối

Hình 3.22 Sự phụ thuộc của hiệu suất quang phân hủy Alizarin red

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CHHBM Chất hoạt hóa bề mặt

FTIR Phổ hồng ngoại chuyển hóa Fourier

SEM Phương pháp đo hiển vi điện tử quét

TEM Phương pháp đo hiển vi điện tử truyền qua

UV – VIS Quang phổ hấp thụ phân tử

XRD Phổ nhiễu xạ tia X

ADN Axit Deoxyribo Nucleic (Phân tử acid nucleic)

PCR Polymerase Chain Reaction (phản ứng khuếch đại gen)

MAOI Chất ức chế monoamine oxidase

AFM Kính hiển vi lực nguyên tử

FM Sắt từ

PM Thuận từ

SPM Siêu thuận từ

NADH Nicotinamide adenine dinucleotide (một coenzyme)

RNA Axit ribonucleic (một phân tử polyme cơ bản)

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4 Phương pháp nghiên cứu 2

4.1 Nghiên cứu lý thuyết 2

4.2 Nghiên cứu thực nghiệm 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

6 Bố cục luận văn 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 GIỚI THIỆU VỀ NANO 4

1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano 4

1.1.2 Ứng dụng của công nghệ nano 5

1.2 HẠT NANO OXIT SẮT TỪ 7

1.2.1 Giới thiệu về oxit sắt từ 7

1.2.2 Tính chất của các hạt nano oxit sắt từ 8

1.2.3 Một số phương pháp chế tạo hạt nano oxit sắt từ 9

1.2.4 Một số ứng dụng của hạt nano oxit sắt từ 14

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÂY BÀNG 20

1.3.1 Giới thiệu về cây bàng 20

1.3.2 Thành phần hóa học của lá bàng 22

1.3.3 Tác dụng dược lý – Công dụng 22

1.4 TỔNG QUAN VỀ HỢP CHẤT MÀU 22

1.4.1 Sơ lược về hợp chất màu 22

1.4.2 Sơ lược về Xanh metylen 24

1.4.3 Sơ lược về Alizarin red 27

1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NANO OXIT SẮT TỪ TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 22

1.5.1 Trong nước 22

1.5.2 Trên thế giới 24

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 31

2.1.1 Nguyên liệu 31

2.1.2 Dụng cụ và hóa chất 32

2.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÝ 32

2.2.1 Xác định độ ẩm 32

2.2.2 Xác định hàm lượng tro 33

2.3 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ BÀNG 34

2.3.1 Khảo sát thời gian chiết 34

2.3.2 Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng 35

2.4 TỔNG HỢP NANO OXIT SẮT TỪ 35

2.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HẠT NANO OXIT SẮT TỪ 37

2.5.1 Phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS) 37

2.5.2 Phương pháp đo hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 38

2.5.3 Phương pháp đo hiển vi điện tử quét (SEM) 39

2.5.4 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 39

2.5.5 Phương pháp phổ hồng ngoại chuyển hóa Fourie (FTIR) 40

2.6 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XÚC TÁC QUANG PHÂN HỦY HỢP CHẤT HỮU CƠ CỦA NANO OXIT SẮT TỪ 41

2.6.1 Quang phân hủy Xanh metylen 41

2.6.2 Quang phân hủy Alizarin red 43

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46

3.1 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÍ 46

3.1.1 Xác định độ ẩm 46

3.1.2 Xác định hàm lượng tro 46

3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT LÁ BÀNG 47

3.2.1 Khảo sát thời gian chiết 47

3.2.2 Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng 49

3.3 TỔNG HỢP NANO OXIT SẮT TỪ 51

3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐẶC TRƯNG CỦA HẠT NANO OXIT SẮT TỪ 52

3.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XÚC TÁC QUANG PHÂN HỦY HỢP CHẤT HỮU CƠ CỦA NANO OXIT SẮT TỪ 55

3.5.1 Đường chuẩn của Xanh metylen và Alizarin red 55

3.5.2 Thử khả năng xử lý hợp chất màu của nano oxit sắt từ 57

3.5.3 Quang phân hủy Xanh metylen 58

3.5.4 Quang phân hủy Alizarin red 64

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Công nghệ nano là một bước tiến bộ vượt bậc trong lịch sử khoa học của nhân loại Công nghệ tiên tiến này đã góp phần mở ra những cơ hội mới thúc đẩy sự phát triển của nhiều lĩnh vực khác nhau trong đời sống từ y học, hóa học, bảo vệ môi trường đến sự phát triển về kinh tế và xa hơn là nâng cao chất lượng cuộc sống con người Tuy nhiên, chính bởi khả năng ứng dụng phong phú của mình, công nghệ nano cũng đặt ra những thách thức lớn về khả năng phát triển vũ khí loại mới với sức tàn phá kinh hoàng Chính vì lẽ đó, việc nghiên cứu và sử dụng đúng đắn những ứng dụng của công nghệ nano để phục vụ những mục đích cao đẹp cho cuộc sống con người là điều hết sức cần thiết

Các phương pháp chế tạo vật liệu nói chung và hạt nano nói riêng rất phong phú và đa dạng Mỗi cách tổng hợp đều có ưu, nhược điểm khác nhau Tùy mục đích sử dụng loại vật liệu nano nào mà người ta có thể chọn cách tổng hợp thích hợp và có hiệu quả cao Ngày nay người ta quan tâm nhiều đến ngành hóa học xanh (hay còn gọi là hóa học bền vững) trong đó có phương pháp hóa học xanh, tức là dung dung dịch chiết thực vật Phương pháp hóa học xanh thực mang lại những ưu điểm như giảm thiểu hoặc loại bỏ phát sinh và sử dụng chất nguy hiểm độc hại, tạo

ra sản phẩm bền hơn, ít độc hại hơn và hoàn toàn có khả năng tái chế,…

Xúc tác xanh không chỉ thay thế một phần chất tham gia phản ứng hoặc làm cho quá trình diễn ra hiệu quả hơn mà còn giảm tác động xấu đến môi trường và giảm chi phí cho các quá trình sản xuất hóa chất

Một số ví dụ về các loại hạt nano được tổng hợp bằng phương pháp hóa học xanh và ứng dụng của nó như: Hạt nano SiO2 được tổng hợp từ trro vỏ trấu ứng dụng trong xử lý nước thải; Hạt nano oxit sắt từ bọc SiO2 ứng dụng trong y học để chuấn đoán sớm bệnh viêm gan siêu vi C và ung thư thời kỳ đầu; Tổng hợp hạt nano Fe3O4 từ dịch chiết rong nâu…

Cũng như công nghệ nano, ngày nay với sự phát triển về mọi mặt đã tạo ra nhiều sản phẩm đáp ứng nhu cầu con người đặc biệt là trong lĩnh vực công nghiệp trong các ngành công nghiệp thuốc nhuộm được sử dụng rộng rãi cho các sản phẩm thiết yếu như may mặc, cao su, giấy, mỹ phẩm, y tế,… Thuốc nhuộm được sử dụng

đa số có tính tan cao là tác nhân gây ô nhiễm và hậu quả là tổn hại dến con người, các sinh vật sống Hiện nay có nhiều phương pháp xử lý thuốc nhuộm chủ yếu là phương pháp hóa học, trong đó sử dụng vật liệu nano làm xúc tác cho các quá trình phản ứng, hay phương pháp hấp phụ ngày càng được sử dụng rộng rãi

Như vậy, để tìm hiểu rõ hơn về vật liệu nano nói chung và vật liệu nano

Fe3O4 cũng như vai trò nano Fe3O4 trong bảo vệ môi trường nói riêng, chúng tôi

chọn đề tài “Nghiên cứu điều chế nano Fe 3O4 từ dung dịch Fe(NO3)3 bằng dịch chiết lá bàng và ứng dụng xúc tác cho phản ứng quang phân hủy Xanh metylen

và Alizarin Red”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xây dựng quy trình tổng hợp nano Fe3O4 từ dung dịch Fe(NO3)3 và dịch chiết lá bàng

- Ứng dụng nano Fe3O4 xúc tác cho phản ứng quang phân hủy Xanh metylen

và Alizarin Red

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Hạt nano Fe3O4 từ dung dịch Fe(NO3)3 và dịch chiết lá bàng

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Nghiên cứu lý thuyết

- Thu thập, phân tích các tài liệu về nano, tính chất và phương pháp điều chế vật liệu nano; Phương pháp hóa học xanh điều chế hạt nano

- Tìm hiểu thông tin về phản ứng quang phân hủy Xanh metylen và Alizarin Red: cơ chế, phương pháp nghiên cứu

4.2 Nghiên cứu thực nghiệm

- Thu thập nguyên liệu

- Xử lý mẫu

- Phương pháp chiết tách: phương pháp chưng ninh sử dụng dung môi là nước

- Phương pháp xác định các thông số hóa lý của lá bàng: khối lượng (xác định độ ẩm, hàm lượng tro)

- Phương pháp phân tích công cụ: phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS)

- Phương pháp đo hiển vi điện tử quét (Scanning electron Microscope – SEM); Hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscope – TEM); Phương pháp nhiễu xạ tia X (X–ray diffraction – XRD); Phổ hồng ngoại chuyển hóa Fourie (FTIR)

- Phương pháp khảo sát khả năng xúc tác của hạt nano oxit sắt từ trong phản ứng quang phân hủy Xanhmetylen và Alizarin red

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Nghiên cứu này giúp cho chúng ta hiểu biết rõ hơn về phương pháp điều chế hạt nano oxit sắt từ bằng phương pháp hóa học xanh, an toàn, ít tốn kém

- Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có rất nhiều ở nước ta là lá bàng để tổng hợp hạt nano Fe3O4 và ứng dụng làm xúc tác cho phản ứng quang phân hủy Xanh metylen và Alizarin Red

6 Bố cục luận văn

Ngoài phần mở đầu (3 trang), kết luận và kiến nghị (2 trang) và 38 tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 13 bảng, 43 hình và 3 chương như sau:

Chương 1 - TỔNG QUAN (27 trang)

Chương 2 - NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (15 trang)

Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (25 trang)

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

1.1 GIỚI THIỆU VỀ NANO

1.1.1 Khái niệm và nguồn gốc của công nghệ nano

a) Khái niệm công nghệ nano

Công nghệ nano (nanotechnology) là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomet (1 nm = 10−9 m) [2]

b) Nguồn gốc công nghệ nano

Năm 1959, khái niệm về công nghệ nano được nhà vật lý người Mỹ Richard Feynman nhắc đến khi ông đề cập tới khả năng chế tạo vật chất ở kích thước siêu nhỏ đi từ quá trình tập hợp các nguyên tử, phân tử Những năm 1980, nhờ sự ra đời của hàng loạt các thiết bị phân tích, trong đó có kính hiển vi đầu dò quét (SPM hay STM) có khả năng quan sát đến kích thước vài nguyên tử hay phân tử, con người có thể quan sát và hiểu rõ hơn về lĩnh vực nano Vào năm 1986 Gerd Binnig, Calvin Quate và Christoph Gerber sáng chế kính hiển vi lực nguyên tử (tiếng Anh: Atomic force microscope, viết tắt là AFM) là một thiết bị quan sát cấu trúc vi mô bề mặt của vật rắn dựa trên nguyên tắc xác định lực tương tác nguyên tử giữa một đầu mũi

dò nhọn với bề mặt của mẫu, có thể quan sát ở độ phân giải nanômét [3], [4]

Hình 1.1 Sơ đồ giải thích cơ chế làm việc của kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)

Trong thập kỷ qua các sản phẩm của nền công nghiệp công nghệ nano đã nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường, kể cả trong lĩnh vực bình thường [ 2]

Bộ trưởng Bộ Khoa học Công nghệ Anh, Lord Sainsbury nói: "Công nghệ nano có khả năng tiềm tàng rất lớn Nó có thể đem lại rất nhiều lợi ích trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau Tuy nhiên, chúng ta buộc phải xem xét chúng dưới một góc độ khác, góc độ đạo đức, sức khoẻ, sự an toàn và phản ứng xã hội" [32]

1.1.2 Ứng dụng của công nghệ nano

Công nghệ nano có ứng dụng rất lớn trong cuộc sống và là một công nghệ triển vọng ngay tại thời điểm hiện tại lẫn tương lai Thử tưởng tượng có những thiết

bị nhỏ cỡ nano có thể đi vào trong con người, tìm ra các bộ phận bị "ốm" và tuyệt hơn là góp phần làm bộ phận đó "khỏe" trở lại Công nghệ này cũng được đánh giá

là sạch (ít gây ô nhiễm) và hiệu quả hơn các công nghệ hiện tại [32]

a) Trong lĩnh vực y tế

Y tế là một trong những ứng dụng lớn nhất của công nghệ nano Ví dụ như việc điều trị bệnh ung thư, nhiều phương pháp điều trị khác nhau đã được thử nghiệm để có thể hạn chế các khối u phát triển và tiêu diệt chúng ở cấp độ tế bào Các hạt nano này sẽ được đưa đến các khối u bên trong cơ thể, sau đó chúng được tăng nhiệt độ bằng tia laser hồng ngoại chiếu từ bên ngoài để có thể tiêu diệt các khối u

Không dừng lại ở đó, các nhà khoa học còn nghiên cứu một dự án nanorobot

vô cùng đặc biệt Với những chú robot có kích thước siêu nhỏ, có thể đi vào bên trong cơ thể con người để đưa thuốc điều trị đến những bộ phận cần thiết Việc cung cấp thuốc một cách trực tiếp như vậy sẽ làm tăng khả năng cũng như hiệu quả điều trị [32]

b) Trong lĩnh vực điện tử và năng lượng

Công nghệ nano cũng đóng góp không nhỏ trong lĩnh vực điện tử, đặc biệt là công nghệ năng lượng Đã chế tạo các pin mặt trời bằng các lớp mấp mô các hạt tinh thể nano bán dẫn, các chấm lượng tử cách ly hoặc sắp xếp chặt thành dãy trật tự/ không trật tự Loại pin mặt trời khác là các chấm lượng tử nuôi cấy ghép tự sắp

xếp hai chiều hoặc ba chiều, loại khác dùng các hạt tinh thể nano của oxit có dải cấm rộng (như TiO2),…[2]

Và trong thực tế có thể bạn đang sử dụng một số sản phẩm của công nghệ nano, một số sản phẩm khá phổ biến trên thị trường như chuột, bàn phím cũng được phủ một lớp nano kháng khuẩn [32]

c) Nano trong xử lý môi trường

Một số ứng dụng vật liệu nano để làm giảm ô nhiễm môi trường đã đạt được hiệu quả tích cực Pha các hạt nano oxit cesium vào mazut làm cho nhiệt độ đốt cháy các hạt bụi khói giảm xuống, do đó làm giảm ô nhiễm lượng khí thải Các hạt bụi sắt nano có tính oxi hóa cao, khi bơm hạt sắt nano trong một chất lỏng thích hợp xuống gần các hố chôn rác thì khí các hạt này oxi hóa, nó sẽ làm cho nhiều chất hữu

cơ cùng tham gia quá trình oxi hóa và bị phân hủy và không còn gây độc hoặc bị kìm giữ mà không bị khuếch tán lan trong nền đất

d) Trong lĩnh vực thời trang - may mặc

Ngành công nghiệp thời trang đã bước sang một trang mới với việc áp dụng công nghệ nano trong một số loại vải đặc biệt

Kể từ đầu những năm 2000, ngành công nghiệp thời trang đã bước sang một trang mới với việc áp dụng công nghệ nano trong một số loại vải đặc biệt Một ý tưởng vô cùng đặc biệt với loại quần áo có khả năng diệt vi khuẩn gây mùi hôi khó chịu trong quần áo đã trở thành hiện thực với việc áp dụng các hạt nano bạc Các hạt nano bạc này có thể thu hút các vi khuẩn và tiêu diệt các tế bào của chúng Ứng dụng hữu ích này đã được áp dụng trên một số mẫu quần áo thể thao và đặc biệt hơn

là được sử dụng trong một loại quần lót khử mùi [32]

e) Công nghệ nano trong tự nhiên

Có một sự thật là các ứng dụng của công nghệ nano hiện nay đều có thể tìm thấy trong tự nhiên Ví dụ như một ứng dụng của công nghệ nano trên các loại vải khiến chúng không thấm nước và bụi bẩn, bạn có thể thấy điều tương tự khi những giọt nước lăn trên bề mặt của lá sen Bề mặt của lá sen được bao phủ bởi một lớp lông đặc biệt có kích thước cỡ nanomet, khiến những giọt nước không thể ngấm hay

bám vào bề mặt của lá Mô phỏng điều này, các nhà khoa học đã tạo ra một lớp ống nano siêu nhỏ trên bề mặt của vải và từ đó tạo ra những bộ quần áo không thấm nước và chống bụi bẩn

f) Thực phẩm từ công nghệ nano

Các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm thay đổi các loại thực phẩm ở cấp

độ nguyên tử và phân tử, khiến các loại thực phẩm này thay đổi hương vị cũng như giàu dinh dưỡng hơn Điều này đồng nghĩa với việc chúng ta sẽ được thưởng thức những món ăn với hương vị vô cùng lạ mà giá trị dinh dưỡng vẫn cao nhờ công nghệ nano thực phẩm

Công nghệ nano cũng sẽ giúp lưu trữ thực phẩm được lâu hơn nhiều lần bằng cách tạo ra những vật liệu đựng thực phẩm có khả năng diệt khuẩn Chúng ta có thể thấy nhiều loại tủ lạnh hiện nay được phủ một lớp nano bạc bên trong để tiêu diệt vi khuẩn Thậm chí một số loại hộp thực phẩm cao cấp hiện nay cũng được phủ một lớp bạc nano bên trong [32]

1.2 HẠT NANO OXIT SẮT TỪ

1.2.1 Giới thiệu về oxit sắt từ

Fe3O4 khan là chất bột nặng màu đen (d = 5,16 g/cm3 , tnc = 1540oC) Dễ bị oxi hóa ngoài không khí ẩm đến Fe2O3 Fe3O4.H2O (chất bột màu nâu thẫm)

Fe3O4 (magnetite) là hợp chất oxit phổ biến của nguyên tố sắt, vật liệu này thuộc họ ferrite spinel có hai phân mạng từ không tương đương và tương tác giữa các phân mạng là phản sắt từ Vật liệu Fe3O4 có cấu trúc spinel đảo

Công thức phân tử: FeO Fe2O3 hay Fe3O4

Mô hình ion: [Fe3+]A[ Fe3+Fe2+]BO4

2-Các ion O2- hình thành nên mạng lập phương tâm mặt với hằng số mạng a =

8,398 Ǻ Các ion Fe3+

, Fe2+ có bán kính ion nhỏ hơn sẽ phân bố trong khoảng trống giữa các ion O2- Ion Fe2+ chiếm 1/4 ở vị trí bát diện và ion Fe3+ chiếm 1/8 ở vị trí tứ diện và 1/4 ở vị trí bát diện Cấu trúc này được mô tả như hình 1.2

Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể của Fe 3 O 4

1.2.2 Tính chất của các hạt nano oxit sắt từ

Khi kích thước vật liệu Fe3O4 giảm đến vùng nanomet thì cấu trúc tinh thể của các hạt nano Fe3O4 không thay đổi so với vật liệu khối Tuy nhiên, các nghiên cứu cấu trúc tinh thể bằng nhiễu xạ tia X chứng minh lõi các hạt nano Fe3O4 có cấu trúc spinel đảo Giá trị các thông số mạng có thay đổi so với vật liệu khối, giá trị hằng số mạng a thường nhỏ hơn so với mẫu khối Điều này được giải thích bởi tỷ phần các nguyên tử và ion bề mặt so với toàn bộ thể tích là tương đối lớn và sự oxi hóa của các ion Fe2+ trên bề mặt hạt thành ion Fe3+ dẫn đến thay đổi tỷ lệ sắp xếp ion trong hai phân mạng tứ diện và bát diện [30]

- Tính chất liên quan đến hiệu ứng bề mặt

Khi kích thước vật liệu từ giảm đến cỡ nanomet thì số nguyên tử trên bề mặt

là lớn so với tổng số nguyên tử của vật liệu, do đó hiệu ứng bề mặt đóng vai trò quan trọng và ảnh hưởng nhiều đến tính chất từ Hiệu ứng bề mặt làm giảm momen

từ bão hòa và là nguyên nhân chính đóng góp vào giá trị dị hướng tổng cộng trong các hạt nano Fe3O4

- Trạng thái siêu thuận từ

Khái niệm siêu thuận từ được đưa ra bởi Frenkel và Dorfman vào năm

1930 Năm 1949, Neel đã chỉ ra rằng, khi năng lượng dao động nhiệt lớn hơn năng lượng dị hướng từ tinh thể thì hướng của mômen từ tự phát của hạt có thể thay đổi

từ hướng của trục dễ sang hướng khác ngay cả khi không có từ trường ngoài (Hình

1.3) Hay nói cách khác, dưới một kích thước hạt đặc trưng nào đó thì kích thích nhiệt sẽ gây ra sự thăng giáng nhanh của momen từ và quá trình đảo chiều từ độ có thể xảy ra, lúc này mômen từ tương tự như một spin riêng lẻ trong vật liệu thuận từ Toàn bộ hệ spin có thể bị quay đồng bộ và nhanh chóng đạt trạng thái cân bằng nhiệt dưới tác dụng của từ trường ngoài Trạng thái từ của tập hợp các hạt từ không tương tác như trên được gọi là siêu thuận từ [25]

Hình 1.3 Một số đặc tính từ của vật liệu từ: Sắt từ, siêu thuận từ và thuận từ

1.2.3 Một số phương pháp chế tạo hạt nano oxit sắt từ

a) Phương pháp nghiền

Phương pháp nghiền được phát triển từ rất sớm để chế tạo hạt nano từ tính dùng cho các ứng dụng vật lý như truyền động từ môi trường không khí vào buồng chân không, làm chất dẫn nhiệt trong các loa công suất cao, Sau khi nghiền, sản phẩm phải trải qua một quá trình phân tách hạt rất phức tạp để có được các hạt tương đối đồng nhất Phương pháp nghiền có ưu điểm là đơn giản và chế tạo được vật liệu với khối lượng lớn Nhược điểm của phương pháp này là tính đồng nhất của các hạt nano không cao vì khó có thể khống chế quá trình hình thành hạt nano Hạt nano từ tính chế tạo bằng phương pháp này thường được dùng cho các ứng dụng vật

lý [5], [27]

CoFe 2 O 4 Fe2O3 Fe3O4 FeCo FePt CoPt

Ni

Co

b) Phương pháp đồng kết tủa

Trong phương pháp kết tủa từ dung dịch, khi nồng độ của chất đạt đến một trạng thái bão hòa tới hạn, trong dung dịch sẽ xuất hiện đột ngột những mầm kết tụ Các mầm kết tụ đó sẽ phát triển thông qua quá trình khuyếch tán của vật chất từ dung dịch lên bề mặt của các mầm cho đến khi mầm trở thành hạt nano (Hình 1.4)

Để thu được hạt có độ đồng nhất cao, người ta cần phân tách hai giai đoạn hình thành mầm và phát triển mầm Trong quá trình phát triển mầm, cần hạn chế sự hình thành của những mầm mới Phương pháp đồng kết tủa là một trong những phương pháp thường được dùng để tạo các hạt oxit sắt Có hai cách để tạo oxit sắt bằng phương pháp này đó là hydroxide sắt bị oxi hóa một phần bằng một chất oxi hóa nào đó và già hóa hỗn hợp dung dịch có tỉ phần hợp thức Fe2+

và Fe3+ trong dung môi nước Phương pháp thứ nhất có thể thu được hạt nanô có kích thước từ 30 nm –

100 nm [29] Phương pháp thứ hai có thể tạo hạt nano có kích thước từ 2 nm – 15

nm [22] Bằng cách thay đổi pH và nồng độ ion trong dung dịch mà người ta có thể

có được kích thước hạt như mong muốn đồng thời làm thay đổi điện tích bề mặt của các hạt đã được hình thành

Hình 1.4 Cơ chế hình thành và phát triển hạt nanô trong dung dịch

Cơ chế tổng hợp hạt nano Fe3O4 như sau: với tỉ phần mol hợp lí Fe3+/Fe2+ = 2 : 1 trong môi trường kiềm có pH = 9 – 14 và trong điều kiện thiếu oxi [12]

Fe3+ + H2O  Fe(OH)x3-x (thông qua quá trình mất proton)

Fe2+ + H2O  Fe(OH)y2-y (thông qua quá trình mất proton) Fe(OH)x3-x + Fe(OH)y2-y  Fe3O4 (thông qua quá trình oxi hóa và dehydride hóa, pH > 9, nhiệt độ 60°)

Tổng hợp các phản ứng trên chúng ta có phương trình sau:

Hình 1.5 Hệ nhũ tương nước trong dầu và dầu trong nước

Phương pháp vi nhũ tương cũng là một phương pháp chế tạo hạt nano đã được thế giới ứng dụng từ lâu do khả năng điều khiển kích thước hạt dễ dàng của

nó Cơ chế cụ thể của phản ứng xảy ra trong hệ vi nhũ tương như sau: Phản ứng hóa học tạo các chất mong muốn sẽ xảy ra khi ta hòa trộn các hệ vi nhũ tương này lại với nhau Có 2 cách để các phân tử chất phản ứng gặp nhau:

Cách thứ nhất: Các phân tử chất phản ứng thấm qua lớp màng chất hoạt hóa

bề mặt ra ngoài và gặp nhau Nhưng thực tế thì tỷ lệ sản phẩm tạo thành theo cách này là rất nhỏ,không đáng kể

Cách thứ hai: Khi các hạt vi nhũ tương của các chất phản ứng gặp nhau, nếu

có đủ lực tác động thì 2 hạt nhỏ (A,B) có thể tạo thành một hạt lớn hơn(C) Các chất phản ứng trong 2 hạt nhỏ sẽ hòa trộn, phản ứng xảy ra trong lòng hạt lớn và sản phẩm mong muốn được tạo thành (ở đây là các hạt magnetite Fe3O4) Các hạt magnetite Fe3O4 sau khi tạo thành sẽ bị chất hoạt hóa bề mặt bao phủ và ngăn cản không cho phát triển thêm về kích thước

d) Phương pháp hóa siêu âm

Phương pháp hóa siêu âm là các phản ứng hóa học được hỗ trợ bởi sóng siêu

âm cũng được dùng để tạo hạt nano oxit sắt [13] Hóa siêu âm là một chuyên ngành của hóa học, trong đó, các phản ứng hóa học xảy ra dưới tác dụng của sóng siêu âm như một dạng xúc tác [19] Sóng siêu âm là sóng dọc, là quá trình truyền sự co lại

và giãn nở của chất lỏng Tần số thường sử dụng trong các máy siêu âm là 20 kHz cao hơn ngưỡng nhận biết của tai người (từ vài Hz đến 16 kHz)

Hình 1.6 Sự hình thành và phát triển của lỗ hổng trong lòng chất lỏng dưới tác

dụng của sóng siêu âm

Sau nhiều chu kì phát triển lỗ hổng không thể hấp thụ năng lượng sóng siêu

âm được nữa nên bị suy sụp rất nhanh tạo thành các điểm nóng

Đây là phương pháp rất đơn giản để tạo hạt nano từ tính với từ độ bão hòa rất cao Khi chiếu xạ siêu âm dung dịch chứa muối iron (II) acetate thì xuất hiện các phản ứng sau:

H2O  H· + OH·

H· + H·  H2OH· + OH·  H2O2

Fe(CH3COO)2  Fe2+ + 2(CH3COO)Chất oxi hóa mạnh hydrogen peroxide sẽ oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ theo phản ứng sau:

-2Fe2+ + H2O2  2Fe3+ + 2OHCác ion Fe2+ và Fe3+ kết hợp với nhau để tạo thành magnetite Tốc độ hình thành các gốc hydroxyl được ước lượng là 25 mM/phút dưới khí Ar Bằng cách điều khiển nhiệt độ mà chúng tôi có thể tạo các hạt Fe3O4 với các hình dạng khác nhau (Hình 1.7)

-Hình 1.7 Bằng phương pháp hóa siêu âm có thể tạo các hạt que Fe 3 O 4

e) Phương pháp điện hóa

Phương pháp điện hóa cũng được dùng để chế tạo hạt nano oxit sắt từ tính [36] Dung dịch điện hóa là dung dịch hữu cơ Kích thước của hạt nano từ 3 – 8 nm

được điều khiển bằng mật độ dòng điện phân Sự phân tán của các hạt nano nhờ vào các CHHBM dương Phương pháp này phức tạp và hiệu suất không cao như các phương pháp khác nên ít được nghiên cứu

f) Phương pháp nhiệt phân

Phương pháp nhiệt phân là phương pháp rất hiệu quả để có thể chế tạo hạt nano với quy mô lớn Phương pháp này được chia làm hai phương pháp nhỏ là nhiệt phân bụi hơi và nhiệt phân laser Phương pháp nhiệt phân bụi hơi có thể tạo các hạt mịn nhưng các hạt này thường kết tụ lại với nhau thành các hạt lớn hơn Trong khi phương pháp nhiệt phân laser tạo các hạt mịn ít kết tụ với nhau

1.2.4 Một số ứng dụng của hạt nano oxit sắt từ

a) Trong tự nhiên

Trước đây người ta cho rằng vật liệu này chỉ được tạo thành khi đất đá nóng chảy ở nhiệt độ và áp suất cao Đến tận năm 1962 người ta mới tìm thấy magnetite còn được hình thành ở bên trong cơ thể của một sinh vật chuyên ăn tảo ở biển đó là

ốc biển [21] Sự có mặt của magnetite làm cho răng của sinh vật này cứng hơn để có thể tiêu hóa thức ăn dễ dàng hơn Muối sắt từ bên ngoài đi vào trong cơ thể và được chuyển hóa thành hydroxide sắt

Hình 1.8 Ảnh hiển vi của khuẩn xoắn từ tính

Khuẩn này có hai roi và có đến 60 hạt từ tính ở bên trong xắp xếp thành một

chuỗi Thanh ngang có chiều dài 0,5 mm

Người ta đã thử nghiệm khả năng ứng dụng của các vi khuẩn từ tính Để làm được điều đó thì phải nuôi cấy các vi khuẩn có từ tính dưới điều kiện thông thường

b) Trong y sinh học

Phân tách và chọn lọc tế bào, ADN

Phân tách tế bào sử dụng các hạt nano từ tính là một trong những phương pháp thường được sử dụng Quá trình phân tách được chia làm hai giai đoạn: đánh dấu thực thể sinh học cần nghiên cứu và tách các thực thể được đánh dấu ra khỏi môi trường bằng từ trường Việc đánh dấu được thực hiện thông qua các hạt nano từ tính Hạt nano thường dùng là hạt oxit sắt Đây là cách rất hiệu quả và chính xác để đánh dấu tế bào Các hạt từ tính được bao phủ bởi các chất hoạt hóa tương tự các phân tử trong hệ miễn dịch đã có thể tạo ra các liên kết với các tế bào hồng cầu, tế bào ung thư phổi, vi khuẩn, tế bào ung thư đường tiết niệu và thể golgi Đối với các

tế bào lớn, kích thước của các hạt từ tính đôi lúc cũng cần phải lớn, có thể đạt kích thước vài trăm nanomet Quá trình phân tách được thực hiện nhờ một gradient từ trường ngoài Từ trường ngoài tạo một lực hút các hạt từ tính có mang các tế bào được đánh dấu Các tế bào không được đánh dấu sẽ không được giữ lại và thoát ra ngoài

Hình 1.9 Nguyên tắc tách tế bào bằng từ trường sử dụng bốn thanh nam châm tạo

ra một gradient từ trường xuyên tâm

Tách tế bào bằng từ trường đã được ứng dụng thành công trong y sinh học Đây là một trong những phương pháp rất nhạy để có thể tế bào ung thư từ máu, đặc biệt là khi nồng độ tế bào ung thư rất thấp, khó có thể tìm thấy bằng các phương pháp khác [20] Người ta có thể phát hiện kí sinh trùng sốt rét trong máu bằng cách

đo từ tính của kí sinh trùng đánh dấu từ hoặc đánh dấu các tế bào hồng cầu bằng chất lỏng từ tính [28] Ngoài ra, trong phản ứng PCR trong sinh học nhằm khuyếch đại ADN nào đó, quá trình làm giàu ADN ban đầu cũng được thực hiện nhờ hạt nanô từ tính [18]

Dẫn truyền thuốc

Một trong những nhược điểm quan trọng nhất của hóa trị liệu đó là tính không đặc hiệu Khi vào trong cơ thể, thuốc chữa bệnh sẽ phân bố không tập trung nên các tế bào mạnh khỏe bị ảnh hưởng do tác dụng phụ của thuốc Chính vì thế việc dùng các hạt từ tính như là hạt mang thuốc đến vị trí cần thiết trên cơ thể (thông thường dùng điều trị các khối u ung thư) đã được nghiên cứu từ những năm

1970, những ứng dụng này được gọi là dẫn truyền thuốc bằng hạt từ tính [24] Hiệu quả của việc dẫn truyền thuốc phụ thuộc vào cường độ từ trường, gradient từ trường, thể tích và tính chất từ của hạt nano [11]

Hình 1.10 Nguyên lí dẫn thuốc dùng hạt nanô từ tính

Mạch máu

Một thanh nam châm bên ngoài rất mạnh tạo ra một gradient từ trường kéo các hạt nano từ tính gắn với thuốc đến vị trí mong muốn Ở đó quả trình nhả thuốc diễn ra làm cho hiệu quả sử dụng thuốc được tăng lên nhiều lần

Hình 1.11 Nguyên lí chức năng hóa bề mặt của hạt nanô từ tính có cấu trúc vỏ/lõi

Lõi của hạt là oxit sắt, vỏ là lớp silica, các nhóm chức bên ngoài có thể là carboxyl, amino, streptavidin,…

Nghiên cứu dẫn truyền thuốc đã được thử nghiệm rất thành công trên động vật, đặc biệt nhất là dùng để điều trị u não Việc dẫn truyền thuốc đến các u não rất khó khăn vì thuốc cần phải vượt qua hàng rào băng cách giữa não và máu, nhờ có trợ giúp của hạt nanô từ có kích thước 10-20 nm, việc dẫn truyền thuốc có hiệu quả hơn rất nhiều Việc áp dụng phương pháp này đối với người tuy đã có một số thành công, nhưng còn rất khiêm tốn

Đốt nhiệt từ

Phương pháp đốt các tế bào ung thư bằng từ trường ngoài mà không ảnh hưởng đến các tế bào bình thường là một trong những ứng dụng quan trọng khác của hạt nanô từ tính Một trong những nghiên cứu đầu tiên về đốt nhiệt từ xuất hiện

từ năm 1957 [16] Nguyên tắc hoạt động là các hạt nano từ tính có kích thước từ 20 – 100 nm được phân tán trong các mô mong muốn sau đó tác dụng một từ trường xoay chiều với tần số 1,2 MHz bên ngoài đủ lớn về cường độ và tần số để làm cho các hạt nanô hưởng ứng mà tạo ra nhiệt nung nóng những vùng xung quanh Nhiệt

độ khoảng 42°C trong khoảng 30 phút có thể đủ để giết chết các tế bào ung thư trong khi các tế bào thường vẫn an toàn (Hình 1.16)

Hình 1.12 Nghiên cứu thử nghiệm đốt nhiệt từ trên thỏ

Hình 1.12 cho thấy nhiệt độ bên ngoài và bên trong u bướu (hai đường trên cùng) cao hơn nhiều so với nhiệt độ của những vùng xung quanh (những đường dưới)

Nghiên cứu về kĩ thuật tăng thân nhiệt cục bộ được phát triển từ rất lâu và có rất nhiều công trình đề cập đến kĩ thuật này nhưng chưa có công bố nào thành công trên người Khó khăn chủ yếu đó là việc dẫn truyền lượng hạt nano phù hợp để tạo

ra đủ nhiệt lượng khi có sự có mặt của từ trường ngoài mạnh trong phạm vi điều trị cho phép Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nung nóng cục bộ là lưu lượng máu

và phân bố của các mô [17]

Tăng độ tương phản cho ảnh cộng hưởng từ

Các hạt nano siêu thuận từ tạo thành từ oxit sắt hoặc hợp chất chứa Gd thường được sử dụng như tác nhân làm tăng độ tương phản trong cộng hưởng từ (Hình 1.14) Ví dụ, hạt nano oxit sắt được bao phủ dextran có tính tương hợp sinh học và có thể được đào thải qua gan sau khi sử dụng Các hạt nano này được phát hiện bởi màng lưới nội mô của cơ thể Độ tương phản trong ảnh cộng hưởng từ hạt nhân dựa trên hiện tượng các mô khác nhau sẽ hấp thu khác nhau Các hạt nano có

đường kính 30 nm có thể nhanh chóng đi vào gan và tì trong khi những cơ quan

khác thì chậm hơn

Hình 1.13 Cơ chế của cộng hưởng từ hạt nhân

Hình 1.14 Thời gian hồi phục khi có mặt của hạt nanô từ tính và khi không có hạt

nano từ tính

Như vậy, mật độ hạt nanô ở các cơ quan là khác nhau, dẫn đến sự nhiễu loạn

từ trường địa phương cũng khác nhau làm tăng độ tương phản trong ảnh cộng hưởng từ do thời gian hồi phục bị thay đổi khi đi từ mô này đến mô khác Những hạt có kích thước nhỏ sẽ có thời gian tồn tại trong cơ thể lâu hơn vì màng lưới nội

mô nhận biết chúng khó hơn, thời gian hồi phục của các proton trong các tế bào ung không bị ảnh hưởng nhiều Dựa trên điều này người ta xác định được các hạch bạch huyết, ung thư gan và ung thư não [14], [23]

c) Đối với xử lý ô nhiễm môi trường

Loại bỏ các tạp chất vô cơ, hữu cơ trong nước,

Làm vật liệu hấp phụ: được sử dụng khi xử lý nước thải chứa hàm lượng chất độc hại không cao Quá trình hấp phụ kim loại nặng xảy ra giữa bề mặt lỏng của dung dịch chứa kim loại nặng và bề mặt rắn

Diệt khuẩn ecoli: nano oxit sắt từ có tính kháng khuẩn nên được nghiên cứu

và ứng dụng để diệt khuẩn

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÂY BÀNG

1.3.1 Giới thiệu về cây bàng

a) Giới thiệu sơ bộ về cây bàng

Hình 1.15 Hình ảnh cây bàng tại khu vực nhà xe sinh viên trường Đại học Sư

Phạm – Đà Nẵng Phân loại khoa học

Giới (regnum): Plantae

Bộ (ordo) : Myrtales

Họ (familia) : Combretaceae

Chi (genus) : Terminalia

Loài (species): T catappa

Bàng (danh pháp hai phần: Terminalia catappa) là một loài cây thân gỗ lớn sinh sống ở vùng nhiệt đới, thuộc họ Trâm bầu (Combretaceae) Nguồn gốc của loài này hiện vẫn đang là vấn đề gây tranh cãi, nó có thể có nguồn gốc từ Ấn Độ, bán đảo Mã Lai hay New Guinea Còn ở nước ta, cây mọc từ Quảng Ninh tới Vũng Tàu – Côn Đảo và các đảo ngoài khơi từ bắc vào nam Ngoài ra, cây bàng được trồng khá phổ biến ở công viên, sân trường, đường phố, vỉa hè…[37]

b) Đặc điểm nổi bật của cây bàng

Bàng thuộc loại cây thân gỗ lớn, cây thân to chiều cao cây nếu được trồng trong điều kiện thích hợp có thể cao tới 25 m Cành bàng mọc vòng làm cho tán cây xòe ra như cái ô che mát Thân cây bàng có màu nâu, nhẵn, thân mọc cao mới bắt đầu phát nhánh cành

Lá cây bàng to có hình chiếc thìa, đầu tròn, mặt trên lá nhẵn mặt dưới lá bàng có lông màu hung nhạt phiến lá dài khoảng 20 – 30 cm, rộng 10 – 13 cm Lá cây có màu xanh đậm, lá non có màu xanh cốm đẹp mắt, lá mọc dày sát nhau Bàng

là cây rụng lá, cứ vào độ cuối thu lá bàng rụng hết để trơ ra cây bàng với toàn cành nhánh trơ trọi, trước khi rụng thì các lá chuyển màu thành màu đỏ ánh hồng hay nâu vàng, do các sắc tố như violaxanthin, lutein hay zeaxanthin Vào mùa xuân bàng bắt đầu đâm chồi nảy lộc, lá xanh tốt nhất vào mùa hè như muốn tạo thêm những khoảng xanh mướt làm giảm đi cái nắng của mùa hè

Hoa bàng mọc nhiều thành từng bông dài từ 15 – 20 cm, trên cán của hoa có lông tơ mềm Hoa bàng có màu trắng, bông nhỏ li ti Quả bàng có hình bầu dục, nhẵn và dẹt với hai bên dài hẹp

Quả bàng non có màu xanh khi quả chín nó có màu vàng nhạt Hạt bàng có nhân màu trắng, bên trong chứa dầu Mùa quả bàng là từ tháng 8-10 hàng năm Phần đầu quả hơi nhọn, quả dài 4cm và rộng khoảng 3 cm, dày 15 mm, quả nhẵn có cơm màu vàng đỏ, có xơ bên trong [31]

1.3.2 Thành phần hóa học của lá bàng

Lá chứa một số flavonoid (chẳng hạn kamferol hay quercetin) cũng như các chất tanin (như punicalin, punicalagin, tercatin), các chất saponin và phytosterol Lá chứa corigalin, acid galic và acid elagic, brevifolin carboxylic acid

Vỏ thân cây bàng chứa 25-35% tanin pyrogalic va tanin catechic

Vỏ và gỗ chứa acid elagic, acid galic, (+) – catechin, (-) – epicatechin và (+) – leucocyanidin, nhân chứa 52,02% chẩt béo và 25,42% protein, 5,98% đường [35]

1.3.3 Tác dụng dược lý – Công dụng

Cây bàng được trồng nhiều ở công viên, sân vườn, vỉa hè, dọc những con phố…có tác dụng tạo bóng mát, làm dịu đi cái nắng gắt Cây bàng còn giúp hút khí độc hại, khói bụi làm cho bầu không khí thêm trong lành, mát mẻ hơn Ngoài ra cây bàng còn có khá nhiều công dụng khác nữa, cụ thể [35]:

- Cao vỏ thân cây bàng (bỏ lớp vỏ đen bên ngoài) có tác dụng lợi tiểu

- Lá được dùng làm thuốc chữa cảm sốt, làm ra mồ hôi, chữa tê thấp, viêm loét

và lỵ Nhựa lá non trộn với dầu hạt bông và nấu chín là một thứ thuốc để chữa hủi

- Búp non phơi khô tán bột rắc trị ghẻ, trị sâu quảng, sắc đặc ngậm trị sâu răng Dùng tươi, xào nóng để đắp và chườm nơi đau nhức

- Vỏ thân sắc uống trị lỵ và tiêu chảy, rửa vết loét, vết thương

- Hạt nấu uống để trị tiêu chảy ra máu

1.4 TỔNG QUAN VỀ HỢP CHẤT MÀU

1.4.1 Sơ lược về hợp chất màu

Phẩm màu (thường gọi : thuốc nhuộm) là những chất hữu cơ có màu, có khả năng nhuộm màu các vật liệu như vải, giấy, nhựa, da Thuốc nhuộm có thể có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng hợp Hiện nay con người hầu như chỉ sử dụng thuốc nhuộm tổng hợp Đặc điểm nổi bật của các loại thuốc nhuộm là độ bền màu

và tính chất không bị phân hủy Màu sắc của thuốc nhuộm có được là do cấu trúc hóa học : một cách chung nhất, cấu trúc thuốc nhuộm bao gồm nhóm mang màu và nhóm trợ màu Ngoài những nhóm mang màu (quynon, azo, nitro), phẩm màu còn

chưa các nhóm trợ màu như –OH, –NH2,… có tác dụng làm tăng màu và tăng tính bám của sản phẩm vào sợi [1]

Nhóm mang màu là những nhóm chứa các nối đôi liên hợp với hệ điện tử không cố định như: >C = C <, > C = N – , –N = N –, –NO2 …

Nhóm trợ màu là những nhóm thế cho hoặc nhận điện tử như: –NH2,

–COOH, – SO3H, – OH…đóng vai trò tăng cường màu của nhóm mang màu bằng cách dịch chuyển năng lượng của hệ điện tử

Thuốc nhuộm rất đa dạng về thành phần hóa học, màu sắc, phạm vi sử dụng

Có 2 cách phân biệt thuốc nhuộm cơ bản:

- Theo cấu tạo hóa học: Thuốc nhuộm azo, thuốc nhuộm antraquinon, thuốc nhuộm polymetyn, thuốc nhuộm inđigoit, thuốc nhuộm lưu huỳnh, thuốc nhuộm arylmetan

- Theo cách thức sử dụng: thuốc nhuộm axit, thuốc nhuộm hoạt tính, thuốc nhuộm bazơ – cation

Một vài loại thuốc nhuộm cơ bản:

- Thuốc nhuộm azo: trong phân tử thuốc nhuộm này có một hoặc nhiều nhóm azo (–N=N–) Và phân tử thuốc nhuộm có một nhóm azo là monaazo, có hai nhóm azo là diazo và có nhiều nhóm azo là tri và polyazo Thuốc nhuộm azo được sản xuất nhiều, chiếm 50% tổng sản lượng thuộc nhuộm

- Thuốc nhuộm trực tiếp: Là loại thuốc nhuộm anion có dạng tổng quát

Ar – SO3Na Khi hoà tan trong nước nó phân ly cho về dạng anion thuốc nhuộm và bắt màu vào sợi trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc môi trường kiềm Trong tổng số thuốc nhuộm trực tiếp thì có 92% thuốc nhuộm azo

- Thuốc nhuộm bazơ cation: Các thuốc nhuộm bazơ dễ nhuộm tơ tằm, bông cầm màu bằng tananh Là các muối clorua, oxalat hoặc muối kép của bazơ hữu cơ chúng dễ tan trong nước, khi hòa tan phân ly thành cation là các ion mang màu, còn anion là các ion không mang màu

- Thuốc nhuộm axit: là muối của axit mạnh và bazơ mạnh nên khi hòa tan vàonước thì phân ly thành các ion Các ion mang màu của thuốc nhuộm tích

điện âm (Ar–SO3–) sẽ hấp phụ vào các tâm tích điện dương của vật liệu Thuốc nhuộm axit có khả năng tự nhuộm màu xơ sợi protein (len, tơ tằm, polyamit) trong môi trường axit

1.4.2 Sơ lược về Xanh metylen

a) Giới thiệu Xanh metylen

Công thức phân tử: C16H18N3ClS (M = 373,9 g/mol)

Công thức cấu tạo:

Tên gọi khác: methylthioninium clorua

Danh pháp IUPAC: Tris(4-(dimethylamino)phenyl)methylium chloride

Xanh metylen xanh lần đầu tiên được Heinrich Caro điều chế vào năm 1876

Nó nằm trong Danh sách Thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới

Xanh metylen là một loại thuốc nhuộm bazo cation Tinh thể Xanh metylen

có màu xanh lá cây thẫm có ánh đồng đỏ hoặc bột nhỏ màu xanh lá cây thẫm Tan trong nước và các dung môi ethanol, chloroform, axit acetic và glyxerol Không tan trong axit oleic

Điều chế: Hợp chất Xanh metylen được điều chế bằng cách oxy hóa

dimethyl-4-phenylenediamine với sự có mặt của natri thiosulfat

Tính hấp thụ ánh sáng

Độ hấp thụ ánh sáng tối đa gần 670 nm Các chi tiết cụ thể của sự hấp thụ phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm sự proton hóa, hấp phụ các vật liệu khác, nồng độ và các tương tác khác [36]

Hình 1 16 Đồ thị biểu diễn sự hấp thụ ánh sáng của Xanh metylen

b) Một số ứng dụng của Xanh metylen

Xanh metylen là một chất được sử dụng rộng rãi trong các ngành nhuộm, mực in, hóa học, sinh học, y học, nuôi trồng thủy sản, … [34], [36]

Trong lĩnh vực y tế

Xanh metylen được sử dụng như thuốc điều trị bệnh máu nâu, điều trị bệnh vảy nến mảng bám, chống nhiễm trùng đường tiết niệu.Xanh metylen cũng được sử dụng trong nhuộm màu của tế bào, nhiễm sắc thể, và được phun lên niêm mạc của đường tiêu hóa để xác định dysplasia hoặc tổn thương tiền ung thư

Hình 1.17 Các tế bào máu của người bị nhuộm màu Xanh metylen

Đôi khi dùng liều Xanh metylen như một thuốc giải độc đối với ngộ độc xyanua kali, một phương pháp đầu tiên được thử nghiệm thành công vào năm 1933 bởi tiến sĩ Matilda Moldenhauer Brooks ở San Francisco, mặc dù lần đầu tiên được

chứng minh bởi Bo Sahlin của Đại học Lund, vào năm 1926

Trong lĩnh vực hóa học

Trong hóa học phân tích, Xanh metylen được sử dụng như một chất chỉ thị với thế oxi hóa khử tiêu chuẩn là 0,01 V Dung dịch của Xanh metylen có màu xanh trong môi trường oxi hóa, nhưng sẽ mất màu và chuyển sang không màu nếu tiếp xúc với một chất khử Xanh metylen còn được sử dụng làm chất chỉ thị để phân tích một số nguyên tố theo phương pháp động học

Trong sinh học

Trong sinh học, Xanh metylen được sử dụng làm chất nhuộm cho một số quy trình nhuộm khác nhau, như vết bẩn của Wright và vết nhăn của Jenner Vì nó

là một kỹ thuật nhuộm tạm thời, nên màu xanh methylene cũng có thể được sử dụng

để kiểm tra RNA hoặc DNA dưới kính hiển vi hoặc trong gel: ví dụ, một dung dịch màu Xanh metylen có thể được sử dụng để nhuộm RNA trên các màng lai ở bắc blotting để xác minh lượng axit nucleic hiện diện

Nó cũng có thể được sử dụng như là một chỉ thị để xác định xem các tế bào nhân chuẩn như men có còn sống hay đã chết Màu Xanh metylen được giảm trong các tế bào khả thi, để lại chúng không có vết xước Tuy nhiên, các tế bào chết không thể làm giảm oxi hóa Xanh metylen và các tế bào được nhuộm xanh

Đối với môi trường

Xanh metylen dung để thử nước Phản ứng màu trong dung dịch axit Xanh metylen có tính axit có chứa chloroform có thể phát hiện chất hoạt động bề mặt anion trong mẫu nước Một xét nghiệm như vậy được biết đến như là một xét nghiệm MBAS (xét nghiệm chất hoạt động Xanh metylen )

Trong nuôi trồng thuỷ sản

Xanh metylen được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản và các cá thể cá nhiệt đới như là một phương pháp điều trị nhiễm nấm Xanh metylen thường được sử