Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu nano co3o4 sử dụng glucomannan làm chất định hướng cấu trúc

CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TỔNG HỢP VẬT LIỆU THEO PHƯƠNG PHÁP KHUÔN MỀM SỬ DỤNG CHẤT ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC .... Có nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu nano Co3O4 như: tổng hợp sol-gel [28], tổng hợ

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HUỲNH HOÀNG ANH

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và các kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, đƣợc các đồng tác giả cho phép sử dụng và chƣa đƣợc công

bố trong bất kì một công trình nào khác

Tác giả

Huỳnh Hoàng Anh

LỜI CÁM ƠN

Những lời đầu tiên trong luận văn này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS TS Trần Thị Văn Thi đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi

để tôi có thể hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Hóa học, bộ môn Hóa Hữu cơ, trường Đại Học Sư Phạm đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành tốt luận văn Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Hóa hữu cơ, trường Đại Học Khoa Học đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn NCS Lê Lâm Sơn đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong quá trình làm thực nghiệm

Cuối cùng xin được gửi lời cảm ơn gia đình và bạn bè tôi đã động viên và giúp

đỡ cả vật chất lẫn tinh thần trong thời gian thực hiện luận văn

Huế, tháng 11 năm 2018

Học viên

Huỳnh Hoàng Anh

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7

MỞ ĐẦU 9

1 Lý do chọn đề tài 9

2 Mục đích nghiên cứu 10

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 10

4 Phương pháp nghiên cứu 10

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 10

6 Cấu trúc của luận văn 10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 12

1.1 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP KHUÔN MỀM (SOFT TEMPLATE) 12

1.1.1 Hai phương pháp tổng hợp vật liệu nano 12

1.1.2 Phương pháp khuôn mềm (Soft template) 12

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TỔNG HỢP VẬT LIỆU THEO PHƯƠNG PHÁP KHUÔN MỀM SỬ DỤNG CHẤT ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC 13

1.3 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU NANO Co3O4 16

1.3.1 Cấu trúc tinh thể 16

1.3.2 Tính chất vật lý và hóa học 18

1.3.3 Một số nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Co3O4 19

1.3.4 Ứng dụng của vật liệu nano Co3O4 20

1.4 TỔNG QUAN VỀ GLUCOMANNAN (GM) 20

1.4.1 Đặc điểm cấu tạo 20

1.4.2 Tính chất vật lý 21

1.4.3 Tính chất hóa học 22

1.4.4 Ứng dụng 22

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 24

2.1.1 Tổng hợp vật liệu nano Co3O4 sử dụng glucomannan làm chất định hướng cấu trúc 24

2.1.2 Một số đặc trưng khác của vật liệu nano Co3O4 24

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

2.2.1 Phương pháp tinh chế GM 24

2.2.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu 26

2.2.3 Phương pháp trắc quang- tạo màu với hỗn hợp phenol- acid sulfuric xác định hàm lượng GM tinh khiết 27

2.2.4 Phương pháp chuẩn độ acid – base để xác định hàm lượng nhóm acetyl ( DA) của glucomannan 28

2.2.5 Phương pháp đặc trưng vật liệu 29

2.3 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 36

2.3.1 Thiết bị và dụng cụ 36

2.3.2 Hóa chất 36

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA GM ĐƯỢC SỬ DỤNG LÀM CHẤT ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC 37

3.1.1 Trạng thái 37

3.1.2 Hàm lượng GM tinh khiết 37

3.1.3 Phổ hồng ngoại (FT-IR) 39

3.1.5 Ảnh chụp SEM 41

3.1.6 Giản đồ nhiễu xạ tia X 41

3.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP Co3O4 VÀ ĐẶC TRƯNG CỦA Co3O4 THU ĐƯỢC 42

3.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ Co(NO3)2 ban đầu 42

3.2.2 Ảnh hưởng của thể tích dung dịch Co(NO3)2 48

3.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung 50

3.2.4 Ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt 53

3.3 MỘT SỐ ĐẶC TRƯNG KHÁC CỦA SẢN PHẨM NANO Co3O4 ĐÃ TỔNG HỢP Ở ĐIỀU KIỆN LỰA CHỌN 56

3.3.1 Phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) 56

3.3.2 Phổ hồng ngoại 57

3.3.3 Ảnh hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (HRTEM) 58

3.3.4 Đường hấp phụ đẳng nhiệt N2 (BET) 59

KẾT LUẬN 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

1 BET Brunauer-Emmett-Teller Đẳng nhiệt hấp phụ - khử

hấp phụ N2

3 DTA Differential Thermal Analysis Phân tích nhiệt vi sai

4 EDX Energy Dispersive X-Ray

11 TEM Transmission Electron

Microscopy Ảnh chụp qua kính hiểu vi

điện tử truyền qua

12 TA Thermal Analysis Phương pháp phân tích

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tổng hợp một số nghiên cứu về tổng hợp vật liệu kim loại oxide /kim

loại dạng nano sử dụng chất định hướng cấu trúc 13

Bảng 1.2 Một số nghiên cứu tổng hợp vật liệu Co3O4 19

Bảng 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tạo gel 21

Bảng 2.1 Danh mục hóa chất 36

Bảng 3.1 Độ hấp thụ quang của các dung dịch D-glucose chuẩn 37

Bảng 3.2 Hàm lượng glucomannan (P=0,95, n= 3) 38

Bảng 3.3 Độ acetyl của GM tính theo phương pháp chuẩn độ acid- base 40

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Tế bào đơn vị của tinh thể Co3O4 17

Hình 1.2 Các cấu trúc nano Co3O4 với nhiều hình thái khác nhau 17

Hình 1.3 Cấu trúc mạch của glucomannan, với thành phần lặp lại GGMM 20

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình tinh chế bột GM 25

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình tổng hợp vật liệu nano Co3O4 26

Hình 2.3 Nguyên tắc chung của chụp ảnh qua kính hiển vi điện tử quét 29

Hình 2.4 Sơ đồ tương tác giữa chùm electron sơ cấp với mẫu rắn 30

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý cơ bản của TEM 30

Hình 2.6 Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể 32

Hình 2.7 Các kiểu đường hấp phụ-giải hấp đẳng nhiệt theo IUPAC 36

Hình 3.1 (A) Mẫu GM thương phẩm chưa qua tinh chế; (B) Mẫu GM đã qua tinh chế 37

Hình 3.2 Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ D-glucose 38

Hình 3.3 Phổ hồng ngoại của GM sau tinh chế 39

Hình 3.4 Ảnh SEM của GM sau tinh chế 41

Hình 3.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X của GM sau tinh chế 41

Hình 3.6 Ảnh SEM của các mẫu Co3O4 (ghi ở hai chế độ phóng đại khác nhau) được tổng hợp từ các dung dịch Co2+ có nồng độ ban đầu khác nhau 44

Hình 3.7 Ảnh SEM của: a) GM, b) Mẫu tiền chất Co(NO3)2/GM từ dung dịch Co2+ 1 M trước khi nung 45

Hình 3.8 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu Co(NO3)2/GM và Co3O4 được tổng hợp từ dung dịch Co2+ có nồng độ khác nhau 46

Hình 3.9 Giản đồ XRD của Co3O4 được tổng hợp từ dung dịch Co2+ 1M 46

Hình 3.10 Ảnh TEM của Co3O4 tổng hợp từ dung dịch Co2+ 1 M 47

Hình 3.11 Ảnh SEM của các mẫu Co3O4 tổng hợp được tương ứng với các thể tích dung dịch Co2+ 1 M khác nhau 49

Hình 3.12 Giản đồ phân tích nhiệt của: (a) Co(NO3)2/GM; (b) GM 50

Hình 3.13 Ảnh SEM của Co3O4 thu được ở các nhiệt độ nung: 300; 400; 500; 600 (lần lượt) tương ứng với nồng độ Co(NO3)2 ban đầu: 0,05 M; 0,3 M; 1 M 52

Hình 3.14 Hình ảnh SEM của vật liệu tổng hợp với tốc độ gia nhiệt khác nhau: 2

/ phút; 5 / phút; 10 / phút; 15 / phút 54

Hình 3.15 Phổ EDX của vật liệu được tổng hợp ứng với nồng độ Co2+ 1 M, nhiệt

độ nung ở 600 , tốc độ gia nhiệt 2 /phút 56

Hình 3.16 Phổ EDX của tiền chất Co(NO3)2/GM 56

Hình 3.17 Phổ hồng ngoại của GM, Co(NO3)2/GM và Co3O4 57

Hình 3.18 a); b) Ảnh HRTEM của Co3O4 được tổng hợp từ dung dịch Co2+ 1 M, nhiệt độ nung ở 600 , tốc độ gia nhiệt 2 /phút 59

Hình 3.19 Đường đẳng nhiệt hấp phụ/ giải hấp phụ nito ở 77K của mẫu Co3O4được tổng hợp từ dung dịch Co2+ 1 M 59

Hình 3.20 Đường cong phân bố kích thước mao quản của mẫu Co3O4 60

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, oxide kim loại chuyển tiếp dạng nano hạt đã nhận được nhiều quan tâm nghiên cứu vì có hoạt tính xúc tác, từ tính cao… [36; 58] Trong đó, vật liệu nano Co3O4 nhận được nhiều sự quan tâm nghiên cứu do có nhiều ứng dụng như làm vật liệu cảm biến khí, phim điện tử, cathode pin, xúc tác dị thể và vật liệu từ tính [34; 36; 58] Có nhiều phương pháp tổng hợp vật liệu nano

Co3O4 như: tổng hợp sol-gel [28], tổng hợp sử dụng chất hoạt động bề mặt [45], phân hủy nhiệt [48], phương pháp kết tủa [58]… Trong các phương pháp đó, sử dụng chất định hướng cấu trúc là phương pháp tốt hơn cả vì có thể kiểm soát được cấu trúc và hình dạng hạt do cấu trúc không gian 3 chiều được giới hạn Việc chuẩn

bị các vật liệu nano trong mạng lưới polymer thường tạo ra phức nano ổn định do

sự tương tác giữa các hạt nano và chất nền [6]

Gần đây, các polysaccharide có hoạt tính sinh học đã nhận được sự quan tâm ngày càng cao trong lĩnh vực y học, sinh học Cũng như nhiều polysaccharide tự nhiên, glucomannan có giá rẻ, không độc, có khả năng tương thích sinh học và phân hủy sinh học Glucomannan được tách ra từ củ của các loài thuộc chi

Amorphophallus, họ Ráy (Araceae) Glucomannan có nhiều tính chất quý như tạo

dung dịch có độ nhớt cao, tạo gel ổn định, tương thích sinh học cao, không độc nên được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực khác nhau như y học, dược phẩm, thực phẩm,… [26] Ở Việt Nam, cho đến nay đã phát hiện được khoảng 20 loài

Amorphophallus phân bố từ Bắc đến Nam Trong lĩnh vực thực phẩm, glucomannan

được sử dụng như chất làm đặc, chất ổn định, tác nhân tạo gel, tạo màng Trong y học, sử dụng glucomannan vào khẩu phần ăn có thể giúp giảm cân vì glucomannan

là chất không sinh ra năng lượng, làm giảm cholesterol trong máu, mỡ máu, điều hòa đường huyết mà ít gây ra phản ứng phụ [26] Trong hóa học, do sự có mặt của nhiều nhóm phân cực mạnh như hydroxyl (-OH), glucomannan có khả năng tạo phức kiểu chelate với nhiều ion kim loại, đặc biệt là các kim loại nặng nên được sử dụng để hấp thụ nhiều kim loại, tách và phân tích chúng Tuy nhiên, việc sử dụng

glucomannan làm chất định hướng cấu trúc trong tổng hợp vật liệu nano chưa được nghiên cứu nhiều ở cả trong và ngoài nước

Với những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu tổng hợp và

đặc trưng vật liệu nano Co 3 O 4 sử dụng glucomannan làm chất định hướng cấu trúc”

2 Mục đích nghiên cứu

- Tổng hợp và ghi nhận được các đặc trưng của vật liệu nano Co3O4

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Vật liệu nano Co3O4 sử dụng glucomannan làm chất định hướng cấu trúc

4 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí thuyết: Tổng quan tài liệu về glucomannan (cấu trúc, tính

chất); vật liệu nano Co3O4 (cấu trúc, tính chất và các phương pháp tổng hợp khác); các nghiên cứu trước đây về sử dụng polysaccharide làm chất định hướng cấu trúc

- Nghiên cứu thực nghiệm:

+ Phương pháp tổng hợp Co3O4 sử dụng glucomannan làm chất định hướng cấu trúc

+ Các phương pháp đặc trưng vật liệu: X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Energy

Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX), Brunauer-Emmett-Teller (BET),

High-Resolution Transmisson Electron Microscopy (HR-TEM), Thermal Gravimetric Analysis (TGA), Differential Thermal Analysis (DTA), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR)

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Góp phần phát triển phương pháp nghiên cứu tổng hợp vật liệu oxide dạng nano sử dụng pollysaccharide làm chất định hướng cấu trúc

- Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần tạo ra dạng vật liệu nano Co3O4 sử dụng chất định hướng cấu trúc thân thiện với môi trường

6 Cấu trúc của luận văn

Luận văn được chia thành các chương sau:

+ Giới thiệu về phương pháp khuôn mềm (Soft template)

+ Các nghiên cứu về tổng hợp vật liệu theo phương pháp khuôn mềm sử dụng chất định hướng cấu trúc

+ Tổng quan về vật liệu nano Co3O4 và GM

- Chương 2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

+ Nội dung nghiên cứu: Tổng hợp vật liệu nano Co3O4 sử dụng glucomannan làm chất định hướng cấu trúc và một số đặc trưng khác của Co3O4

+ Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng các phương pháp đặc trưng hóa lí, phương pháp trắc quang – tạo màu với hỗn hợp phenol – acid sulfuric, phương pháp chuẩn độ acid – base

- Chương 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận

+ Kết quả ảnh hưởng nồng độ dung dịch Co(NO3)2 ban đầu

+ Kết quả ảnh hưởng của thể tích dung dịch Co(NO3)2

+ Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ nung

+ Kết quả ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt

+ Kết quả đặc trưng hóa lý của của vật liệu nano Co3O4

- Kết luận

- Kiến nghị

- Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP KHUÔN MỀM (SOFT TEMPLATE) 1.1.1 Hai phương pháp tổng hợp vật liệu nano

Để tạo ra các vật liệu nano, hiện nay có hai cách tiếp cận chủ yếu:

Cách tiếp cận thứ nhất là tiếp cận từ trên xuống (top-down), tức là xuất phát

từ các kích cỡ lớn, nhỏ nhất là micrometer Các sản phẩm chế tạo theo cách này có thể điều chỉnh kích thước khá tốt, có đặc trưng vật lý rất rõ và thường sử dụng các phương pháp vật lý kiểu quang khắc, đi kèm với các chùm ion, các chùm hạt, chùm điện tử và có thể tạo các vật liệu có kích thước cỡ 50 nm Tuy nhiên chất lượng hình thái học không cao, khá tốn kém và đòi hỏi phải có thiết bị máy móc hiện đại [17]

Cách tiếp cập thứ hai là tiếp cận từ dưới lên (bottom-up), tức là chủ yếu sử dụng các phương pháp hóa học để lắp ghép các đơn vị nguyên từ hoặc phân tử lại với nhau nhằm thu được cấu trúc nano Cách tiếp cận này vẫn còn tương đối mới, đang ngày càng thu hút sự chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới và không đòi hỏi các thiết bị hiện đại [17]

So với các phương pháp vật lý (top-down) đã được thương mại hóa trong các ứng dụng công nghiệp để chế tạo ra các cấu trúc nano, các phương pháp hóa học đang chiếm ưu thế về khả năng thu được các dạng cấu trúc nano có hình thái học tốt

và tính đồng nhất cao

1.1.2 Phương pháp khuôn mềm (Soft template)

So với phương pháp khuôn cứng (hard template), tổng hợp vật liệu theo phương pháp khuôn mềm là một phương pháp tổng hợp các dạng cấu trúc nano khác nhau dựa vào các cấu trúc tự lắp ráp từ các chất hoạt động bề mặt, các olygomer, các polymer dị thể hay các phân tử sinh học (các chuỗi AND, các virus hình que) Khuôn có thể tan trong nước hay trong các dung môi phân cực và đóng vai trò như một micelle dẫn hướng cho quá trình hình thành, phát triển của các dạng cấu trúc nano khác nhau [2]

Tổng hợp vật liệu theo phương pháp khuôn mềm cho phép điều chỉnh kích thước và cấu trúc của vật liệu nano thông qua điều chỉnh cấu trúc của khuôn mềm

1.2 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ TỔNG HỢP VẬT LIỆU THEO PHƯƠNG PHÁP KHUÔN MỀM SỬ DỤNG CHẤT ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC

Bảng 1.1 Tổng hợp một số nghiên cứu về tổng hợp vật liệu kim loại oxide /kim

loại dạng nano sử dụng chất định hướng cấu trúc

Kim loại

Hình thái, cấu trúc vật liệu thu được

Ứng dụng

[TLTK] , năm xuất bản

1 Glucomannan KGM/Ag

Hạt nano với hình dạng khác nhau:

hình cầu với đường kính từ 10-30 nm, tương tự hình sao với độ dài cạnh khoảng 20 nm

[53],

2006

2 Glucomannan FeNi

Hạt nano hình cầu đường kính 80-100

nm

Tách từ trường, vật liệu ghi từ trường có mật

Xúc tác cho phản ứng khử của 4-nitrophenol với NaBH4

nm

Hạt nano hình cầu với kích thước 10 –

30 nm

Tế bào nhiên liệu vi sinh, vật liệu điện cực cho thiết

bị siêu tụ điện

và cảm biến khí H2S

Hạt NiO khoảng

10 – 100 nm,

Co3O4 khoảng 8 –

10 nm, Mn2O3khoảng 10 – 50 nm

nm

Úng dụng làm vật liệu xúc tác quang và loại bỏ H2S

độ tổng hợp

Hoạt tính quang xúc tác phân hủy anilin dưới

[32],

2016

thấy

11 Cellulose –Fe2O3

Kích thước hạt tương đối đồng đều, trung bình là

35 nm

Loại bỏ PO4trong nước thải

[30],

2017

13 Tinh bột bắp PbO

Vị trí góc = 29,82055 hạt nano

có kích thước là 9,54 nm

m2/g

Bảo vệ chống lại tia UV

- Tinh bột - Hạt nano có kích

thước 100 – 150

nm

- Hạt nano có kích thước 2 – 16 nm

Từ kết quả tổng hợp ở bảng 1.1, cho thấy khi sử dụng chất định hướng cấu trúc có thể dễ dàng điều chỉnh kích thước và hình dạng hạt Việc sử dụng GM làm chất định hướng cấu trúc để tổng hợp vật liệu kim loại nano chưa nhiều, đã sử dụng

để tổng hợp Ag, FeNi, Au Mặt khác, chỉ có công trình [25] tổng hợp Co3O4 sử

Hình 1.1 Tế bào đơn vị của tinh thể Co3O4 Các hình cầu màu xanh nhạt và màu

xanh đậm biểu thị các ion Co2+ và Co3+, màu đỏ là các ion O2- [18]

Cấu trúc nano của Co3O4 đã đƣợc biết đến với nhiều dạng hình thái nhƣ ống nano, thanh nano, dây nano, hạt cầu, nano dạng tấm, nano bát diện và nano dạng con nhộng [41; 51]…

Hình 1.2 Các cấu trúc nano Co3O4 với nhiều hình thái khác nhau [51]

1.3.2 Tính chất vật lý và hóa học

Co3O4 là chất bột màu đen, không tan trong nước, không có từ tính ở nhiệt

độ thấp, phân hủy ở 940 tạo thành CoO; bị H2, CO, Al,… khử thành kim loại khi nung; tác dụng với acid chlorhydric HCl chỉ tạo ra muối Co(II) và giải phóng khí

Cl2 [8]

Co3O4 + 4H2 3Co + 4H2O

Co3O4 + 8HCl 3CoCl2 + 4H2O + Cl2

1.3.3 Một số nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Co 3 O 4

Bảng 1.2 Một số nghiên cứu tổng hợp vật liệu Co3O4

[42],

2016

Từ kết quả tổng hợp ở bảng 1.2, cho thấy có nhiều phương pháp khác nhau

để tổng hợp Co3O4 dạng nano Với công trình [42] sử dụng chất định hướng cấu trúc thu được Co3O4 dạng nano tấm

1.3.4 Ứng dụng của vật liệu nano Co 3 O 4

- Trong phân tích điện hóa: Nano Co3O4 dạng tấm được nghiên cứu làm anode cho pin Lithium với công suất 1717 và 1090 mAh [54]

- Trong lĩnh vực cảm biến khí: Tấm nano Co3O4 ứng dụng để làm vật liệu cảm biến khí ethanol với giới hạn phát hiện LOD = 0,2 ppm và độ nhạy dự tính cho phát hiện khí ethanol là 116,96 ppm-1 [41]

- Trong lĩnh vực xúc tác: vật liệu nano Co3O4 được ứng dụng làm chất xúc tác cho quá trình điện phân oxy trong môi trường kiềm [28], Co3O4 nano/graphene

là chất xúc tác cho phản ứng khử oxy [44], oxy hóa xúc tác cyclohexane đến cyclohexanol và cyclohexanone trên các tinh thể nano Co3O4 với oxy phân tử [58], xúc tác cho quá trình oxy hóa xanh và quá trình hydro hóa [34]

1.4 TỔNG QUAN VỀ GLUCOMANNAN (GM)

1.4.1 Đặc điểm cấu tạo

Glucomannan là polysaccharide, phần lớn có cấu tạo mạch thẳng, được tạo nên từ các đơn vị cấu trúc là D-glucose và D-mannose, liên kết với nhau bởi liên kết β-1,4-glycoside Tùy thuộc vào nguồn gốc GM mà tỷ lệ giữa D-glucose và D-

mannose trong phân tử khác nhau Glucomannan chiết xuất từ Amorphophallus

konjac có tỷ lệ D-mannose: D-glucose là 1,6:1 [13; 37], từ cây phong đỏ

(Acerrubrum L.) là 2:1, từ Salvia offcinalis L là 1,3:1 [11] Tại vị trí carbon C3 và

C6 có thể có thêm liên kết β-1,3-glycoside và β-1,6-glycoside với một số đơn vị cấu trúc khác Dưới đây là công thức cấu tạo ứng với tỷ lệ GGMM( với G= glucose; M= mannose) của GM, trong đó đơn vị glucose thứ 2 chứa nhóm acetate

Hình 1.3 Cấu trúc mạch của glucomannan, với thành phần lặp lại GGMM

Ngoài ra, đối với một số loại GM, nhóm hydroxyl ở nguyên tử carbon C6 của một số mắt xích được acetyl hóa với độ thế từ 5 – 10% Người ta đã xác định được

khối lượng phân tử trung bình của GM chiết xuất từ loài Amorphophallus konjac từ

200.000 – 2.000.000 Dalton [21]

1.4.2 Tính chất vật lý

- Tính tan trong nước và ethanol [14; 15]

Tính tan trong nước là một trong những tính chất quan trọng của vật liệu polymer nói chung và polysaccharide nói riêng bởi vì nó ảnh hưởng đến phạm vi và khả năng ứng dụng của loại vật liệu này

Tùy thuộc vào cấu trúc và nguồn gốc, độ tan của GM khác nhau Yếu tố có tính quyết định tới tính tan của GM là độ acetyl hóa Đối với loại GM có độ acetyl hóa thấp, liên kết hydro nội phân tử là tương đối mạnh nên GM không tan trong nước Trong khi đó, loại GM có độ acetyl hóa cao (khoảng 19 mắt xích có một acetyl hóa) thì sự hình thành liên kết hydro nội phân tử giảm đáng kể, do đó làm tăng độ tan Các GM đều có độ tan kém trong ethanol

- Khả năng tạo gel: Là tính chất quan trọng ảnh hưởng đáng kể đối với khả

năng ứng dụng của loại vật liệu từ GM trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm và lĩnh vực y dược [9]

Sự khác nhau về nguồn gốc và cấu trúc phân tử GM dẫn đến sự khác nhau về khả năng hình thành gel

Bảng 1.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tạo gel Yếu tố Cơ chế tăng khả năng hình thành gel

Giảm độ acetyl hóa Tăng khả năng hình thành liên kết hydro

Tăng khối lượng phân tử Tăng chiều dài của mạch liên kết và do đó

làm tăng số lượng điểm tiếp xúc nội phân tử Tăng nồng độ GM Tăng số lượng phân tử GM, làm tăng khả

năng tiếp xúc giữa các phân tử

Độ acetyl cao làm chậm lại quá trình tạo gel, GM chỉ tạo gel nhanh trong môi trường kiềm hoặc trong môi trường muối trung tính Ở nồng độ thấp, khả năng hình thành gel GM bị suy giảm bởi khoảng cách giữa các phân tử

1.4.3 Tính chất hóa học [10; 12]

Do có đặc điểm cấu tạo chung của một polysaccharide nên GM có thể tham gia vào nhiều phản ứng hóa học khác nhau để tạo thành các dẫn xuất Các phản ứng xảy ra chủ yếu ở nhóm hydroxyl (-OH), nhóm acetyl và liên kết β-1,4-glycoside

- Phản ứng thủy phân

Dưới tác dụng của các tác nhân cắt mạch là acid, base hoặc enzyme, GM bị polymer hóa với sự cắt đứt các liên kết β-1,4-glycoside trong phân tử, tạo ra các oligoglucomannan và cuối cùng là D-mannose và D-glucose

- Phản ứng deacetyl hóa

Trong môi trường acid hoặc kiềm, nhóm acetyl của GM có thể tham gia phản ứng thủy phân tạo thành GM deacetyl hóa (dạng gel hoặc không tan) và acid acetic hoặc muối acetate [19]

- Ứng dụng của GM làm chất định hướng cấu trúc

Năm 2014, Shaofeng và cộng sự sử dụng GM làm chất định hướng cấu trúc

để tổng hợp vật liệu nano từ tính FeNi [59]

Năm 2014, Junli cùng cộng sự đã sử dụng GM làm chất định hướng cấu trúc cho quá trình tổng hợp Fe3O4 Với sự có mặt của GM, các hạt nano sắt từ phân tán tốt với kích thước nhỏ hơn so với mẫu không có GM là chất định hướng cấu trúc

Sự có mặt của GM là nguyên nhân dẫn đến sự tạo phức của các hạt nano với các nhóm –OH, –COOH trên chuỗi GM Tùy thuộc vào nồng độ của Fe3O4 được thêm vào hỗn hợp phản ứng mà ta sẽ thu được các dạng vật liệu khác nhau (có thể là dạng hạt, dạng sợi) [40]

Zhao và cộng sự sử dụng GM làm chất khử và chất ổn định trong tổng hợp vật liệu nano vàng [31]

- Ứng dụng làm chất mang

Do khả năng phân huỷ sinh học, khả năng hòa tan và khả năng hình thành gel, nên konjac glucomannan có thể được sử dụng rộng rãi trong việc vận chuyển thuốc Năm 2001, Wu và Shen đã phát minh ra một loại bao thuốc từ konjac glucomannan cho bệnh dạ dày mãn tính [57] Năm 2003, Hermelin và Grimshaw đã phát minh ra các chất tổng hợp và phương pháp nâng cao khả năng hấp thụ hoặc xử

lý sự thiếu hụt của ion sắt bằng cách tăng cường tỉ lệ và mức độ tan trong các đối tượng khác nhau Sản phẩm chứa ít nhất hai vật liệu sắt, trong đó có ít nhất một vật liệu có cơ chế giải phóng, chất nền hoặc lớp phủ GM được sử dụng như là chất nền [57]

Một số tài liệu đề cập đến việc nghiên cứu chế tạo các hạt nano mang điện tích dương, kích thước từ 50 đến 2000 nm từ carboxymetyl glucomannan và chitosan trên cơ sở tích điện giữa các nhóm chức mang điện tích trái dấu Hạt nano tạo ra khả năng mang và giải phóng huyết thanh albumin Sự có mặt của GM làm tăng tính ổn định và điều chỉnh khả năng và tốc độ giải phóng protein [25; 27]

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1.1 Tổng hợp vật liệu nano Co 3 O 4 sử dụng glucomannan làm chất định hướng cấu trúc

1 Hàm lượng GM tinh khiết, hàm lượng nhóm acetyl của GM và đặc trưng của

GM được sử dụng làm chất định hướng cấu trúc

2 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Co(NO3)2 ban đầu

3 Ảnh hưởng của thể tích dung dịch Co(NO3)2 ở nồng độ đã chọn

4 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung: 300; 400; 500 và 600 (

5 Ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt: 2; 5; 10 và 15 ( / phút)

6 Sử dụng các đặc trưng SEM, TEM, XRD để theo dõi hình thái Co3O4 tạo thành

2.1.2 Một số đặc trưng khác của vật liệu nano Co 3 O 4 : FT-IR, HRTEM, EDX,

Co3O4

3 Ly tâm, đông khô Dịch keo tổng

Dịch keo 2 Kết tủa 3

1 300 ml nước, khuấy

2 Ly tâm

2.2.2 Phương pháp tổng hợp vật liệu

Nguyên tắc: Tổng hợp nano Co3O4 bằng phương pháp sol – gel với chất định hướng cấu trúc là glucomannan

Tiến hành:

- Bước 1: Bột GM sau tinh chế khuấy tạo gel trong nước, sau đó tủa với

ethanol ở 50 , rút nước bằng ethanol 96 (2 lần) thu được sợi GM, đem khuấy bằng máy khuấy đũa đề thu được sợi GM mịn

- Bước 2: 1,5 g GM đã tinh chế dạng sợi được ngâm trong V mL dung dịch

Co(NO3)2/ ethanol 96 có nồng độ x M trong 24 giờ GM sau khi ngâm được rửa nhanh bằng ethanol 96 theo tỉ lệ 1,5 g GM nguyên liệu/ 20 mL ethanol 96 Tiếp tục lọc để loại ethanol dư, sau đó sấy mẫu ở 50 trong 15 giờ, thu được dạng xốp (tiền chất) Sau đó tiền chất này được nung ở nhiệt độ và tốc độ gia nhiệt thích hợp thu sản phẩm

Sơ đồ quy trình tổng hợp vật liệu nano Co3O4

Dung dịch Co(NO3)2/ ethanol 96

1,5 g GM đã tinh chế dạng sợi, ngâm 24 giờ

Co3O4

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình tổng hợp vật liệu nano Co3O4

2.2.3 Phương pháp trắc quang- tạo màu với hỗn hợp phenol- acid sulfuric xác định hàm lượng GM tinh khiết [22]

Xây dựng đường chuẩn:

- Cân chính xác 0,1000 gam D-Glucose cho vào bình định mức 100 ml rồi định mức bằng nước cất, nồng độ D-Glucose là 1 mg/ml (1000 g/ml)

- Lấy 50 ml dung dịch trên pha thành 500 ml, nồng độ D-Glucose là 100

g/ml

- Lần lượt lấy 0; 25; 50; 75; 100 ml dung dịch glucose trên pha thành 100 ml

- Thu được dãy dung dịch D-Glucose có nồng độ là 0; 25; 50; 75; 100 g/ml

- Mỗi mẫu lấy 1 ml cho vào ống nghiệm có nút đậy, thêm vào mỗi ống nghiệm 1 ml dung dịch phenol 5%, 5 ml H2SO4 đậm đặc, lắc đều các ống nghiệm

- Đặt các ống nghiệm vào cốc nước sôi 2 phút rồi làm lạnh ở nhiệt độ phòng

- Quay ly tâm dung dịch thu được (4000g, 40 phút, 25 ) rồi tách phần không tan lấy phần tan

- Lấy 3 ml rồi định mức tới 50 ml bằng nước cất ta thu được dung dịch

- Lấy 2 ml dung dịch thu được vào ống nghiệm rồi thêm 1 ml thuốc thử phenol 5 % (w/w), thêm 5 ml H2SO4 đậm đặc lắc đều Đặt ống nghiệm vào cốc nước sôi 2 phút rồi làm lạnh về nhiêt độ phòng trong 30 phút

- Đo mật độ quang của dung dịch này ở bước sóng 490 nm Dựa vào phương trình đường chuẩn, suy ra lượng glucose có trong mẫu

từ đó suy ra độ acetyl hóa của GM, sử dụng kali hydro phtalate làm chất nội chuẩn

+ PHP (1,00 g) được hòa tan trong nước cất và được chuẩn độ bằng dung dịch

A, sử dụng phenolphtalein là chất chỉ thị, thu được giá trị Va mL

+ Dung dịch B (10,00mL) được chuẩn độ bằng dung dịch A, sử dụng phenolphtalein là chất chỉ thị, thu được giá trị Vb mL

+ Mẫu GM cần đo (0,500 g) được hòa tan trong nước cất (250 mL) trong 3 giờ

ở nhiệt độ phòng và thêm vào 2 giọt chỉ thị phenolphtalein Dung dịch trên được chuẩn độ bằng dung dịch NaOH ~ 0,1 M đến khi xuất hiện màu hồng bền Sau đó dung dịch A ( 10 mL ) được thêm vào và hỗn hợp tiếp tục được khuấy trong 3 giờ ở nhiệt độ phòng Dung dịch trên được chuẩn độ bằng dung dịch B, thu được giá trị

Vc ( mL )

- Công thức xác định độ acetyl hóa:

DA = - (2.3)

Trong đó:

DA : Hàm lượng nhóm acetyl có trong phân tử glucomannan( phần trăm khối lượng

mPHP : khối lượng của PHP ( g )

Va : thể tích của dung dịch A cần để chuẩn độ dung dịch của PHP ( mL )

Vb : thể tích của dung dịch A cần để chuẩn độ 10 mL dung dịch B ( mL)

Vc : thể tích của dung dịch B cần để chuẩn độ dung dịch mẫu cần xác định độ acetyl hóa ( mL )

mGM : khối lượng bột GM ( g )

2.2.5 Phương pháp đặc trưng vật liệu

2.2.5.1 Phương pháp chụp ảnh qua kính hiển vi điện tử quét (SEM) [5]

Phương pháp SEM được dùng để khảo sát hình thái bề mặt, kích thước và hình dạng tinh thể của vật liệu

Nguyên tắc

Phương pháp SEM sử dụng chùm tia điện tử để tạo ảnh mẫu nghiên cứu Chùm tia điện tử được tạo ra từ súng điện tử qua 2 tụ quang điện tử sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu Khi chùm điện tử đập vào mẫu nghiên cứu sẽ phát ra các chùm điện tử phản xạ Các điện tử phản xạ này được đi qua điện thế gia tốc vào phần thu

và biến đổi thành tín hiệu ánh sáng, tín hiệu được khuếch đại, đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn ảnh Mỗi điểm trên mẫu cho một điểm tương ứng trên màn Độ sáng tối trên màn ảnh phụ thuộc vào lượng điện tử phát ra tới bộ thu

và phụ thuộc hình dạng mẫu nghiên cứu

Hình 2.3 Nguyên tắc chung của chụp ảnh qua kính hiển vi điện tử quét Thực nghiệm Hình thái của vật liệu được đặc trưng bởi ảnh chụp qua kính

hiển vi điện tử quét (SEM) trên thiết bị Jeol JSM 6490 (Nhật Bản)

2.2.5.2 Phương pháp chụp ảnh qua kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

Phương pháp TEM được dùng để khảo sát hình thái của các mặt cắt ngang qua các tinh thể vật liệu

Nguyên tắc

Khi chiếu một chùm tia electron sơ cấp vào mẫu rắn (hình 2.4) chúng ta sẽ nhận được rất nhiều tín hiệu:

Hình 2.4 Sơ đồ tương tác giữa chùm electron sơ cấp với mẫu rắn

Trong đó: Chùm electron truyền qua và electron nhiễu xạ sẽ được sử dụng trong kỹ thuật hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý cơ bản của TEM

Trong phương pháp TEM, nhờ một hệ "lăng kính" điện từ, nguồn electron sơ

mẫu, vì độ suy giảm của chùm tia phụ thuộc vào mật độ và độ dày của mẫu, nên các

electron truyền qua tạo ra ảnh của mẫu trên mặt phẳng 2 chiều dưới dạng ảnh vùng

sáng, trong khi đó các electron nhiễu xạ tạo ra ảnh vùng tối Ảnh được phóng đại

qua các hệ "lăng kính" điện từ

Hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (High-resolution Transmission Electron Microscopy, HR-TEM) là một chế độ ghi ảnh của kính hiển vi điện tử truyền qua cho phép quan sát ảnh vi cấu trúc của mẫu rắn với độ phân giải rất cao,

đủ quan sát được sự tương phản của các lớp nguyên tử trong vật rắn có cấu trúc tinh thể

Nhiễu xạ electron khu vực được chọn (Selected area electron diffraction, SAED), là một kỹ thuật có thể được thực hiện bên trong kính hiển vi điện tử truyền (TEM) để thử nghiệm tính chất tinh thể của vật liệu

Thực nghiệm Hình ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), ảnh TEM

(HR-TEM) độ phân giải cao của mẫu thu được trên JEOL, JEM 1230

2.2.5.3 Phương pháp phân tích nhiệt (Thermal analysis)[6; 7]

Nguyên tắc

Phân tích nhiệt là nhóm các phương pháp nghiên cứu tính chất của mẫu đo khi tác động nhiệt lên mẫu theo một chương trình nào đó khi mẫu được đặt trong môi trường nhất định Việc cung cấp nhiệt năng cho mẫu làm tăng enthalpy và nhiệt

độ của mẫu lên một giá trị xác định tuỳ thuộc vào nhiệt lượng cung cấp và nhiệt dung của mẫu Ở trạng thái vật lý bình thường, nhiệt dung của mẫu biến đổi chậm theo nhiệt độ nhưng khi trạng thái của mẫu thay đổi thì sự biến đổi này bị gián đoạn Khi mẫu được cung cấp nhiệt năng, cùng với sự gia tăng nhiệt độ các quá trình vật lý và hoá học có thể xảy ra, ví dụ: nóng chảy hoặc phân huỷ đi kèm theo sự biến đổi enthalpy, v.v … Các quá trình biến đổi enthalpy có thể ghi nhận bằng phương pháp phân tích nhiệt

Thực nghiệm: Các đường cong phân tích Thermogravimetric (TG-DTG) thu

được bằng cách sử dụng máy phân tích đồng thời Thermogravimetric của Labsys TG/DTA-SETARAM trong môi trường không khí từ 25 đến 800 với tốc độ

2.2.5.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction: XRD) [4]

Phương pháp nhiễu xạ tia X là một trong những phương pháp thường được

sử dụng để nhận dạng cấu trúc và độ tinh thể của vật liệu

Nguyên tắc

Theo nguyên lý cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ các nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một quy tắc xác định Khi chùm tia Rơnghen tới bề mặt tinh thể, các nguyên tử, ion bị kích thích sẽ trở thành tâm phát ra các tia phản xạ (hình 2.1)

Hình 2.6 Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể

Mối liên hệ giữa khoảng cách hai mặt song song (d), góc giữa chùm tia X với mặt phản xạ (), bước sóng () được thể hiện trong hệ thức Vulf – Bragg:

2dsin = n (2.1) Phương trình Vulf – Bragg là cơ sở để nghiên cứu cấu trúc tinh thể Căn cứ vào cực đại nhiễu xạ trên giản đồ (giá trị 2), ta có thể suy ra được khoảng cách d theo phương trình (2.1), so sánh giá trị d vừa tính được với giá trị d chuẩn ta sẽ xác định được thành phần cấu trúc mạng tinh thể của vật liệu cần nghiên cứu

Từ hệ thức Vulf – Bragg có thể thấy rằng, góc phản xạ tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai mặt phẳng song song hay khoảng cách giữa hai lớp nút mạng

Thực nghiệm Hình thái của vật liệu được đặc trưng bởi phương pháp nhiễu

xạ tia X (XRD) trên thiết bị Bruker D8 Advance (Đức)

2.2.5.5 Phương pháp ghi phổ hồng ngoại (IR) [4]

Phương pháp này thường dùng để xác định cấu trúc phân tử của chất nghiên cứu dựa vào các tần số đặc trưng trên phổ đồ của các nhóm chức trong phân

tử

Nguyên tắc

Kỹ thuật này dựa trên hiệu ứng đơn giản là: các hợp chất hóa học có khả năng hấp thụ chọn lọc bức xạ hồng ngoại Sau khi hấp thụ các bức xạ hồng ngoại, các phân tử của các hợp chất hóa học dao động với nhiều vận tốc dao động và xuất hiện dải phổ hấp thụ gọi là phổ hấp thụ bức xạ hồng ngoại, thường gọi đơn giản là phổ hồng ngoại

Trong phương pháp phân tích phổ hồng ngoại, vùng phổ nằm trong khoảng 2,5-25 μm, tương ứng với số sóng 400-4000 cm-1

Khi hấp thụ các bức xạ điện từ trong vùng hồng ngoại trên sẽ dẫn đến dao động phân tử Có 2 loại dao động bao gồm: dao động hóa trị (stretch) và dao động hóa trị biến dạng (bend) Mỗi loại dao động trên còn được phân chia thành dao động đối xứng và dao động bất đối xứng Mỗi loại dao động thường có mức năng lượng khác nhau nên ứng với những tần số hấp thụ khác loại đặc trưng cho từng loại liên kết

Người ta có thể dùng phổ hồng ngoại để phân tích định tính hoặc định lượng Để phân tích định tính, phổ của mẫu đo được so sánh với phổ chuẩn Hoặc

để xác định cấu trúc, dựa vào các phổ và so với bảng chuẩn để tìm các nhóm chức hoặc các nhóm nguyên tử Để phân tích định lượng người ta dựa vào định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer – Lambert – Beer Đầu tiên xây dựng đường chuẩn theo một pic mạnh đặc trưng Sau đó, so sánh cường độ hấp thụ của pic tương ứng mẫu phân tích với đường chuẩn

Thực nghiệm: Phổ hồng ngoại được ghi trên thiết bị IR Prestige – 21

(Shimadzu – Nhật Bản)

2.2.5.6 Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) [3; 46]

Phổ tán xạ năng lượng tia X (thường được gọi là EDS, EDX hay XEDS) (từ đây gọi là phổ EDX) là một kỹ thuật phân tích dùng để phân tích nguyên tố của mẫu rắn

Nguyên tắc

Phổ tán xạ năng lượng tia X sử dụng phổ tia X phát xạ ra khi bắn dòng điện

tử vào mẫu rắn Khi chùm điện tử tương tác với vật thể rắn tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng tỉ lệ với nguyên tử số (Z) của nguyên tử theo định luật Mosley

4

2

3 2 0

m q 3 f=v= ( )(Z-1) 8h e 4

Trong đó me là khối lượng của electron, qe là điện tích của electron, h là hằng

số Planck Theo định luật này, tần số tia X phát ra là đặc trưng của nguyên tử đối với mỗi chất có mặt trong chất rắn Việc ghi nhận phổ tia X phát ra từ vật rắn sẽ cho thông tin về các nguyên tố hóa học có mặt trong mẫu đồng thời cho các thông tin về

tỉ phần các nguyên tố này

Có nhiều thiết bị phân tích EDX nhưng chủ yếu EDX được phát triển trong các kính hiển vi điện tử, ở đó các phép phân tích được thực hiện nhờ các chùm điện

tử có năng lượng cao và được thu hẹp nhờ hệ các thấu kính điện từ Phổ tia X phát

ra sẽ có tần số (năng lượng photon tia X) trả trong một vùng rộng và được phân tích nhờ phổ kế tán sắc năng lượng, do đó ghi nhận thông tin về các nguyên tố cũng như thành phần

Về nguyên tắc, tất cả các nguyên tố có số nguyên tử từ 4 (Be) đến 92 (U) đều

có thể được phát hiện bằng phương pháp này Tuy nhiên, không phải tất cả các thiết

bị đều có thể đo được các nguyên tố nhẹ (Z<10) Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào độ chính xác việc đo cường độ tia X Người ta cho rằng sai số của phương pháp này khoảng ±2% Khi dòng điện tử xuyên qua vật thể rắn, độ phân giải của tia X là hàm số của mật độ, thông thường kích thước hạt vào khoảng vài micrometer là thích hợp độ phân giải tốt nhất của tia X thể hiện ở trên lớp mỏng khoảng 100 nm

Phổ EDX được biểu diễn bằng dạng số hóa với trục X biểu diễn năng lượng tia X (thường từ có độ rộng 10 hay 20 eV) và trục Y biểu diễn số đếm trên một kênh, sự phân giải của phổ EDX là đủ tốt để phân tách các tia K của nguyên tử kế cận

2.2.5.7 Phương pháp hấp phụ - giải hấp phụ đẳng nhiệt nito [4]

Diện tích bề mặt riêng có ý nghĩa khác nhau đối với chất rắn xốp hay không xốp Đối với chất rắn không xốp thì diện tích bề mặt riêng bằng tổng diện tích bên ngoài, còn đối với chất rắn xốp thì diện tích bề mặt riêng là tổng diện tích bên trong của nhiều lỗ xốp lẫn tổng diện tích bên ngoài và giá trị này lớn hơn nhiều so với diện tích bề mặt ngoài

Nguyên tắc

Hiện nay, phương pháp phổ biến để xác định diện tích bề mặt riêng của một chất rắn là đo sự hấp phụ của N2 hoặc một số khí khác có khả năng thâm nhập vào tất cả các mao quản và tính toán diện tích bề mặt riêng dựa vào đường đẳng nhiệt hấp phụ thông qua phương trình BET:

1

1

P

P C V

C C V P

V: thể tích chất bị hấp phụ ở áp suất tương đối P/P0 tính bằng cm3

Vm: thể tích lớp hấp phụ đơn phân tử trên toàn bộ bề mặt S tính bằng cm3 C: hằng số liên quan đến năng lượng hấp phụ đối với lớp bị hấp phụ đầu tiên hay liên quan đến mức độ tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ

Hình 2.7 Các kiểu đường hấp phụ-giải hấp đẳng nhiệt theo IUPAC

Thực nghiệm: Phương pháp này thực hiện trên máy Micromeritics Tristar

3000 (Mỹ) với các mẫu được xử lí bằng cách loại khí (degas) ở 200oC trong 2 giờ trước khi đo

2.3 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT

2.3.1 Thiết bị và dụng cụ

Dụng cụ:

- Các loại pipet 5, 10 và 20 mL, ống đong thủy tinh 150 mL

- Đũa thủy tinh, bình tia, quả bóp cao su

1 Bột glucomannan thương mại Công ty New Food, Mỹ Thương

phầm

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 MỘT S ĐẶC TRƯNG CỦA GM ĐƯỢC SỬ DỤNG LÀM CHẤT ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC

3.1.1 Trạng thái

Hình 3.1 (A) Mẫu GM thương phẩm chưa qua tinh chế;

(B) Mẫu GM đã qua tinh chế

Hình 3.1 cho thấy bột GM ban đầu có dạng hạt mịn, có màu trắng ngà còn sản phẩm GM sau khi tinh chế trở nên tơi xốp hơn, nhẹ, màu trắng sáng