TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠMKHOA HÓA HỌC NGUYỄN TRẦN THIÊN ÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TINH DẦU SẢ VÀ ỨNG DỤNG LÀM TÁC NHÂN KHỬ TRONG TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ DUNG DỊCH BẠC NIT
Mục tiêu nghiên cứu
˗ Nghiên cứu xác định thành phần hóa học có trong tinh dầu Sả. ˗ Xây dựng quy trình điều chế hạt nano bạc từ dung dịch AgNO3 bằng dịch chiết
Sả và phân tích một số đặc tính của hạt nano bạc tạo thành, hướng tới việc giảm thiểu sử dụng hóa chất trong tổng hợp nano bạc.
Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập các thông tin tài liệu liên quan đến đề tài.
- Xử lý các thông tin về lý thuyết để đưa ra các vấn đề cần thực hiện trong quá trình thực nghiệm.
Phương pháp thực nghiệm ˗ Phương pháp xác định các thông số ảnh hưởng đến quá trình tạo nano bạc: thời gian, tỉ lệ và nồng độ bạc nitrat. ˗ Xác định thành phần hóa học của tinh dầu Sả chanh bằng sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS). ˗ Phương pháp phân tích công cụ: phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis), kính hiển vi điện tử TEM, EDX.
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 bạc bằng phương pháp hóa học xanh, lành tính, ít độc hại.
- Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có rất nhiều ở nước ta là cây Sả, để tổng hợp hạt nano bạc.
- So với các phương pháp khử trùng truyền thống, nano bạc có tính kháng khuẩn cao, không tạo sản phẩm phụ gây độc với môi trường và con người Có khả năng ứng dụng trong xử lí môi trường.
Giới thiệu về cây sả chanh và tinh dầu cây sả chanh
1.1.1 Nguồn gốc và phân bố ˗ Cây Sả chanh có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và ôn đới ấm của lục địa Á – Âu – Phi ˗ Loài Sả này phân bố ở Ấn Độ, Sri Lanka, các nước Đông Nam Á như Malaysia,
Thái Lan, Campuchia, Việt Nam, một số nước châu Phi và vùng Caribê. ˗ Ở nước ta, cây Sả chanh được trồng hầu hết ở khắp các tỉnh phía Bắc nước ta, tập trung ở một số nông trường như Việt Trung (Quảng Bình), Thạch Ngọc (Nghệ Tĩnh cũ ), Cửu Long (Hà Sơn Bình cũ), Bắc Sơn (Bắc Thái cũ ), v.v… Sau năm 1975, cây Sả còn được nghiên cứu và trồng trọt ở các tỉnh phía Nam như miền Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, v.v…
1.1.2 Đặc tính sinh thái a Tên gọi ˗ Tên gọi thông thường: Sả chanh, Cỏ sả, Cỏ chanh, Hương mao… ˗ Tên tiếng Anh: Lemongrass, Oil grass, Citronella grass ˗ Tên khoa học: Cymbopogon citratus. ˗ Tên đồng nghĩa: Andropogon citratus. b Phân loại khoa học
Loài : C citratus c Hình thái, đặc điểm
Hình 1.1: Thân Sả Hình 1.2: Lá Sả
Sả chanh là cây thân cỏ, sống được lâu năm Sả thường mọc thành bụi rậm, thân sả cao khoảng 80 -150 cm Thân sả hình tròn và được tạo thành bởi các bẹ lá ôm sát vào nhau Phần gốc sả có nhiều đốt màu tím Củ sả thực ra là thân sả phình to ra và nổi lên trên mặt đất Củ sả có màu xanh nhạt, thuôn dài Lá sả hẹp, dài giống như lá lúa, mép lá có răng cưa nhỏ, đầu lá cong Hoa sả có nhiều bông nhỏ, không có cuống Cụm hoa gồm nhiều bông nhỏ không cuống Toàn cây có mùi thơm đặc biệt mùi chanh Mùa hoa sả thường nằm vào khoảng tháng 3 tới tháng 4 nhưng ở Việt Nam chưa thu được quả Sả có thể sống lâu năm nhờ vào bộ rễ Rễ sả phát triển khoẻ.
Sả là cây chịu hạn nhưng chịu ngập úng kém Nhiệt độ thích hợp đối với cây Sả là 24-28 0 C Cây Sả phát triển kém khi nhiệt độ dưới 10 0 C Trên 35 0 C Sả cũng sinh trưởng kém Lượng mưa thích hợp là 1500 – 2000 mm/năm.
Về rễ: Rễ là rễ chùm, mọc tập trung ở đốt thân đầu tiên của cây và có khả năng phát sinh trên tất cả các đốt của thân, nhánh Trong điều kiện đất tơi xốp giàu chất hữu cơ, bộ rễ có thể phân bố rộng tới hơn 20 cm và ăn sâu xuống mặt đất từ 15 tới 20 cm Mặc dù là loài cây hoà thảo nhưng cây sả chanh lại có bộ rễ có khả năng chịu hạn khá hơn một số loài hoà thảo khác; tuy nhiên ẩm độ cao, đất tơi xốp vẫn là điều kiện tốt cho rễ phát sinh, phát triển Ẩm độ đất thấp (55%) hoặc quá cao (> 80 %) đều rất bất lợi cho rễ phát triển.
Về thân, nhánh: Thân cây sả có nhiều đốt, các gốc có đốt rất ngắn chỉ từ 0,2 tới 3 cm, các đốt ở phía trên dài dần nhưng không quá 2 cm Vì vậy chiều cao cây biến động từ
10 tới 20 cm Trên mỗi đốt mang một mầm lá, một mầm ngủ mọc so le và đai rễ có thể phát sinh nhiều rễ, nên các đốt của đoạn thân trên cũng phát sinh rễ bất định Các mầm ngủ phát sinh trên thân khoẻ tạo thành nhánh cấp I, các nhánh cấp I cũng phát sinh ra nhiều nhánh cấp II Do vậy ban đầu trồng một cây sả về sau sẽ phát triển thành bụi sả.
Trung bình một cây có thể phát sinh 80 - 100 nhánh Đất tốt đủ dinh dưỡng, đủ ẩm có thể đạt tới 130 - 150 nhánh Do bẹ lá ôm gần vòng thân và xếp sít nhau nên thân sả phía trên có màu trắng ngà, đoạn gốc thân có màu nâu vàng.
Về lá: Lá là bộ phận để chưng cất tinh dầu Lá gồm có bẹ lá ôm sát thân, có gốc lá và phiến lá dài, mềm hơn bẹ Chiều dài phiến lá gấp 1,5 tới 2 lần bẹ lá Chiều dài lá biến động rất lớn từ 0,5 tới 0,7 m cá biệt có thể lên tới 1,3 tới 1,6 m Khi thu hoạch thì người ta thường cắt phần phiến lá Số lá trên thân, cành tương ứng với số đốt Trong kỹ thuật chăm sóc chúng ta cần chú ý để cho cây có tán lá rộng, phiến lá phát triển tốt để năng suất và tỷ lệ tinh dầu trong lá cao [1]
1.1.3 Giá trị thực tiễn a Trong ẩm thực ˗ Sả chanh được dùng làm gia vị trong nền ẩm thực lâu đời của các quốc gia châu Á Nó có thể được dùng tươi hoặc sấy khô và xay thành bột mịn. ˗ Ở Việt Nam, cây sả là nguyên liệu không thể thiếu trong các món mắm, món nấu với thịt… ˗ Ở Ấn Độ, nó được dùng trong các món súp, trà, cà ri… ˗ Ở các nước châu Phi (Togo, Congo…) và các nước vùng Trung Mỹ thì lại được dùng như trà uống. b Trong y học ˗ Theo Đông Y: Sả chanh có tên là Hương mao, có vị cay the, mùi thơm, tính ấm, có tác dụng làm ra mồ hôi, sát khuẩn, chống viêm, hạ khí, thông tiểu, tiêu đờm để chữa đầy bụng, khó tiêu, đái rắt, phù nề, chữa ho do cảm cúm… ˗ Ở Thái Lan, thân rễ cây sả được dùng để trị bạch đới, dùng diệt muỗi. ˗ Ở Trung Quốc lại được dùng làm thuốc khử trùng, trừ giun. ˗ Ở Indonesia thì dùng rễ kết hợp với nhiều vị thuốc khác nhằm chữa bệnh vàng da. ˗ Ở các quốc gia Nam Mỹ, tinh dầu sả được cho là có khả năng giải toả lo âu, căng thẳng, chống co giật nhưng không ảnh hưởng tới sức khoẻ. ˗ Tinh dầu sả còn có tác dụng chống viêm, chống oxi hoá nên có tiềm năng ngăn ngừa ung thư. ˗ Một số bài thuốc cổ truyền có dùng cây sả:
+ Trị chứng đầy bụng: Lá sả, vỏ bưởi, hồi hương, trạch tả, mộc thông, cỏ bấc, mỗi vị 10g; quế 5g; bồ hóng, diêm tiêu, mỗi vị 2g; xạ hương 0,05g Tất cả sắc cách thủy với
200ml nước trong 15 - 30 phút, chia uống làm hai lần trong ngày Nên uống sau bữa ăn trưa và tối Uống trong 2 ngày Lưu ý: Trong quá trình điều trị không nên đồ nếp và muối mặn + Thuốc xông giải cảm: Lá sả, lá bưởi, lá chanh, cúc tần, hương nhu hoặc lá bạch đàn (có thể thêm tía tô, bạc hà, kinh giới), mỗi thứ 50g, cho vào nồi, đậy kín, đun sôi trong 5-10 phút Lấy ra, mở vung, trùm chăn xông hơi cho ra mồ hôi, lau khô, rồi uống một bát nước thuốc, đắp chăn, nằm nghỉ.
+ Chữa tiêu chảy do lạnh bụng: Rễ sả 10g; củ gấu, vỏ rụt, mỗi vị 8g; vỏ quýt, hậu phác, mỗi vị 6g tất cả đem sắc với 3 bát nước còn 1 bát, uống khi thuốc còn ấm nên uống vào buổi sáng Dùng trong 2 ngày Hoặc rễ sả 10g, búp ổi 8g, củ riềng già 8g, thái nhỏ, sao qua, sắc với 200ml nước còn lại 50ml, uống sau bữa ăn.
+ Chữa ho do cảm cúm: Rễ sả, trần bì, sinh khương, tô tử, mỗi vị 200g, tất cả giã nát, ngâm với rượu 40 độ (200ml rượu); bách bộ bỏ lõi, thái nhỏ, sao khô 400g; mạch môn bỏ lõi 200g; tang bạch bì tẩm mật, sao vàng 200g, 3 vị thuốc này đem sắc cô đặc lại thành 250ml cao lỏng Trộn lẫn cao lỏng và rượu ngâm thuốc Ngày uống 2-3 lần, mỗi lần 5-10ml Uống trong 3 ngày [2] d Trong những lĩnh vực khác ˗ Ở các quốc gia Đông Nam Á, người ta dùng tinh dầu sả chanh làm chất bảo quản, ngoài ra còn dùng để đuổi muỗi, côn trùng. ˗ Mặc dù dầu sả có khả năng xua đuổi côn trùng, tuy nhiên dầu sả có tác dụng hấp dẫn và được sử dụng như "mồi nhử" để thu hút ong mật Vì một trong những chất pheromone từ ong chúa tiết ra giống như một chất có mùi của tinh dầu sả Do đó trong kỹ thuật nuôi ong mật người ta dùng dầu sả như chất gọi đàn khi đàn ong mới được chuyển vùng. ˗ Ở Việt nam cây sả được trồng khắp, nhân dân trồng cây sả quanh nhà, ngoài vườn, xung quanh nhà vệ sinh để xua đuổi ruồi, muỗi, dĩn, bọ chét vừa làm sạch môi trường, vừa có tác dụng phòng bệnh Ngoài ra, tinh dầu sả còn khử mùi hôi trong công tác vệ sinh.Kinh nghiệm dân gian Nam Bộ cho biết khi trồng sả rắn độc không dám đến gần để trú ẩn hay làm hang. ˗ Ở Ấn Độ, theo kinh nghiệm dân gian, người ta dùng thân là sả đặt trên ngọn cây dầu cọ để xua đuổi các loài bọ cánh cứng hại cây cọ. ˗ Tinh dầu sả được khai thác trong công nghiệp với mức độ ngày càng cao, hiện nay chúng được dùng trong các sản phầm dầu thơm y học, dầu thơm mỹ phẩm, xà phòng y tế, hương liệu thực phẩm [3] …
Sơ lược về công nghệ nano và vật liệu nano
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Công nghệ nano là một hướng mới đang phát triển rất nhanh chóng và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống như điện tử, hóa học, y sinh, … Trong đó, nano bạc rất được chú ý vì nó có hoạt tính diệt khuẩn cao, không độc hại với con người và môi trường.
Một số tính chất và ứng dụng của nano bạc đã được nghiên cứu và ứng dụng trong những năm gần đây như: dung dịch keo nano bạc được áp dụng vào quá trình sản xuất vải cotton, các loại vải có chứa hạt nano bạc có tính chất kháng khuẩn và độ bền cao Bênh cạnh đó, dựa vào hoạt động kháng khuẩn, nano bạc còn được nghiên cứu ứng dụng làm chất bảo quản trong lĩnh vực mĩ phẩm Nghiên cứu cho thấy các hạt nano bạc giúp ổn định chống lắng trong khoảng thời gian dài, chống lại các loại vi khuẩn và nấm mốc hiệu quả, đặc biệt không thâm nhập vào da người Ngoài ra, với đặc tính kháng khuẩn và kháng nấm tự nhiên, hạt nano bạc được xem là hướng trị liệu mới để trị các vết thương trong thực hành lâm sàng, giúp chữa trị nhanh chóng và cải thiện diện mạo thẩm mĩ. Nghiên cứu cho thấy các hạt nano bạc phát huy các thuộc tính kháng sinh chống viêm nhiễm vết thương và điều biến một số chức năng gan, thận trong khi da lành vết thương. Nano bạc có thể được sử dụng để phát hiện các bất thường khác nhau và các bệnh trong cơ thể con người bao gồm cả ung thư, …
Tuy nhiên, cũng có một số nghiên cứu đánh giá độc tính của bạc Các nghiên cứu cho thấy nano bạc không thể phân biệt giữa các chủng vi khuẩn khác nhau và do đó có thể tiêu diệt các vi khuẩn có lợi Bạc từ chất thải công nghiệp được thải vào môi trường với số lượng lớn, các ion này trong nước gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh vật như: gây đổi màu xanh-xám của da hoặc mắt, gây độc gan và tổn thương thận, mắt, da, đường hô hấp và kích thích đường ruột, gây những biến đổi bất lợi trong tế bào máu, … Các thí nghiệm trên chuột cho thấy bạc gây độc hại đối với các tế bào tinh trùng của chuột trong ống nghiệm như suy giảm chức năng của ty lạp thể Nano bạc gây độc với tế bào hơn so với amiăng Nano bạc cũng có tác dụng độc hại đối với động vật thủy sản bởi vì các ion bạc có thể tương tác với mang cá gây ức chế các enzyme và ion, gây ức chế osmoregulation trong cá, … Mặc dù những nghiên cứu này có xu hướng hạn chế sử dụng nano bạc vì có độc tính đối với sinh vật nhưng các nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi in vitro là khác biệt so với trong điều kiện cơ thể và ở nồng độ các hạt nano bạc khá cao.
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Tại Việt Nam trong những năm gần đây, công nghệ nano bắt đầu được đầu tư và thu hút sự chú ý của các nhà khoa học như thành lập trung tâm nghiên cứu Vật liệu cấu trúc nano và phân tử (Trung tâm MANAR, Đại học Quốc gia TP.HCM) Tuy nhiên cho đến nay số lượng công trình nghiên cứu về kim loại nano được công bố trên tạp chí khoa học trong nước còn hạn chế.
Một số nghiên cứu chế tạo nano và ứng dụng của nó được công bố tại Việt Nam được trong những năm gần đây như: nghiên cứu chế tạo thành công nano bạc bằng phương pháp chiếu xạ tia gamma và ứng dụng chế tạo chai xịt khử mùi, chế tạo nano bạc bằng phương pháp hóa ướt ứng dụng diệt khuẩn E.Coli, chế tạo nano bạc bằng phương pháp chiếu xạ, sử dụng Polyvinylpyrrolidone/ chitosan làm chất ổn định, nghiên cứu tổng hợp và đánh giác khả năng khử khuẩn của vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính, nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm màng lọc có tính sát khuẩn cao sử dụng trong xử lí nước sinh hoạt hộ gia đính từ compozit polyuretan/nano bạc, chế tạo vật liệu nano bạc mang trên mút xốp polyurethane ứng dụng lọc nước uống nhiễm khuẩn, …
1.2.3 Công nghệ nano a Khái niệm
Công nghệ nano, (tiếng Anh: 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 (nm, 1 nm = 10 −9 m) Ở kích thước nano, vật liệu sẽ có những tính năng đặc biệt mà vật liệu truyền thống không có được đó là do sự thu nhỏ kích thước và việc tăng diện tích mặt ngoài.
Công nghệ nano cũng có thể hiểu là ngành công nghệ dựa trên các hiểu biết về các quy luật, hiện tượng, tính chất của cấu trúc vật lý có kích thước đặc trưng ở thang nano. b Cơ sở khoa học của công nghệ nano [5]
Khoa học và công nghệ nano là một trong những thuật ngữ được sử dụng rộng rãi nhất trong khoa học vật liệu ngày nay là do đối tượng của chúng là vật liệu nano có những tính chất khác hẳn với các tính chất của vật liệu khối của những nghiên cứu trước đây.
Sự khác biệt về tính chất của vật liệu nano so với vật liệu khối dựa trên 2 hiện tượng:
Khi vật liệu có kích thước nm, các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ chiếm tỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử Chính vì vậy các hiệu ứng có liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho tính chất của vật liệu có kích thước nanomet khác biệt so với vật liệu ở dạng khối.
Ví dụ, xét vật liệu tạo thành từ các hạt nano hình cầu Nếu gọi ns là số nguyên tử nằm trên bề mặt, n là tổng số nguyên tử thì ta có mối liên hệ sẽ là: ns = 4.n 2/3
Tỉ số giữa số nguyên tử trên bề mặt và tổng số nguyên tử sẽ là: f = ns/n = 4/n 1/3 = 4ro/r Trong đó: ro là bán kính của nguyên tử r là bán kính của hạt nano Như vậy, nếu kích thước của vật liệu giảm (r giảm) thì tỉ số f tăng lên Do nguyên tử trên bề mặt có nhiều tính chất khác biệt so với tính chất của các nguyên tử ở bên trong long vật liệu nên khi kích thước vật liệu giảm đi thì hiệu ứng có liên quan đến các nguyên tử bề mặt, hay còn gọi là hiệu ứng bề mặt tăng lên do tỉ số f tăng Khi kích thước vật liệu giảm đến nm thì giá trị f tăng lên đáng kể Sự thay đổi về tính chất có liên quan đến hiệu ứng bề mặt không có tính đột biến theo sự thay đổi về kích thước vì f tỉ lệ nghịch với r.
Bảng 1.1: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano hình cầu. Đường kính hạt nano
Tỉ số nguyên tử trên bề mặt (%)
Năng lượng bề mặt (erg/mol)
Năng lượng bề mặt/Năng lượng tổng
Các tính chất vật lí, hóa học của các vật liệu đều có một giới hạn về kích thước Nếu vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi Người ta gọi đó là kích thước tới hạn Vật liệu nano có tính chất đặc biệt là do kích thước của nó có thể so sánh được với kích thước tới hạn của các tính chất của vật liệu.
Các tính chất khác như tính chất điện, tính chất từ, tính chất quang và các tính chất hóa học khác đều có độ dài tới hạn trong khoảng nm Chính vì thế mà người ta gọi ngành khoa học và công nghệ liên quan là khoa học nano và công nghệ nano.
Bảng 1.2 Độ dài đặc trưng của một số tính chất của vật liệu
Tính chất Thông số Độ dài đặc trưng (nm) Điện
Bước song điện từ Quãng đường tự do trung bình không đàn hồi Hiệu ứng đường hầm
Từ Vách đômen, tương tác trao đổi
Quãng đường tán xạ spin
Hố lượng tử (bán kính Bohr) Độ dài suy giảm Độ sâu bề mặt kim loại Hấp thụ Plasmon bề mặt
Tương tác bất định xứ
Biên hạt Bán kính khởi động đứt vỡ Sai hỏng mầm Độ nhăn bề mặt
Xúc tác Hình học topo bề mặt 1 – 10
Siêu phân tử Độ dài Kuhn Cấu trúc nhị cấp Cấu trúc tam cấp
Miễn dịch Nhận biết phân tử 1 – 10 c Ứng dụng của công nghệ nano trong Y – Sinh học
Do có nhiều tính năng độc đáo và kích thước tương đương với các phân tử sinh học nên hiện nay, công nghệ nano đang được đầu tư nghiên cứu đặc biệt là trong lĩnh vực y sinh Các ứng dụng tiêu biểu của công nghệ nano trong lĩnh vực này là:
Chẩn đoán: Sử dụng các hạt nano (hạt nano vàng, nano từ, chấm lượng tử…) để đánh dấu các phân tử sinh học, vi sinh vật, phát hiện các chuỗi gen nhờ vào cơ chế bắt cặp bổ xung của DNA hoặc cơ chế bắt cặp kháng nguyên – kháng thể.
Vận chuyển thuốc: Cung cấp thuốc cho từng tế bào cụ thể bằng cách sử dụng các hạt nano nhằm tiết kiệm thuốc và tránh các tác dụng phụ.
Khái quát về hạt nano kim loại và hạt nano bạc
Hạt nano kim loại là một khái niệm để chỉ các hạt có kích thước nano được tạo thành từ kim loại.
Hạt nano kim loại cũng mang những tính chất đặc trưng như:
Tính chất quang: có được do sự dao động tập thể của các điện tử dẫn đến quá trình tương tác với bức xạ sóng điện từ Khi dao động, các điện tử sẽ phân bố lại trong hạt nano làm cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành một lưỡng cực điện Dẫn đến xuất hiện một tần số cộng hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố Các yếu tố về hình dáng, độ lớn của hạt nano và môi trường xung quanh gây ảnh hưởng nhiều nhất Bên cạnh đó, mật độ hạt nano cũng ảnh hưởng đến tính chất quang Nếu mật độ loãng thì có thể coi như gần đúng hạt tự do, nếu nồng độ cao thì phải tính đến ảnh hưởng của quá trình tương tác giữa các hạt Ví dụ, ánh sáng phản xạ lên bề mặt vàng ở dạng khối có màu vàng Tuy nhiên, ánh sang truyền qua lại có màu xanh nước biển hoặc chuyển sang màu da cam khi kích thước của hạt thay đổi Hiện tượng thay đỏi màu sắc như vây là do một hiệu ứng gọi là cộng hưởng plasmon bề mặt Chỉ có các hạt nano kim loại, trong đó các điện tử tự do mới có hấp thụ ở vùng ánh sáng nhìn thấy làm cho chúng có hiện tượng quang học như trên.
Hình 1.6: Cốc Lycurgus (Roman, thế kỷ IV TCN) (a) Ảnh chụp cốc dưới ánh sáng phản xạ (b) Ảnh chụp cốc dưới ánh sáng truyền qua (c) Hạt nano kim loại có vật liệu làm cốc thủy tinh với kích thước khoảng 75nm.
Tính chất điện: Khi kích thước của vật liệu giảm dần, hiệu ứng lượng tử do giam hãm làm rời rạc hóa cấu trúc vùng năng lượng gây hiệu ứng chắn Coulomb.
Tính chất từ: Vật liệu khi thu nhỏ kích thước có từ tính tương đối mạnh Các kim loại có tính chất sắc từ khi ở kích thước nano sẽ chuyển sang trạng thái siêu thuận từ. Khi đó, có từ tính mạnh khi có từ trường và không có từ tính khi từ trường bị ngắt đi, tức là từ dư và lực kháng từ hoàn toàng bằng không.
Tính chất nhiệt: Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các nguyên tử trong mạng tinh thể Khi kích thước của hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm Ví dụ, vàng 2nm có Tm = 500 0 C, kích thước 6 nm có Tm = 950 0 C.
Các phương pháp điều chế hạt nano kim loại:
Phương pháp từ trên xuống (top – down): là phương pháp tạo vật liệu nano từ vật liệu khối ban đầu.
Nguyên lý: Trong phương pháp này sử dụng kỹ thuật nghiền hoặc biến dạng để biến vật liệu có kích thước lớn về kích thước nano.
Ưu điểm: Đơn giản, khá hiệu quả, có thể tạo ra một lượng lớn vật liệu nano với hạt nano có kích thước tương đối nhỏ 10 – 100 nm.
Khuyết điểm: Tính đồng nhất của các hạt nano không cao, có thể tạo nên khuyết tật ở cấu trúc, bề mặt hạt nano Phải tốn nhiều năng lượng và trang thiết bị phức tạp.
Phương pháp từ dưới lên (bottom – up): tạo hạt nano từ các ion hoặc các nguyên tử kết hơp lại với nhau Đây là phương pháp khá phổ biến hiện nay để chế tạo hạt nano kim loại.
Nguyên lý: Phương pháp này dựa trên việc hình thành các hạt nano kim loại từ các nguyên tử hoặc ion, các nguyên tử hay ion khi được xử lí bởi các tác nhân vật lý hay hóa học sẽ kết hợp với nhau tạo thành hạt kim loại có kích thước nanomet.
Ưu điểm: Tạo ra các hạt nano có tính đồng nhất cao, có kích thước tương đối nhỏ và đồng đều Tạo ra ít các khuyết tật trên cấu trúc bề mặt hạt nano và trang thiết bị phục vụ cho phương pháp khá đơn giản.
Khuyết điểm: Chỉ tạo ra được một lượng nhỏ vật liệu nano.
1.3.2 Hạt nano bạc a Sơ lược về bạc kim loại
Cấu hình electron của bạc: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 1
Bán kính nguyên tử Ag: 0,288 nm Bán kính ion bạc: 0,23 nm
Bảng 1.3 Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích.
Kích thước của hạt nano bạc (nm)
Số nguyên tử chứa trong đó
Bạc nano là vật liệu có diện tích bề mặt riêng rất lớn, có những đặc tính độc đáo sau: ˗ Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi, có khả năng phát xạ tia hồng ngoại đi xa, chống tĩnh. ˗ Không có hại cho sức khỏe con người với liều lượng tương đối cao, không có phụ gia hóa chất. ˗ Có khả năng phân tán ổn định trong các loại dung môi khác nhau (trong các dung môi phân cực như nước và trong các dung môi không phân cực như benzene, toluene). ˗ Độ bền hóa học cao, không bị biến đổi dưới tác dụng của ánh sáng và các tác nhân oxy hóa khử thông thường. ˗ Chi phí cho quá trình sản xuất thấp. ˗ Ổn định ở nhiệt độ cao. b Đặc tính kháng khuẩn của bạc
Bạc và các hợp chất của bạc thể hiện tính độc đối với vi khuẩn, virus, tảo và nấm. Tuy nhiên, khác với các kim loại nặng khác (chì, thủy ngân…) bạc không thể hiện tính độc với con người.
Từ xa xưa, người ta đã sử dụng đặc tính này của bạc để phòng bệnh Người cổ đại sử dụng các bình bằng bạc để lưu trữ nước, rượu dấm Trong thế kỷ 20, người ta thường đặt một đồng bạc trong chai sữa để kéo dài độ tươi của sữa Bạc và các hợp chất của bạc được sử dụng rộng rãi từ đầu thế kỷ XIX đến giữa thế kỷ XX để điều trị các vết bỏng và khử trùng.
Sau khi thuốc kháng sinh được phát minh và đưa vào ứng dụng với hiệu quả cao người ta không còn quan tâm đến tác dụng kháng khuẩn của bạc nữa Tuy nhiên, từ những năm gần đây, do hiện tượng các chủng vi sinh ngày càng trở nên kháng thuốc, người ta lại quan tâm trở lại đối với việc ứng dụng khả năng diệt khuẩn và các ứng dụng khác của bạc, đặc biệt là dưới dạng hạt có kích thước nano. c Cơ chế kháng khuẩn của bạc
Hình 1.7: Tác động của ion bạc lên vi khuẩn.
Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion Ag + Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo nên thành tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay sau đó, khả năng hoặt động của vi khuẩn lại có thể được phục hồi Do động vật không có thành tế bào, vì vậy chúng ta không bị tổn thương khi tiếp xúc với các ion này.
Có một cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn đáng chú ý được mô tả như sau: Sau khi Ag + tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn gây bệnh nó sẽ đi vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sunfuahydrin – SH của phân tử enzym chuyển hóa oxy và vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vi khuẩn.
Hình 1.8: Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn.
Nguyên liệu
Bạc nitrat (AgNO3) dạng tinh thể, Polyvinylalcohol (PVA), nước cất 2 lần được sử dụng xuyên suốt quá trình thực nghiệm, củ Sả được thu mua ở chợ Hòa Khánh - Đà Nẵng.
Sử dụng các thiết bị có sẵn tại phòng thí nghiệm sau: ˗ Phòng thí nghiệm Hóa Lý, khoa Hóa Học, trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng. ˗ Phòng phân tích mẫu, khoa Hóa Học, trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng. ˗ Phòng đo UV – VIS, khoa Hóa Học, trường Đại học Sư Phạm Đà Nẵng.
Hình 2.2 Máy khuấy từ Hình 2.3 Máy đo UV – VIS
Phương pháp nghiên cứu
Một vấn đề thiết yếu đối với dề tài này là xác định tính chất và đặc tính hạt nano bạc tạo thành Bước đầu tiên là xác định các hạt nano bạc có được tạo thành sau quá trình tổng hợp hay không Thêm vào đó, mô tả đặc điểm của chúng để khảo sát kích thước, hình dạng, số lượng cũng quan trọng Một số thiết bị sử dụng xác định các tính chất lý – hóa của các vật liệu nano: kính hiển vi lực nguyên tử (AFM), kính hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), máy đo phổ tử ngoại khả kiến (UV – VIS), kính
Hình 2.1: Cân phân tích hiển vi điện tử truyền qua (TEM), máy quét phổ hồng ngoại FTIR, … Trong phạm vi luận văn này, các phương pháp phổ UV – VIS, TEM và EDX được đề cập.
2.2.1 Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV – VIS)
Hình 2.4: Sơ đồ mô phỏng cấu tạo máy đo UV – VIS.
Phương pháp này dung để xác định độ tinh khiets của một hợp chất, nhận biết cấu trúc các chất, phân tích hỗn hợp xác định khối lượng phân tử, dự đoán kích thước phân tử, … Khi tiến hành đo phổ của các mẫu thì mỗi mẫu sẽ cho ta một dạng phổ có chiều cao đỉnh phổ xác định và đặc trưng cho dạng hợp chất đó Từ kết quả đó ta sẽ xác định được sơ bộ rằng ta đã tạo ra dung dịch bạc nano và cũng dự đoán được kích thước hạt nano bạc.
Hình 2.5: Phổ chuẩn của các hạt nano bạc ứng với các đường kính khác nhau [8]
2.2.2 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ˗ Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) là một công cụ rất mạnh trong việc nghiên cứu cấu trúc ở cấp độ nano Nó cho phép quan sát chính xác cấu trúc nano với độ phân giải lên đến 0,2 nm Do đó, phương pháp này ngày càng được sử dụng rộng rãi trong việc nghiên cứu vật liệu nano. ˗ TEM có thể dễ dàng đạt được độ phóng đại 400.000 lần với nhiều vật liệu, và với các nguyên tử nó có thể đạt được độ phóng đại tới 15 triệu lần Dựa vào ảnh TEM chụp các phần tử nano bạc bằng kính hiển vi điện tử truyền qua xác định được kích thước và hình dáng của hạt nano tạo thành, đồng thời xem xét xem kích thước đó đảm bảo là tốt hay chưa để hoạch định quá trình điều chế nano bạc. ˗ Phương pháp dựa trên việc sử dụng chùm tia điện tử để tạo ảnh mẫu nghiên cứu Chùm tia được tạo ra từ anot qua hai “tụ quang” điện tử sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu Khi chùm tia điện tử đập vào mẫu sẽ phát ra các chùm tia điện tử truyền qua. Các điện tử truyền qua này được đi qua điện thế gia tốc rồi 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 vào hình dạng bề mặt mẫu nghiên cứu. ˗ Các bước của ghi ảnh TEM: chiếu một chùm electron qua một vật mẫu, tín hiệu thu được sẽ được phóng to và chuyển lên màn huỳnh quang cho người sử dụng quan sát. Mẫu vật liệu chuẩn bị cho TEM phải mỏng để cho phép electron có thể xuyên qua giống như tia sáng có thể xuyên qua vật thể trong hiển vi quang học, do đó việc chuẩn bị mẫu sẽ quyết định tới chất lượng của ảnh TEM.
Một chùm electron được tạo ra từ nguồn cung cấp.
Chùm electron này được tập trung lại thành dòng electron hẹp bởi các thấu kính hội tụ điện từ.
Dòng electron đập vào mẫu và một phần sẽ xuyên qua mẫu.
Phần truyền qua sẽ được hội tụ bởi một thấu kính và hình thành ảnh.
Ảnh được truyền từ thấu kính đến bộ phận phóng đại.
Cuối cùng tín hiệu tương tác với màn hình huỳnh quang và sinh ra ánh sáng cho phép người dùngquan sát được ảnh Phần tối của ảnh đại diện cho vùng mẫu đã cản trở, chỉ cho một số ít electron xuyên qua (vùng mẫu dày hoặc có mật độ cao) Phần sáng của ảnh đại diện cho những vùng mẫu không cản trở, cho nhiều electron truyền qua(vùng này mỏng hoặc có mật độ thấp).
Hình 2.6: Nguyên lý của kính hiển vi điện tử truyền qua.
2.2.3 Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)
Phổ tán sắc năng lượng tia X, hay còn gọi là phổ tán sắc năng lượng là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các bức xạ (mà chủ yếu là chùm điện tử có năng lượng cao trong các kính hiển vi điện tử) Trong các tài liệu khoa học, kỹ thuật này thường được viết tắt là EDX hay EDS xuất phát từ tên gọi tiếng Anh: Energy-dispersive X-ray spectroscopy.
Kỹ thuật EDX chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử ở đó, ảnh vi cấu trúc vật rắn được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao tương tác với vật rắn Khi chùm điện tử có năng lượng lớn được chiếu vào vật rắn, nó sẽ đâm xuyên sâu vào nguyên tử vật rắn và tương tác với các lớp điện tử bên trong của nguyên tử Tương tác này dẫn đến việc tạo ra các tia X có bước sóng đặc trưng tỉ lệ với nguyên tử số (Z) của nguyên tử theo định luật Mosley.
Có nghĩa là, tần số tia X phát ra là đặc trưng với nguyên tử của 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) trải trong một vùng rộng và được phân tich nhờ phổ kế tán sắc năng lượng do đó ghi nhận thông tin về các nguyên tố cũng như thành phần [9]
Thực nghiệm
Nghiên cứu hạt nano bạc Định danh thành phần hóa học Dịch chiết tối ưu
Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết Đo TEM
Tổng hợp hạt nano Bạc Đo UV – VIS
Khảo sát thời gian phản ứng Đo EDX ˗ Sả tươi được cắt bỏ phần rễ và lá, rửa sạch rồi đem phơi khô. ˗ Tiến hành chưng cất trong điều kiện tối ưu. ˗ Sau khi thu được tinh dầu thô thì làm khan bằng Na2SO4. ˗ Chuẩn bị dung dịch bạc nitrat: AgNO3 ở dạng muối tinh thể được pha với các nồng độ khảo sát 100ppm, 200ppm, 300ppm, 400ppm, 500ppm. ˗ Chất ổn định: Polyvinyl alcohol (PVA) được dung làm chất ổn định keo bạc với hàm lượng PVA sử dụng là 0,5%.
2.3.1 Xác định thành phần hóa học của tinh dầu Sả chanh bằng phương pháp sắc ký ghép khối phổ
Thành phần hóa học của tinh dầu sả thu được sau khi ly trích bằng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước được phân tích bằng máy sắc ký khí ghép khối phổ(GC-MS) tại trường Đại học Huế.
Khảo sát nồng độ dung dịch AgNO3
Hình 2.8: Sơ đồ quy trình thực nghiệm. Điều kiện phân tích:
Hệ sắc ký khí khối phổ: GC-MS 7890B-5977B hãng Agilent.
+ Cột phõn tớch: HP-5MS (dài 30m- đường kớnh trong 250àm - bề dày lớp pha tỉnh 0,25àm).
+ Chế độ buồng tiêm mẫu:
• Khí mang: He; tốc độ dòng khí mang: 1L/phút.
+ Chương trình nhiệt độ lò cột: 40 0 C (giữ 0,5 phút) tăng 15 0 C/phút đến 200 0 C (giữ 0 phút), tăng 30 0 C/phút đến 280 0 C (giữ 5 phút).
+ Nhiệt độ MS1 Quad: 150 0 C; MS2 Quad: 150 0 C.
+ Chế độ ghi phổ: SCAN 40-450 m/z.
Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giữa dung dịch AgNO 3 và dịch chiết lên quá trình hình thành nano bạc. ˗ Mục đích: Khảo sát màu sắc, bước sóng hấp thụ cực đại và độ hấp thụ cực đại để chọn được tỉ lệ khảo sát tối ưu. ˗ Chọn cố định các điều kiện phản ứng: nồng độ bạc nitrat 100ppm, thời gian khuấy 30 phút, nhiệt độ phòng. ˗ Lần lượt cho dịch chiết Sả và dung dịch bạc nitrat phản ứng với tỉ lệ thể tích
Vdịch chiết : Vbạc nitrat = 1:30, 2:30, 3:30, 4:30 và 5:30. ˗ Tiến hành:
Cho dịch chiết và dung dịch bạc nitrat với tỉ lệ khảo sát vào bình tam giác Sau đó cho phản ứng bằng cách khuấy từ liên tục hỗn hợp trên trong 30 phút ở nhiệt độ phòng. Dung dịch sẽ chuyển từ không màu sang cam đậm Sau 30 phút tắt khuấy từ, thu được hỗn hợp sau phản ứng Để ổn định trong 24 giờ tiến hành đo UV để khảo sát.
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng lên quá trình hình thành nano bạc. ˗ Mục đích: Khảo sát màu sắc, bước sóng hấp thu cực đại và độ hấp thu cực đại để chọn thời gian phản ứng tối ưu. ˗ Chọn cố định các điều kiện phản ứng như: nồng độ bạc nitrat 100ppm, tỉ lệ tác chất là tỉ lệ tối ưu đã khảo sát ở trên, nhiệt độ phòng. ˗ Khảo sát ở các khoảng thời gian: 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút và 60 phút. ˗ Tiến hành:
Cho dịch chiết và dung dịch bạc nitrat với tỉ lệ tối ưu vào bình tam giác Sau đó cho phản ứng bằng cách khuấy từ liên tục hỗn hợp trên trong các khoảng thời gian khảo sát ở nhiệt độ phòng Dung dịch sẽ chuyển từ không màu sang cam đậm Tắt khuấy từ, thu được hỗn hợp sau phản ứng Để ổn định trong 24 giờ tiến hành đo UV để khảo sát.
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ bạc nitrat trong quá trình tổng hợp nano bạc. ˗ Mục đích: Khảo sát màu sắc, bước sóng hấp thu cực đại và độ hấp thu cực đại để chọn nồng độ bạc nitrat phản ứng tối ưu. ˗ Chọn cố định các điều kiện phản ứng như: tỉ lệ các chất tối ưu đã khảo sát ở trên, thời gian phản ứng là thời gian tối ưu được khảo sát, nhiệt độ phòng. ˗ Khảo sát các mức nồng độ bạc nitrat như: 100ppm, 200ppm, 300ppm, 400ppm và 500ppm. ˗ Tiến hành:
Cho dịch chiết vào lần lượt các dung dịch bạc nitrat có nồng độ cần khảo sát với tỉ lệ tối ưu vào bình tam giác Sau đó cho phản ứng bằng cách khuấy từ liên tục hỗn hợp trên trong khoảng thời gian tối ưu ở nhiệt độ phòng Dung dịch sẽ chuyển từ không màu sang cam đậm Tắt khuấy từ, thu được hỗn hợp sau phản ứng Để ổn định trong 24 giờ tiến hành đo UV để khảo sát.
Khảo sát đặc tính của hạt nano bạc tổng hợp từ dịch chiết Sả. ˗ Phân tích UV – VIS được thực hiện tìm độ hấp thụ cực đại trong khoảng bước sóng 350 – 600 nm Xác định sự tạo thành nano bạc. ˗ Ảnh TEM: mẫu ở điều kiện tối ưu được chụp ở hiệu điện thế 80 kV trên thiết bị. Xác định được kích thước và hình dáng, đặc điểm phân bố của hạt nano tạo thành. ˗ Ảnh EDX: phân tích thành phần hóa học của vật liệu nano bạc tạo thành.
Kết quả xác định thành phần hóa học của tinh dầu Sả
Bảng 3.1: Kết quả thử cảm quan
Tinh dầu sả Trạng thái Màu Mùi Vị
Lỏng Vàng Thơm mạnh Hơi cay
Bảng 3.2: Kết quả phân tích GC/MS tinh dầu Sả.
Tên chất CTPT CTCT Hàm lượng
Dựa vào kết quả phân tích ở trên, cho thấy rằng tinh dầu chiết tách phần lớn gồm có các monoterpenes (chiếm khoảng hơn 90%) Trong đó, α-citral chiếm 55,47%, β-citral chiếm 36,01%, isogeranial chiến 1,25% Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học chính của tinh dầu Sả chanh được so sánh với thành phần hóa học do nhóm nghiên cứu trường đại học Cần thơ thực hiện.
Bảng 3.3: So sánh thành phần hóa học của tinh dầu Sả thu được với đồ án với các công trình nghiên cứu khác.
STT Hợp chất Hàm lượng %
Trong đồ án Nghiên cứu khác
So sánh thành phần hóa học tinh dầu Sả trong đồ án với các nghiên cứu khác cho thấy rằng phụ thuộc vào họ Sả mà thành phận và hàm lượng các chất hóa học của mỗi tinh dầu là khác nhau Tuy nhiên, thành phần chính luôn có trong tinh dầu Sả và chiếm hàm lượng khá cao là α-Citral (Geranial) và β-Citral (Netral), có ý nghĩa thương mại to lớn, ứng dụng trong mỹ phẩm, nước hoa và dược phẩm.
Một số phổ GC của các thành phần chính trong tinh dầu Sả
Hình 3.1: Phổ MS của α-Citral (Geranial).
Hình 3.2: Phổ MS của β-Citral (Netral).
Hình 3.3: Phổ MS của Ocimene.
Hình 3.4: Phổ MS của β-Pinene
Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo nano bạc
3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ dịch chiết lên quá trình tạo nano bạc
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo nano bạc vào tỉ lệ dịch chiết được biểu diễn ở hình 3.5.
Hình 3.5: Phổ UV – VIS của hạt nano tại các tỉ lệ thể tích khảo sát.
Hình 3.6: Sự thay đổi màu sắc của các dung dịch nano bạc theo tỉ lệ thể tích.
Từ hình 3.5 cho thấy khi tỉ lệ Vdịch chiết : Vbạc nitrtat là 1ml/30ml thì mật độ quang đo được là cao nhất (Amax = 1,56872) nằm trong khoảng 445 – 465nm, chứng tỏ rằng dung dịch tạo ra là dung dịch nano bạc Nếu tiếp tục tăng khối lượng dịch chiết thì giá trị mật độ quang giảm dần và không cho peak Có thể giải thích như sau: khi thể tích dịch chiết vượt quá 1ml thì các chất chiết ra nhiều đã làm các hạt nano bạc tạo ra nhanh, dễ keo tụ lại, hạt tạo thành có kích thước lớn gây giảm mật độ quang và nhiễu peak Vì vậy, tỉ lệ thích hợp là khoảng 1ml/30ml cho những lần khảo sát sau.
Với giá trị bước sóng hấp thụ cực đại đo được trong khoảng 445 - 465nm có thể dự đoán kích thước hạt nano nằm trong khoảng 20 – 30 nm.
3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng lên quá trình tạo nano bạc
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của khả năng tạo nano bạc vào thời gian phản ứng được biểu diễn ở hình 3.7.
Thời gian 10 phút Thời gian 20 phút
Thời gian 30 phút Thời gian 40 phút
Hình 3.7: Phổ UV – VIS của hạt nano tại các thời gian khảo sát.
Hình 3.8: Sự thay đổi màu sắc của các dung dịch nano bạc theo thời gian phản ứng.
Từ hình 3.7 cho thấy khi tăng thời gian phản ứng thì mật độ quang tăng lên và đạt kết quả cao nhất sau 30 phút (Amax = 1,45787) nằm ở bước sóng khoảng 461,6 nm chứng tỏ đây là dung dịch nano bạc Nếu tiếp tục tăng thời gian phản ứng thì mật độ quang giảm.
Có thể giải thích ở thời gian phản ứng là 30 phút thì đã tạo ra lượng chất khử thích hợp để khử lượng ion bạc lớn nhất thành bạc nano Khi tăng thời gian chiết có thể đã tách ra các chất không có lợi cho quá trình tạo nano bạc hoặc có thể làm cho quá trình tạo nano bạc quá nhanh dẫn đến hiện tượng keo tụ và giảm mật độ quang Vì vậy, thời gian là 30 phút cho những lần khảo sát sau.
3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dung dịch bạc nitrat
Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của quá trình tạo nano bạc vào nồng độ dung dịch bạc nitrat được biểu diễn ở hình 3.9.
Nồng độ 100ppm Nồng độ 200 ppm
Nồng độ 300 ppm Nồng độ 400 ppm
Hình 3.9: Phổ UV – VIS của hạt nano tại các nồng độ khảo sát.
Hình 3.10: Sự thay đổi màu sắc của các dung dịch nano bạc theo nồng độ bạc nitrat.
Từ hình 3.9 cho thấy khi nồng độ dung dịch AgNO3 tăng dần từ 100ppm đến 500ppm thì giá trị mật độ quang đo được giảm dần, nghĩa là lượng nano bạc tổng hợp được cũng giảm, và chỉ đạt giá trị lớn nhất với nồng độ 100ppm (Amax= 1,56583) nằm ở bước sóng khoảng 462 nm, chứng tỏ đây là dung dịch nano bạc Giá trị mật độ quang giảm có thể giải thích: ở nồng độ này, hạt nano bạc tạo ra có kích thước lớn, dễ bị keo tụ. Trong quá trình bảo quản dung dịch hạt nano bạc, chúng tôi thấy xuất hiện sự tụ bạc ở các mẫu có nồng độ từ 200ppm đến 500ppm nghĩa là hạt nano bạc được tạo thành không bền trong điều kiện khảo sát.
Vì vậy, chúng tôi chọn giá trị nồng độ dung dịch AgNO3 thích hợp C = 100ppm, đảm bảo dung dịch hạt nano bạc tổng hợp được bền, không bị keo tụ.
Đánh giá kết quả
Từ các yếu tố về tỉ lệ dịch chiết và bạc nitrat, thời gian phản ứng và nồng độ bạc nitrat tham gia phản ứng đã khảo sát ở trên, ta có thể rút ra được các điều kiện tối ưu nhất để tổng hợp nano bạc và khảo sát đặc tính của nó.
Bảng 3.4: Điều kiện tối ưu khảo sát sự tạo thành nano bạc.
PVAThời gian phản (%) ứng (phút)
3.3.2 Đặc tính hạt nano bạc tạo thành
Hình 3.11: Ảnh chụp TEM và EDX của mẫu nano bạc.
Hạt nano tổng hợp được có dạng hình cầu Kích thước hạt phân bố từ 9,98 – 16,1 nm Các hạt phân bố đều không có sự sa lắng, kết tụ trong dung dịch Chứng minh việc tổng hợp thành công hạt nano bạc với đặc trưng hình dáng và kích thước và tính chất của hạt nano.
Phổ phân tích nguyên tố EDX cho thấy, thành phần chính của hạt nano bạc thu được là bạc.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Trong khuôn khổ luận văn, qua quá trình nghiên cứu thực nghiệm chúng tôi rút ra các kết luận sau:
1.1 Xác định được thành phần hóa học của dịch chiết Sả
Dịch chiết Sả có chứa các hợp chất α-Citral (Geranial), β-Citral (Netral), Ocimene, β-Pinene.
1.2 Các điều kiện thích hợp để tổng hợp nano bạc ˗ Nồng độ dung dịch AgNO3: 1ppm. ˗ Tỉ lệ thể tích dịch chiết/thể tích dung dịch AgNO3 : 1ml /30ml. ˗ Nhiệt độ tạo nano bạc: 26 o C ( nhiệt độ phòng). ˗ Thời gian phản ứng: 30 phút.
1.3 Kết quả khảo sát đặc tính của hạt nano bạc
Từ kết quả đo TEM, EDX chúng tôi khẳng định được hạt nano bạc tổng hợp từ dung dịch bạc nitrat bằng dịch chiết Sả có dạng hình cầu với kích thước từ 4,54nm đến 16,1nm.
2 KIẾN NGHỊ ˗ Tiếp tục nghiên cứu chế tạo hạt nano bạc nói riêng và nano kim loại nói chung bằng phương pháp sinh học, vì đây là một hướng đi mới rất thân thiện với môi trường. ˗ Khảo sát thêm một số điều kiện ảnh hưởng tới sự tạo thành nano bạc từ dịch chiết như: Sự ảnh hưởng của tốc độ khuấy, độ Ph của dung dịch lên quá trình tổng hợp, hàm lượng chất ổn định PVA, phân tích nhiễu xạ tia X (XRD), … ˗ Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ các nguồn nguyên liệu khác có thể tối ưu về mặt kinh tế cũng như khả năng ứng dụng Có thể tổng hợp dựa trên các bộ phận khác của cây Sả như lá.