Tài liệu Nghiên cứu tổng hợp vật liệu kháng khuẩn Ag ZnTiO3

tai lieu, luan van1 of 98 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ HUỲNH TUYẾT ANH NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN Ag/ZnTiO3 VÀ Ag/Zn2TiO4 ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG TRÊN GẠCH MEN Ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số ngành: 62520301 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2021 document, khoa luan1 of 98 tai lieu, luan van2 of 98 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Người hướng dẫn 1: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ Người hướng dẫn 2: Phản biện độc lập 1: Phản biện độc lập 2: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án họp vào lúc ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM - Thư viện Đại học Quốc gia Tp.HCM - Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM document, khoa luan2 of 98 tai lieu, luan van3 of 98 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Tạp chí quốc tế Le H.T Anh, Nguyen Tri, Nguyen T.T Van and Huynh K.P Ha, “Synthesis of ZnTiO3 and Ag/ZnTiO3 and their antibacterial performances”, Materials Transactions, vol 59, no 7, pp 1112 1116, 2018 Le H T Anh, Pham T T Phuong, Nguyen T T Van, Nguyen Tri, Nguyen V Minh, Huynh K P Ha, “Preparation of Ag/Zn2TiO4 and its antibacterial activity on enamel tile”, Chemical Papers, Vol 73, No 4, pp 1019–1026 - ISBN/ISSN: 2585- 7290, 2019 Le, Huynh Tuyet Anh, Tuan Anh Nguyen, and Ky Phuong Ha Huynh "Effect of Synthesis Conditions on the Preparation of Ag/ZnTiO3 via Sol-Gel Method and its Antibacterial Properties." Materials Science Forum, Trans Tech Publications Ltd, Vol 1007, 47-51, 2020 Tạp chí nước Le Huynh Tuyet Anh, Le Anh Bao Quynh, and Huynh Ky Phuong Ha, “Synthesis of Ag/ZnTiO3 and Ag/Zn2TiO4 by sol-gel method and their antibacterial properties”, Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ, Vol.19, No K6, pp 24 – 29, 2016 Le Huynh Tuyet Anh, Huynh Ky Phuong Ha, “Synthesis of nanosized powder ZnTiO3 by sol-gel method as an antibacterial materials”, Vietnam Journal of Chemistry, Vol 55, No 3e, pp 248, 2017 Kỷ yếu hội nghị Quốc tế Le Huynh Tuyet Anh, Huynh Ky Phuong Ha and Pham Huu Viet Thong, “Synthesis of ZnTiO3 and Zn2TiO4 by sol-gel method and comparision of their antibacterial property with ZnO”, The 5th international workshop on nanotechnology and application (IWNA 2015) - Vung Tau, pp 535, 2015 The 23 rd Regional Symposium on Chemical Engineering (RSCE 23) 11/2016 document, khoa luan3 of 98 tai lieu, luan van4 of 98 CHƯƠNG 1.1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ơ nhiễm mơi trường, bùng nổ dân số, dịch bệnh hiểm nghèo vấn đề cấp thiết nhân loại Vì vấn đề diễn cách phổ biến tồn giới (mang tính tồn cầu) hậu vấn đề lớn, nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh hoạt, đời sống, tồn tại, phát triển, sống người sinh vật Trái đất Từ trạng này, sức khỏe người ngày bị nhiều mối nguy hiểm đe dọa từ bệnh tật, vi khuẩn có hại, chí chủng vi khuẩn biến dị Trong năm gần đây, Việt Nam phải đối mặt với nhiều thách thức lớn tình trạng tăng nhanh dân số gây tải thành phố, điều kiện sống tệ, dẫn tới vấn đề nghiêm trọng sức khoẻ Dân cư đông đúc, môi trường sống chật hẹp, ẩm thấp tạo điều kiện thuận lợi cho loại vi khuẩn, virus gây hại sinh sôi phát triển, có khả tạo thành nhiều dịch bệnh Trước tình hình trên, cần tập trung nghiên cứu để tổng hợp nên loại vật liệu có khả kháng khuẩn cao, nhằm nâng cao chất lượng sống người phần góp phần đẩy lùi bệnh tật dịch bệnh 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Phương pháp phức chất trung gian dựa sở phương pháp Sol-gel sử dụng để tổng hợp vật liệu ZnTiO3, Zn2TiO4 Ag/ZnTiO3, Ag/Zn2TiO4 có kích thước nano Sau đó, tiến hành khảo sát đặc tính hóa lý, khả kháng khuẩn định hướng ứng dụng vào gạch men kháng khuẩn 1.3 Nội dung nghiên cứu  Nghiên cứu tổng quan, thiết kế thí nghiệm  Nghiên cứu tổng hợp loại vật liệu kháng khuẩn như: vật liệu nano ZnTiO3 với cấu trúc perovskite Zn2TiO4 với cấu trúc spinel  Nghiên cứu cấu trúc tính chất vật liệu thu (các tính chất: tỷ trọng (d), BET, SEM, TEM, XRD, TGA, XPS…); document, khoa luan4 of 98 tai lieu, luan van5 of 98  Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp vật liệu ảnh hưởng tỷ lệ tiền chất lượng EDTA, thời gian tạo sol, pH, thời gian nung nhiệt độ nung đến sản phẩm tạo thành;  Khảo sát tính khử khuẩn ZnTiO3 Zn2TiO4 điều kiện in vitro So sánh với số vật liệu tương tự khác  Nghiên cứu tổng hợp loại vật liệu nano composite Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 với kích thước nhỏ 50nm;  Nghiên cứu tính chất lý hóa (như tỷ trọng, pH, kích thước hạt, độ xốp ) sản phẩm phụ thuộc điều kiện phản ứng  Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ tỷ lệ Ag+/Zn2+ khác vật liệu Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4, điều kiện ánh sáng pH đến khả kháng khuẩn S.aureus;  Khảo sát tính kháng khuẩn vật liệu pha tạp bạc điều kiện in vitro  Nghiên cứu khả kháng khuẩn gạch kết hợp vật liệu kháng khuẩn bề mặt 1.4 1.4.1 Ý nghĩa khoa học thực tiễn Tính đề tài Các vật liệu kháng khuẩn nano Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 loại vật liệu có tiềm với hoạt tính kháng khuẩn cao có khơng có mặt ánh sáng Bằng phương pháp phức chất trung gian dựa sở phương pháp sol-gel, vật liệu nano Ag/ZnTiO3 có cấu trúc perovskite (với tỷ lệ Zn2+: Ti4+: EDTA=1:1:1) hình thành Khi tăng tỷ lệ EDTA lên gấp lần vật liệu Ag/ZnTiO3 có cấu trúc perovsite chuyển thành thành vật liệu Zn2TiO4 với cấu trúc spinel Ag/Zn2TiO4 nhiệt độ 650oC thấp nhiều so với nghiên cứu trước nhiệt độ 950oC Vì thế, điểm Luận án Ngoài ra, giới phải đối mặt với tình hình dịch bệnh diễn phức tạp, cần tập trung nghiên cứu để chế tạo vật liệu gạch men kháng khuẩn có hoạt tính kháng khuẩn cao có khơng có mặt ánh sáng sử dụng bệnh viện nhà bếp nhằm giúp hạn chế tình trạng document, khoa luan5 of 98 tai lieu, luan van6 of 98 nhiễm khuẩn, ngăn ngừa lây lan góp phần đẩy lùi bệnh tật dịch bệnh thật cần thiết tình hình Hiện nước, chưa có cơng trình nghiên cứu đưa vật liệu Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 có hoạt tính kháng khuẩn cao điều kiện có khơng mặt ánh sáng lên bề mặt men gạch Ngay cơng trình nghiên cứu thành công Thầy Đặng Mậu Chiến sản phẩm gạch men kháng khuẩn thương mại gạch men Đồng Tâm, Taicera Viglacera…, đưa TiO2 lên men gạch thơi Những cơng trình trước cho thấy hạt nano TiO2 có khả kháng khuẩn tuyệt vời, nhiên đạt hiệu cao có mặt xạ UV khơng có hoạt tính có khơng có ánh sáng Hơn nữa, phương pháp sử dụng để đưa vật liệu kháng khuẩn lên men gạch cách trộn trực tiếp TiO2 vào men, nung lên nhiệt độ cao 1150oC Với phương pháp này, phần lớn vật liệu bị che phủ men gạch nhiệt độ nung cao làm giảm phần hoạt tính vật liệu kháng khuẩn Cịn số sản phẩm gạch men kháng khuẩn thương mại gạch men Ariostea, Irisceramica… đưa Ag/TiO2 lên men gạch, Ag/TiO2 có hoạt tính kháng khuẩn bóng tối, cấu trúc Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 bền hơn, vật liệu Ag/TiO2 nung nhiệt độ nung cao từ 890 đến 980oC nên giảm phần hoạt tính kháng khuẩn vật liệu Vì thế, nghiên cứu khả ứng dụng vật liệu kháng khuẩn Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 bề mặt gạch men cách trộn trực tiếp loại vật liệu vào men nhẹ độ nung nhiệt độ 700oC vấn đề 1.4.2 Ý nghĩa khoa học Luận án đưa quy trình tổng hợp vật liệu kháng khuẩn ZnTiO3, Zn2TiO4, Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 với kích thước nano phương pháp solgel Khả kháng khuẩn loại vật liệu sau phủ lên gạch đánh giá đạt hiệu cao hai điều kiện ánh sáng bóng tối Cơng nghệ khơng q phức tạp thiết bị hồn tồn chế tạo nước với chất lượng sản phẩm so sánh với sản phẩm nghiên cứu công bố Hơn nữa, công nghệ chế tạo gạch men kháng khuẩn hoàn toàn thực nước với vật liệu có hiệu kháng khuẩn tốt document, khoa luan6 of 98 tai lieu, luan of 98 1.4.3 Ý van7 nghĩa thực tiễn Sản phẩm Luận án gạch men có tính kháng khuẩn sản phẩm nghiên cứu ứng dụng nhiều Tuy nhiên, thị trường, hiệu kháng khuẩn sản phẩm chưa cao nhiều yếu điểm thể tính kháng khuẩn có mặt ánh sáng Các sản phẩm đề tài phần cải thiện yếu điểm loại gạch men kháng khuẩn có khả triển khai ứng dụng vào bệnh viện dân dụng, đồng thời công nghệ sản xuất không phức tạp, đầu tư khơng q đắt Vì thế, triển khai rộng rãi, nghiên cứu đạt hiệu kinh tế cao 1.5 Cấu trúc Luận án Luận án gồm 99 trang Chương - Mở đầu 06 trang; Chương – Tổng quan tài liệu 34 trang; Chương –Nội dung phương pháp nghiên cứu: 13 trang; Chương – Kết bàn luận: 47 trang; Kết luận kiến nghị 03 trang; Danh mục từ viết tắt 01 trang; Tài liệu tham khảo 14 trang gồm 191 tài liệu; Có 14 bảng, 54 hình vẽ đồ thị CHƯƠNG 2.1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU Tình hình nghiên cứu vật liệu kháng khuẩn ZnTiO3, Zn2TiO4, Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 Công nghệ tổng hợp vật liệu nano hướng công nghệ mũi nhọn giới Hiện nay, việc tổng hợp vật liệu nano quan tâm kích thước vật liệu đạt đến kích thước nano diện tích bề mặt riêng lớn nên tính chất thay đổi hồn tồn so với vật liệu khối, dẫn đến khả kháng khuẩn tăng lên đáng kể Trong nước ta có số nhóm nghiên cứu tính kháng khuẩn loại vật liệu nanocomposite, chủ yếu nano TiO2 nhóm nghiên cứu PGS-TS Đặng Mậu Chiến nghiên cứu vật liệu kháng khuẩn TiO2 ứng dụng để chế tạo thành công gạch men diệt khuẩn, thân thiện môi trường (2009) Hơn nữa, thị trường nước, số sản phẩm sứ kháng khuẩn Viglacera, hay sản phẩm Toto, vừa xuất cuối năm 2013, dựa vật liệu kháng khuẩn TiO2 document, khoa luan7 of 98 tai lieu, luan van8 of 98 Từ cơng trình trước cho thấy khả kháng khuẩn TiO2 tốt, nhiên đạt hiệu cao có mặt ánh sáng tử ngoại ứng dụng quang xúc tác TiO2 bị hạn chế độ rộng vùng cấm chúng tương đối rộng tỷ lệ tái kết hợp điện tử - lỗ trống cao dẫn đến tiêu hao lượng Đây hạn chế chủ yếu làm giảm hoạt tính kháng khuẩn Các vật liệu có cấu trúc perovskite spinel vật liệu quang xúc tác sáng giá biết đến với cấu trúc bền nhiệt, ổn định hoạt tính kéo dài hẳn so với vật liệu nano composite, loại vật liệu có cấu trúc thú vị với khuyết tật lỗ trống oxy giúp thể hoạt tính kháng khuẩn bóng tối Tuy nhiên, hoạt tính kháng khuẩn ZnTiO3 Zn2TiO4 chưa cao Các hạt nano bạc có đặc tính kháng khuẩn tuyệt vời, nữa, bạc quan tâm đặc biệt vật liệu chuyên pha tạp để cải thiện hoạt tính xúc tác quang hoạt tính kháng khuẩn vật liệu Đồng thời, bạc có vai trị bẫy electron bị kích thích khơng cho quay trở lại vùng hóa trị giúp ngăn cản tái hợp electron - lỗ trống Vì thế, việc pha tạp kim loại lên bề mặt ZnTiO3 hay Zn2TiO4 làm giảm lượng vùng cấm, mà hạn chế tốc độ tái kết hợp hoạt tính kháng khuẩn tăng lên Trên sở đó, “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu kháng khuẩn Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 định hướng ứng dụng gạch men” định hướng nghiên cứu thiết thực, có ý nghĩa khoa học cao, có giá trị thực tế ứng dụng lĩnh vực sản xuất vật liệu thân thiện với môi trường 2.2 Cơ chế kháng khuẩn vật liệu Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 S aureus số tác nhân quan trọng hàng đầu gây nhiễm khuẩn bệnh viện kháng lại nhiều loại thuốc kháng sinh làm cho tình trạng nhiễm khuẩn ngày trầm trọng E coli phân bố rộng rãi tự nhiên nên dễ dàng nhiễm vào thực phẩm Vì vậy, hai loại vi khuẩn chọn nghiên cứu ứng dụng đề tài tổng hợp gạch men kháng khuẩn sử dụng bệnh viện nhà bếp…  Cơ chế kháng khuẩn bóng tối Vật liệu perovskite ZnTiO3 biết đến với tính chất đặc biệt khả hình thành document, khoa luan8 of 98.khuyết tật lỗ trống oxy, thường gọi perovskite thiếu tai lieu, luan van9 of 98 oxy Còn vật liệu spinel Zn2TiO4 vừa thiếu oxy, lại vừa thừa oxy hạt nano Zn2TiO4 giàu khuyết tật oxy perovskite ZnTiO3 Các khuyết tật bề mặt hoạt động giống hiệu ứng phân tách điện tích bạc gây ra, đóng vai trị chủ yếu việc hình thành ROS khơng có ánh sáng hạt nano ZnTiO3 Zn2TiO4 giàu khuyết tật lỗ trống oxy Cơ chế kháng khuẩn yếu việc hình thành ROS thơng qua tương tác nước/ ẩm với superoxit hình thành từ sai khuyết khuyết tật bề mặt đóng vai trị chủ yếu việc hình thành ROS khơng có ánh sáng hạt nano ZnTiO3 giàu khuyết tật lỗ trống oxy Hơn nữa, hiệu kháng khuẩn vật liệu nano Ag/ZnTiO3 bóng tối hiệu ứng LSPR, đặc trưng cấu trúc có khả tối đa hóa hiệu kháng khuẩn hạt kim loại bạc loại bỏ electron khỏi màng tế bào vi khuẩn, dẫn đến tử vong CHƯƠNG 3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tổng hợp vật liệu 3.1.1 Quy trình tổng hợp ZnTiO3 Zn2TiO4 phương pháp sol-gel  Thuyết minh quy trình tổng hợp bột nano ZnTiO3 Zn2TiO4 Zn(NO3)2.6H2O EDTA dạng acid hòa tan nước cất, khuấy nhiệt độ 80oC, sau thêm NH4OH từ từ pH dung dịch đạt 4.5±0.5 NH4OH sử dụng quy trình để điều chỉnh ổn định pH (C4H9O)4Ti hòa tan vào ethylene glycol điều kiện khuấy trộn liên tục, sau rót vào dung dịch Ethylene glycol có tác dụng tạo mơi trường phân tán tốt cho phức chất tạo thành, tránh tượng vón cục cục làm cation Zn2+ Ti4+ phân tán không tạo gel Kế tiếp, dung dịch chuyển sang dạng gel trắng Gel sấy 120°C vòng đến thu dạng tro màu đen Sản phẩm sau nung đem nghiền khơ với bi zircon Cùng quy trình tổng hợp trên, thay đổi tỷ lệ tác chất đầu vào tạo thành ZnTiO3 Zn2TiO4 (ZnTiO3 tạo thành tỷ lệ Zn(NO3)2: (C4H9O)4Ti: EDTA 1:1:1, với tỷ lệ 2:1:6 Zn2TiO4 tạo thành document, khoa luan9 of 98 tai lieu, luan van10 of 98.tổng hợp Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 3.1.2 Quy trình Dựa quy trình tổng hợp phần 3.1.1, bổ sung thêm bước thêm muối bạc vào bước tạo sol-gel Zn(NO3)2.6H2O EDTA dạng acid hòa tan nước cất, khuấy nhiệt độ 80oC, sau thêm NH4OH từ từ pH dung dịch đạt pH 4.5, dung dịch chuyển sang suốt 3.2 Các yếu tố khảo sát Trong phương pháp sol-gel để tổng hợp vật liệu kháng khuẩn với kích thước nano phản ứng tạo phức quan trọng Các thơng số ảnh hưởng đáng kể đến q trình tạo phức sau: 3.2.1 Tỷ lệ mol Zn2+: EDTA Trong trình tổng hợp, cần tiến hành khảo sát yếu tố nhằm giúp sản phẩm đạt kích thước hạt theo yêu cầu Hơn nữa, trình nghiên cứu thực tế, tỷ lệ ảnh hưởng đến kích thước hạt mà cịn ảnh hưởng đến cấu trúc vật liệu kháng khuẩn (khi thay đổi tỷ lệ hợp thức này, vật liệu có cấu trúc spinel hay perovskite hình thành) Vì thế, thông số quan trọng phương pháp sol-gel 3.2.2 pH dung dịch phản ứng Một thơng số quan trọng ảnh hưởng đến q trình tạo phức pH dung dịch, ảnh hưởng đến độ bền phức chất tạo nên Zn2+ EDTA Theo nghiên cứu trước, phức chất ion kim loại - EDTA bền pH thấp hay cao Ở pH thấp phức M-EDTA khơng bền có proton H+ cạnh tranh với cation kim loại để kết hợp với EDTA Nếu pH q cao MEDTA khơng bền OH- cạnh tranh với EDTA để kết hợp với cation kim loại, phức kim loại hydroxide tạo thành bị kết tủa Do việc kiểm soát pH yếu tố định đến việc hình thành phức chất 3.2.3 Nhiệt độ nung Nhiệt độ nung ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc mức độ tinh thể hóa tinh thể vật liệu Với nhiệt độ nung thấp, mức độ tinh thể hóa vật liệu khơng tốt, khơngof thể document, khoa luan10 98 tạo sản phẩm với cấu trúc mong muốn Tuy nhiên, tai lieu, luan van13 of 98 Vì thế, nhiệt độ 650oC, cấu trúc vật liệu hoàn chỉnh kết khối nung chưa ảnh hưởng đáng kể để kích thước tinh thể, xét mặt kinh tế, tiêu tốn lượng thấp 4.1.2.2 Ảnh hưởng thời gian nung Ta nhận thấy với thời gian nung giờ, peak chưa Hình 4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung hoàn chỉnh, kéo dài đến giờ, cấu trúc vật liệu bắt đầu hoàn thiện tương đồng với peak chuẩn Tuy nhiên, tăng thời gian nung, Hình 4.3 Ảnh hưởng thời gian nung mức độ tinh thể hóa tăng, khơng đáng kể Từ phân tích trên, thời gian nung phù hợp tiêu tốn lượng (hình 4.3) 4.1.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến kích thước tinh thể ZnTiO3 Từ hình 4.4, dễ dàng thấy rằng, trình tổng hợp vật liệu nano thực với khoảng pH rộng Đây ưu phương pháp này, phản ứng tiến hành giá trị pH Tuy nhiên, pH 4,5 chọn lựa lý kinh tế kỹ thuật hiệu ứng zwitterionic EDTA giúp tăng độ bền liên kết M-EDTA điều kiện có Hình 4.4 Ảnh hưởng pH tính axit cao 4.2 Tổng hợp nano Zn2TiO4 4.2.1 Xác định tính chất vật lý vật liệu Zn2TiO4 4.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian tạo sol đến sản phẩm tạo thành document, khoa luan13 of 98 10 tai lieu, luan van14 of 98 Thời gian tạo sol kéo dài giờ, Zn2TiO4 chiếm ưu Khi thời gian tạo phức tăng, Zn2TiO4 tạo thành nhiều Khi thời gian tạo sol tăng đến 14 giờ, Zn2TiO4 gần tạo thành hoàn toàn Điều chứng minh thời gian tạo sol tăng giúp thúc đẩy q trình tạo thành hồn toàn Zn2TiO4 Tuy nhiên tăng thời gian tạo sol đến 16 giờ, kết khơng thay đổi so với Vì vậy, thời gian tạo sol thích hợp Hình 4.5 Ảnh hưởng thời gian tạo sol Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp tính chất Zn2TiO4 4.2.3 4.2.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến kích thước tinh thể Zn2TiO4 Tương tự kết luận ảnh hưởng pH đến tạo thành kích thước tinh thể phần ZnTiO3, giá trị pH chọn lựa khoảng 4.5 để tiến hành khảo sát cho thí nghiệm phần sau 4.2.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung Theo kết nghiên cứu tương tự với kết luận phần 4.1.2.1 (tổng hợp ZnTiO3), nhiệt độ nung thích hợp 650oC Hình 4.6 Ảnh hưởng thời gian nung 4.2.3.3 Ảnh hưởng thời gian nung Với kết XRD thể hình 4.6, thời gian nung thích hợp peak tương thích với phổ chuẩn, độ tinh thể hoá tốt tiêu tốn lượng 4.3 Tổng hợp nano Ag/ZnTiO3 4.3.1 4.3.1.1 Xác định thành phần, hình thái cấu trúc kích thước hạt vật liệu ZnTiO3 Ag/ZnTiO3 Xác định cấu trúc vật liệu Với tỷ lệ mol Zn(NO3)2:(C4H9O)4Ti:EDTA 1:1:1, metatitanate ZnTiO3 + 4+ tạo thành AgNO document, khoa luan143ofđược 98 thêm vào với tỷ lệ mol Ag :Ti 1:10 11 tai lieu, luan van15 of 98 Từ kết XRD, ta dễ dàng nhận thấy bắt đầu có xuất peak đặc trưng cho Ag2O (một phần peak Ag2O bị trùng với bạc ZnTiO3), nhiên tỉ lệ pha tạp nhỏ xuất đồng thời số peak nhỏ vị trí 38; 44,3; 64,5o, điều chứng tỏ có Hình 4.7 Cấu trúc vật liệu ZnTiO3 Ag/ZnTiO3 diện bạc cấu trúc vật liệu với zinc metatitanate ZnTiO3, peaks oxide bạc bạc kim loại không rõ Để khẳng định kim loại bạc Ag2O tồn cấu trúc vật liệu vừa tổng hợp, phân tích XPS sử dụng kết trình bày phần sau 4.3.1.2 Ảnh hưởng tỷ lệ Ag ZnTiO3 đến cấu trúc vật liệu Giản đồ XRD mẫu Ag/ZnTiO3 tổng hợp với tỷ lệ mol Ag+:Ti4+ khác Với tỷ lệ Ag+:Ti4+ 1:100, peak đặc trưng Ag Ag2O thu nhỏ so với ZnTiO3 gần khơng thể quan sát tỷ lệ bạc nhỏ Khi tăng tỷ lệ bạc, peak đặc trưng Ag Ag2O bắt đầu xuất vị trí đỉnh ZnTiO3 chuyển dịch vị trí giá trị 2 lớn hơn, cho thấy có co lại mạng cấu trúc tinh thể 4.3.2 Hình 4.8 Giản đồ XRD mẫu Ag/ ZnTiO3 khác Xác định kích thước hình thái vật liệu phân tích TEM Từ kết TEM hình 4.9 cho thấy hạt tổng hợp có kích thước đồng nằm vùng có kích thước nano với kích thước vào khoảng 20-40 nm, nhiên cịn Hình 4.9 Ảnh TEM mẫu Ag/ZnTiO3 (Thước đo 100nm) xảy tượng kết khối document, khoa luan15 of 98 12 tai lieu, luan van16sát of 98 4.3.3 Khảo khả kháng khuẩn vật liệu dạng bột Ag/ZnTiO3 Các mẫu Ag/ZnTiO3 tổng hợp điều kiện sau: tỉ lệ mol Ag+:Zn2+:Ti4+:EDTA = 0.1:1:1:1 pH 4.5, nhiệt độ nung 650oC, thời gian nung để khảo sát khả kháng khuẩn vật liệu 4.3.3.1 Hoạt tính kháng khuẩn Ag/ZnTiO3 với nồng độ tỷ lệ Ag+/Zn2+ khác Trong hình 4.10, với nồng độ Ag/ZnTiO3 mg/ml, tất vi khuẩn tiêu diệt hoàn toàn thời gian 12 Khi nồng độ vật Hình 4.10 Ảnh hưởng tỷ lệ Ag+:Ti4+ đến khả kháng khuẩn liệu kháng khuẩn cao, thời gian tiêu diệt tất vi khuẩn ngắn Khi tăng nồng độ Ag/ZnTiO3 đến 10 mg/ml, 99.86% vi khuẩn bị tiêu diệt vòng Tuy nhiên, tăng nồng độ gấp đôi 20 mg/ml, vịng tiêu diệt 99.99% vi khuẩn tất chúng bị tiêu diệt hoàn toàn Kết so sánh với kết của, tương đối tốt so với vật liệu nano Hình 4.11 Hiệu kháng khuẩn Ag/ZnTiO3 S aureus composite Ag/TiO2 Ảnh hưởng hàm lượng Ag pha tạp vào tỷ lệ Ag+:Ti4+ nguyên liệu đầu vào để ức chế S.aureus môi trường dinh dưỡng thể hình 4.11 Từ kết trên, dễ dàng nhận thấy tỷ lệ Ag+:Ti4+ ban đầu cao, hiệu kháng khuẩn tốt Đối với ZnTiO3, giá trị nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) cao 25 mg/ml Khi tỷ lệ Ag+:Ti4+ tăng đến 1:100, giá trị MIC giảm đến mg/ml Nó ức chế phát triển vi khuẩn với giá trị MIC 2.5 mg/ml tỷ lệ Ag+:Ti4+ 1:10 Kết so sánh với vật liệu ZnO-TiO2 (MIC 0.25 g/l) document, khoa luan16 of 98 13 tai lieu, luan Ảnh van17 hưởng of 98 ánh sáng đến khả kháng khuẩn S.aureus 4.3.3.2 Ag/ZnTiO3 thể hoạt tính kháng khuẩn tốt điều kiện sáng tối Vật liệu perovskite có tính chất đặc biệt vừa có vừa hoạt tính xúc tác quang nên hình thành ROS có mặt ánh sáng, vừa có tính chất độc đáo khả hình thành khuyết tật lỗ trống oxy khuyết tật thúc đẩy hình thành lỗ trống điện tử để Hình 4-12 Ảnh hưởng ánh sáng tăng cường hoạt tính kháng khuẩn vật đến khả kháng khuẩn liệu bóng tối 4.3.3.3 S.aureus Hiệu kháng khuẩn Ag/ZnTiO3 tổng hợp pH khác Cùng điều kiện thí nghiệm, pH 4.5, Ag/ZnTiO3 ức chế phát triển vi khuẩn tốt vật liệu tổng hợp pH cao Khi pH q cao có cạnh tranh phản ứng kết tủa so với phản ứng sol-gel Như vậy, tạo thành sản phẩm kết tủa hình thành bề mặt vật liệu, sản phẩm kết tủa nên khơng thể giản đồ XRD, nhiên, có khả dẫn đến giảm đến hoạt tính kháng khuẩn vật liệu 4.4 Tổng hợp nano Ag/Zn2TiO4 4.4.1 4.4.1.1 Xác định thành phần, hình thái cấu trúc kích thước hạt vật liệu Zn2TiO4 Ag/Zn2TiO4 Xác định cấu trúc vật liệu Kết cho thấy mẫu tổng hợp với tỷ lệ Zn(NO3)2:(C4H9O)4Ti:EDTA 2:1:6, phần lớn Zn2TiO4 tạo thành Khi AgNO3 thêm vào với tỷ lệ Ag+:Ti4+ 1:10, kết XRD cho thấy Ag Ag2O tạo thành đồng thời với zinc orthotitanate Zn2TiO4 Điều lý giải giống phần tổng hợp Ag/ZnTiO phần of document, khoa luan17 98 4.3.2.1 14 Hình 4.13 Giản đồ XRD mẫu theo tỉ lệ Ag/ Zn2TiO4 khác tai lieu, luan Ảnh van18 hưởng of 98 Ag Zn2TiO4 đến cấu trúc vật liệu 4.4.1.2 Giản đồ XRD mẫu Ag/Zn2TiO4 tổng hợp với tỷ lệ mol Ag+:Ti4+ khác Với tỷ lệ Ag+:Ti4+ 1:100, peak đặc trưng Ag/Ag2O thu nhỏ so với ZnTiO3 gần quan sát giản đồ XRD tỷ lệ Ag nhỏ Khi tăng tỷ lệ Ag, peak đặc trưng Ag/Ag2O bắt đầu xuất vị trí đỉnh Zn2TiO4 chuyển dịch vị trí giá trị 2 lớn hơn, cho thấy có co lại mạng cấu trúc tinh thể 4.4.1.3 Xác định kích thước hình thái vật liệu phân tích TEM Từ kết cho thấy vật liệu tổng hợp có kích thước đồng phân bố rải rác thành chùm Tuy nhiên, mẫu xảy tượng kết khối Hơn nữa, ảnh hưởng đến diện tích bề mặt, độ xốp vật liệu làm giảm khả khuyếch tán chúng Khi thay đổi lượng Ag, kích thước vật liệu pha tạp Ag mẫu Hình 4.14 Hình TEM mẫu Ag/Zn2TiO4 với tỷ lệ Ag+:Ti4+ 1/100 không thay đổi có kích thước nhỏ 50nm 4.4.2 Kết XPS – Trạng thái Ag vật liệu Đường cong tín hiệu Ag3d cho thấy diện sáu đỉnh diện hai vùng phân biệt gom lại cho Ag3d5/2 Ag 3d3/2 spin-quỹ đạo loại bạc ion Dựa vào đó, tồn kim loại bạc oxide bạc xác nhận Thông thường, giá trị BE tăng lên với trạng thái oxy hóa cao gây thay đổi BE dương Tuy nhiên, Schön et al công bố dịch chuyển BE âm vùng Ag 3d Ag2O tương đối so với bạc kim loại Sự thay đổi âm Ag2O bạc kim loại báo cáo cơng trình Do đó, kết luận chấp nhận rộng rãi nhiều nghiên cứu sử dụng kết phân tích XPS Theo đó, đỉnh 369.8, 367.7 366.9 eV gán cho Ago, Ag+ tương ứng (trong trường hợp vật liệu tồn document, khoa luan18 of 98 15 tai lieu, luan van19 of 98 Ag3+) Tuy nhiên, có đỉnh 367.7 eV phù hợp với Ag+ Ag2O đỉnh khác Theo sở liệu NIST cho XPS, 368.4 367.3 eV giá trị cao thấp gán cho Ag 3d5/2 Ago tương ứng Ngoài ra, FWHM đỉnh gán cho Ago rộng nhiều so với Ag+ Tuy nhiên, phổ XPS cho thấy đỉnh cao Ag 3d hỗn hợp kim loại bạc oxide rộng mặt BE 212, phù hợp với mức quan sát nghiên cứu chúng tơi (hình 4.15) Do đó, việc mở rộng đỉnh phía BE cao vùng Ag 3d5/2có thể biểu diễn hình 4.15 diện kim loại bạc Hình 4.15 Kết phổ XPS độ phân giải cao bạc vật liệu Ag/Zn2TiO4 oxide 4.4.3 Khảo sát khả kháng khuẩn bột Ag/Zn2TiO4 Các mẫu Ag/ZnTiO3 tổng hợp điều kiện sau: tỉ lệ mol Ag+:Zn2+:Ti4+:EDTA = 0.1:2:1:6 pH 4.5, nhiệt độ nung 650oC, thời gian nung để khảo sát khả kháng khuẩn vật liệu 4.4.3.1 Hoạt tính kháng khuẩn Ag/Zn2TiO4 với nồng độ tỷ lệ Ag+:Ti4+ khác Các thí nghiệm thực với số tế bào ban đầu 9.8×104 CFU với nồng độ khác vật liệu kháng khuẩn Trong hình 4.16, với nồng độ Ag/Zn2TiO4 5mg/ml, tất vi khuẩn tiêu Hình 4.16 Hiệu kháng khuẩn Ag/Zn2TiO4 S aureus diệt hoàn toàn thời gian Khi nồng độ vật liệu kháng khuẩn cao, thời gian tiêu diệt tất vi khuẩn ngắn Khi tăng nồng độ chất kháng document, khoa luan19 of 98 16 tai lieu, luan van20 of 98 khuẩn 20mg/ml, vòng tiêu diệt 98.3% vi khuẩn tất chúng bị tiêu diệt hoàn toàn Ảnh hưởng hàm lượng bạc pha tạp vào tỷ lệ Ag+:Ti4+ nguyên liệu đầu vào để ức chế S.aureus thể hình 4.17 Dễ dàng nhận thấy tỷ lệ nhập liệu Ag+:Ti4+ cao, hiệu kháng khuẩn tốt Đối với Zn2TiO4, giá trị nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) cao 12.5 mg/ml Khi tỷ lệ Ag+:Ti4+ tăng đến 1:100, giá trị MIC giảm đến 10 mg/ml Nó ức chế phát triển vi khuẩn với giá trị MIC 0.78 mg/ml tỷ lệ Ag+:Ti4+ 1:10 Với điều kiện thử nghiệm, dễ dàng nhận thấy khả kháng khuẩn vật liệu Ag/Zn2TiO4 tốt so với kết vật liệu Ag/ZnTiO3 vật liệu Ag/Zn2TiO4 có kích thước hạt nhỏ đồng đều, khơng có tượng kết khối nhiều Ag/ZnTiO3 Hơn nữa, phần phân bố Ag đồng hạt vật liệu có kích thước tương đối đồng phân bố Hình 4.17 Ảnh hưởng tỷ lệ Ag+:Ti4+ đến khả kháng khuẩn S.aureus đồng đều.Vì thử mẫu gạch tráng men thực tế, sử dụng vật liệu Ag/Zn2TiO4 4.4.3.2 Ảnh hưởng ánh sáng đến khả kháng khuẩn S.aureus Trong điều kiện có khơng có ánh sáng, Ag/Zn2TiO4 có hoạt tính kháng khuẩn tuyệt vời vật liệu Ag/ZnTiO3 Khi có mặt ánh sáng , hoạt tính kháng khuẩn cao khơng có ánh sáng Điều giải thích tương tự phần 3.3.4.2 document, khoa luan20 of 98 17 Hình 4.18 Ảnh hưởng ánh sáng đến khả kháng khuẩn S.aureus tai lieu, luan Hiệu van21 of 98 kháng khuẩn Ag/Zn2TiO4 đến loại vi khuẩn khác 4.4.3.3 Với điều kiện thí nghiệm, Ag/Zn2TiO4 ức chế phát triển S.aureus khó E.coli nhiều, nhận định Vi khuẩn S.aureus có nhiều lớp peptidoglycan polymer màng cytoplasmic [38], nữa, có tường tế bào dày (20–80 nm) Trong đó, tường E coli gồm lớp màng: màng bên ngồi màng Hình 4.19 Hiệu kháng khuẩn Ag/Zn2TiO4 đến loại vi khuẩn khác plasma Lớp màng bên lớp mỏng peptidoglycan [38] với chiều dày khoảng 7–8 nm Vì thế, từ phân tích trên, dễ dàng thấy khó tiêu diệt vi khuẩn S aureus E coli nhiều với tường tế bào dày nhiều 4.4.4 Xác định diện tích bề mặt riêng vật liệu Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 Với phương pháp hấp phụ đẳng nhiệt đa lớp (BET), diện tích bề mặt riêng vật liệu nano Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 (với tỉ lệ mol Ag+:Ti4+ 1/20) 13.79 m2/g 16.16 cm2/g 4.4.5 So sánh hoạt tính kháng khuẩn Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 Kết bảng 4.1 cho thấy Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 có hoạt tính kháng khuẩn Bảng 4-1 So sánh hoạt tính kháng khuẩn loại vật liệu cao hẳn ZnTiO3 Zn2TiO4 Như Vật liệu MIC (mg/ml) hay Zn2TiO4 giúp tăng hoạt tính kháng ZnTiO3 25 khuẩn lên đáng kể giảm Zn2TiO4 12,5 Ag/ZnTiO3 2,5 Ag/Zn2TiO4 0,63 vậy, việc pha tạp bạc lên bề mặt ZnTiO3 lượng vùng cấm giảm tốc độ tái kết hợp electron lỗ trống Tuy nhiên, tính kháng khuẩn Ag/Zn2TiO4 cao hẳn Ag/ZnTiO3 cấu trúc Zn2TiO4 vừa thiếu oxy, lại vừa thừa oxy phân tích phần trước Vì hạt nano document, khoa luan21 of 98 18 tai lieu, luan van22các of 98 Zn khuyết tật oxy perovskite ZnTiO3 giúp cho tính hoạt tính 2TiO giàu kháng khuẩn spinel cao nhiều so với persovskite 4.5 Khảo sát khả kháng khuẩn vật liệu bề mặt gạch men 4.5.1 4.5.1.1 Quy trình đưa vật liệu kháng khuẩn lên bề mặt gạch men Gạch men phủ vật liệu kháng khuẩn Viên gạch men màu trắng thương mại cắt thành viên gạch nhỏ với kích thước (50x50 mm) sử dụng chất rắn Trước sấy nhiệt độ 120oC, mẫu gạch men rửa nước cất Đầu tiên, hỗn hợp gồm 35 gram men gạch cho mét vuông gạch phối trộn với vật liệu kháng khuẩn Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 với tỷ lệ thay đổi điều kiện khảo sát Tiếp theo, dung môi Carboxymethylcellulose (CMC) từ từ cho vào hỗn hợp khuấy trộn thiết bị khuấy từ để tạo thành lớp dung dịch kháng khuẩn phủ lên bề mặt gạch men Phương pháp phủ nhúng sử dụng để đưa lớp phủ vật liệu kháng khuẩn lên lớp gạch Chất ngâm vào lớp phủ kéo tay Sau đó, viên gạch phủ lớp màng nung nhiệt độ 700oC vòng Mẫu đối chứng viên gạch men với bề mặt men phủ dung môi CMC, không chứa vật liệu kháng khuẩn Phương pháp tiếp xúc trực tiếp sử dụng để xác định hoạt tính kháng khuẩn vi khuẩn chuẩn S.aureus ATCC25923 tất loại mẫu gạch Mẫu đối chứng bề mặt men phủ dung môi CMC 4.5.2 4.5.2.1 Kết thử nghiệm mẫu gạch Khả kháng khuẩn gạch với bề mặt phủ với vật liệu Ag/Zn2TiO4 Như vậy, kết cho thấy với hàm lượng vật liệu Ag/ZnTiO cho vào bề mặt men từ 5.0 g/m2, mẫu gạch có hiệu kháng khuẩn Trong đó, cần hàm lượng Ag/Zn2TiO4 cần thiết 2.0 g/m2 gạch men thể tính kháng khuẩn document, khoa luan22 of 98 19 tai lieu, luan van23 of 98 Bảng 4.2 Khả kháng khuẩn gạch Ký hiệu mẫu M1 M2 M3 M4 M5 M6 Hàm lượng (g/m ) 10,0 5,0 2,0 1,0 0,1 4.3 Khả kháng khuẩn gạch Khả khángBảng khuẩn Có CóT1 Có Khơng Khơng T3Khơng Ký Zn hiệu mẫu T2 Ag/ 2TiO Thời giankhuẩn (g) 24 48 72 Khả kháng Khơng CóKhơng Khả kháng3 khuẩn Có CóCó Khơng Khơng Có Ag/ ZnTiO 4.5.2.2 Ảnh hưởng thời gian ngâm nước lên khả kháng khuẩn mẫu gạch men kết hợp vật liệu kháng khuẩn Dễ dàng nhận thấy sau 24, 48 72 giờ, mẫu gạch ngâm nước thể tính kháng khuẩn ban đầu Kết cho thấy khả ứng dụng vật liệu thực tế khả quan 4.5.2.3 Độ bền học bề mặt gạch men tráng vật liệu kháng khuẩn Bảng 4.3 Độ bền bề mặt gạch men phủ Ag/Zn2TiO4 Thứ tự Ký hiệu mẫu Số vòng ET-0 1200 ET-1 1600 ET-10 1800 Các mẫu tráng men 5x5 (cmxcm) theo phương pháp cho vật liệu trực tiếp vào men dùng để thử nghiệm độ bền học gạch men kháng khuẩn Tiêu chuẩn TCVN 6415-7: 2005 áp dụng để xác định tính chất học bề mặt vật liệu Các kết tóm tắt bảng 4.3 Mẫu ET-0 mẫu gạch men khơng có bột kháng khuẩn ET-1, ET-10 mẫu có hàm lượng 10 gram bột kháng khuẩn (Ag/Zn2TiO4) m2 gạch men, tương ứng Lượng vật liệu kháng khuẩn cho cách biệt để thấy khác biệt có ý nghĩa cho thêm vật liệu bề mặt Các thiết bị kiểm tra chạy bề mặt mẫu thử nghiệm bị trầy xước kết ghi nhận số vòng máy mài Các kết thu bảng 4.3 cho thấy ổn định học bề mặt gạch men tăng cường cách phủ lớp bột Ag/Zn2TiO4 Ngoài ra, bề mặt document, khoa luan23 of 98 20 tai lieu, luan van24 of 98 mẫu gạch men có độ cứng cao với hàm lượng bột kháng khuẩn cao Các luận điểm phù hợp với liệu báo cáo Husnugul 4.5.3 4.5.3.1 Kết thử nghiệm mẫu gạch viện kiểm nghiệm dược TP HCM Kết thử gạch men Một loạt mẫu gạch men với vật liệu Ag/ZnTiO3, Ag/Zn2TiO4 điều kiện khác tiến hành thử nghiệm tính kháng khuẩn nhằm nâng cao tính khách quan mức độ tin cậy gửi kiểm nghiệm Viện kiểm nghiệm thuốc TP HCM (trực thuộc Bộ Y tế, quan đại diện phía Nam) Kết kháng khuẩn mẫu thử thử loại vi khuẩn E coli S aureus Bảng 4.4 Ký hiệu mẫu gạch thay đổi bột Ag/Zn2TiO4 Ký hiệu mẫu GM1 GM2 GM3 GM4 GM5 GTT Điều kiện tạo mẫu Ag/Zn2TiO4, hàm lượng g/m2 Ag/ZnTiO3, hàm lượng g/m2 Ag/Zn2TiO4, hàm lượng g/m2 Ag/ZnTiO3, hàm lượng g/m2 Ag/Zn2TiO4, hàm lượng g/m2 Ag/Zn2TiO4, hàm lượng g/m2, ngâm nước 72 giờ, sau sấy khơ 120oC, Dựa vào kết bảng 4.4, vi khuẩn S.aureus, ta nhận thấy ứng với hàm lượng 2g/m2 (GM2) loại vật liệu có tính kháng khuẩn yếu, nhiên với hàm lượng vật liệu kháng khuẩn tăng lên đến 5g/m2 (GM4) hai có tính kháng khuẩn tốt Với vật liệu Ag/Zn2TiO4 với hàm lượng 3g/m2 (GM1) có tính kháng khuẩn tốt Trong đó, với hàm lượng 5g/m2, mẫu GTT thử nghiệm ngâm nước sau 72 lại khơng có tính kháng khuẩn Đối với vi khuẩn E.coli, ứng với hàm lượng g/m2 (GM2), ta nhận thấy vật liệu Ag/ZnTiO3 khơng có tính kháng khuẩn, với hàm lượng tăng lên đến 5g/m2 (GM4) bắt đầu có tính kháng khuẩn yếu Tuy nhiên, ứng với hàm lượng 2g/m2 (GM1), vật liệu Ag/Zn2TiO4 khơng có tính kháng khuẩn, hàm lượng 3g/m2 (GM5) bắt đầu có tính kháng khuẩn yếu, document, khoalượng luan24 of 98 đến 5g/m2 vật liệu thể tính kháng khuẩn tốt Mẫu hàm tăng 21 tai lieu,thử luan nghiệm van25 of 98 GTT với hàm lượng 5g/m2 ngâm nước sau 72 cịn tính kháng khuẩn tốt Chú thích: - : không kháng; +: kháng yếu; ++: kháng trung bình; +++: kháng tốt Bảng 4.5 Kết kiểm nghiệm tính kháng khuẩn gạch men có phủ vật liệu kháng khuẩn với vi khuẩn S.aureus Hiệu kháng khuẩn với S aureus Hình ảnh Đánh giá STT Mã mẫu GM1 + GM2 + GM3 ++ GM4 ++ GM5 ++ GTT - document, khoa luan25 of 98 22 tai lieu,LUẬN luan van26VÀ of 98 KẾT KIẾN NGHỊ A Kết luận Luận án đạt kết sau: - Tổng hợp thành công vật liệu nano kháng khuẩn ZnTiO3 Ag/ZnTiO3 có cấu trúc perovskite Zn2TiO4 Ag/Zn2TiO4 có cấu trúc spinel phương pháp phức chất trung gian dựa sở phương pháp Sol-gel - Các vật liệu kháng khuẩn ZnTiO3, Zn2TiO4, Ag/ZnTiO3 Ag/Zn2TiO4 tổng hợp có kích thước nanomet xác định nhỏ 50nm thơng qua phương pháp kính hiển vi qt (SEM) phương pháp kính hiển vi truyền qua (TEM) Các vật liệu kháng khuẩn khẳng định có hoạt tính kháng khuẩn tốt hai vi khuẩn S.aureus E.coli điều kiện có mặt ánh sáng khả kiến khơng có mặt ánh sáng khả kiến phương pháp pha loãng đa nồng độ phương pháp trải đĩa đếm sống Hơn nữa, vật liệu thể tính kháng khuẩn tốt mơi trường nước phủ lên gạch men, định hướng tạo gạch men kháng khuẩn sử dụng lĩnh vực y tế gia dụng - Việc pha tạp bạc với ZnTiO3 Zn2TiO4 nhằm tăng hoạt tính kháng khuẩn loại vật liệu Bạc pha tạp vào tạo hỗn hợp kháng khuẩn gồm Ag/ZnTiO3 (hoặc Ag/Zn2TiO4) với có mặt nano kim loại bạc ion bạc hỗn hợp khẳng định phương pháp nhiễu xạ XRD phương pháp phổ quang điện tử tia X (XPS) Một phần nano bạc nằm cấu trúc vật liệu giúp giảm lượng vùng cấm, hạn chế khả tái tổ hợp cặp electron lỗ trống làm tăng hoạt tính xúc tác quang cải thiện hoạt tính kháng khuẩn Thêm vào đó, phần kim loại bạc Ag+ nằm bề mặt vật liệu mà thân nano bạc Ag+ chất kháng khuẩn mạnh nên trực tiếp cơng vào màng tế bào tiêu diệt vi khuẩn Vì thế, việc kết hợp bạc với ZnTiO3 Zn2TiO4 nhằm tăng hoạt tính kháng khuẩn loại vật liệu document, khoa luan26 of 98 23 tai lieu, luan van27 of 98 Một điểm bật Luận án thay đổi tỷ lệ tiền chất chất tạo phức EDTA tạo thành vật liệu có cấu trúc peroskite hay vật liệu có cấu trúc spinel (với tỷ lệ Zn2+: Ti4+:EDTA=1:1:1 ZnTiO3 Ag/ZnTiO3 tạo thành, cịn với Zn2+: Ti4+:EDTA=2:1:6 hình thành nên Zn2TiO4 Ag/Zn2TiO4) Như vậy, tỷ lệ EDTA tăng lên gấp lần, vật liệu ZnTiO3 có cấu trúc perovsite chuyển thành vật liệu Zn2TiO4 có cấu trúc spinel Zn2TiO4 tạo nhiệt độ 650oC, thấp nhiều so với nghiên cứu trước 950oC - Quá trình tổng hợp vật liệu với thông số công nghệ sau: thời gian tạo sol: giờ, nhiệt độ nung: 650oC, pH: 4,5 thời gian nung: (đối với vật liệu ZnTiO3 Ag/ZnTiO3), (đối với vật liệu Zn2TiO4 Ag/Zn2TiO4) nhằm tổng hợp vật liệu kháng khuẩn có kích thước nanomet - Nghiên cứu thành cơng mẫu gạch men kháng khuẩn sau đưa vật liệu lên bề mặt phương pháp đưa trực tiếp vào men (với hàm lượng từ g/m2 vật liệu Ag/Zn2TiO4 từ g/m2 vật liệu Ag/ZnTiO3) điều kiện có mặt khơng có mặt ánh sáng khả kiến Khi mẫu gạch men ngâm nước 72 giờ, hoạt tính kháng khuẩn chúng đạt hiệu tốt Hơn nữa, độ bền bề mặt gạch men sau phủ lớp vật liệu kháng khuẩn tốt so với bề mặt gạch trắng, độ bền tăng theo hàm lượng vật liệu đưa vào B Kiến nghị Nghiên cứu khả kháng khuẩn loại vật liệu chủng vi sinh vật khác như: Pseudomonas aeruginosa, Vibrio cholera…được định hướng ứng dụng sử dụng cơng trình bệnh viện nhà bếp Các kết luận cho thấy khả ứng dụng gạch men kháng khuẩn có triển vọng lớn nghiên cứu cần triển khai ứng dụng tiếp tục thực qui mô pilot document, khoa luan27 of 98 24 ... khả kháng khuẩn định hướng ứng dụng vào gạch men kháng khuẩn 1.3 Nội dung nghiên cứu  Nghiên cứu tổng quan, thiết kế thí nghiệm  Nghiên cứu tổng hợp loại vật liệu kháng khuẩn như: vật liệu. .. vitro  Nghiên cứu khả kháng khuẩn gạch kết hợp vật liệu kháng khuẩn bề mặt 1.4 1.4.1 Ý nghĩa khoa học thực tiễn Tính đề tài Các vật liệu kháng khuẩn nano Ag/ ZnTiO3 Ag/ Zn2TiO4 loại vật liệu có... trang gồm 191 tài liệu; Có 14 bảng, 54 hình vẽ đồ thị CHƯƠNG 2.1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU Tình hình nghiên cứu vật liệu kháng khuẩn ZnTiO3, Zn2TiO4, Ag/ ZnTiO3 Ag/ Zn2TiO4 Công nghệ tổng hợp vật liệu nano