TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HẠT NANO AU TỔNG HỢP XANH TỪ DỊCH CHIẾT LA HÁN QUẢ LÀM CẢM BIẾN SINH HỌC ĐỊNH LƯỢNG CATION Pb(II) VÀ X.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HẠT NANO AU TỔNG HỢP XANH TỪ DỊCH CHIẾT LA HÁN QUẢ LÀM CẢM BIẾN SINH HỌC ĐỊNH LƯỢNG CATION Pb(II) VÀ XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG CHUYỂN HOÁ CHẤT HỮU CƠ Giảng viên hướng dẫn: TS ĐOÀN VĂN ĐẠT Sinh viên thực hiện: DƯƠNG TRƯỜNG GIANG MSSV: 18051111 Lớp: DHPT14 Khố: 2018– 2022 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG HẠT NANO AU TỔNG HỢP XANH TỪ DỊCH CHIẾT LA HÁN QUẢ LÀM CẢM BIẾN SINH HỌC ĐỊNH LƯỢNG CATION Pb(II) VÀ XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG CHUYỂN HOÁ CHẤT HỮU CƠ Giảng viên hướng dẫn: TS ĐOÀN VĂN ĐẠT Sinh viên thực hiện: DƯƠNG TRƯỜNG GIANG MSSV: 18051111 Lớp: DHPT14 Khố: 2018– 2022 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HỐ HỌC CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc - // - - // - NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: DƯƠNG TRƯỜNG GIANG MSSV: 18051111 Chuyên ngành: Kỹ Thuậ Hố Phân Tích Lớp: Đại học Phân Tích 14 Tên đề tài khóa luận/đồ án: Nhiệm vụ: Tổng hợp nano Au dịch chiết La Hán Quả Khảo sát thông số tổng hợp tối ưu Xác định cấu trúc đặc trưng vật liệu thu phương pháp HR-TEM, XRD, FT-IR, EDX Nghiên cứu ứng dụng định lượng cation dung dịch Thẩm định phương pháp định lượng cation kim loại Nghiên cứu khả làm xúc tác cho phản ứng chuyển hóa chất hữu Ngày giao khóa luận tốt nghiệp: Ngày hồn thành khóa luận tốt nghiệp: Họ tên giảng viên hướng dẫn: TS ĐỒN VĂN ĐẠT Tp Hồ Chí Minh, ngày Chủ nhiệm môn tháng Giảng viên hướng dẫn chuyên ngành …………………… TS Đoàn Văn Đạt năm LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn quý thầy Khoa Cơng Nghệ Hóa Học-Ngành: Kỹ thuật hố phân tích trường Đại Học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh truyền đạt nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báu giúp em giúp em tự tin trình học tâp Em xin bày tỏ lịng biết ơn đến q thầy mơn Cơng Nghệ Hóa Học nói chung q thầy ngành Kỹ thuật hố phân tích nói riêng giúp đỡ tạo điều kiện sở vật chất để giúp em bước đầu trải nghiệm nghiên cứu khoa học chuyên ngành kỹ thuật hoá phân tích Đây động lực to lớn giúp em hồn thành luận văn tốt nghiệp phát huy lực nghiên cứu thời gian tới Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành TS Đoàn Văn Đạt người thầy đầy tâm huyết với nghề tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, định hướng em đến với đề tài truyền đạt lại cho em nhiều kiến thức lĩnh vực Vật liệu nano nói riêng kỹ chun ngành vơ hữu ích cho q trình cơng tác làm việc sau tốt nghiệp, tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian em thực hồn thành khố luận Trong q trình thực khóa luận, q trình hồn thành báo cáo khơng khỏi tránh thiếu sót kiến thức kinh nghiệm nghiên cứu cịn hạn chế, kính mong q Thầy (Cơ) có lời khuyên góp ý để giúp em có thêm kiến thức kinh nghiệm vững cho việc nghiên cứu mai sau Em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2021 Sinh viên thực Dương Trường Giang NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: (thang điểm 10) • Thái độ thực hiện: • Nội dung thực hiện: • Kỹ trình bày: • Tổng hợp kết quả: Điểm số: ……… Điểm chữ: ……………………………………… TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20.… Trưởng môn Giảng viên hướng dẫn Chuyên ngành (Ký ghi họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Giảng viên phản biện (Ký ghi họ tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1.1 Giới thiệu công nghệ nano 1.1.1 Khái niệm công nghệ nano 1.1.2 Vật liệu nano 1.1.3 Nguồn gốc công nghệ nano 1.1.4 Các phương pháp tổng hợp nano kim loại: 1.1.5 Ứng dụng nano kim loại 1.2 Giới thiệu La Hán Quả (SG) 1.2.1 Sơ lược La Hán Quả (SG) 1.2.2 Mô tả La Hán Quả 1.2.3 Thành phần hoá học SG 1.2.4 Công dụng La Hán Quả 1.3 Kim loại vàng 11 1.3.1 Giới hiệu kim loại vàng 11 1.3.2 Khả xúc tác nano vàng 13 1.3.3 Khả kháng khuẩn nano vàng 13 1.3.4 Khả ứng dụng làm cảm biến sinh học 14 1.3.5 Ứng dụng nano vàng 14 1.4 Ô nhiễm nước kim loại Pb2+ 15 1.4.1 Khái quát kim loại Chì (Pb2+) 15 1.4.2 Độc tính kim loại chì 17 2.1 Nguyên liệu, thiết bị hoá chất sử dụng nghiên cứu 18 2.1.1 Nguyên liệu 18 2.1.2 Thiết bị sử dụng nghiên cứu 18 2.1.3 Dụng cụ sử dụng nghiên cứu 19 2.1.4 Hoá chất sử dụng nghiên cứu 19 2.2 Chuẩn bị hoá chất dung dịch chiết sử dụng nghiên cứu 20 2.2.1 Pha hoá chất sử dụng nghiên cứu 20 2.2.2 Chuẩn bị dịch chiết sử dụng nghiên cứu 20 2.3 Tổng hợp nano vàng (SG-AuNPs) khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp 22 2.3.1 Quá trình tổng hợp nano vàng (SG-AuNPs) 22 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình tổng hợp nano vàng 23 2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ Au3+ đến trình tổng hợp nano vàng 24 2.3.4 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến trình tổng hợp nano vàng 25 2.4 Đặc trưng phương pháp sử dụng nghiên cứu 26 2.4.1 Phương pháp trắc quang UV-Vis 26 2.4.2 Phương pháp XRD 26 2.4.3 Phương pháp FT-IT 26 2.4.4 Phương pháp DLS 27 2.4.5 Phương pháp zeta 27 2.4.6 Phương pháp HR-TEM 27 2.4.7 Phương pháp EDX 28 2.5 Khảo sát hoạt tính xúc tác nano vàng 28 2.5.1 Khảo sát phản ứng NaBH4 2-NP có nano vàng làm xúc tác, khảo sát khả tái sử dụng xúc tác 28 2.5.2 Khảo sát phản ứng NaBH4 3-NP có nano vàng làm xúc tác, khảo sát khả tái sử dụng xúc tác 29 2.6 Khảo sát lượng hoạt hoá phản ứng NaBH4 Nitrophenol có tham gia xúc tác SG-AuNPS 29 2.6.1 Khảo sát lượng hoạt hoá phản ứng 2-Nitrophenol NaBH4 có tham gia xúc tác SG-AuNPs 29 2.6.2 Khảo sát lượng hoạt hoá phản ứng 3-Nitrophenol NaBH4 có tham gia xúc tác SG-AuNPs 30 2.7 Khảo sát ứng dụng làm cảm biến sinh học SG-AuNPs 30 2.7.1 Khảo sát ứng dụng SG-AuNPs dùng để làm cảm biến so màu phát kim loại nặng 30 2.7.2 Khảo sát khả ứng dụng SG-AuNPs để làm cảm biến so màu phát kim loại Chì (Pb2+) nước ao 31 2.7.3 Khảo sát giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng (LOQ) đường chuẩn 31 2.7.4 Khảo sát khả áp dụng đường chuẩn thực tế 32 3.1.1 Kết khảo sát nano vàng 33 3.1.2 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả khử dịch chiết phản ứng tạo nano vàng 33 3.1.3 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ Au3+ đến khả khử dịch chiết phản ứng tạo nano vàng 33 3.1.4 Kết khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến khả khử dịch chiết phản ứng tạo nano vàng 34 3.2 Kết nghiên cứu đặc trưng hóa lý nano vàng 36 3.2.1 Kết FT-IR 36 3.2.2 Kết XRD 37 3.2.3 Kết EDX 37 3.2.4 Kết TEM HR-TEM 38 3.2.5 Kết DLS 39 3.3 Kết khảo sát hoạt tính xúc tác nano vàng 39 3.3.1 Kết phản ứng NaBH4 2-NP có SG-AuNPs làm xúc tác, khả tái sử dụng xúc tác 39 3.3.2 Kết phản ứng NaBH4 3-NP có SG-AuNPs làm xúc tác, khả tái sử dụng xúc tác 43 3.4 Kết khảo sát lượng hoạt hoá của SG-AuNPs 47 3.4.1 Kết khảo sát lượng hoạt hoá phản ứng NaBH4 2-NP với có mặt SG-AuNPs làm xúc tác 47 3.4.2 Kết khảo sát lượng hoạt hoá phản ứng NaBH4 3-NP với có mặt SG-AuNPs làm xúc tác 52 3.5 Kết khảo sát ứng dụng SG-AuNPs để nhận biết kim loại nặng 57 3.5.1 Kết khả nhận biết ion kim loại Pb2+ SG-AuNPs 58 3.5.2 Xác định khoảng tyến tính xây dựng đường chuẩn SG-AuNPs ứng nhận biết ion Pb2+ 58 3.5.3 Kết tính tốn giới hạn phát LOD giới hạn định lượng ion Pb2+ với SG-AuNPs 60 3.5.4 Kết khảo độ nhạy phương pháp áp dụng đường chuẩn Pb2+ với hạt SG-AuNPs 64 KẾT LUẬN 67 KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tính chất vật lý kim loại vàng 12 Bảng 1.2 Tính chất vật lý chì 16 Bảng 2.1 Danh sách thiết bị sử dụng nghiên cứu 18 Bảng 2.2 Danh sách dụng cụ sử dụng thí nghiệm 19 Bảng 2.3 Danh sách hoá chất sử dụng nghiên cứu 19 Bảng 2.4 Thông số giá trị khảo sát thời gian phản ứng tạo nano vàng 23 Bảng 2.5 Thông số giá trị khảo sát nồng độ Au3+ phản ứng tạo nano vàng 24 Bảng 2.6 Thông số giá trị khảo nhiệt độ phản ứng tạo nano vàng 25 Bảng 3.1 Thông số tối ưu tổng hợp SG-AuNPs 35 Bảng 3.2 Hằng số tốc độ phản ứng NaBH4 2-NP có Sg-AuNPS làm xúc tác 50 Bảng 3.3 Hằng số tốc độ phản ứng NaBH4 3-NP có SG-AuNPs làm xúc tác 51 Bảng 3.4 Hằng số tốc độ phản ứng NaBH4 3-NP có SG-AuNPs làm xúc tác 55 Bảng 3.5 Các thông số nhiệt động lực học phân huỷ 3-NP 57 Bảng 3.6 Bảng số liệu mật độ quang thông số cần thiết cho phép tính LOD, LOQ 62 Bảng 3.7 So sánh phương pháp phát đo màu khác Pb(II) 63 Bảng 3.8 Bảng kết phân tích độ nhạy 65 59 Hình 3.46 Phổ UV-Vis cho SG-AuNPs phản ứng với Pb2+ nhiều mức nồng độ khác Hình 3.47 Khoảng tuyến tính ion C Pb2+ với SG-AuNPs phạm vi nồng độ từ 0-5000 µM 60 Hình 3.48 Khoảng tuyến tính ion CPb2+ với SG-AuNPs phạm vi nồng độ từ 0-1000 µM Việc phát định lượng Pb2+ khảo sát cách thay đổi nồng độ ion Pb2+ dung dịch keo SG-AuNPs điều kiện tương tự Phổ UV-Vis Pb2+ với SG-AuNPs nồng độ ion kim loại khác từ µM đến 5000 µM minh họa (hình 3.47) Có thể thấy giá trị bước sóng cực đại nano vàng không thay đổi khoảng nồng độ nghiên cứu Trong đó, cường độ nano vàng lại giảm dần nồng độ Pb2+ tăng dần Sự giảm cường độ tập hợp hạt nano, điều ghi nhận nghiên cứu báo cáo trước [77][78][79] Dưới kết phản ánh (hình 3.47) (hình 3.48) cho thấy đồ thị độ nhạy giá trị tương đối ứng với phương trình S = (A0 − Ai )/A0 A0 Ai độ hấp thụ cực đại SG-AuNPs nồng độ nồng độ thay đổi tăng dần Pb2+ tương ứng Kết cho thấy ảnh hưởng phi tuyến tính nồng độ Pb2+ khác lên độ nhạy tương đối toàn dải nồng độ khảo sát 0-5000 µM (hình 3.47) Tuy nhiên, vùng 0-1000 µM, đường cong thể phụ thuộc tuyến tính (hình 3.48), mơ tả phương trình hồi quy S = (A0 − Ai )/A0 = 2,87 × 10−4 CPb2+ + 0.009 với hệ số tương quan R2 = 0.9915 cho thấy mối quan hệ phụ thuộc vào cường độ nano vàng với nồng độ Pb2+ khảo sát 3.5.3 Kết tính tốn giới hạn phát LOD giới hạn định lượng ion Pb2+ với SG-AuNPs 61 Hình 3.49 Phổ UV-Vis cho khảo sát phản ứng Pb2+ (200 µM) với SG-AuNPs để xác định LOD Ta chọn nồng độ Pb2+ 100 µM nồng độ nhỏ xuất keo tụ ta tiến hành khảo3.64 sát xây đường Quasátphổ UV-Vis trênPb ta2+thấy Hình Phổdựng UV-Vis chuẩn cho khảo phản ứng (200được µM)các vớiđỉnh hấp thu đường phô gần trùng nhauđểvàxác đỉnh hấp thu cực đại bước sóng 542 SG-AuNPs địnhphổ LOD nm Các đỉnh hấp thu bước sóng 542 nm ghi nhận lại tiến hành xử lý số liệu để thu giá trị cần thiết phục vụ cho việc tính tốn giá trị LOD LOQ sau dựng đường Hình 3.65.chuẩn Phổ UV-Vis cho khảo sát phản ứng Pb2+ (200 µM) với SG-AuNPs để ứng xác định LODđộ Pb2+ với SG-AuNPs cho Sau thực trình thí nghiệm với nồng ta cường độ ứng với 11 lần đo Bằng cảm quan dựa vào số liệu đo nhận thấy giá trị cường độ vạch SG-AuNPs thay đổi tương đối ổn định sau 2+ cho dung dịch Pb2+ Hình 3.66 Phổ UV-Vis cho khảo sát phản ứng Pb (200 µM) với vào Dựa vào đường chuẩn S SG-AuNPs = (A0 − Aiđể )/Axác 2,87LOD × 10−4 CPb2+ + 0.009 ta xác định =định giá trị nồng độ ứng với đỉnh phổ hấp thu, từ ta xác định số liệu cần thiết cho phép tính LOD LOQ Hình 3.67 Phổ UV-Vis cho khảo sát phản ứng Pb2+ (200 µM) với ∑(xi − SG-AuNPs x̅)2 4401.216550820 SD = √ = √ để xác định LOD= 20.97906602 n −1 11 − LOD Phổ = 3UV-Vis × SD =khi ×cho 20.97906602 = ứng 62.937229807 Hình 3.68 khảo sát phản Pb2+ (200 àM) vi LOQ = 3,3 ì LOD = × 62.937229807 = 207.692858362 SG-AuNPs để xác định LOD C 440.586615634 Độ tin cậy R = = = 7.000413221 LOD 62.937229807 Hình 3.69 Phổ UV-Vis cho khảo sát phản ứng Pb2+ (200 µM) với SG-AuNPs để xác định LOD Hình 3.70 Phổ UV-Vis cho khảo sát phản ứng Pb2+ (200 µM) với SG-AuNPs để xác định LOD 62 Bảng 3.6 Bảng số liệu mật độ quang thơng số cần thiết cho phép tính LOD, LOQ Số lần đo Ađo (A0-Ai)/A0 0.9992 0.8671 0.132205765 429.288378438 0.8671 0.132205765 429.288378438 0.856 0.143314652 467.995302165 0.8639 0.135408327 440.447131224 0.8718 0.127502002 412.898960283 0.873 0.126301041 408.714427988 0.8549 0.144415532 471.831123435 0.8573 0.142013611 463.462058846 10 0.8616 0.137710168 448.467484789 11 0.8659 0.133406725 433.472910733 C (μM ) C SD 440.586615634 20.979076602 Giá trị độ tin cậy 4