Nghiên cứu tổng hợp nano platinum bằng tác nhân khử dịch chiết nước lá cây lược vàng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA: HÓA HỌC  TỪ BẢO NY NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO PLATINUM BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT NƢỚC LÁ CÂY LƢỢC VÀNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Đà Nẵng - Năm 2023 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA: HÓA HỌC  NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO PLATINUM BẰNG TÁC NHÂN KHỬ DỊCH CHIẾT NƢỚC LÁ CÂY LƢỢC VÀNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Sinh viên thực : Giảng viên hƣớng dẫn : Từ Bảo Ny PGS TS Lê Tự Hải Đà Nẵng - Năm 2023 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi nhóm nghiên cứu, hướng dẫn PGS.TS Lê Tự Hải, Khoa Hóa, Trường Đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Từ Bảo Ny LỜI CẢM ƠN Lời xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Tự Hải, người thầy tận tình giúp đỡ hướng dẫn tơi suốt thời gian làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Hóa học, Phịng đào tạo sau đại học, Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng tạo điều kiện cho trình học tập hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn quý Thầy/Cô giáo môn Khoa Hóa, Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Đà Nẵng giúp đỡ suốt thời gian làm luận văn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình bạn bè tạo điều kiện, động viên giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu Đà Nẵng, tháng năm 2023 Tác giả Từ Bảo Ny MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Phương pháp nghiên cứu .2 4.1 Nghiên cứu lý thuyết 4.2 Phương pháp thực nghiệm .2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục luận văn .3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khái quát công nghệ nano 1.1.1 Lịch sử hình thành công nghệ nano 1.1.2 Khái niệm vật liệu công nghệ nano .5 1.1.3 Phân loại vật liệu nano 1.1.4 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano .6 a Phương pháp từ xuống b Phương pháp từ lên 1.1.5 Cơ sở khoa học công nghệ nano 1.1.6 Tình hình phát triển cơng nghệ nano ngồi nước 1.1.7 Ứng dụng vật liệu nano 10 a Trong y học .10 b Trong công nghiệp đời sống 11 c Trong công nghệ thông tin, lượng 12 d Trong cơng nghiệp tơ, khí, vật liệu 12 e Trong an ninh quốc phòng 12 1.2 Hạt nano platinum 13 1.2.1 Giới thiệu kim loại platinum 13 a Cấu trúc 13 b Tính chất chung 14 c Đồng vị 14 d Tính chất vật lý hóa học .15 1.2.2 Các phương pháp tổng hợp hạt nano platinum 16 a Phương pháp polyol hỗ trợ nhiệt vi sóng 16 b Phương pháp sinh học 17 c Phương pháp vật lý 18 d Phương pháp khử hóa học 18 e Phương pháp ăn mòn laser .19 1.2.3 Ứng dụng hạt nano platinum .20 a Trong lĩnh vực xúc tác 20 b Trong lĩnh vực chế tạo trang sức 21 c Trong y học trị liệu da thẩm mỹ 22 d Trong công nghiệp đời sống 23 1.3 Tổng quát lược vàng 24 1.3.1 Giới thiệu chung 24 1.3.2 Nguồn gốc xuất xứ 24 1.3.3 Đặc điểm hình thái .25 1.3.4 Điều kiện sinh thái cách trồng 25 a Điều kiện sinh thái 25 b Cách trồng 25 1.3.5 Thành phần hóa học 26 1.3.6 Công dụng thuốc dân gian sử dụng lược vàng 27 a Công dụng lược vàng 27 b Các thuốc dân gian sử dụng lược vàng .28 CHƢƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ hóa chất 30 2.1.1 Nguyên liệu 30 2.1.2 Dụng cụ hóa chất 30 a Dụng cụ thiết bị 30 b Hóa chất 31 2.2 Định tính thành phần nhóm chất hóa học dịch chiết lược vàng 31 2.2.1 Định tính nhóm chất tanin 31 2.2.2 Định tính nhóm chất flavonoid 31 2.2.3 Định tính nhóm chất saponin .32 2.3.4 Định tính nhóm chất alkaloid 32 2.3 Nghiên cứu tổng hợp nano platinum tác nhân khử dịch chiết nước Lược vàng .32 2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng pH dịch chiết 32 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ thể tích dịch chiết 33 2.3.3 Khảo sát nhiệt độ tổng hợp 33 2.3.4 Khảo sát thời gian tổng hợp .33 2.4 Phương pháp khảo sát hình thành nano platinum đặc trưng hạt nano platinum 33 2.4.1 Phương pháp phổ tử ngoại phổ khả kiến (UV-VIS) .33 2.4.2 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua TEM 34 2.4.3 Phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 35 2.4.4 Phổ nhiễu xạ tia X (XRD) 35 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .37 3.1 Phân tích định tính nhóm chức dịch chiết nước Lược vàng .37 3.1.1 Định tính nhóm chất tanin 37 3.1.2 Định tính nhóm chất flavonoid 38 3.1.3 Định tính nhóm chất saponin .39 3.1.4 Định tính nhóm chất alkaloid 39 3.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện đến trình tổng hợp nano platinum từ dịch chiết nước Lược vàng .40 3.2.1 Ảnh hưởng pH .40 3.2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ thể tích dịch chiết .42 3.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ tổng hợp .43 3.2.4 Ảnh hưởng thời gian tổng hợp 44 3.3 Đặc trưng hóa lý nano platinum .46 3.3.1 Phổ EDX 46 3.3.2 Ảnh TEM .47 3.3.3 Phổ XRD 48 KẾT LUẬN 49 KIẾN NGHỊ 50 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT EDX Phổ tán sắc lượng tia X XRD Phổ nhiễu xạ tia X TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua UV Tia cực tím UV – Vis Quang phổ hấp thụ phân tử DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang bảng 1.1 Số nguyên tử bạc đơn vị thể tích 1.2 Độ dài tới hạn số tính chất vật liệu 1.3 Tính chất vật lý kim loại platinum 16 3.1 3.2 Giá trị mật độ quang dung dịch nano platinum pH dịch chiết Giá trị mật độ quang dung dịch nano platinum thể tích dịch chiết/20 mL dung dịch H2PtCl6 1mL 40 42 3.3 Giá trị mật độ quang dung dịch nano platinum nhiệt độ 43 3.4 Giá trị mật độ quang dung dịch nano platinum thời gian 45 38 Hình 3.2 Hình ảnh định tính nhóm tannin 3.1.2 Định tính nhóm chất flavonoid Kết quả: - Ống 1: Tạo dung dịch màu vàng đậm - Ống 2: Tạo dung dịch màu vàng đậm Khi thêm H2SO4 vào, dung dịch bị màu Như vậy, qua thí nghiệm, kết luận dịch chiết có nhóm chất flavonoid Hình 3.3 Hình ảnh định tính nhóm flavonoid 39 3.1.3 Định tính nhóm chất saponin Kết quả: - Ống 1: có tượng tạo bọt cột bọt bền vững thời gian - 10 phút - Ống 2: khơng có tượng tạo bọt Như vậy, qua thí nghiệm, kết luận dịch chiết có nhóm chất Saponin Hình 3.4 Hình ảnh định tính nhóm chất saponin 3.1.4 Định tính nhóm chất alkaloid Kết quả: - Ống ống 2: xuất hiện tượng tách lớp, lớp màu vàng – lớp không màu - Ống khơng có xuất kết tủa màu đỏ Qua thí nghiệm, kết luận dịch chiết lược vàng khơng có nhóm chất alkaloid 40 Hình 3.5 Hình ảnh định tính nhóm chất alkaloid Như vậy, dịch chiết nước lược vàng có chứa nhóm chất tannin, flavonoid saponin 3.2 Kết nghiên cứu ảnh hƣởng điều kiện đến trình tổng hợp nano platinum từ dịch chiết nƣớc Lƣợc vàng 3.2.1 Ảnh hƣởng pH Điều kiện tổng hợp nano platinum: - Thể tích H2PtCl6 1mM: 20 mL - Nhiệt độ tạo nano: 60oC - Thời gian tạo nano: 60 phút - Thể tích dịch chiết: 10 mL - pH = 8, 9, 10, 11, 12 Kết khảo sát phụ thuộc trình tạo nano platinum vào pH dịch chiết Lược vàng biểu diễn Hình 3.6 Bảng 3.1 41 Hình 3.6 Phổ UV-Vis dung dịch nano platinum pH dịch chiết Bảng 3.1 Giá trị mật độ quang dung dịch nano platinum pH dịch chiết pH 10 11 12 A 0.319 0.489 0.523 0.605 0.539 Nhận xét: Từ kết Hình 3.6 Bảng 3.1 cho thấy pH môi trường tăng dần từ đến 11 giá trị mật độ quang đo tăng dần đạt giá trị cao pH = 11, nghĩa lượng nano platinum tổng hợp đạt nhiều Nếu tiếp tục tăng giá trị pH giá trị mật độ quang giảm dần, giải thích mơi trường có pH lớn 11, lượng platinum tạo thành nhanh, dẫn đến tượng bị keo tụ, hạt nano platinum tổng hợp có kích thước lớn, làm giảm mật độ quang Cơ chế tạo nano kim loại từ dịch chiết thực vật sau: Dạng enol  keto + 2H+ + 2e (1) nM+ + ne  Mn (2) Do đó, pH ảnh hưởng đến cân hai dạng keto enol nhóm chất polyphenol, flavonoid,…có dịch chiết nước Lược vàng pH tăng làm cân (1) dịch chuyển phía thuận tạo electron làm tăng tốc độ phản ứng khử [PtCl6]2- tạo nano Pt (2) Tuy nhiên, pH > 11 trình tạo nano 42 platinum nhanh hạt nano platinum lớn nên làm giảm mật độ quang Như vậy, chọn giá trị pH môi trường 11, đảm bảo giá trị mật độ quang cao (Amax = 0.605) dung dịch hạt nano platinum tổng hợp bền, không bị keo tụ 3.2.2 Ảnh hƣởng tỷ lệ thể tích dịch chiết Điều kiện tổng hợp nano platinum: - Thể tích H2PtCl6 1mM: 20 mL - Nhiệt độ tạo nano: 60oC - pH = 11 - Thời gian tạo nano: 60 phút - Thể tích dịch chiết: 8mL đến 17 mL Kết khảo sát phụ thuộc trình tạo nano platinum vào tỷ lệ thể tích dịch chiết Lược vàng biểu diễn Hình 3.7 Bảng 3.2 Hình 3.7 Phổ UV-Vis dung dịch nano platinum thể tích dịch chiết Bảng 3.2 Giá trị mật độ quang dung dịch nano platinum thể tích dịch chiết/20 mL dung dịch H2PtCl6 1mL V(mL) A 10 11 12 13 14 15 0.495 0.555 0.581 0.605 0.690 0.727 0.899 1.084 16 17 0.928 0.783 43 Nhận xét: Từ kết Hình 3.7 Bảng 3.2 cho thấy tỉ lệ thể tích dịch chiết lược vàng/20 mL dung dịch H2PtCl6 mM tăng dần từ 8mL đến 15mL giá trị mật độ quang đo tăng dần có giá trị cao V = 15 mL, nghĩa lượng nano platinum tổng hợp nhiều Nếu tiếp tục tăng thể tích dịch chiết giá trị mật độ quang giảm, nguyên nhân thể tích dịch chiết tăng tăng nồng độ chất khử dịch chiết nên làm tăng tốc độ tạo nano platinum, dẫn đến tăng kích thước hạt, tăng độ tụ hạt nano platinum làm giảm mật độ quang Như vậy, thể tích dịch chiết lược vàng tối ưu V = 15 mL/20 mL H2PtCl6 mM 3.2.3 Ảnh hƣởng nhiệt độ tổng hợp Điều kiện tổng hợp nano platinum: - Thể tích H2PtCl6 1mM: 20 mL - pH = 11 - Thời gian tạo nano: 60 phút - Thể tích dịch chiết: 15 mL - Nhiệt độ: 50oC, 60oC, 70oC, 80oC, 90oC Kết khảo sát phụ thuộc trình tạo nano platinum vào nhiệt độ biểu diễn Hình 3.8 Bảng 3.3 Hình 3.8 Phổ UV-Vis dung dịch nano platinum nhiệt độ 44 Bảng 3.3 Giá trị mật độ quang dung dịch nano platinum nhiệt độ T(oC) 50 60 70 80 90 A 0.819 1.084 1.373 1.665 1.151 Nhận xét: Từ kết Hình 3.8 Bảng 3.3 cho thấy nhiệt độ tăng dần từ 50oC đến 80oC giá trị mật độ quang đo tăng dần, nghĩa lượng nano platinum tổng hợp tăng, đạt giá trị lớn nhiệt độ 80oC Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ, giá trị mật độ quang giảm Có thể giải thích, tăng nhiệt độ 80oC trình tạo nano platinum nhanh dẫn đến tượng keo tụ nên làm giảm mật độ quang Như vậy, chọn giá trị nhiệt độ tổng hợp điều chế nano platinum 80oC 3.2.4 Ảnh hƣởng thời gian tổng hợp Điều kiện tổng hợp nano platinum: - Thể tích H2PtCl6 1mM: 20 mL - Nhiệt độ tạo nano: 80oC - pH = 11 - Thể tích dịch chiết: 15 mL - Thời gian tổng hợp: 30 phút, 60 phút, 90 phút, 120 phút, 150 phút Kết khảo sát phụ thuộc trình tạo nano platinum vào thời gian tạo nano Hình 3.9 Bảng 3.4 45 Hình 3.9 Phổ UV-Vis dung dịch nano platinum thời gian tổng hợp khác Bảng 3.4 Giá trị mật độ quang dung dịch nano platinum thời gian T (min) 30 60 90 120 150 A 1.168 1.665 1.994 2.383 2.099 Nhận xét: Từ kết Hình 3.9 Bảng 3.4 cho thấy thời gian tạo nano platinum tăng dần giá trị mật độ quang đo tăng dần Có thể giải thích thời gian lâu phản ứng chất dịch chiết khử với ion PtCl62- mạnh để tạo lượng nano platinum nhiều dẫn đến giá trị mật độ quang tăng Sau thời gian 120 phút phản ứng tạo nano platinum xem hoàn toàn Nhƣ vậy: Điều kiện tối ưu cho trình tổng hợp nano platinum từ dung dịch H2PtCl6 tác nhân khử dịch chiết nước Lược vàng là: 15 mL dịch chiết/20 mL dung dịch H2PtCl6 1mM, pH = 11, nhiệt độ 80oC, thời gian phản ứng 120 phút Dung dịch nano platinum tổng hợp có màu đen 46 Hình 3.10 Dung dịch nano platinum tổng hợp 3.3 Đặc trƣng hóa lý nano platinum Keo nano platinum tổng hợp từ dung dịch H2PtCl6 dịch chiết nước Lược vàng điều kiện tối ưu khảo sát đặc trưng phương pháp: EDX, TEM XRD Viện Khoa học Vật liệu – Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam 3.3.1 Phổ EDX Phổ EDX nano platinum tổng hợp trình bày Hình 3.11 47 Hình 3.11 Phổ EDX nano platinum tổng hợp Kết phân tích EDX cho thấy nano platinum thu có hàm lượng platinum cao Ngồi ra, cịn có ngun tố C O cho thấy có mặt hợp chất hữu bề mặt nano platinum 3.3.2 Ảnh TEM Ảnh TEM nano platinum trình bày Hình 3.12 Kết ảnh TEM cho thấy nano platinum tổng hợp dịch chiết Lược vàng có dạng hình cầu, kích thước nhỏ 20 nm Hình 3.12 Ảnh TEM nano platinum 48 3.3.3 Phổ XRD Phổ XRD nano platinum tổng hợp trình bày Hình 3.13 Hình 3.13 Phổ XRD nano platinum tổng hợp Phân tích phổ nhiễu xạ tia X hạt nano platinum cho thấy, có xuất pic đặc trưng với góc 2 32,5o; 40,7o; 45,6o; 67,8o tương ứng với mạng (100), (111), (200) (220) tinh thể platinum 49 KẾT LUẬN Trong khuôn khổ luận văn, qua trình nghiên cứu thực nghiệm tơi rút kết luận sau: Định tính nhóm chất hóa học dung dịch chiết lƣợc vàng Lá Lược vàng chiết điều kiện: 15 g lá/100 mL nước cất, nhiệt độ sôi, thời gian chiết 70 phút Dịch chiết nước lược vàng chứa nhóm chất tannin, flavonoid saponin Các yếu tố tối ƣu để tổng hợp nano platinum - Thể tích H2PtCl6 1mM: 20 mL - Nhiệt độ tạo nano platinum: 80°C - pH dịch chiết: 11 - Thời gian phản ứng tạo nano: 120 phút Kết khảo sát đặc trƣng hạt nano platinum Từ kết đo TEM, EDX, XRD khẳng định hạt nano platinum tổng hợp từ dịch chiết nước lược vàng có dạng hình cầu với kích thước nhỏ 20 nm 50 KIẾN NGHỊ Cây lược vàng loại thực vật có hầu hết địa bàn nước ta, chúng dễ trồng phát triển tốt, có nhiều ứng dụng y học Có thể tiếp tục mở rộng nghiên cứu cách toàn diện: nghiên cứu tổng hợp hạt nano platinum tác nhân khử dịch chiết phận khác lược vàng thân, rễ hoa, nhằm phát triển hướng mới, tổng hợp vật liệu nano vốn đa ứng dụng đời sống phương pháp hóa học lành tính, khơng gây độc hại người môi trường Tiếp tục khảo sát ứng dụng nano platinum tổng hợp từ Lược vàng lĩnh vực y sinh, mỹ phẩm, chăm sóc sức khỏe, vật liệu… TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Thị Thu Hà (2014) , Tổng hợp, điều khiển kích thước hình dạng hạt nano platin phương pháp polyol cải tiến, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành vật liệu nano, Đại học Công nghệ [2] TSKH Nguyễn Minh Khởi (2010), Nghiên cứu tác dụng sinh học độc tính lược vàng, Báo cáo kết nghiên cứu đề tài cấp bộ, Viện dược liệu, Bộ y tế [3] Phạm Hoàng Hộ (1999), Cây cỏ Việt Nam, Quyển II, NXB Trẻ TP Hồ Chí Minh, tr.5-11 [4] Trịnh Thị Điệp, Đỗ Thị Phương, Nguyễn Kim Phượng, Nguyễn Minh Khởi (2008), Bước đầu nghiên cứu thành phần hóa học tác dụng sinh học lược vàng Callisia fragrans (Lindl.) Woods., Tạp chí Dược liệu, Tập 13, số 6, tr 276-279 [5] Trần Thu Hương (2009), Nghiên cứu thành phần hoá học lược vàng (Callisia fragrans), Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [6] Châu Văn Minh, Nguyễn Phương Thảo, Nguyễn Tiến Đạt, Phan Văn Kiệm, Trần Thu Hương, Lê Văn Sang, Lê Huyền Trâm, Ninh Khắc Bản (2009), Isoorientin phân lập từ lược vàng những hoạt tính sinh học đáng ý hợp chất này, Tạp chí Hóa học, 47 (4A), 400-404 [7] Trần Thị Ngọc Dung , Lê Tự Hải, Nguyễn Đức Hùng (2019), Nano bạc điều chế, đặc tính ứng dụng, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ [8] Jack Uldrich - Deb Newberry, Công Nghệ NANO - Đầu tư đầu tư mạo hiểm (Tủ Sách Kiến Thức Thời Đại), Nhà xuất bản: NXB Trẻ Tiếng Anh [9] Ghadar, Fariborz Spindler, Heather (2005), "Nanotechnology: Small Revolution", Industrial Management 47(3) [10] J.Mol (2022), Progress in Laser Ablation and Biological Synthesis Processes: “Top-Down” and “Bottom-Up” Approaches for the Green Synthesis of Au/Ag Nanoparticles Internet [11] „Công nghệ nano‟ (2023) Wikipedia tiếng Việt, trang: https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=C%C3%B4ng_ngh%E1%BB%87_nan o&oldid=69516310 (truy cập ngày 03/05/2023) [12] Website Bệnh viện Nguyễn Tri Phương Cây lược vàng | BvNTP, trang: https://bvnguyentriphuong.com.vn/cay-luoc-vang (truy cập ngày 03/05/2023) [13] Lược vàng Tra cứu dược liệu trang: https://tracuuduoclieu.vn/luoc-vang.html (truy cập ngày 03/05/2023) [14] CheTrung (2015) „Cây lược vàng trị bệnh ung thư không? • Viện Y Dược học dân tộc Thành phố Hồ Chí Minh‟, Viện Y Dược học dân tộc Thành phố Hồ Chí Minh, November Trên trang: https://www.vienydhdt.gov.vn/truyen-thong-giao-duc-suc-khoe/cay-luoc-vangtri-duoc-benh-ung-thu-khong.html (truy cập ngày 03/05/2023) [15] „Ưu điểm vượt trội công nghệ Nano ngành y dược‟ (2020) Nano Đông Trùng Hạ Thảo, 14 April, trang: https://nanodongtrunghathao.vn/uu-diem-vuot-troi-cua-cong-nghe-nano-trongnganh-y-duoc/ (truy cập ngày 03/05/2023) [16] „Cơng nghệ nano gì? Ứng dụng cơng nghệ nano‟ (2021), 13 August, trang: https://tino.org/vi/cong-nghe-nano-la-gi/ (truy cập ngày 03/05/2023) [17] Ứng dụng công nghệ nano quân (2020), trang: http://vdi.org.vn/article/615/ung-dung-cong-nghe-nano-trong-quan-su