THÔNG TIN TÀI LIỆU
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận án tơi nhận giúp đỡ nhiệt tình nhiều cá nhân tập thể Viện AIST – ĐH Bách khoa Hà Nội Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành giúp đỡ quý giá Lời xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới cô TS Lê Thị Tâm, thầy GS.TS Lê Anh Tuấn, thầy GS.TS Trần Trung thầy TS Vũ Ngọc Phan, người hướng dẫn tận tình cho tơi suốt q trình làm Luận án khơng mặt chun mơn mà cịn phong cách người nghiên cứu khoa học Xin gửi lời cảm ơn tới thầy, cô, cán học viên làm việc học tập Viện AIST - ĐH Bách khoa Hà Nội giúp đỡ suốt trình học tập thực Luận án Nhân dịp này, xin bày tỏ lời cảm ơn tới đồng nghiệp Khoa Cơng nghệ Hố học & Môi trường, lãnh đạo Nhà trường, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, nơi làm việc, tạo điều kiện cho thời gian, hỗ trợ kinh phí động viên tinh thần quý giá Cuối xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân, bạn bè người sống quanh tôi, giúp đỡ, động viên để tơi hồn thành luận án Hà nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả Lê Thành Huy i e LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết khoa học trình bày Luận án thành nghiên cứu thân Tôi suốt thời gian làm nghiên cứu sinh chưa xuất công bố tác giả khác Các kết đạt xác trung thực Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Nghiên cứu sinh TM tập thể hướng dẫn ii e MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC HÌNH ix MỞ ĐẦU xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Hạt nano ơxít sắt từ tính Fe3O4 (FO-NPs) hạt nano ferit từ tính (MFe2O4NPs) (M kim loại chuyển tiếp) 1.1.1 Cấu trúc tinh thể Fe3O4-NPs MFe2O4-NPs 1.1.2 Các phương pháp chế tạo Fe3O4-NPs MFe2O4-NPs 1.1.3 Tính chất hạt nano Fe3O4-NPs MFe2O4-NPs 12 1.1.4 Một số ứng dụng hạt nano IONPs MFe2O4-NPs 15 1.2 Hạt nano bạc (Ag-NPs) 18 1.2.1 Giới thiệu Ag-NPs 18 1.2.2 Các phương pháp chế tạo Ag-NPs 18 1.2.3 Tính chất Ag-NPs 20 1.2.4 Một số ứng dụng Ag-NPs 21 1.3 Vật liệu nano cacbon 21 1.3.1 Giới thiệu vật liệu nano cacbon 21 1.3.2 Các phương pháp chế tạo vật liệu nano cacbon 22 1.3.3 Tính chất ứng dụng vật liệu nano cacbon 22 1.4 Các vật liệu nano tổ hợp sở hạt nano từ tính với nano bạc nano cacbon 23 1.4.1 Giới thiệu 23 iii e 1.4.2 Chế tạo tính chất vật liệu nano tổ hợp sở hạt nano từ tính với nano bạc nano cacbon 24 1.4.3 Tiềm ứng dụng vật liệu nano tổ hợp sở hạt nano từ tính với nano bạc nano cacbon 29 1.5 Cơ sở lý thuyết hấp phụ 34 1.5.1 Các dạng hấp phụ 34 1.5.2 Hấp phu ̣ môi trường nước 35 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1 Thực nghiệm 42 2.1.1 Hóa chất & dụng cụ thí nghiệm 42 2.1.2 Thực nghiệm chế tạo hệ vật liệu nano tổ hợp FO-Ag NPs 43 2.1.3 Thực nghiệm chế tạo hệ vật liệu nano tổ hợp MFO-Ag NPs 50 2.1.4 Thực nghiệm chế tạo hệ vật liệu nano tổ hợp MFO-C NPs 55 2.1.5 Khảo sát khả kháng khuẩn vật liệu nano tổ hợp FO-Ag MFO-Ag 56 2.1.6 Khảo sát khả hấp phụ vật liệu nano tổ hợp MFO-C NPs 61 2.2 Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu 62 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP FO-Ag 63 3.1 Mở đầu 63 3.2 Đặc trưng hóa lý hoạt tính sinh học vật liệu nano tổ hợp FO-Ag chế tạo theo quy trình bước (đồng kết tủa + quang hóa) 64 3.2.1 Cấu trúc tính chất vật liệu nano tổ hợp FO-Ag chế tạo theo quy trình bước 64 3.2.2 Khả kháng khuẩn vật liệu nano tổ hợp FO-Ag chế tạo theo quy trình bước 74 3.3 Cấu trúc tính chất vật liệu nano tổ hợp FO-Ag chế tạo theo quy trình bước (thủy nhiệt) 81 iv e 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ muối tiền chất đến đặc trưng hóa lý vật liệu nano tổ hợp FO-Ag 81 3.3.2 Ảnh hưởng độ pH dung dịch đến đặc trưng hóa lý vật liệu nano tổ hợp FO-Ag 85 3.3.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến đặc trưng hóa lý vật liệu nano tổ hợp FO-Ag 88 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP MFO-Ag 92 4.1 Mở đầu 92 4.2 Cấu trúc tính chất vật liệu nano MnFe2O4 (MFO-NPs) chế tạo theo phương pháp đồng kết tủa 93 4.2.1 Ảnh hưởng độ pH đến cấu trúc tính chất từ MFO-NPs 93 4.2.2 Ảnh hưởng nồng độ muối tiền chất [Mn2+] đến cấu trúc tính chất từ MFO-NPs 98 4.2.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến cấu trúc tính chất từ MFO-NPs 100 4.3 Đặc trưng hóa lý vật liệu nano tổ hợp MFO-Ag chế tạo theo phương pháp hóa học ướt (2 bước): đồng kết tủa quang hóa 103 4.4 Khả kháng khuẩn vật liệu nano tổ hợp MFO-Ag 108 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP MFO-C 113 5.1 Mở đầu 113 5.2 Cấu trúc tính chất vật liệu nano tổ hợp MFO-C 114 5.3 Khả hấp phụ As (V) vật liệu nano tổ hợp MFO-C 118 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 128 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO 131 v e DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AAS (Atomic Absorption Spectroscopy) Phổ hấp thụ nguyên tử A.O Axít oleic As (V) Asen (V) CHĐBM Chất hoạt động bề mặt CNTs (Carbon nanotubes) Ống nano cacbon HRTEM (High resolution transmission electron microscopy ) Hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao IONPs (Iron Oxide Nanoparticles) Hạt nano ơxít sắt FO-NPs Hạt nano Fe3O4 FO-Ag Vật liệu nano tổ hợp Fe3O4-Ag FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier Kleb Vi khuẩn Klebsiella pneumoniae MFO-NPs Hạt nano MnFe2O4 MFO-Ag Vật liệu nano tổ hợp MnFe2O4-Ag MONPs Vật liệu nano xít từ tính NCS Nghiên cứu sinh NPs (Nanoparticles) Các hạt nano PVP Polyvinylpyrrolidone ROS (Reactive oxygen species) Các chất hoạt động chứa oxy S aureus Vi khuẩn Staphylococcus aureus S E Vi khuẩn Salmonella enteritidis UV (Ultraviolet) Tia cực tím UV-Vis (Ultraviolet - Visible) Tử ngoại khả kiến vi e VLTH Vật liệu tổ hợp VSM (Vibrating Sample Magnetometers) Từ kế mẫu rung TEM (Transmission electron microscopy) Hiển vi điện tử truyền qua XRD (X-ray powder diffraction) Nhiễu xạ tia X ZOI (Zone of inhibition) Vùng ức chế vii e DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng tổng hợp phương pháp chế tạo thông số đặc trưng hạt nano ferit 11 Bảng 2.1 Tổng hợp thơng số thay đổi q trình chế tạo mẫu vật liệu nano tổ hợp FO-Ag sử dụng quy trình 01 bước 49 Bảng 2.2 Tổng hợp điều kiện công nghệ chế tạo mẫu vật liệu MFO-NPs 52 Bảng 5.1 Các thơng số tính tốn từ đường hồi quy tuyến tính cho động học hấp phụ biểu kiế n bậc một, bậc hai giá trị qe tính tốn từ thực nghiệm mẫu vật liệu MFO NPs, MFO-C NPs 121 Bảng 5.2 Các thông số thực nghiệm mẫu để xây dựng đường đẳng nhiệt Langmuir Freundlich 122 Bảng 5.3 Giá trị tham số cân trình hấp phụ 123 Bảng 5.4 So sánh dung lượng hấp phụ cực đại vật liệu nano tổ hợp MFO-C hấp phụ As (V) với số hệ vật liệu khác viii e 126 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc mạng ferit spinel Hình 1.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu vật liệu nano ơxít sắt từ Fe3O4 chế tạo phương pháp đồng kết tủa với chất HĐBM khác nhau: (A) axít citric, (B) axít ascobic, (C) axít galic (D) axít glucuronic Hình 1.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) ảnh TEM nano măngan ferit chế tạo phương pháp sol-gel Hình 1.4 Ảnh TEM hạt nanoFe3O4 tổng hợp phương pháp thủy nhiệt Hình 1.5 Ảnh hưởng hiệu ứng kích thước hạt đến tính chất từ hạt nano từ tính 13 Hình 1.6 Cấu trúc mômen từ hạt nano ferit từ tính 14 Hình 1.7 Cơ chế kháng khuẩn hạt nano bạc 20 Hình 1.8 Các dạng cấu trúc khác vật liệu nano tổ hợp 24 Hình 1.9 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu Fe3O4-Ag theo quy trình đa bước 25 Hình 1.10 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu nano tổ hợp Fe3O4-Ag 26 Hình 1.11 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu nano tổ hợp Fe3O4-C 27 Hình 1.12 Ảnh TEM mẫu vật liệu Fe3O4/Ag/C S Muntean cộng tổng hợp theo quy trình bước 27 Hình 1.13 Tốc độ tăng trưởng E coli dịch nuôi cấy theo thời gian tiếp xúc với vật liệu PE, nano bạc phân tán PE vật liệu nano tổ hợp Fe3O4-Ag phân tán PE 30 Hình 1.14 Hình ảnh sinh trưởng khuẩn lạc vi khuẩn S aureus E coli tiếp xúc với mẫu vật liệu khác 31 Hình 1.15 Đồ thị biểu diễn dung lượng hấp phụ theo thời gian hệ vật liệu MnFe2O4@CAC với ion kim loại nặng khác 33 Hình 1.16 Tính chất từ (a) sơ đồ xử lý Cr(VI) (b) vật liệu tổ hợp Fe3O4@C 33 Hình 1.17 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 39 Hình 1.18 Sự phụ thuộc Ce/𝑞e vào Ce 39 Hình 1.19 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich 40 ix e Hình 1.20 Sự phụ thuộc lnqe vào lnCe 40 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ chế tạo FO-NPs phương pháp đồng kết tủa 44 Hình 2.2 Sơ đồ quy trình chế tạo Ag-NPs phương pháp quang hóa 46 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình tạo Ag-NPs lên bề mặt FO-NPs theo phương pháp quang hóa 47 Hình 2.4 Quy trình bước chế tạo vật liệu nano tổ hợp FO-Ag 48 Hình 2.5 Quy trình chế tạo MFO-NPs theo phương pháp đồng kết tủa 52 Hình 2.6 Quy trình chế tạo vật liệu nano tổ hợp MFO-Ag 54 Hình 2.7 Sơ đồ quy trình chế tạo vật liệu nano tổ hợp MFO-C 55 Hình 3.1 Ảnh TEM (a) phân bố kích thước hạt (b) mẫu vật liệu FO-NPs 65 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) mẫu vật liệu FO-NPs 65 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) Ag-NPs 67 Hình 3.4 Ảnh TEM (a) phân bố kích thước hạt (b) Ag-NPs 68 Hình 3.5 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) Ag-NPs, FO-NPs vật liệu nano tổ hợp FO-Ag 70 Hình 3.6 Ảnh TEM mẫu vật liệu nano tổ hợp FO-Ag 70 Hình 3.7 Ảnh HRTEM mẫu vật liệu nano tổ hợp FO-Ag 71 Hình 3.8 Phổ UV-Vis mẫu vật liệu Ag-NPs, FO-NPs nano tổ hợp FOAg 71 Hình 3.9 Đường cong từ hóa mẫu vật liệu FO-NPs nano tổ hợp FO-Ag 73 Hình 3.10 Kết thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn (a) Ag NPs, (b) vật liệu nano tổ hợp FO-Ag sử dụng phương pháp khuếch tán đĩa 75 Hình 3.11 Đồ thị mơ tả kích thước vùng vơ khuẩn nồng độ khác mẫu vật liệu FO NPs, Ag NPs FO-Ag NPs 75 Hình 3.12 Đĩa thạch sau khảo sát phương pháp pha loãng chuẩn với trường hợp (a) mẫu đối chứng, (b) Fe3O4 NPs, (c) Ag NPs (d) Fe3O4-Ag NPs 76 x e
Ngày đăng: 21/01/2024, 18:38
Xem thêm: