[3]Chitin qua quá trình deacetyl và thủy phân sẽ tạo thành một dạng tinh thể lỏng - đây là một dạng trung gian của chitin và chitosan, có dạng hình que với cấu trúc phân lớp - được sử dụ
Tính cấp thiết của đề tài
Chitin là một polyme tự nhiên có cấu trúc mạch thẳng, được hình thành từ các đơn vị N-acetyl-D-glucosamin liên kết với nhau qua liên kết (1,4)-glucosid Chitin được chiết xuất từ các nguồn carbohydrate tự nhiên như vỏ tôm, cua, và ghẹ Hiện nay, chitin đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực y học, dược phẩm, công nghiệp thực phẩm và xử lý nước.
Quá trình deacetyl và thủy phân chitin tạo ra một dạng tinh thể lỏng, là một dạng trung gian giữa chitin và chitosan Dạng này có cấu trúc hình que với các lớp phân chia, được sử dụng làm tiền chất để sản xuất vật liệu cacbon mao quản Đồng thời, nó cũng là khung để chế tạo aerogel - một loại vật liệu siêu nhẹ với độ xốp cao và diện tích bề mặt lớn Aerogel có nhiều ứng dụng trong việc chế tạo vật liệu bán dẫn, vật liệu y sinh và cảm biến khí.
Trong quá trình chế tạo vật liệu aerogel, tinh thể lỏng chitin được kết hợp với các tác chất chứa nhóm -C H O như glutaral để tạo ra hạt gel chitin (chitin-hydrogel) Các hạt hydrogel sau đó trải qua phản ứng thủy nhiệt nhằm sản xuất vật liệu aerogel siêu nhẹ Trong báo cáo tốt nghiệp này, chúng tôi nghiên cứu các phương pháp tạo ra hạt gel chitin - tiền chất của aerogel - bằng cách sử dụng glutaral như chất kết nối để hình thành liên kết ngang.
Tình hình nghiên cứu và sản xuất chitin trên thế giới và ở Việt Nam
Tinh hình nghiên cứu và sản xuất chitin trên th ế giới
Nhóm tác giả Xiaoping Shen, Julia L Shamshina, và Paula Berton (2013) đã tổng hợp các hạt hydrogel từ cellulose và chitin, hai loại polymer sinh học phổ biến nhất trên Trái đất, với điều kiện có và không có liên kết ngang Đối với trường hợp có liên kết ngang, họ đã sử dụng hỗn hợp NaOH/Urea ở nhiệt độ thấp để tạo liên kết Ngoài ra, nhóm tác giả Bo Duan và cộng sự (2015) cũng đã nghiên cứu để tạo ra các hạt cầu micro từ bột chitin tinh khiết.
Tác giả Yan Wu và cộng sự (2005) đã nghiên cứu chế tạo hạt nano chitosan thông qua phản ứng giữa hạt gel ion chitosan và anion TPP (sodium tripolyphosphate) cùng với PEG (polyethylenglycol) Nghiên cứu cũng khảo sát ảnh hưởng của TPP và PEG đối với khả năng tạo hạt nano của chitosan, với kết quả cho thấy sự kết hợp tuyệt vời giữa chitosan và hai chất này.
Tinh hình nghiên cứu và sản xuất chitin ở Việt N am
Việc nghiên cứu để tạo ra loại hạt này, hiện tại ở Việt Nam chưa có nhiều đặc biệt là hydrogel và aergel từ chitin.
Nhóm tác giả Chau T L Trang, Le Q T Dung, và Le T Hoa từ Đại học Khoa học Huế (2017) đã nghiên cứu việc sử dụng tinh thể lỏng chitin để chế tạo hydrogel Quá trình này bao gồm việc khuấy và đánh siêu âm với formaldehyde làm chất tạo liên kết, tiếp theo là thủy nhiệt trong 20 giờ ở nhiệt độ 70°C.
Các tác giả Lê Thanh Phước và Bùi Vũ Thanh Phương (2012) đã nghiên cứu chế tạo hạt gel chitosan liên kết ngang kích thước nhỏ bằng phương pháp biến tính hóa học với glutaral, nhằm ứng dụng trong hấp phụ đồng.
Tác giả Dương Thị Ánh Tuyết (2010) đã nghiên cứu chế tạo vật liệu nanochitosan từ chitosan để sử dụng làm chất hấp phụ protein Trong quá trình nghiên cứu, bà đã áp dụng sodium tripolyphosphate (Na5P3O - TPP) làm chất tạo liên kết ngang để điều chế chitosan hydrogel, trước khi tiến hành tạo ra vật liệu nanochitosan.
Ngoài các tác giả đã đề cập, nhiều nhóm nghiên cứu khác cũng đã sử dụng glutaral, TPP hoặc glyoxal để tạo ra hạt hydrogel, chủ yếu từ nguyên liệu ban đầu là chitosan hoặc chitin tinh khiết.
Mục đích nghiên cứu
• Nghiên cứu chế tạo hạt gel chitin (chitin-hydrogel) kích thước nhỏ từ vỏ cua.
Nhiệm vụ nghiên cứu
• Điều chế tinh thể lỏng chitin từ vỏ cua.
• Nghiên cứu chế tạo hạt gel chitin kích thước nhỏ từ vỏ cua bằng các phương pháp khác nhau.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp điều chế hạt gel
• Phương pháp biến tính chitin
• Phương pháp nhũ tương Đồ án thiết kế
• Phương pháp 2 pha (pha ưa nước và pha kỵ nước)
Phương pháp đặc trưng
• Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
• Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
• Phương pháp hấp thụ bức xạ hồng ngoại (IR)
Dự kiến kết quả nghiên cứu
• Thu được hạt gel chitin kích thước nhỏ. Đồ án thiết kế
TỔNG QUAN
Tổng quan về chitin
1.1.1 Thành phần hóa học của chitin
Chitin tồn tại dưới dạng phức hợp chitin-protein, được liên kết bằng các liên kết đồng hóa trị với protein, cùng với các hợp chất khoáng và hữu cơ khác, điều này gây khó khăn cho quá trình tách và chiết xuất.
Canxi có mặt trong vỏ, đầu tôm và vỏ cua, chứa nhiều muối vô cơ, chủ yếu là muối CaCO3 Mặc dù hàm lượng Ca3(PO4)2 không cao, nhưng trong quá trình khử khoáng, nó dễ hình thành hợp chất CaHPO4 không tan trong HCl, gây khó khăn cho quá trình này.
Protein: thành phần protein trong phế liệu cua thường tồn tại ở 2 dạng: dạng tự do và dạng liên kết
Dạng tự do của thịt cua xuất hiện từ những con cua bị biến đổi, dẫn đến việc phần thịt và mai còn sót lại bị vứt đi lẫn vào phế liệu Nếu công nhân không thực hiện đúng kỹ thuật khi vặt mai cua, sẽ gây ra tổn thất protein lớn vào phế liệu, làm tăng mức tiêu hao nguyên vật liệu Hơn nữa, việc xử lý phế liệu này cũng trở nên khó khăn hơn.
Protein ở dạng phức tạp không hòa tan, thường kết hợp với chitin, canxi cacbonat, lipit để tạo thành lipoprotein, và với sắc tố để hình thành proteincarotenoit Sự kết hợp này đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định tính bền vững của vỏ cua.
1.1.2 Cấu trúc hóa học và tính chất hóa lý của chitin
Chitin có cấu trúc tinh thể chặt chẽ và đều đặn, được xác định qua phương pháp nhiễu xạ tia X Nghiên cứu cho thấy chitin tồn tại ở ba dạng cấu hình: a, ß và γ.
Chitin có cấu trúc với các mạch sắp xếp ngược chiều nhau một cách đều đặn, tạo nên liên kết hydro không chỉ trong một lớp mà còn giữa các lớp, mang lại độ bền vững cao cho vật liệu Sự sắp xếp đảo chiều của các mắt xích giúp tối ưu hóa về mặt không gian và năng lượng, làm cho chitin trở thành một hợp chất rất chắc chắn.
B, Y - chitin do mắt xích ghép với nhau theo kiểu song song (P - chitin) và hai song song một ngược chiều (y - chitin), giữa các lớp không có loại liên kết hydro Dạng p - chitin cũng có thể chuyển sang dạng a - chitin nhờ quá trình axetyl hóa cho cấu trúc tinh thể bền vững hơn.
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng chitin là một polymer cấu thành từ các đơn vị N, có thể được thủy phân bằng enzyme hoặc axit HCl đậm đặc.
- acetyl - p - D - glucosamine liên kết với nhau bởi liên kết p - 1,4 - glucozit.
Công thức cấu tạo của chitin:
Tên gọi: poly(1,4) - 2 - acetamido - 2 - deoxy - p - D - glucose; poly(1,4) - 2 acetamido - 2 - deoxy - p - D - glucopyranose.
Chitin là một chất có màu trắng hoặc trắng phớt hồng, tồn tại dưới dạng vảy hoặc bột, không có mùi vị và không tan trong nước, môi trường kiềm, axit loãng, cũng như các dung môi hữu cơ như ete và rượu Tuy nhiên, chitin tan trong dung dịch đặc nóng của muối thioxianat canxi (Ca(SCN)2), tạo thành dung dịch keo, và cũng tan trong hệ dimetylacetamid - LiCl 8%, hexaíluoro - isopropyl alcohol (CF3CHOHCF3) và hexafuoracetone sesquihydrate (CF3COCF3.H2O) Đặc biệt, chitin có khả năng hấp thu tia hồng ngoại với bước sóng 884 - 890 cm-1.
Chitin có khả năng tương tác với các chất oxy hóa mạnh như thuốc tím (KMnO4), oxy già (H2O2) và nước javen (NaOCl - NaCl) Nhờ vào tính chất này, các chất oxy hóa được sử dụng để khử màu cho chitin trong các ứng dụng thiết kế.
Khi đun nóng trong dung dịch NaOH đậm đặc (40 - 50%), ở nhiệt độ cao thì chitin sẽ bị mất gốc acetyl tạo thành chitosan:
Khi đun nóng trong axit HCl đậm đặc, ở nhiệt độ cao thì chitin sẽ bị cắt mạch thu được glucosamine:
Chitin có tính kỵ nước cao, đặc biệt là a-chitin, và không tan trong nước, kiềm, axit loãng, cũng như các dung môi hữu cơ như ete và rượu Tính không tan của chitin xuất phát từ cấu trúc chặt chẽ và các liên kết nội và liên phân tử mạnh giữa các nhóm hydroxyde và acetamide Tuy nhiên, b-chitin lại có khả năng trương nở cao khi tiếp xúc với nước Chitin có thể hòa tan trong dung dịch axit đậm đặc như HCl, H3PO4 và dimethylacetamide chứa 5% lithiumchloride.
Chitin là một polymer sinh học có cấu trúc rắn chắc hơn so với nhiều loại polymer khác Độ rắn của chitin có thể thay đổi tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu mà nó được chiết xuất.
Tổng quan về phương pháp điều chế và ứng dụng hạt gel chitin
Từ chitin lỏng, có thể sản xuất hạt gel chitin thông qua nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm phương pháp nhũ tương, phương pháp biến tính hóa học trực tiếp và phương pháp hai pha, kết hợp giữa pha ưa nước và pha kỵ nước.
Để tạo nhũ tương, sử dụng dung dịch ChLC 2% làm pha phân tán Pha liên tục dầu paraffin với chất hoạt động bề mặt Span 80, sau đó khuấy đều để hình thành nhũ tương nước trong dầu Cuối cùng, thêm dung dịch NaOH 1N vào hỗn hợp.
Sử dụng máy khuấy từ để khuấy mẫu và sau đó ngưng lại Sau khi thí nghiệm kết thúc, hỗn hợp được chuyển vào bình chiết và để ổn định qua đêm Dưới tác động của trọng lực, các hạt chitin sẽ lắng xuống đáy bình Phần bông cặn lấy ra từ bình chiết được ly tâm để loại bỏ dầu thừa, sau đó tiếp tục rửa với nước cất cho đến khi đạt độ pH trung hòa.
Tạo liên kết ngang cho hạt chitin thu được bằng Glu 25% (ta thêm vào Glu vào với tỉ lệ chitin/Glu là 1/0.5) rồi rửa lại bằng ether.
1.2.1.2 Phương pháp biến tính hóa học trực tiếp [6]
Hòa tan dung dịch ChLC (tinh thể chitin lỏng) vào dầu paraffin cùng với chất hoạt động bề mặt Span 80 trong cốc nhựa và khuấy đều trên máy khuấy từ Sau khi thêm dung dịch ChLC, tiếp tục duy trì tốc độ khuấy không đổi và từ từ thêm dung dịch Glu 25% Hỗn hợp sẽ chuyển thành dạng huyền phù với các hạt chitin liên kết ngang phân tán trong dầu Để yên cho các hạt lắng xuống, sau đó lọc lấy phần kết tủa, ly tâm để loại bỏ dầu thừa và rửa nhiều lần với nước cất.
Chuẩn bị hai pha riêng biệt: pha ưa nước và pha kỵ nước Pha kỵ nước bao gồm Tween 80, dầu parafin và cyclohexan được khuấy đều Pha ưa nước được tạo thành từ chitin lỏng (ChLC 4%) và Glu 25% cũng được khuấy trộn Sau đó, hỗn hợp của hai pha được trộn đều và khuấy trong một khoảng thời gian nhất định, tiếp theo là để lắng trong phễu chiết và thực hiện lọc ly tâm.
- Làm chất truyền tải thuốc [16]
1.3 Tổng quan về nguyên liệu vỏ cua
Chitin là một hợp chất quan trọng được chiết xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như phế liệu thủy sản, vi nấm và vi khuẩn Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất chitin và chitosan là phế liệu thủy sản, đặc biệt là vỏ tôm, ghẹ và mực Hàm lượng chitin có thể thay đổi tùy thuộc vào loại nguyên liệu được sử dụng.
Bảng 1.1 Thành phần hóa học một số p h ế liệu thủy sản để sản xuất chitin
Thành phần hóa học (%) Độ ẩm Protein Khoáng Lipit Chitin
Ghẹ chấm 12,9 10,3 57,9 0,3 17,1 Đầu tôm sú 9,1 26,8 29,3 0,5 34,9 Đồ án thiết kế
Quy trình chiết xuất chitin phụ thuộc vào thành phần của từng nguyên liệu Trong khóa luận này, chúng tôi tập trung vào việc nghiên cứu thành phần của vỏ cua, một loại phế liệu quan trọng trong quá trình chiết xuất.
Hình 1.3 Nguyên liệu sản xuất tinh thể lỏng chitin
♦♦♦ Thành phần của p h ế liệu cua
Quá trình phơi khô để loại nước có trong vỏ cua để bảo quản được thời gian dài để chuổn bị cho quá trình làm thí nghiệm.
Vỏ cua chia làm 4 lớp chính:
• Lớp không bị canxi hóa
Lớp biểu bì không chứa chitin, trong khi lớp màu và lớp canxi hóa lại có hàm lượng chitin cao Sự lắng đọng canxi tạo ra lớp canxi hóa cứng, phân chia rõ ràng giữa các lớp này.
Ta gọi các lớp có chứa chitin là endocuicle.
Lớp màu được hình thành bởi sự hiện diện của các hạt vật chất có màu sắc tương tự melanin Trong một số khu vực, có sự xuất hiện của các hệ thống rãnh thẳng đứng phân nhánh, tạo điều kiện cho canxi thẩm thấu vào.
Lớp biểu bì (epcuticle): Nó khác với các vỏ còn lại, bắt m àu với anilin xanh
Lớp epicuticle chứa lipit, giúp ngăn chặn tác động của axit ở nhiệt độ thường trong quá trình khử khoáng Màu sắc của lớp này thường là vàng nhạt và chứa polyphenoloxidase, đồng thời bị hóa cứng bởi puinone - tannin Epicuticle liên kết với các màng mỏng bên ngoài, tạo ra khả năng cản trở hòa tan ngay cả trong môi trường axit đậm đặc nhờ vào sự hiện diện của các mắt xích paratin mạch thẳng.
Lớp canxi hóa: lớp này chiếm phần lớn vỏ, thường có màu xanh trải đều khắp, chitin ở trạng thái tạo phức với canxi.
Lớp không bị canxi hóa là phần trong cùng của lớp vỏ, chiếm một tỷ lệ nhỏ so với tổng chiều dày Phần này bao gồm các phức hợp chitin và protein bền vững, không chứa canxi và quinine.
Do đó để thu được chitin cần phải làm thực nghiệm loại bỏ protein, canxi và màu. Đồ án thiết kế
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Vỏ cua được lấy từ các nhà hàng thủy sản tại thành phố Vũng Tàu và Cà Mau.
Tất cả các hóa chất đều là hóa chất tinh khiết của Trung Quốc.
Nội dung nghiên cứu
2.2.1 Điều chế tinh thể lỏng chitin
Quy trình điều chế tinh thể lỏng chitin (ChLC) được thực hiện dựa trên nghiên cứu của TS Trần Thanh Định tại Đại học Vancouver, Canada Đồ án thiết kế này nhằm phát triển và ứng dụng ChLC trong các lĩnh vực công nghiệp và y tế.
Hình 2.1 Sơ đồ điều chế tinh thể lỏng chitin Đồ án thiết kế
Sau khi sử dụng, vỏ cua được ngâm trong nước để làm mềm các lớp thịt còn sót lại bên trong Tiếp theo, vỏ cua được luộc trong nước sôi, rửa sạch và phơi khô.
Mục đích: loại bỏ protein ra khỏi liên kết với chitin trong vỏ cua.
Quá trình khử protein từ phế liệu thủy sản thường sử dụng NaOH với nồng độ từ 1% - 10%, ở nhiệt độ phòng hoặc cao, và thời gian xử lý từ vài giờ đến vài ngày Để nâng cao hiệu quả tách protein, cần khuấy đảo trong quá trình xử lý Đối với vỏ cua, sau khi phơi khô và bẻ nhỏ 1-2 cm, sử dụng dung dịch NaOH 5% để loại bỏ hoàn toàn protein, với pH kiểm tra từ 11-12 Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ 80°C trong 6 giờ, sau đó rửa sạch sản phẩm bằng nước đến pH = 7 để loại bỏ protein tự do và các tạp chất còn sót lại Cuối cùng, thực hiện rửa trung tính để loại bỏ muối natri, amin tự do và NaOH dư.
Hình 2.2 Vỏ cua trong quà trình khử protein lần 1 2.2.1.3 K hử khoáng [12]
Mục đích: loại bỏ các chất khoáng và chất m àu ra khỏi liên kết với chitin trong vỏ cua. Đồ án thiết kế
Sau khi khử protein, vỏ cua được rửa sạch và tiến hành khử khoáng Vỏ cua chủ yếu chứa muối CaCO3 và một lượng nhỏ Ca3(PO4)2, do đó, các loại axit như HCl và H2SO4 thường được sử dụng để khử khoáng Quá trình này thường diễn ra ở nhiệt độ phòng kết hợp với khuấy đảo Nồng độ axit, thời gian ngâm và tỷ lệ w/v trong quá trình khử khoáng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng chitin thu được Đối với phế liệu tôm, nồng độ HCl thường thấp hơn so với phế liệu cua và ghẹ Do đó, tùy thuộc vào loại nguyên liệu và yêu cầu chất lượng chitin, cần điều chỉnh chế độ khử khoáng cho phù hợp.
Nồng độ HCl có tác động đáng kể đến chất lượng chitin thành phẩm và hiệu quả khử khoáng Khi nồng độ HCl cao, thời gian khử khoáng được rút ngắn nhưng lại gây cắt mạch do thủy phân các liên kết glucoside, tạo ra polymer có trọng lượng phân tử trung bình thấp Ngược lại, nếu nồng độ HCl quá thấp, quá trình khử khoáng sẽ không triệt để, thời gian xử lý kéo dài và ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm.
Sau khi thực hiện khử khoáng, quy trình rửa trung tính giúp loại bỏ hoàn toàn các muối và axit dư còn lại trong nước Quá trình này sẽ được coi là hoàn tất khi dịch rửa đạt giá trị pH = 7.
- Lấy 500ml HCl 7% cho vào bình 1 lít có chứa sẵn mẫu ^ thay axit 4 lần trong khoảng 2, 3 ngày ^ nhằm loại bỏ canxi và khoáng trong sản phẩm.
Hình 2.3 Quá trình khử khoáng Đồ án thiết kế
Mục đích của quá trình này là loại bỏ protein để đạt được vỏ cua với hàm lượng protein còn lại dưới 5% Để đảm bảo loại sạch protein sau lần khử đầu tiên, chúng ta tiến hành khử protein lần thứ hai Mẫu sau khi khử khoáng được rửa sạch, sau đó thêm 500ml NaOH 5% vào bình chứa mẫu và gia nhiệt trong 8 tiếng Giai đoạn này giúp loại bỏ protein không hòa tan thường liên kết với chitin, CaCO3 và lipid, tạo thành lipoprotein.
Hình 2.4 Vỏ cua trong quá trình khử Protein lần 2 2.2.1.5 Khử màu [12]
Vỏ cua sau khi khử protein lần hai sẽ có màu hồng nhạt, làm giảm giá trị cảm quan và chất lượng chitin khi sử dụng làm nguyên liệu sản xuất Để cải thiện giá trị cảm quan, cần tẩy màu để có chitin trắng hơn Để loại bỏ hoàn toàn màu của vỏ cua, pha 500 ml H2O2 30% vào bình chứa mẫu và gia nhiệt ở 90°C trong 1 giờ Sau khi tẩy trắng, rửa sạch với nước cất và phơi dưới ánh nắng mặt trời hoặc trong tủ sấy ở nhiệt độ 40°C đến 50°C cho đến khi chitin khô lại, thu được chitin rắn.
Hình 2.5 Vỏ cua sau khi khử màu và sấy (phơi khô) 2.2.I.6 Deacetyl [12]
Deacetyl là chuyển hóa nhóm -NHCOCH3 thành nhóm NH2 và loại bỏ nhóm - CH3CO một cách không hoàn toàn.
Quá trình deacetyl thường được thực hiện bằng cách ngâm chitin trong dung dịch NaOH hoặc KOH đậm đặc, với nồng độ NaOH từ 40-50% ở nhiệt độ 90°C Các phương pháp deacetyl rất đa dạng, phụ thuộc vào nguồn chitin và yêu cầu về tính chất của nó Để tiến hành, cân 2,5g chitin đã khử màu và cho vào bình cùng với 25ml NaOH 33%, sau đó đặt lên máy khuấy từ ở nhiệt độ 90°C trong 2 giờ Cuối cùng, lọc mẫu deacetyl bằng nước cất khoảng 3-4 lần để tiếp tục quá trình thủy phân.
Hình 2.6 Deacetyl Đồ án thiết kế
Mục đích: dùng để cắt mạch chitin - phá vỡ liên kết để tạo chitosan-chitin lỏng.
Ta sử dụng 50 ml dung dịch HCl 7% để xử lý mẫu chitin đã deacetyl, đặt trên máy khuấy từ với nhiệt độ duy trì từ 100-104°C trong 12 giờ Trong khoảng thời gian từ tiếng thứ 10 đến 11, tiến hành nhỏ từng giọt H2O2 (khoảng 1-10ml) vào mẫu để làm sáng màu, cần tránh nhỏ quá nhiều cùng một lúc để không gây sủi bọt cho mẫu.
Tiếp tục quá trình thủy phân đến thời gian mong muốn, sau đó ngừng lại và ly tâm mẫu đã thủy phân với tốc độ 5000 vòng/phút trong 5 phút Sau khi ly tâm, thêm nước cất và ly tâm 3-4 lần cho đến khi nước cất có màu trắng đục Kết quả thu được là mẫu chitin lỏng màu trắng Cuối cùng, rửa phần chitin lỏng còn lại trong ống ly tâm bằng cồn để thu toàn bộ lượng chitin.
Hình 2.7 M ẫu chitin thu được sau quá trình thủy phân Đồ án thiết kế
2.2.2 Chế tạo hạt gel chitin kích thước nhỏ từ vỏ cua
2.2.2.I Phương pháp biến tính hóa học trực tiếp [6]
Hình 2.8 Sơ đồ phương pháp biến tính hóa học trực tiếp Đồ án thiết kế a) b) c)
Hình 2.9 Hình sau khi khuấy (a), lắng (b) và ly tâm Đồ án thiết kế
Hình 2.10 Sơ đồ phương pháp 2 pha
Sau khi ly tâm ta thu được mẫu:
Hình 2.11 M ẫu sau khi ly tâm
Khuấy trong 1h, ở nhiệt độ thường Đồ án thiết kế
Hình 2.12 Sơ đồ phương pháp nhũ tương Đồ án thiết kế a) b) Hình 2.13 M ẫu sau khi lắng (a) và ly tâm (b) 2.2.3 M ột số phương pháp đặc trưng
2.2.3.1 SE M ( Kính hiển vi điện tử quét )
SEMPA (Kính hiển vi điện tử quét có phân tích phân cực: Scanning Electron
Kính hiển vi với Phân tích Phân cực (Microscopy with Polarisation Analysis) là một chế độ ghi ảnh của SEM, trong đó các điện tử thứ cấp phát ra từ mẫu được ghi nhận bởi một detector đặc biệt Detector này có khả năng tách các điện tử phân cực spin từ mẫu, cho phép chụp lại hình ảnh cấu trúc từ của mẫu một cách chính xác.
Trong kính hiển vi điện tử quét (SEM), chùm điện tử được phát ra từ súng phóng điện tử và sau đó được tăng tốc trong khoảng từ 10 kV đến 50 kV Việc hội tụ chùm điện tử có kích thước nhỏ gặp khó khăn do hạn chế của thấu kính từ, dẫn đến độ phân giải của SEM không thể đạt được như kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Chùm điện tử hẹp được tạo ra và quét trên bề mặt mẫu thông qua các cuộn quét tĩnh điện Độ phân giải của SEM phụ thuộc vào kích thước chùm điện tử hội tụ, bị ảnh hưởng bởi quang sai và tương tác giữa điện tử và bề mặt mẫu Khi xảy ra tương tác, các bức xạ phát ra sẽ được phân tích để tạo ảnh trong SEM.
Điện tử thứ cấp là chế độ ghi ảnh phổ biến nhất trong kính hiển vi điện tử quét Chùm điện tử thứ cấp, với năng lượng thấp, được ghi nhận qua ống nhân quang nhấp nháy Do năng lượng thấp, các điện tử này chủ yếu phát ra từ bề mặt mẫu ở độ sâu chỉ vài nanomet, tạo ra ảnh hai chiều rõ nét của bề mặt mẫu.
Điện tử tán xạ ngược (Backscattered electrons) là chùm điện tử có năng lượng cao, được phát sinh khi điện tử tương tác với bề mặt mẫu và bị bật ngược trở lại Sự tán xạ này phụ thuộc vào thành phần hóa học của bề mặt mẫu, khiến cho ảnh điện tử tán xạ ngược trở thành công cụ hữu ích trong việc phân tích độ tương phản thành phần hóa học Ngoài ra, điện tử tán xạ ngược còn được sử dụng để ghi nhận ảnh nhiễu xạ, hỗ trợ cho việc phân tích cấu trúc tinh thể trong chế độ phân cực điện tử.