Luận văn thạc sĩ Công nghệ hóa học: Điều chế Nano ZnO và khảo sát hoạt tính kháng nấm Botryodiplodia theobromae và Phytophthora palmivora

TÓM TẮT LUẬN VĂN ZnO nano được tổng hợp bằng phương pháp thuỷ nhiệt với hai hệ dung môi Ethanol - Nước tỷ lệ 1:1 về thể tích và Ethylene glycol - Nước tỷ lệ 1:1 về thể tích để kiểm tra h

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

ĐOÀN THANH TRÚC

ĐIỀU CHẾ NANO ZnO VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH KHÁNG NẤM

Botryodiplodia theobromae và Phytophthora palmivora

Chuyên ngành: Công nghệ Hoá họcMã số: 605275

LUẬN VĂN THẠC SĨ

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lê Minh Viễn

2 PGS TS Nguyễn Đình Thành (Phản biện 1)3 TS Hoàng Anh Hoàng (Phản biện 2)

4 TS Nguyễn Quang Loang (Uỷ viên)5 TS Trần Thị Thanh Ngọc (Thư ký)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC

PGS TS Ngô Mạnh Thắng GS TS Phan Thanh Sơn Nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Đoàn Thanh Trúc MSHV: 12144433 Ngày, tháng, năm sinh: 22/08/1978 Nơi sinh: TPHCM Chuyên ngành: Công nghệ Hoá học Mã số: 605275

I TÊN ĐỀ TÀI: Điều chế nano ZnO và khảo sát hoạt tính kháng nấm

Botryodiplodia theobromae và Phytophthora palmivora

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 Nghiên cứu tổng hợp nano ZnO bằng phương pháp thủy nhiệt 2 Đánh giá các tính chất của nano ZnO

3 Đánh giá hoạt tính kháng nấm của vật liệu

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Tháng 6 năm 2015 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Tháng 6 năm 2016 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ và TS Lê Minh Viễn

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các Thầy và các Cô là giảng viên của Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tâm truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu của mình cho tôi và các học viên trong suốt thời gian chúng tôi học tập tại trường

Tôi xin trân trọng cảm ơn các Thầy và các Cô là giảng viên của Khoa Kỹ thuật Hoá học đã nhiệt tình giảng dạy, cung cấp những kiến thức chuyên môn, chuyên sâu để tôi được học tập, học hỏi, và mở rộng không gian cũng như vốn kiến thức của bản thân, góp phần đem lại hiệu quả và thành công trong công việc cũng như trong học tập và nghiên cứu

Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn Tiến sĩ Nguyễn Anh Nghĩa, Trưởng bộ môn Bảo vệ Thực vật – Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam, đã nhiệt tình trao đổi, giải thích những kiến thức chuyên môn, cũng như đồng ý cung cấp nguồn nấm và hỗ trợ cơ sở vật chất phòng thí nghiệm giúp tôi hoàn thành được nội dung nghiên cứu

Xin gửi lời cảm ơn các anh chị đồng nghiệp tại Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam đã hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin cảm ơn các bạn cùng khoá đã có sự hợp tác, giúp đỡ, và tương trợ trong suốt khoá học; cảm ơn các bạn cùng nhóm làm đề tài đã có những hỗ trợ, giúp đỡ khi cần thiết, góp phần giúp tôi có điều kiện để thực hiện luận văn

Xin cảm ơn những người thân yêu thương trong gia đình đã luôn khích lệ, động viên và giúp đỡ tôi vượt qua những khó khăn trong cuộc sống và trong công việc, là nguồn động lực để tôi hoàn thành luận văn và hoàn tất chương trình đào tạo Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến Tiến sĩ Lê Minh Viễn, là người Thầy rất nhiệt tình, đã kiên nhẫn giúp đỡ, hướng dẫn và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này

TÓM TẮT LUẬN VĂN

ZnO nano được tổng hợp bằng phương pháp thuỷ nhiệt với hai hệ dung môi Ethanol - Nước (tỷ lệ 1:1 về thể tích) và Ethylene glycol - Nước (tỷ lệ 1:1 về thể tích) để kiểm tra hình thái và kích thước của hạt vật liệu Các yếu tố pH môi trường, nhiệt độ và thời gian phản ứng cũng được tiến hành khảo sát nhằm xác định điều kiện phù hợp, tối ưu để tổng hợp ZnO nano Qua chuỗi thí nghiệm, kết quả ghi nhận hạt vật liệu đạt kích thước nhỏ nhất tại pH 9,5 ở 140 °C trong 2 h ứng với hệ dung môi Ethanol - Nước Song song đó, hai thử nghiệm được thực hiện nhằm đánh giá và kiểm tra khả năng cũng như hiệu quả ức chế sinh trưởng của huyền phù ZnO

nano đối với hai chủng nấm gây bệnh trên cây Cao su là Botryodiplodia theobromae và Phytophthora palmivora Kết quả thu được ghi nhận khả năng ứng dụng vật liệu

này làm hoạt chất kháng nấm bệnh cho cây trồng

ZnO nanoparticles were synthesized by the hydrothermal process with two kinds of solvents which were two aqueous solutions, Ethanol (50% by volume) and Ethylene glycol (50% by volume) The synthesized ZnO nanoparticles were characterized by XRD and SEM The other parameters including pH, reaction time and temperature were observed in order to determine the optimum condition for ZnO nanoparticles synthesis The results showed that the minimum size of ZnO particles was obtained in the Ethanol solvent at the pH of 9.5 as well as the reaction temperature of 140 °C throughout two consecutive hours Meanwhile, two in vitro experiments were laid out to examine the effectiveness of ZnO nanoprat icles’

suspension to growth depression in Botryodiplodia theobromae and Phytophthora

palmivora fungi of Hevea brasiliensis trees A marked reduction in fungal

proliferation was induced by ZnO nanopraticles, therefore, the potential of that material is used for increase in the plant pathologen resistance

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính tôi, các số liệu và kết quả được trình bày trong luận văn là do tôi thực hiện, là trung thực, và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xii

DANH MỤC CÁC HỢP CHẤT HOÁ HỌC xiii

1.2 Hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của nano Oxit kẽm 13

1.3 Hai loại bệnh hại trên cây cao su do nấm gây ra 17

2.1.3 Phương pháp phân tích vật liệu 23

2.1.4 Phương pháp nghiên c ứu 23

2.2 Thử nghiệm hoạt tính kháng nấm của nano Oxit kẽm 25

2.2.1 Hoá chất và thiết bị 25

2.2.2 Phương pháp thử nghiệm 25

2.2.3 Phương pháp nghiên c ứu 27

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 29

3.1 Tổng hợp nano Oxit kẽm 29

3.2 Thử nghiệm hoạt tính kháng nấm của nano Oxit kẽm 35

3.2.1 Đánh giá khả năng kháng nấm của ZnO nano thương phẩm đối với nấm Botryodiplodia theobromae và Phytophthora palmivora 35

3.2.2 Thử nghiệm hiệu quả kháng nấm của ZnO nano được tổng hợp đối với nấm Botryodiplodia theobromae và Phytophthora palmivora 40

CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48

Bảng 5 Nồng độ và thành phần của các hỗn hợp thuốc thí nghiệm. 27

Bảng 6a Đường kính trung bình của khuẩn lạc B theobromae tại thời

Bảng 9a Đường kính trung bình của khuẩn lạc B theobromae lần lượt

qua 3 ngày thí nghiệm. 83

Bảng 9b Đường kính trung bình của khuẩn lạc P palmivora lần lượt

qua 9 ngày thí nghiệm. 84

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 Cấu trúc tinh thể ZnO: (a) Cấu trúc tinh thể NaCl, (b) Cấu trúc

zinc-blende lập phương, và (c) Cấu trúc wurtzite lục giác. 2 Hình 2 Các cấu trúc nano của ZnO. 3 Hình 3 Sơ đồ lò phản ứng dạng ống ngang dùng tổng hợp ZnO nano

bằng quá trình rắn-hơi. 4 Hình 4 Ảnh FE-SEM của thanh ZnO nano được tổng hợp bằng

phương pháp MOCVD không sử dụng xúc tác kim loại. 5 Hình 5 Sơ đồ quá trình tổng hợp ZnO nano dạng cầu bằng phương

pháp kết tủa và ảnh TEM của các mẫu thử nghiệm. 7 Hình 6 Sơ đồ mô phỏng quá trình tổng hợp thanh ZnO nano trên chất

nền cấu trúc nano và ảnh SEM của các thanh ZnO nano thu được ứng với các nồng độ Zn2+

khác nhau. 8Hình 7 Ảnh SEM của các thanh ZnO nano được tổng hợp bằng

phương pháp thuỷ nhiệt ở các pH khác nhau: (a) 9, (b) 10, (c) 11, và (d) 12. 9 Hình 8 ZnO được tổng hợp bằng phương pháp thuỷ nhiệt với các dung

môi khác nhau: (A) Ảnh SEM (a, c, d) và TEM (b) với dung môi Nước; Ảnh SEM (e) và TEM (f) với dung môi n-Heptan; và (B) Ảnh SEM (a, c, e) và TEM (b, d, f) với dung môi Ethanol. 9 Hình 9 Ảnh SEM của mẫu ZnO được tổng hợp bằng phương pháp

thuỷ nhiệt ở 200 °C trong 2 h với môi trường: (a) Nước, (b1) KOH 0,25 M, (b2) KOH 0,50 M, (b3) KOH 1,00 M, (b4) KOH 2,00 M, (c1) Dung dịch NH3 0,025 M, (c2) Dung dịch NH30,05 M, và (c3) Dung dịch NH3 0,20 M. 10

Hình 10 Sơ đồ nguyên lý tổng hợp ZnO nano bằng phương pháp FSP

và ảnh TEM của các mẫu ứng với các tốc độ dòng nhập liệu khác nhau. 11 Hình 11 Thanh ZnO nano được tổng hợp bằng phương pháp điện hoá

với dung dịch chất điện ly ZnCl2 5x10-4 M ở 80 °C trên chấtnền Zn. 12

Hình 12 (A) Ảnh SEM của E coli O157:H7 khi: (a) xử lý với huyền

phù ZnO nano, (b) không xử lý với huyền phù ZnO nano; (B)

Ảnh TEM của các tế bào E coli O157:H7 sinh trưởng trong

môi trường không có ZnO (a1 và a2); và (C) Ảnh TEM của các

tế bào E coli O157:H7 sinh trưởng trong môi trường có ZnO

nano 12 mM (b1 - b4) Các mũi tên đánh dấu sự rò rỉ các thành phần nội bào và sự xáo trộn của màng tế bào. 15 Hình 13 Triệu chứng bệnh Botryodiplodia: (a) trên cành gỗ ghép, (b)

trên cây con, (c) trên thân cây trưởng thành (nhẹ), và (d) trên thân cây trưởng thành (nặng). 18 Hình 14 (a) Triệu chứng bệnh Loét sọc mặt cạo, (b) Bệnh

Botryodiplodia gây khô mặt cạo, và (c) Bệnh Botryodiplodia gây nứt vỏ. 18 Hình 15 Sơ đồ quy trình tổng hợp vật liệu ZnO nano bằng phương

pháp thuỷ nhiệt. 21 Hình 16a Giản đồ XRD của các mẫu bột rắn được tổng hợp với hệ dung

môi Ethanol - Nước. 29 Hình 16b Giản đồ XRD của các mẫu bột rắn được tổng hợp với hệ dung

môi Ethanol - Nước. 30 Hình 16c Giản đồ XRD của các mẫu bột rắn được tổng hợp với hệ dung

môi Ethylene glycol - Nước. 31

Hình 17a Ảnh SEM mẫu ZnO được tổng hợp với hệ dung môi Ethanol -

Nước. 33 Hình 17b Ảnh SEM mẫu ZnO được tổng hợp với hệ dung môi Ethylene

glycol - Nước ở pH 10,5. 34 Hình 18 Hiệu quả ức chế sinh trưởng của huyền phù ZnO nano thương

phẩm ở các nồng độ khác nhau: (a) đối với nấm B theobromae sau 3 ngày, (b) nấm P palmivora sau 10 ngày. 35

Hình 19a Hiệu suất ức chế sinh trưởng B theobromae theo nồng độ

thuốc thử. 38

Hình 19b Hiệu suất ức chế sinh trưởng P palmivora theo nồng độ

thuốc thử. 38 Hình 20a Tương quan giữa nồng độ của huyền phù ZnO nano thương

phẩm và hiệu suất ức chế sinh trưởng đối với B theobromae. 39 Hình 20b Tương quan giữa nồng độ của huyền phù ZnO nano thương

phẩm và hiệu suất ức chế sinh trưởng đối với P palmivora. 39 Hình 21 Hiệu quả ức chế sinh trưởng của huyền phù ZnO nano tổng

hợp ở các nồng độ khác nhau: (a) đối với nấm B theobromae sau 3 ngày, (b) nấm P palmivora sau 9 ngày. 40

Hình 22a Hiệu suất ức chế sinh trưởng B theobromae theo nồng độ

thuốc thử qua 3 ngày. 44

Hình 22b Hiệu suất ức chế sinh trưởng P palmivora theo nồng độ thuốc

thử qua 9 ngày. 44

Hình 23a Hiệu suất ức chế sinh trưởng B theobromae theo nồng độ

thuốc thử sau 3 ngày. 45

Hình 23b Hiệu suất ức chế sinh trưởng P palmivora theo nồng độ thuốc

thử sau 9 ngày. 45

Hình 24a Tương quan giữa nồng độ của huyền phù ZnO nano tổng hợp

và hiệu suất ức chế sinh trưởng đối với B theobromae. 46 Hình 24b Tương quan giữa nồng độ của huyền phù ZnO nano tổng hợp

và hiệu suất ức chế sinh trưởng đối với P palmivora. 47 Hình 25 Ảnh SEM của các mẫu bột: (a) ZnO nano thương phẩm, (b)

ZnO nano tổng hợp. 47

Hình 26a Hiệu suất ức chế sinh trưởng B theobromae theo nồng độ

thuốc thử với 5 lần lặp lại. 82

Hình 26a Hiệu suất ức chế sinh trưởng P palmivora theo nồng độ thuốc

thử với 5 lần lặp lại. 82

Hình 27a Hiệu suất ức chế sinh trưởng B theobromae theo nồng độ

thuốc thử sau 3 ngày với 5 lần lặp lại. 86

Hình 27a Hiệu suất ức chế sinh trưởng P palmivora theo nồng độ thuốc

thử sau 9 ngày với 5 lần lặp lại. 86

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ASG : Aqueous solution growth CVD : Chemical vapor deposition CTAB : Cetyl trimethylammonium bromide E-W : Ethanol - Water

EG-W : Ethylene glycol - Water FSP : Flame spray pyrolysis FTO : F-doped polycrystalline Tin (IV) oxide MIC : Minimum inhibitory concentration TEA : Triethanolamine

HMTA : Hexamethylenetetraamine MOCVD : Metal-organic chemical vapor deposition PDA : Potato dextrose agar

ROS : Reactive oxygen species SD : Standard deviation SEM : Scanning electron microscope XRD : X-ray diffraction

ZAD : Zinc acetate dihydrate (Kẽm acetate dihydrate)

DANH MỤC CÁC HỢP CHẤT HOÁ HỌC

Axit Citric : C6H8O7Ammonium carbonate : (NH4)2CO3Ammonium hydroxide : NH4OH Cetyl trimethylammonium hydroxide : (C16H33)N(CH3)3OH

Oxit magie : MgO

MỞ ĐẦU

Vì nông nghiệp vẫn còn chiếm tỷ trọng cao trong nền kinh tế nên việc nghiên cứu và ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến vào trong nông nghiệp đang được Nhà nước ủng hộ, khuyến khích và tạo nhiều điều kiện thuận lợi Bên cạnh việc làm tăng hiệu quả từ việc ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, việc giảm thiểu tác động (tiêu cực) đến con người và môi trường luôn là yếu tố quan trọng mà không chỉ các ngành sản xuất mà còn các lĩnh vực ứng dụng sản phẩm đều thể hiện mối quan tâm

Cây cao su được xem là một loại cây công nghiệp dài ngày với chu kỳ khai thác gần hai mươi năm Ở Việt Nam, cây cao su còn được xem là cây đa mục đích và được trồng chủ yếu theo chủ trương - chính sách của Nhà nước nên diện tích trồng cao su ở Việt Nam là rất lớn Chính vì vậy, công tác chăm sóc, phòng trừ bệnh hại dù gặp không ít khó khăn nhưng vẫn luôn được đánh giá là quan trọng và cần thiết

Việc phòng trừ bệnh hại trên cây cao su đến nay vẫn được thực hiện theo phương pháp truyền thống của ngành (đã được quy định cụ thể trong “Quy trình kỹ thuật cây cao su” do Tập đoàn Công nghiệp Cao su Việt Nam phát hành) Tuy nhiên, những mặt hạn chế của việc sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật, nhất là những ảnh hưởng có hại đối với con người và môi trường, ngày càng thể hiện rõ, và qua đó, ngày càng được quan tâm

Vì vậy, ý tưởng “Ứng dụng vật liệu ZnO nano làm hoạt chất trừ nấm bệnh” đã

hình thành và được trông đợi có thể giúp khắc phục các ảnh hưởng có hại đối với ngành cao su nói riêng và nông nghiệp Việt Nam nói chung; đồng thời góp phần mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng công nghệ nano vào trong lĩnh vực nông nghiệp ở Việt Nam

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1.1 Nano Oxit kẽm

1.1.1 Oxit kẽm Oxit kẽm (ZnO) là một loại vật liệu bán dẫn đã có nhiều ứng dụng công nghiệp Dù không phải là loại vật liệu mới được phát hiện, rất nhiều nghiên cứu về ZnO đã được thực hiện và tiếp nối trong nhiều thập niên

Theo Özgür et al [1], nhờ có “band gap” rộng (Eg ~ 3,3 eV ở 300 K) nên khả năng ứng dụng quang điện tử (optoelectronic) của ZnO được xác định là đầy triển vọng; và qua đó, làm thúc đẩy mối quan tâm cũng như các nghiên cứu về ZnO

Tinh thể ZnO có cấu trúc “zinc-blende” lập phương hoặc cấu trúc “wurtzite”

lục giác Theo Özgür et al [1] và Wang [2], ở điều kiện bình thường, tinh thể ZnO

có cấu trúc wurtzite; cấu trúc zinc-blende sẽ thu được nếu tinh thể ZnO được phát triển trên chất nền có cấu trúc lập phương; và đặc biệt, cấu trúc tinh thể NaCl sẽ thu được khi làm việc ở điều kiện áp suất tương đối cao (Hình 1)

Hình 1 Cấu trúc tinh thể ZnO: (a) Cấu trúc tinh thể NaCl, (b) Cấu trúc zinc-blende lập phương, và (c) Cấu trúc wurtzite lục giác [1]

1.1.2 Nano Oxit kẽm

Özgür et al [1], Schmidt-Mende và MacManus-Driscoll [3], và Wang [4] đã

nhận xét rằng rất nhiều nghiên cứu về ZnO nano đã được thực hiện bởi nhiều nhóm tác giả đều tập trung vào các cấu trúc nano mới với những hình dạng khác nhau từ

dây nano (nanowire) đến đai nano (nanobelt), thậm chí là lò xo nano (nanospring)

được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau (Hình 2) Özgür et al [1] đã

nhận xét dây nano, đặc biệt là dây ZnO nano, có tiềm năng đầy hứa hẹn trong việc ứng dụng rộng rãi, và là các khối xây dựng cơ bản để chế tạo nanolaser bước sóng ngắn, bóng bán dẫn hiệu ứng trường, cảm biến khí nano siêu nhạy, đầu dò, thiết bị truyền động… Và như vậy, đây là những hệ thống lý tưởng để nghiên cứu cơ chế vận chuyển trong những hệ thống một chiều Điều này không chỉ đem lại hiểu biết về những hiện tượng cơ bản ở những hệ thống cấp thấp mà còn góp phần phát triển những thiết bị nano thế hệ mới có hiệu suất cao

Hình 2 Các cấu trúc nano của ZnO [4]

1.1.3 Các phương pháp tổng hợp Một số phương pháp được dùng để tổng hợp ZnO nano với các cấu trúc khác nhau đã được nhiều tác giả áp dụng: lắng đọng hơi hoá học (Chemical vapor deposition - CVD), lắng đọng hơi hoá học cơ kim (Metal-organic chemical vapor deposition - MOCVD), phát triển trong dung dịch lỏng (Aqueous solution growth - ASG), và mạ điện (Electrodeposition) [1-3]

a Lắng đọng hơi hoá học (CVD): là phương pháp sử dụng một dòng tiền chất ở pha

hơi phản ứng với chất nền được đưa vào vùng phản ứng bằng dòng khí mang để tạo ra sản phẩm mong muốn

Phương pháp này thường được dùng để tạo dây nano và thanh nano [1, 3] Trong trường hợp sản phẩm mong muốn là dây nano, quá trình hơi-lỏng-rắn thường được áp dụng, và dòng hơi được cho tiếp xúc với chất xúc tác là các hạt Vàng (Au) [2] Lớp hạt mầm được làm giàu bởi nguyên liệu trong nguồn hơi cho đến khi đạt bão hoà và vật liệu mong muốn bắt đầu đóng rắn và phát triển hướng ra khỏi hạt xúc tác Áp suất hơi riêng phần của Oxy và áp suất buồng phản ứng là hai thông số quan trọng ảnh hưởng đến cơ chế phát triển, là cơ chế giúp điều chỉnh cấu trúc cuối cùng của ZnO [3] Bằng cách tăng hàm lượng Oxy ở những điều kiện khác nhau, dây nano hay cấu trúc nhánh hình cây hay tấm nano có thể được tổng hợp Lớp mầm xúc tác có ảnh hưởng lớn đến dây nano, điều chỉnh độ dày của lớp hạt Au có thể giúp kiểm soát sự phát triển của dây nano [3]

Hình 3 Sơ đồ lò phản ứng dạng ống ngang dùng tổng hợp ZnO nano bằng quá trình rắn-hơi [2]

b Lắng đọng hơi hoá học cơ kim (MOCVD): là một trường hợp đặc biệt của phương

pháp CVD [1], là phương pháp tạo ra sản phẩm thông qua phản ứng bề mặt của các hợp chất hữu cơ hoặc các tiền chất cơ kim có chứa các nguyên tố hoá học cần thiết

Park et al [5] đã tổng hợp thành công thanh ZnO nano trên bề mặt Oxit

nhôm ở 400 °C mà không sử dụng xúc tác kim loại Kết quả là, các nhược điểm của việc sử dụng xúc tác kim loại trong quá trình tổng hợp được loại bỏ; đồng thời,

thanh nano tạo thành có sự định hướng và sự phân bố theo chiều dài và độ dày rất đồng nhất (Hình 4)

Hình 4 Ảnh FE-SEM của thanh ZnO nano được tổng hợp bằng phương pháp MOCVD không sử dụng xúc tác kim loại [5]

c Phát triển trong dung dịch lỏng (ASG): là nhóm các phương pháp tạo ra sản

phẩm trong môi trường dung dịch (Bảng 1) [6] Nhóm các phương pháp này bao gồm: kết tủa [7-12], sol-gel [13-17], thuỷ nhiệt [18-24], nhiệt phân [25-30], …

Phương pháp này có thể được ứng dụng để tổng hợp dây nano và một số cấu trúc nano khác [3] Phương pháp này cần có một lớp mầm ZnO để kích hoạt sự phát triển đồng bộ của dây nano một cách có định hướng Thông thường, Hexamethylenetetramine (HMTA) và dung dịch Kẽm nitrate được sử dụng Thông qua các phản ứng hoá học, ion hydroxide (OH-), được hình thành do sự phân huỷ của HMTA, sẽ phản ứng với cation Zn2+ tạo thành ZnO

Bảng 1 Một số phương pháp ASG được dùng để tổng hợp ZnO nano [6]

Sol-gel Zn(O2CCH3)2, Acid Oxalic,

Ethanol và Methanol

- Phản ứng: 60 °C - Sấy khô: 80 °C - 24 h - Nhiệt phân: 500 °C Zn(O2CCH3)2, Acid Oxalic và

Ethanol

- Phản ứng: 50 °C - 60 phút - Sấy khô: 80 °C - 20 h - Nhiệt phân: 650 °C - 4 h Zn(O2CCH3)2, Diethanolamine và

Ethanol

- Phản ứng: nhiệt độ phòng - Dẻo hoá sol: 500 °C - 2 h

Bảng 1 Một số phương pháp ASG được dùng để tổng hợp ZnO nano [6] (tiếp theo)

Kết tủa Zn(O2CCH3)2 và KOH trong dung dịch

Nước

- Phản ứng: 20 - 80 °C - Sấy: 120 °C

Zn(O2CCH3)2, (NH4)2CO3 và PEG10000 trong dung dịch Nước

- Sấy khô: 120 °C - 12 h - Nhiệt phân: 450 °C - 3 h Zn(NO3)2- Nhiệt phân: 600 °C - 3 h

- Già hoá: 320 °C - 24 h Zn(NO3)2 và NaOH - Tổng hợp: 2 h

- Sấy khô: 100 °C - 2 h ZnSO4, NH4HCO3 và Ethanol - Sấy khô: 100 °C - qua đêm

- Nhiệt phân: 300 - 500 °C Zn(O2CCH3)2 và dung dịch NH3- Kết tủa: 85 °C

- Sấy: 60 °C - 10 h ZnSO4, NH4OH và NH4HCO3- Phản ứng: 60 °C - 30 phút

- Sấy khô: 100 °C - 12 h - Nhiệt phân: 400 °C - 2 h Bột ZnO micro và NH4HCO3- Phản ứng: 25 °C - 2 h

- Sấy khô: 80 °C - Nhiệt phân: 350 °C - 1 h Zn(O2CCH3)2 và NaOH - Phản ứng: 75 °C - 30 phút

- Sấy khô: nhiệt độ phòng - qua đêm

Kết tủa có sự hiện diện của chất hoạt động bề mặt

ZnCl2, NH4OH và CTAB - Già hoá: nhiệt độ thường - 96 h

- Nhiệt phân: 500 °C - 2 h Zn(NO3)2, NaOH, SDS và TEA - Kết tủa: 101 °C - 50 - 55 phút Dung nhiệt, thuỷ

nhiệt

ZnCl2 và NaOH Phản ứng: 100 - 220 °C, 5 - 10 h Zn(O2CCH3)2, NaOH và HMTA Phản ứng: 100 - 200 °C, 5 - 10 h Zn(O2CCH3)2, Zn(NO3)2, LiOH, KOH

và NH4OH

Phản ứng: 120 - 250 °C, 10 - 48 h

Trimethylamine N-oxide, 4-picoline N-oxide, Ethylenediamine (EDA), N,N,N’,N’-tetramethylethylenediamine (TMEDA),

Bằng phương pháp kết tủa, Rodrıguez-Paez et al [7] đã sử dụng các tiền chất là

Kẽm acetate dihydrate (ZAD) và Ammonium hydroxide tổng hợp được ZnO nano với các hình thái khác nhau thông qua kiểm soát các thông số của quá trình kết tủa:

nồng độ dung dịch phản ứng, pH và loại dung dịch rửa Hong et al [8] sau đó cũng

tổng hợp được ZnO nano kích thước khoảng 40 nm bằng các tiền chất là ZAD và Ammonium carbonate Trong khi đó, Hsieh [9] đã tổng hợp được ZnO nano dạng cầu đồng nhất đạt kích thước từ 50 - 90 nm bằng các tiền chất là ZAD và n-propylamine (Hình 5)

Hình 5 Sơ đồ quá trình tổng hợp ZnO nano dạng cầu bằng phương pháp kết tủa và ảnh TEM của các mẫu thử nghiệm [9]

Phương pháp sol-gel được Meulenkamp [13] ứng dụng để tổng hợp ZnO nano với các tiền chất là ZAD và Lithium hydroxide monohydrate Các hạt ZnO nano thu được đạt kích thước từ 2 - 7 nm Trong khi đó, Hung và Whang [14] cũng đã thu được thanh ZnO nano có đường kính khoảng 45 nm với các tiền chất là ZAD và

Cetyl trimethylammonium hydroxide Alias et al [17] sau đó sử dụng các tiền chất

là ZAD và Methanol cũng đã tổng hợp được ZnO nano dạng cầu tương đối đồng nhất với kích thước khoảng 48 nm

Hình 6 Sơ đồ mô phỏng quá trình tổng hợp thanh ZnO nano trên chất nền cấu trúc nano và ảnh SEM của các thanh ZnO nano thu được ứng với các nồng độ Zn2+ khác nhau [14]

Lu và Yeh [18] ứng dụng phương pháp thuỷ nhiệt đã tổng hợp được thanh ZnO nano từ các tiền chất là Kẽm nitrate và Ammonium hydroxide Thông qua khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ và thời gian phản ứng thuỷ nhiệt, và pH của dung dịch ban đầu, nhóm tác giả đã nhận định rằng các hạt ZnO nano đã nhanh chóng hình thành ngay khi nhiệt độ đạt đến 100 °C; kéo dài thời gian phản ứng ở 100 °C không làm thay đổi kích thước hạt nhưng tăng nhiệt độ phản ứng lại làm giảm nhẹ kích thước hạt; thay đổi pH của dung dịch ban đầu từ 9 đến 12 làm thay đổi hình thái của hạt ZnO tương ứng từ dạng ellipsoid sang dạng thanh; đồng thời, kích thước tinh thể và kích thước hạt tăng lên khi tăng pH của dung dịch ban đầu (Hình 7)

Trong khi đó, Zhang et al [19] khảo sát ảnh hưởng của loại dung môi (Nước,

n-Heptan, Ethanol) đến hình thái của hạt ZnO tạo thành từ các tiền chất là Kẽm acetate, Natri hydroxide, và Ammonium hydroxide và kết luận rằng sự khác biệt về loại dung môi, tiền chất, nhiệt độ và thời gian phản ứng, và độ kiềm của dung dịch

có ảnh hưởng đáng kể đến hình thái của hạt ZnO: độ phân cực và áp suất hơi bão hoà của dung môi là yếu tố chính định hướng hình thái của hạt ZnO; trong khi đó, các tiền chất ảnh hưởng đến hình thái theo con đường phản ứng khác nhau và độ kiềm của dung dịch khác nhau (Hình 8)

Hình 7 Ảnh SEM của các thanh ZnO nano được tổng hợp bằng phương pháp thuỷ nhiệt ở các pH khác nhau: (a) 9, (b) 10, (c) 11, và (d) 12 [18]

Hình 8 ZnO được tổng hợp bằng phương pháp thuỷ nhiệt với các dung môi khác nhau: (A) Ảnh SEM (a, c, d) và TEM (b) với dung môi Nước; Ảnh SEM (e) và TEM (f) với dung môi n-Heptan; và (B) Ảnh SEM (a, c, e) và TEM (b, d, f) với dung môi Ethanol [19]

Ở một hướng khác, Xu et al [20] khảo sát ảnh hưởng của môi trường (Nước,

Kali hydroxide, dung dịch Ammonia) đến quá trình tổng hợp ZnO bằng tiền chất là Kẽm acetate Phản ứng tuy được thực hiện ở điều kiện ôn hoà (200 °C, 2 h) nhưng các kết quả thu được đã khẳng định môi trường đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát hình thái của hạt ZnO tạo thành Với môi trường Nước, các hạt ZnO thu được có hình dạng “giống bút chì”; trong khi đó, với môi trường dung dịch KOH ở các nồng độ khác nhau, hình dạng các hạt ZnO thay đổi từ dạng “kim tự tháp cặp đôi” đến dạng “lăng trụ ngắn” và “giống lăng trụ”; tương tự, với môi trường dung dịch NH3 có nồng độ khác nhau, hạt ZnO có hình dạng thay đổi từ dạng ellipsoid đến dạng “giống lăng trụ dài” (Hình 9)

Hình 9 Ảnh SEM của mẫu ZnO được tổng hợp bằng phương pháp thuỷ nhiệt ở 200 °C trong 2 h với môi trường: (a) Nước, (b1) KOH 0,25 M, (b2) KOH 0,50 M, (b3) KOH 1,00 M, (b4) KOH 2,00 M, (c1) Dung dịch NH3 0,025 M, (c2) Dung dịch NH3 0,05 M, và (c3) Dung dịch NH3 0,20 M [20]

Ứng dụng phương pháp nhiệt phân, Tani et al [25] đã sử dụng kỹ thuật “nhiệt

phân phun ngọn lửa” (Flame Spray Pyrolysis - FSP) tổng hợp được hạt ZnO nano với các tiền chất là Zinc acrylate, Methanol, và axit Acetic Nghiên cứu mối quan hệ giữa tốc độ dòng nhập liệu với kích thước hạt thu được cho thấy rằng đường kính hạt trung bình tăng từ 10 nm đến 20 nm khi gia tăng tốc độ dòng nhập liệu từ 1 ml/phút đến 4 ml/phút (Hình 10)

Hình 10 Sơ đồ nguyên lý tổng hợp ZnO nano bằng phương pháp FSP và ảnh TEM của các mẫu ứng với các tốc độ dòng nhập liệu khác nhau [25]

Cùng thời điểm, Wang et al [26] đã giới thiệu một kỹ thuật mới ứng dụng

phương pháp nhiệt phân để tổng hợp ZnO nano Theo nhóm tác giả, các tiền chất Zinc acetate dihydrate và Natri bicarbonate sau khi được phối trộn với nhau ở trạng thái rắn có thể được đem đi nhiệt phân và rửa để thu được sản phẩm là ZnO nano; đồng thời, nhiệt độ phản ứng nhiệt phân có thể được điều chỉnh để kiểm soát kích thước hạt sản phẩm

Turner et al [28] sử dụng kỹ thuật “nhiệt phân phun” để tổng hợp ZnO nano

có kích thước trung bình 20 - 30 nm từ các tiến chất Zinc nitrate hexahydrate và axit Citric Các kết quả khảo sát cũng cho thấy rằng kỹ thuật này giúp khắc phục được nhược điểm “một giọt – một hạt” (one drop – one particle) của phương pháp nhiệt phân truyền thống

d Mạ điện: là phương pháp điện hoá tạo ta các tinh thể ZnO nano dạng màng, dạng

thanh và dạng cột

Mahalingam et al [31] đã thu được màng ZnO bằng phương pháp điện hoá

khi sử dụng dung dịch chất điện ly là Kẽm nitrate Nghiên cứu ảnh hưởng của một

số yếu tố (nồng độ chất điện ly, pH môi trường, mật độ dòng cathode, và nhiệt độ bể phản ứng) đến các tính chất của màng ZnO, nhóm tác giả đã xác định được thông

số tối ưu của quá trình tổng hợp Fahoume et al [32] sau đó cũng tổng hợp được

màng ZnO trên bề mặt các đĩa Đồng và trên bề mặt kính phủ Indium tin oxide khi sử dụng hệ thống 3 điện cực cổ điển với các chất điện ly là dung dịch Kẽm chloride, dung dịch Kali chloride, và dòng khí Kết quả nghiên cứu cũng đã xác nhận sự ảnh hưởng của pH đến cấu trúc và hình thái của màng ZnO và đồng thời, xác định được điều kiện tối ưu của quá trình tổng hợp

Trong khi đó, Wong et al [33] đã tổng hợp thành công thanh ZnO nano trên

phiến Zn đa tinh thể Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng sự phát triển của thanh ZnO nano phụ thuộc rõ ràng vào nồng độ dung dịch chất điện ly cũng như chất nền điện cực (Hình 11)

Hình 11 Thanh ZnO nano được tổng hợp bằng phương pháp điện hoá với dung dịch chất điện ly ZnCl2 5x10-4 M ở 80 °C trên chất nền Zn [33]

Marı et al [34] đã thu được ZnO nano dạng cột có định hướng trên bề mặt

kính phủ Tin (IV) oxide đa tinh thể có pha tạp Fluorine (F-doped polycrystalline SnO2 - FTO) với các dung dịch chất điện ly là Kẽm chloride, Kali chloride, và Nước khử ion có hoà tan Oxy Các cột ZnO nano thu được có đường kính trung bình khoảng 300 nm, và chiều dài cột phụ thuộc vào các thông số của quá trình điện hoá: mật độ dòng, thời gian phản ứng, và nhiệt độ bể phản ứng

1.2 Hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của nano Oxit kẽm

Không chỉ nhấn mạnh tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực quang điện tử,

Özgür et al [1] còn đề cập đến khả năng ứng dụng của vật liệu này trong lĩnh vực

công nghệ sinh học Theo Padmavathy và Vijayaraghavan [35], nhiều nhà nghiên cứu đã cố gắng tìm kiếm sự tương quan giữa hoạt tính sinh học của các tác nhân kháng khuẩn vô cơ với kích thước của các hạt cấu thành Những lợi thế của vật liệu kháng khuẩn vô cơ so với vật liệu hữu cơ là độ bền cao, ít độc hơn, chọn lọc hơn và

chịu nhiệt hơn Liu et al [36] cũng đã nhận định rằng một số hạt oxit kim loại nano,

chẳng hạn như ZnO nano, có độc tính chọn lọc đối với vi khuẩn nhưng lại thể hiện ảnh hưởng thấp nhất đối với tế bào của người; và khẳng định cơ chế kháng khuẩn của hạt ZnO nano liên quan đến sự phá hủy của chất béo và protein trên màng tế bào gây tổn thất các thành phần nội bào Nói chung, các cơ chế kháng khuẩn của tác nhân hóa học có thể được hiểu bằng cách nghiên cứu mối liên kết đặc trưng giữa bề mặt của tác nhân với một vi sinh vật và sự trao đổi chất của các tác nhân bên trong đối tượng vi sinh vật Qua đó, những chất kháng sinh gốc vô cơ này đã giúp cho việc điều trị trở nên hiệu quả [35]

Từ sớm, Sawai et al [37] đã nghiên cứu hiệu quả ức chế sinh trưởng của 26

loại huyền phù bột gốm (các oxit kim loại, nitride kim loại, và carbide kim loại) đối với một số loại vi khuẩn bằng phương pháp đo độ dẫn điện của môi trường nuôi cấy Kết quả nghiên cứu đã ghi nhận 10 loại huyền phù có khả năng gây ức chế sinh trưởng đối với các chủng vi khuẩn được nghiên cứu; trong đó, huyền phù ZnO gây ức chế sinh trưởng đối với vi khuẩn Gram (+) mạnh hơn so với vi khuẩn Gram (-)

Tiếp nối nghiên cứu, Sawai et al [38] đã tập trung vào 3 loại huyền phù từ Oxit

magie, Oxit canxi, và Oxit kẽm để làm rõ cơ chế kháng khuẩn của một số loại huyền phù Áp dụng phương pháp phân tích điện cực Oxy (Oxygen electrode analysis) và phương pháp phân tích quang hoá (Chemiluminescence analysis), nhóm tác giả đã nhận định rằng Oxy hoạt động (active Oxygen) được phóng thích từ các huyền phù này là một trong những tác nhân của cơ chế kháng khuẩn Tiếp tục làm rõ cơ chế

kháng khuẩn của 3 loại huyền phù từ MgO, CaO, và ZnO, Sawai et al [39] đã

nghiên cứu các tổn thương của khuẩn Escherichia coli gây ra bởi các huyền phù trên cơ sở nghiên cứu những thay đổi độ nhạy cảm của E coli đối với các thuốc kháng

sinh Penicillin C, Chloramphenicol, axit Nalidixic, và Rifampicin Kết quả cho thấy

hai loại huyền phù MgO và CaO làm tăng độ nhạy cảm của E coli đối với

Rifampicin và Chloramphenicol trong khi huyền phù ZnO chỉ làm tăng độ nhạy cảm

của E coli đối với Chloramphenicol Qua đó, nhóm tác giả kết luận rằng cơ chế

kháng khuẩn của huyền phù ZnO khác biệt so với huyền phù MgO và CaO

Khi công nghệ và vật liệu nano trở nên phổ biến, John et al [40] đã nghiên

cứu hoạt tính khoáng khuẩn của các huyền phù oxit kim loại nano (MgO, TiO2, Al2O3, CuO, CeO2, và ZnO) trên một phổ rộng vi sinh vật và kết luận rằng hiệu quả

kháng khuẩn của ZnO nano đối với Staphylococcus aureus cao hơn so với 5 vật liệu

khác; đồng thời, ZnO nano có hiệu quả kháng khuẩn trải rộng trên nhiều chủng vi sinh vật; và hiệu quả kháng khuẩn này có thể phụ thuộc vào kích thước hạt và sự hiện diện của ánh sáng thường

Brayner et al [41] đã khảo sát độc tính của vật liệu ZnO nano đối với khuẩn

E coli trong môi trường rượu đa chức Kết quả cho thấy, ZnO nano ở nồng độ thấp

không gây ra bất kỳ tổn thương nào đối với vi khuẩn; kể từ nồng độ 1,3 mM, các tế

bào E coli đều bị tổn thương sau khi tiếp xúc với ZnO nano và các thành phần nội bào bị thất thoát ra bên ngoài Huang et al [42] cũng ghi nhận kết quả tương tự khi nghiên cứu trên 2 chủng nấm Streptococcus agalactiae và Staphylococcus aureus

với vật liệu ZnO nano được tổng hợp bằng dung môi Ethylene glycol, và nồng độ ZnO nano bắt đầu gây tổn thương được ghi nhận là 16 mM Kết quả nghiên cứu của

Liu et al [36] trên E coli O157:H7 một lần nữa khẳng định rằng nồng độ ZnO nano

càng tăng thì hiệu quả ức chế càng tăng

Li et al [43] đã nghiên cứu độc tính của vật liệu ZnO nano đối với khuẩn E coli

O111 thông qua khảo sát ảnh hưởng của các thành phần môi trường nhằm xác định cơ chế kháng khuẩn của vật liệu Thông qua các kết quả phân tích, nhóm tác giả đã

kết luận rằng độc tính của ZnO nano đối với E coli chủ yếu do sự phóng thích

cation Zn2+

A

C B

Hình 12 (A) Ảnh SEM của E coli O157:H7 khi: (a) xử lý với huyền phù ZnO nano, (b) không xử lý với huyền phù ZnO nano; (B) Ảnh TEM của các tế bào E coli O157:H7 sinh trưởng trong môi trường không có ZnO (a1 và a2); và (C) Ảnh TEM của các tế bào E coli O157:H7 sinh trưởng

trong môi trường có ZnO nano 12 mM (b1 - b4) Các mũi tên đánh dấu sự rò rỉ các thành phần nội bào và sự xáo trộn của màng tế bào [36]

Độc tính của vật liệu ZnO nano đối với khuẩn S aureus được Raghupathi et al

[44] tiếp tục nghiên cứu theo hướng khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu Từ kết quả thu được, nhóm tác giả đã nhận định hoạt tính kháng khuẩn của vật liệu ZnO nano chủ yếu là do sự phóng thích Zn2+, theo

như kết luận của Li et al [43]; và vật liệu này có hiệu quả kháng khuẩn đáng kể trên

phổ rộng vi sinh vật ở điều kiện ánh sánh bình thường, phù hợp với kết luận của

John et al [40] Nhóm tác giả nhận định hoạt tính kháng khuẩn của ZnO nano có liên

quan đến việc hình thành các nhóm Oxy phản ứng (Reactive Oxygen Species - ROS) lắng đọng trên bề mặt hay tích tụ bên trong tế bào chất của các tế bào

Mở rộng phạm vi nghiên cứu độc tính của vật liệu ZnO nano trên các chủng vi khuẩn Gram (+), Gram (-), và nấm, Yousef và Danial [45] đã có những nhận định

tương đồng với John et al [40] về ảnh hưởng của kích thước hạt vật liệu ZnO nano; và với Raghupathi et al [44] về việc hình thành các nhóm ROS Theo nhóm tác giả,

trong khi các gốc tự do hydroxyl và superoxide tương tác trực tiếp với mặt ngoài của thành tế bào, Hydrogen peroxide (H2O2) là tác nhân xâm nhập vào bên trong gây tổn thương Bên cạnh việc tái khẳng định hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm của vật liệu ZnO nano, nhóm tác giả cũng đã xác định được giá trị nồng độ ức chế tối thiểu (Minimum Inhibitory Concentration - MIC) đối với từng loại khuẩn và nấm (Bảng 2)

Bảng 2 Giá trị nồng độ ức chế tối thiểu (MIC, µg/ml) cho hoạt tính kháng sinh của ZnO nano đối với các vi sinh vật gây bệnh [45]

1.3 Hai loại bệnh hại trên cây cao su do nấm gây ra

1.3.1 Bệnh loét sọc mặt cạo

Bệnh loét sọc mặt cạo trên cây cao su do nấm Phytopthora palmivora và

Phytopthora botryosa gây ra Nấm phát triển mạnh trong mùa mưa khi điều kiện ẩm

độ cao Bệnh được lan truyền bằng bào tử của nấm qua nước mưa, gió, qua dao cạo mủ Nấm bệnh xâm nhập vào miệng cạo và lớp vỏ tái sinh tiếp giáp với miệng cạo Triệu chứng ban đầu không rõ rệt với những sọc nhỏ hơi lõm vào, có màu nâu nhạt ngay trên đường cạo và song song với thân cây Nếu không phòng trị kịp thời, các vết bệnh sẽ liên kết lại thành những mảng lớn, lan dần dọc theo mạch dẫn trên vỏ tái sinh, tạo thành các sọc nâu đen theo chiều thẳng đứng Khi cây nhiễm bệnh nặng, từ lớp vỏ tái sinh, mủ rỉ ra bị biến vàng và bốc mùi hôi thối Dưới vết bệnh có đệm mủ và những sọc đen trên gỗ, lúc này tượng tầng bị huỷ hoại và để lộ gỗ Đây là vị trí thuận lợi cho mối mọt xâm nhập làm gãy đổ cây Khi bệnh trở nặng, vết bệnh phá huỷ toàn bộ mặt cạo và phát triển lên mặt cạo tái sinh cũng như trên lớp vỏ nguyên sinh Việc này dẫn đến việc mất diện tích mặt cạo và khó khăn cho việc cạo mủ sau này Nếu mặt cạo bị hại nặng có thể làm giảm sản lượng mủ thu hoạch đến 100% [46]

1.3.2 Bệnh Botryodiplodia

Bệnh Botryodiplodia trên cây cao su do nấm Botryodiplodia theobromae Pat

gây ra hiện tượng chết cây chủ yếu trên vườn cây kiến thiết cơ bản Phạm vi phân bố bệnh tập trung trong vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới từ 40 °B - 40 °N Nấm bệnh phát tán qua gió, nước và tiếp xúc giữa mô nhiễm bệnh và mô khỏe Nấm có khả năng gây hại cho hầu hết các bộ phận của cây; ngoài khả năng sống ký sinh, nấm còn có thể sống hoại sinh trên tàn dư thực vật Hiện nay, bệnh xuất hiện phổ biến và gây hại trên tất cả các giai đoạn sinh trưởng của cây cao su từ vườn ương, vườn nhân, vườn kiến thiết cơ bản đến vườn sản xuất kinh doanh trên các vùng trồng cao su của Việt Nam Bệnh gây hại nặng trong mùa mưa Bệnh gây hại cho vỏ nguyên sinh hoá nâu của vùng mặt cạo trên vườn thu hoạch mủ, làm hư mặt cạo và làm

giảm sản lượng mủ Triệu chứng ban đầu là những mụn nhỏ 1 - 2 mm rãi rác trên mặt cạo, sau đó liên kết lại với diện tích 4 - 5 cm2 hoặc lan ra toàn bộ thân cành; vỏ trở nên cứng và dày hơn, sau đó xuất hiện những vết nứt hình dạng bất định, đôi khi có mủ rĩ ra và bên dưới không có đệm mủ Sản lượng mủ thu hoạch của cây bị bệnh giảm mạnh và dẫn đến khô mặt cạo - mất mủ hoàn toàn [46]

1.4 Tính cấp thiết và mục tiêu đề tài

1.4.1 Tính cấp thiết Ngành cao su ở nước ta là một ngành nông nghiệp đặc thù với diện tích trồng cao su lên đến khoảng 981.000 ha1

Vì vậy, công tác bảo vệ thực vật, chăm sóc vườn cây luôn được đề cao và chú trọng Việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trên vườn cây có diện tích lớn với loại cây công nghiệp lâu năm là vấn đề luôn được quan tâm ngoài yếu tố hiệu quả sử dụng thuốc còn có yếu tố an toàn đối với người lao động và an toàn với môi trường

Trong các loại bệnh trên cây cao su đã được xác định, các bệnh gây hại trên cành, trên thân và trên rễ được ghi nhận là nhóm bệnh gây nhiều thiệt hại về kinh tế cho vườn cây cao su do khả năng làm chết cây ở độ tuổi bắt đầu được thu hoạch mủ nước

Vì vậy, việc nghiên cứu các hoạt chất, các loại thuốc và các giải pháp kỹ thuật làm tăng cường hiệu quả phòng và trị bệnh cho vườn cây nhằm góp phần giảm thiểu thiệt hại về kinh tế đã được quan tâm

1.4.2 Mục tiêu đề tài - Điều chế được ZnO đạt kích thước nano;

- Đánh giá được hoạt tính kháng nấm Botryodiplodia theobromae và

Phytophthora palmivora gây bệnh trên cây cao su của ZnO nano

1

Theo thống kê của Hiệp hội Cao su Việt Nam năm 2015

CHƯƠNG II NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Tủ sấy (Shellab) - Máy ly tâm (Hettich Rotina 38) - Máy phân tích XRD (Bruker D8-ADVANCE)2- Máy phân tích SEM (Hitachi FE SEM S4800)3

- Phản ứng 3: 𝑍𝑛2++ 2𝑂𝐻− → 𝑍𝑛(𝑂𝐻)2 (3) - Phản ứng 4: 𝑍𝑛(𝑂𝐻)2 → 𝑍𝑛𝑂 + 𝐻∆ 2𝑂 (4)

b Quy trình tổng hợp

Hình 15 Sơ đồ quy trình tổng hợp ZnO nano bằng phương pháp thuỷ nhiệt

Quá trình tổng hợp được thực hiện lần lượt với hai hệ dung môi là Ethanol - Nước (tỷ lệ 1:1 về thể tích) và Ethylene glycol - Nước (tỷ lệ 1:1 về thể tích) bao gồm 5 bước theo sơ đồ ở Hình 15

(B1) Sau khi hoà tan 2,75 g ZAD vào 40 ml dung môi, khuấy đều và gia nhiệt

dung dịch Zn2+ thu được đến 60 °C (B2) Duy trì khuấy ở 60 °C, nhỏ chậm từng giọt dung dịch NaOH 0,5 M vào

dung dịch Zn2+ đến khi pH của hệ đạt giá trị khảo sát (B3) Chuyển hỗn hợp vào trong autoclave, chuyển autoclave vào tủ sấy và

duy trì ở nhiệt độ khảo sát theo thời gian (B4) Làm nguội autoclave về nhiệt độ phòng để lấy hỗn hợp, ly tâm và rửa kết

tủa bằng Ethanol và nước cất (B5) Sấy khô kết tủa trong không khí ở 80 °C để thu bột rắn

c Các thông số được khảo sát

Các thông số được chọn để khảo sát trong quá trình tổng: loại dung môi, pH môi trường, nhiệt độ phản ứng (4), và thời gian phản ứng (4) (Bảng 3)

Bảng 3 Các thông số và các mức giá trị được khảo sát trong quá trình tổng hợp vật liệu ZnO nano

2.1.3 Phương pháp phân tích vật liệu

a Phân tích XRD

- Mẫu bột rắn được phân tích cấu trúc và định danh bằng máy phân tích XRD D8-ADVANCE (Bruker, Germany) của Trung tâm Phân tích Thí nghiệm – Viện Dầu khí Việt Nam Các thông số kỹ thuật của máy:

 Điện áp gia tốc - cường độ dòng: 40 kV - 40 mA

 Loại bức xạ: Cu–Kα (sử dụng tấm lọc Ni)

 Tốc độ quét 2θ: 0,01 °/0,2 s - Phạm vị góc quét: 2θ = 20 - 80 °

b Phân tích SEM

Mẫu bột rắn được phân tích hình thái và đánh giá kích thước bằng kính hiển vi điện tử quét FE SEM S4800 (Hitachi, Japan) của Phòng thí nghiệm Công nghệ nano – Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Khu Công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh

2.1.4 Phương pháp nghiên cứu

Bảng 4 Các thí nghiệm tổng hợp ZnO nano với 4 thông số được khảo sát

Thí nghiệ m

Điều kiện thí nghiệm

Dung môi pH Nhiệt độ Thời gian