1.1.3.Đặc tính của MOF So với các vật liệu xốp khác, vật liệu MOF có những ưu điểm như: kết hợp cả thành phần hữu cơ và vô cơ; có cấu trúc dạng tinh thể trật tự ba chiều xác định, có độ
TỔNG QUAN
ỨNG DỤNG
1.2.1 Hấp phụ, tách và lưu trữ khí
Khả năng hấp phụ, tách khí của một vật liệu xốp phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và tính chất hóa lý của chất hấp phụ, thành phần của hỗn hợp khí và của cả bản thân vật liệu xốp Khả năng tách khí được xác định dực trên sự khác biệt của lực tương tác giữa từng khí thành phần với vật liệu xốp Sự khác biệt đó quyết định bởi các yếu tố như lập thể, động học hay cân bằng Một vật liệu hấp phụ tốt cần đáp ứng các yếu tố như có khả năng hấp phụ cao, nhanh đạt đến cân bằng hấp phụ, độ chọn lọc cao, sự hấp phụ là thuận nghịch (có khả năng giải hấp) và có độ bền nhiệt chấp nhận được Để đáp ứng tốt các yếu tố trên, các đặc điểm cấu trúc và tính chất hóa lý của vật liệu xốp như diện tích bề mặt riêng, tính chất của lỗ xốp (kích thước, thể tích, loại nhóm chức hóa học) cần có thể điều chỉnh được Tuy nhiên việc điều chỉnh này không dễ thực hiện được với đa số các loại vật liệu xốp Bảng 1.1 [5-28] trình bày sự so sánh các đặc điểm cấu trúc và tính chất hóa lý giữa một số các loại vật liệu xốp thông dụng trong công nghiệp và vật liệu MOFs
B ả ng 1.1 So sánh các đặc điểm cấu trúc và tính chất hóa lý giữa một số các loại vật liệu xốp thông dụng trong công nghiệp và vật liệu MOF
Vật liệu xốp Đặc điểm cấu trúc và lỗ xốp Diện tích bề mặt riêng (m 2 /g)
Silica gel Vô định hình; hình dạng, kích thước lỗ xốp không đồng đều; các nhóm chức bề mặt chủ yếu là nhóm hydroxyl gần như trung tính
Vô định hình; hình dạng, kích thước lỗ xốp không đồng đều; các nhóm chức bề mặt chủ yếu là nhóm hydroxyl tính axit hay bazơ Đường kính trung bình: 20 – 50 Å
Zeolite Tinh thể; hình dạng, kích thước lỗ xốp đồng đều Đường kính cửa sổ mở: 3 – 10 Å
Vô định hình; hình dạng, kích thước lỗ xốp không đồng đều; độ phân cực trên bề mặt không đồng đều Đến vài ngàn Đường kính trung bình: 3 – 100 Å
Vô định hình; kích thước lỗ xốp lớn hơn trong cacbon hoạt tính Đường kính cửa sổ:
MOFs Tinh thể; hình dạng, kích thước và nhóm chức bề mặt lỗ xốp có thể điều chỉnh linh hoạt
Việc lựa chọn vật liệu hấp phụ còn được xem xét dựa trên kích thước và một số tính chất hóa lý của khí được hấp phụ Các tính chất đó là khả năng phân cực, độ cảm từ, momen lưỡng cực thường trực, momen tứ cực, tính acid-base, tính oxi hóa−khử và tính chất phối trí Các thông số trên của một số chất khí và hơi quan trọng được tóm tắt trong Bảng 1.2 [28-29]:
B ả ng 1.2 Tính chất hóa lý của một số khí và hơi
Khí hấp phụ Điểm sôi (K) Đường kính động học
NO 121.38 3.492 17.0 0.15872 − Oxi hóa−khử, σ−cho
NO 2 302.22 − 30.2 0.316 − Oxi hóa−khử, σ−cho
Acid, σ−cho/π−nhận, oxi hóa−khử
Hydrogen có thể được lưu giữ trong vật liệu MOFs chủ yếu bởi hấp phụ vật lý với năng lượng tương tác khoảng 4-8 kJ mol -1 Do đó, các nghiên cứu hiện nay đa số được thực hiện ở 77 K Các tính toán lý thuyết cho thấy cần năng lượng tương tác khoảng 15 kJ.mol -1 để H2 có thể được lưu giữ ở nhiệt độ phòng và áp suất 1,5-20 bar
Các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại như phương pháp nhiễu xạ/tán xạ nơtron [30-34] hay các tính toán lý thuyết [35] cho thấy những vị trí có thể tương tác với phân tử hydrogen trong một số vật liệu MOFs là tâm kim loại chưa bão hòa số phối trí và cầu nối hữu cơ Do đó, để tăng năng lượng hấp phụ vật lý lưu giữ H2, có 3 cách tiếp cận: i) điều chỉnh kích thước lỗ xốp của MOFs gần với kích thước của phân tử H2
Để cải thiện khả năng lưu trữ hydro của MOFs, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào ba chiến lược chính: i) mở rộng kích thước lỗ xốp (đường kính động học 2,827-2,89 Å) để tăng sự tương tác giữa phân tử H2 và thành vật liệu; ii) đưa vào khung MOFs các tâm kim loại mở (chưa bão hòa số liên kết phối trí) nhằm tạo ra các tâm tương tác với H2; iii) tối ưu hóa cấu trúc cầu nối hữu cơ, tăng tương tác với phân tử H2.
CO2 có kích thước lớn hơn H2 (đường kính động học 3.3 Å), khả năng phân cực lớn và đặc biệt là có momen tứ cực (Bảng 1.2) Với các tính chất đó, CO2 có thể được tách giữ chọn lọc từ hỗn hợp khí bởi vật liệu MOFs theo cơ chế tách theo kích thước/cấu trúc hay dựa vào khả năng tương tác mạnh của CO 2 với vật liệu Một loại vật liệu khác cũng thuộc họ khung hữu cơ - kim loại là vật liệu khung imidazole kiểu zeolite (ZIFs - zeolitic imidazolate frameworks), trong đó các cation kim loại (ví dụ:
ZIFs có khả năng hấp phụ CO2 chọn lọc cao nhờ tương tác lưỡng cực/tứ cực mạnh giữa CO2 và các nguyên tử N trong vật liệu Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm chỉ ra rằng khả năng hấp phụ CO2 phụ thuộc vào các hiệu ứng nhóm chức hơn là kích thước lỗ xốp Cụ thể, các nhóm chức càng phân cực thì khả năng hấp phụ CO2 càng cao, theo thứ tự: -NO2 (ZIF-78) > -CN, -Br, -Cl (ZIF-82, -81, -69) > -C6H6, -Me (ZIF-68, -79).
> -H (ZIF-70) > carbon BPL Nhóm tác giả Morris và nhóm nghiên cứu của tác giả Yaghi đã nghiên cứu so sánh khả năng hấp phụ CO 2 trên 5 vật liệu ZIFs cùng cấu trúc hình học nhưng mang các nhóm chức khác nhau như -Cl, -CHO, -CN, -NH2 và –OH [37] Các vật liệu này có diện tích bề mặt riêng không cách biệt nhau nhiều (dao động trong khoảng 564 đến 1110 m 2 g -1 ) Kết quả cho thấy ZIF-96 (có gắn hai nhóm chức -
CN và -NH 2 cùng gắn trên phân tử imidazole) có khả năng hấp phụ CO 2 tốt nhất (960 m 2 g -1 ở 800 torr và 298K) Các tác giả cho rằng, khả năng hấp phụ cao của ZIF-96 có thể là do sự kết hợp của hai loại tương tác: tương tác tĩnh điện và tương tác van der Waals mạnh do khả năng phân cực của các nhóm chức trong cấu trúc
CH 4 có kích thước (đường kính động học 3.758 Å, Bảng 1.2) lớn hơn H2 và CO 2 Tuy CH4 không có momen tứ cực như CO2 nhưng cũng có khả năng phân cực khá lớn (Bảng 1.2) Một vật liệu hấp phụ tốt CH4 cần có diện tích bề mặt riêng lớn, thể tích rỗng lớn, mật độ khung thấp và năng lượng tương tác giữa khung vật liệu với phân tử CH 4 lớn [38] Một số nghiên cứu cho thấy việc gắn các nhóm thế Br trên vòng thơm của các cầu nối hữu cơ dẫn xuất di carboxylate tạo ra các tâm tương tác với CH4 mạnh hơn cho vật liệu MOF [38] Một số nghiên cứu khác cũng cho thấy phân tử CH4 tương tác mạnh với vòng thơm hay vòng boroxine [39]
Các kim loại chuyển tiếp trên khung MOF đóng vai trò axit Lewis xúc tác phản ứng hữu cơ, trong khi cầu nối hữu cơ chứa nitơ có thể biến tính thành xúc tác base Lewis Ngoài ra, MOF còn có tiềm năng làm chất hỗ trợ xúc tác hoặc xúc tác cho các phản ứng ghép đôi liên phân tử, thay thế xúc tác palladium truyền thống.
Từ năm 2010 trở lại đây, hướng nghiên cứu ứng dụng các vật liệu MOF trong kỹ thuật xúc tác ngày càng thu hút sự chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới, trong đó nổi bật có những nhóm nghiên cứu của giáo sư Garcia và cộng sự, nhóm của giáo sư Cejka và cộng sự hay nhóm của giáo sư De Vos và cộng sự Thực tế, số lượng các bài báo chuyên ngành (ISI) về ứng dụng của vật liệu MOF trong lĩnh vực xúc tác xuất hiện ngày càng nhiều trên các trang web của các tập đoàn nổi tiếng thế giới như Science, Nature, American Chemical Society, Royal Society of Chemistry, Science Direct, Wiley Interscience Tuy nhiên, cần phải nhấn mạnh rằng các công trình nghiên cứu ứng dụng vật liệu MOF làm xúc tác hoặc chất mang xúc tác nói trên chỉ dừng lại ở mức độ thăm dò khảo sát hoạt tính của một số vật liệu MOF trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ và hóa dầu thông dụng Do vật liệu MOF là những vật liệu mới so với các loại vật liệu zeolite hay silica truyền thống, nên có thể nói đây là một lĩnh vực đang cần thêm rất nhiều nghiên cứu để có thể xây dựng được một cơ sở dữ liệu về hoạt tính xúc tác của loại vật liệu này
Cho đến nay, có hai phương hướng đã được sử dụng tương đối tốt trong việc lưu trữ thuốc bao gồm “con đường hữu cơ”, trong đó các thiết bị nano liposomes và polymer là phổ biến nhất [62-63] và “con đường vô cơ”, trong đó giữ vai trò chủ yếu là các chất rắn vô cơ như zeolite [64] hay các vật liệu silicat có độ xốp trung bình Trong trường hợp đầu với việc không xác định tốt được độ xốp, một lượng lớn các loại thuốc có thể được gói gọn nhưng khó kiểm soát lượng thoát ra Trong trường hợp thứ hai, việc lưu trữ thuốc được thực hiện bằng cách ghép các phân tử hữu cơ trên bề mặt lỗ trống nhưng việc này làm giảm khả năng truyền tải thuốc
GIỚI THIỆU VỀ CYCLODEXTRINS VÀ CD-MOF
Cyclodextrin là các đường đa vòng chứa đơn vị glucopyranose, có cấu trúc hình nón cụt với lõi kị nước và bề mặt ưa nước Nhờ khả năng tạo phức lõi-vỏ, Cyclodextrin được ứng dụng trong dược phẩm như một chất mang hiệu quả, giúp tăng độ bền, kiểm soát độ tan và giảm ngộ độc thuốc Trong tự nhiên có 3 dạng thù hình của Cyclodextrin là α, β và γ, trong đó hầu hết các dẫn xuất ưa nước của Cyclodextrin được coi là không độc hại và được sử dụng trực tiếp qua đường uống, đóng vai trò quan trọng trong ứng dụng của Cyclodextrin trong lĩnh vực dược phẩm.
Hình 1.7 Ba dạng thù hình của Cyclodextrin
Một ví dụ cụ thể như việc tạo ra phức lõi giữa naproxen, một loại thuốc giảm đau, hạ sốt, Với β-CD, giúp tăng khả năng tan của naproxen khi sử dụng trong cơ thể so với việc chỉ dùng đơn lẻ hoạt chất này Phức chất này được tổng hợp bằng phương pháp đông khô hoặc trung hòa Kết quả trong nghiên cứu này cho thấy, sau 30 phút lượng naproxen tự do tan ra trong nước là 27%, trong khi với hỗn hợp vật lí giữa naproxen và β- cyclodextrin cũng như phức naproxen-β-CD 1:1( được tổng hợp bằng phương pháp đông khô) thì độ tan của naproxen lần lượt là 35% và 78% so với ban đầu Nếu sử dụng phương pháp trung hòa với hỗn hợp NaOH-HCl để tổng hợp phức naproxen-β- CD thì độ tan của naproxen là 37% [73]
Hình 1.8 Hình ảnh và công thức của β−Cyclodextrin
Do phần lớn MOF được mô tả cho đến nay được chế tạo từ thanh chống hữu cơ có nguồn gốc từ các nguyên liệu hóa dầu không tái tạo và kim loại chuyển tiếp, thường hiện diện trong các dung môi độc hại, ứng dụng của nó trong phân phối thuốc bị hạn chế Trong trường hợp này, loại mới của MOFs để khắc phục vấn đề này bằng cách sử dụng CD, vì vậy được gọi là CD – MOF Trong cấu trúc của nó, CD được liên kết bởi sự phối hợp của nhóm IA và IIA cation kim loại để tạo thành khung kim loại hữu cơ
Ví dụ: CD-MOF-1 và CD-MOF-2, chuẩn bị cân khối lượng từ KOH và RbOH tương ứng, hình thành các khối trung tâm của (γ− CD) sáu khối liên kết bởi tám phối hợp các cation kim loại kiềm Những khối CD – MOF ổn định để loại bỏ các dung môi, vĩnh viễn xốp, với diện tích bề mặt của 1200 m 2 /g và có khả năng lưu trữ các loại khí và phân tử nhỏ trong lỗ Để loại bỏ các dung môi, như các mẫu tổng hợp CD-MOF-1 và CD-MOF-2 đã được ngâm trong CH2Cl 2 trong ba ngày Trong quá trình trao đổi dung môi CH2Cl 2 được làm mới ba lần Các kết quả mẫu CH 2 Cl 2 trao đổi của CD-MOF đã được chuyển giao như một hệ thống treo, một tế bào hình thạch anh với các dung môi được chiết
Mẫu ẩm sau đó đã được tản di ở nhiệt độ phòng 10h và sau đó ở 45 0 C trong 12 giờ
Hình 1.9 TGA của tổng hợp mẫu CD-MOF-1(a); tổng hợp mẫu CD-MOF-2(b); mẫu đã được hoạt hóa của CD-MOF-1(c) và mẫu đã được hoạt hoá của CD-MOF-2(d)
Sự ổn định của mẫu tổng hợp mới của CD-MOF-1 và CD-MOF-2 đã được kiểm tra bởi phân tích nhiệt (TGA) trong điều kiện oxy hóa Việc lưu giữ các dung môi của CD-MOF-1 và CD-MOF-2 với TGA (hình 1.8a và 1.8b) là tương ứng với giá trị thu được bằng cách phân tích nguyên tố Ổn định nhiệt của các khung, sau khi mất dung môi lên đến nhiệt độ khoảng 175 0 C trong CD-MOF-1 và 200 0 Ctrong CD-MOF-2 Sự ổn định của CD-MOF-1 hoạt hóa được minh họa trong TGA (hình 1.8c), trong đó cho thấy nó duy trì số lượng đến khoảng 175 0 C, mất 2.4% số lượng ở khoảng 100 0 C tương ứng với sự mất của hai phân tử nước mỗi vòng γ-CD.
VITAMIN C
Hình 1.10 Một số nguồn gốc VitaminC
Vitamin C hay còn được gọi là acid ascorbic, có nhiều trong các loại rau quả tươi như nước cam, chanh, quýt và có hàm lượng cao trong rau xanh, đặc biệt là bông cải xanh, tiêu, khoai tây, cải bruseel, cà chua…
Vitamin C, hay còn gọi là acid ascorbic, là một vitamin tan trong nước, có công thức hóa học là 2-oxo-L-threo-hexono-1,4-lactone-2,3-enediol Là một vitamin thiết yếu cho cơ thể con người, vitamin C đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh lý, bao gồm sự hấp thụ sắt, tổng hợp collagen, tăng cường hệ miễn dịch và bảo vệ tế bào khỏi các gốc tự do.
VitC là một chất chống oxi hóa giống như vitamin E, β-carotene và nhiều chất dinh dưỡng khác từ thực vật Các chất chống oxi hóa ngăn cản tác hại của các gôc tự do gây ra khi cơ thể chuyển hóa thực phẩm thành năng lượng Việc các gốc tự do quá nhiều sẽ gây nên sự lão hóa và một số bệnh như ung thư, tim, viêm khớp
VitC có thể giúp tránh một số bệnh sau:
− Bệnh tim: VitC có thể giúp phòng tránh đau tim VitC không giúp hạ lượng cholesterol hay làm giảm nguy cơ đau tim, mà nó giúp bảo vệ các động mạch khỏi những tác hại Là một chất chống oxi hóa, nó có thể làm chậm sự xơ vữa động mạch, tránh những nguy hại do cholesterol( cholesterol bám lên thành động mạch và gây nên đau tim) Ngoài ra, vitC cũng giúp động mạch linh hoạt hơn
− Cao huyết áp: nhiều nghiên cứu cho thấy, những người ăn thực phẩm giàu chất chống oxi hóa, bao gồm vitamin C sẽ giúp giảm nguy cơ bị cao huyết áp Do đó, các nhà dinh dưỡng học thường khuyên nên ăn nhiều trái cây, rau củ chứa nhiều chất chống oxi hóa
− Cảm cúm thông thường: bổ sung một lượng nhỏ vitamin C hàng ngày có thể giúp giảm nguy cơ bị cảm cúm Tuy nhiên, đây chỉ là kinh nghiệm dân gian, chưa có khoa học chứng minh
Các loại thực phẩm giàu vitamin C như cam, quýt, dâu tây, cải bó xôi và bông cải xanh có thể giúp giảm nguy cơ phát triển một số loại ung thư nhất định Nghiên cứu đã chỉ ra rằng vitamin C có khả năng chống oxy hóa, giúp bảo vệ tế bào khỏi những tổn thương do gốc tự do gây ra Vitamin C cũng đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất collagen, một loại protein giúp bảo vệ da khỏi tác hại của tia cực tím.
Tuy nhiên, việc sử dụng liều lượng lớn vitamin C cùng lúc không đem lại lợi ích trong điều trị ung thư Ngược lại, các bác sĩ quan ngại rằng hàm lượng chất chống oxy hóa cao có thể tương tác với thuốc hóa trị Vì vậy, nếu bệnh nhân đang trong thời gian hóa trị, việc sử dụng vitamin C phải được sự đồng ý của bác sĩ.
− Viêm khớp: vitC giúp tổng hợp collagen cần thiết cho sụn Sụn bị phá hủy do viêm khớp, tạo nên một lực ép lên xương và khớp Các gốc tự do được tạo ra trong cơ thể có thể phá hủy tế bào và DNA, việc này cũng liên quan đến việc phá hủy sụn Chất chống oxi hóa như vitamin C hạn chế tác hại của gốc tự do ngăn được viêm khớp
− Thoái hóa điểm vàng do tuổi tác: vitC có thể kết hợp với các chất chống oxi hóa khác như kẽm, β-carotene và vitamin E để bảo vệ mắt chống lại thoái hóa điểm vàng (AMD), là nguyên nhân gây mù lòa ở người trên 55 tuổi
− Tiền động kinh: vitC và vitamin E có thể giúp tránh chứng tiền động kinh ở phụ nữ Bệnh này là hậu quả của chứng cao huyết áp và có quá nhiều protein trong nước tiểu
− Hen suyễn: một số nhà nghiên cứu thấy rằng những người bị hen suyễn thường dùng lượng vitC thấp hơn người thường
− Trong lĩnh vực làm đẹp, vitC thường được thêm vào trong các sản phẩm chăm sóc da VitC sản sinh collagen giúp tái sinh da, giúp làn da trông mịn màng và tươi trẻ hơn hẳn VitC có thể giúp da chống lại tia UVB (nguyên nhân gây ra nếp nhăn và cháy nắng ở da) bằng cách vô hiệu hóa các gốc tự do hoặc oxy hoạt động do ánh nắng tạo ra Do đó, vitamin C thường được thêm vào các sản phẩm chống nắng để tăng cường bảo vệ da lâu hơn vì khi được bôi lên da thì nó không dễ bị rửa trôi
− VitC được sử dụng ở nhiều dạng như viên nhộng, viên nén, bột, tinh thể.
THỰC NGHIỆM
MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Trong số nhiều phương pháp và các yếu tố được xem xét trong quá trình tổng hợp một khung cơ kim mới, sự chú ý gần đây chuyển sang các phương pháp xanh, trong đó dung môi, phối tử, kim loại được sử dụng đều không có hại Hơn nữa, quá trình tổng hợp không sử dụng năng lượng nhiệt Do đó, CD-MOF khung kim loại hữu cơ dựa trên thực phẩm tự nhiên có tên Cyclodextrin và kim loại kiềm, được tổng hợp bằng phương pháp khuếch tán dung môi để thích ứng với các yêu cầu nêu trên
Gần đây,cấu trúc của nhiều CD-MOF tạo ra từ γ-CD và α-CD phối hợp với kiềm hoặc muối của ion kim loại kiềm đã được báo cáo [74-76] Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:
− Khảo sát điều kiện tạo CD-MOF Hiệu suất thu
Tính chất tinh thể Diện tích bề mặt, lỗ xốp
− Ứng dụng trong lưu trữ thuốc
NGUYÊN LIỆU
− β-CD đã được sử dụng mà không cần tinh chế thêm.
THIẾT BỊ SỬ DỤNG
− Tính xốp của vật liệu được xác định bằng kính hiển vi điện tử quét JEOL JSM- 740F và kính hiển vi điện tử truyền qua JEO JEM 1400
− Nhiễu xạ XRD được xác định bằng máy: Bruker-D8 Advance, sử dụng bức xạ
CuKα tại phòng thí nghiệm nghiên cứu cấu trúc vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh
− Diện tích bề mặt riêng được đo bằng quá trình hấp phụ khí N2 thực hiện bởi thiết bị Micrometric ASAP 2020
− Phổ hồng ngoại được đo bằng máy: Brucker TENSOR37 tại phòng thí nghiệm nghiên cứu cấu trúc vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh
− Độ bền nhiệt của vật liệu được xác định bằng thiết bị NETZCH 409P, chu trình nhiệt 10 o C/phút trong không khí.
PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ
2.4.1 Tổng hợp CD-MOF β-CD (1.135g, 1mmol) và sodium hydroxide (0.2g, 5mmol) được hòa tan trong 20mL nước cất trong beacher Các mẫu được khuếch tán chậm trong 50mL MeOH trong lọ thủy tinh khoảng 15-20 ngày Quan sát mầm tinh thể hình thành đầu tiên đến khi tinh thể ngừng tạo ra Các tinh thể không màu hình thành được lọc, rửa nhiều lần với MeOH và để khô trong không khí
Hiệu suất của quá trình tổng hợp vật liệu CD-MOF được tính trên tổng khối lượng tinh thể thu được so với tổng khối lượng β−CD và NaOH ban đầu
Việc tổng hợp được tiến hành với các tỉ lệ mol khác nhau giữa β-CD và NaOH
Ngoài ra, sẽ tổng hợp CD-MOF-K dựa trên khảo sát đã thực hiện của CD-MOF-Na với β-CD và KOH ở tỉ lệ mol 1:7 và 1:8
Hình 2 1 Sơ đồ tổng hợp vật liệu CD-MOF-Na β-CD (1mmol, 1.135g)
Vật liệu sau khi được tổng hợp được tiến hành soi dưới hình hiển vi để quan sát bề mặt cấu trúc cũng như sự đồng đều trong cấu trúc của CD-MOF qua kết quả của kính hiển vi, SEM, TEM
2.4.3 Độ tan của vật liệu
• Vật liệu CD-MOF sau khi tổng hợp được thừ lại độ tan trong 2 dung môi là nước và MeOH trong 3 ngày để đánh giá độ bền của vật liệu
Mẫu 1: Cân 0.0011g CD-MOF cho vào 3 lọ sau đó thêm 5mL nước vào, để yên sau mỗi ngày lấy 1 lọ đem đi sấy khô và cân lại khối lượng mẫu
Mẫu 2: Cân 0.0050g CD-MOF cho vào 3 lọ sau đó thêm 50mL MeOH vào, để yên sau mỗi ngày lấy 1 lọ đem đi sấy khô và cân lại khối lượng mẫu
2.4.4 Tính chất của vật liệu
Vật liệu được tổng hợp, sau quá trình đánh giá các chỉ tiêu như trên sẽ tiến hành xác định một số tính chất: FT-IR, XRD, diện tích bề mặt và khả năng hấp phụ khí, TGA
Sau khi vật liệu được đo FT-IR sẽ chứng minh được ion Na + có khả năng được gắn vào vòng β-cylodextrin và một số nhóm chức cũng sẽ xuất hiện Điều này giúp cho việc xác định vật liệu tổng hợp ra là CD-MOF
Vật liệu sau đó được được đánh giá bằng nhiễu xạ XRD với góc 2θ đặc trưng của MOF
Hình 2 2 Máy nhiễu xã tia X Bruker-D8 Advance
Diện tích bề mặt riêng BET của vật liệu MOFs được xác định bằng phương pháp hấp phụ N 2 qua 5 điểm áp suất P/P o ở 77 o K Mẫu trước khi được đưa vào hấp phụ được đuổi dung môi ở 110 o C trong 3giờ Ngoài ra, diện tích bề mặt riêng còn được xác định bằng phương pháp hấp phụ CO2 ở 805 o C Mẫu được rửa nhiều lần với MeOH và không sấy khô, tiến hành hoạt hóa bằng CO2 siêu tới hạn trong vòng 3-6giờ Bơm CO2 từ dạng khí sang dạng lỏng và CO 2 siêu tới hạn Độ bền nhiệt của CD-MOF được đánh giá thông qua phân tích nhiệt trọng lượng
Từ đó xác định khoảng nhiệt độ mà thành phần trong CD-MOF phân hủy thông qua sự giảm khối lượng theo nhiệt độ.
ỨNG DỤNG
Vật liệu CD-MOF sau khi đã khảo sát sẽ được tiến hành khảo sát hấp phụ bằng vitamin C ở các nồng độ khác nhau giữa VitC:CD-MOF thông qua dung dịch chuẩn I 2 /KI trong 5 ngày.
2.5.1 Xác định nồng độ dung dịch I 2 /KI
• Tạo dung dịch I2/KI (0.005M):cân 2g KI và 1.3g I2 vào bercher, cho 100mL nước vào, khuấy cho I2 tan Cho tất cả vào bình định mức, thêm nước cho đủ 1 lít dung dịch
• Dung dịch hồ tinh bột: cân 0.5g tinh bột cho vào 50 mL nước ấm, khuấy tan
• Dùng dung dịch Na2S 2 O 3 để xác định lại nồng độ dung dịch I2/KI
• Tiến hành xác định lại nồng độ dung dịch I2/KI
• Tiến hành chuẩn độ: cho 1ml dung dịch Vit C và 10 giọt dung dịch hồ tinh bột vào erlen, cho dung dịch I2/KI vào buret Nhỏ từ từ dung dịch I2/KI vào dung dịch Vit C đến khi dung dịch chuyển sang màu xanh thì dừng lại
• Công thức áp dụng: C 1 V 1 =C 2 V 2 Trong đó: C1: nồng độ dung dịch Na2S2O3, N
V1: thể tích dung dịch Na2S2O3, mL C 2 : nồng độ dung dịch I2/KI, N V 2 : thể tích dung dịch I2/KI, mL
2.5.2 Đặc tính của CD-MOF khi hấp phụ vitamin C
Axit ascorbic dễ bị oxy hóa nên trong nghiên cứu vẫn dùng axit ascorbic C6H8O6 để tiến hành Độ bền của vitamin C được đánh giá bằng phương pháp chuẩn độ dùng dung dịch I2/KI với chỉ thị hồ tinh bột, chuẩn độ trong 5 ngày để đảm bảo độ tin cậy của phương pháp.
Tiến hành khảo sát các nồng độ khác nhau của Vit C
B ả ng 2 1 Tỉ lệ Vitamin C : CD-MOF-Na với các nồng độ
B ả ng 2 2 Tỉ lệ Vitamin C : CD-MOF-K với các nồng độ
Vật liệu sau khi đã được hấp phụ vitamin C sẽ được kiểm tra một lần nữa bằng:
2.5.3 Lượng Vitamin C hấp phụ vào vật liệu
Lượng nguyên liệu được cho theo tỉ lệ và nồng độ như Bảng 2.1 Sau mỗi ngày sẽ hấp phụ vào lượng CD-MOF đã cho vào
C Hấp phụ = [C đ (1 - %C ph ) - C còn lại ] V M
Trong đó: Cđ: nồng độ VitC ban đầu, M
%Cph: nồng độ Vit C đã phân hủy C còn lại : nồng độ Vitamin còn lại, M V: thể tích mẫu được pha, mL M: phân tử lượng trung bình của VitC, mol/g
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
TỔNG HỢP CD-MOF
Trong luận văn này sẽ tổng hợp hai dạng CD-MOF với tâm kim loại là Na và K
3.1.1 Tổng hợp CD-MOF-Na
Vật liệu CD-MOF-Na đã được tổng hợp bằng phương pháp khuếch tán dung môi trong thời gian khá dài, từ 15 đến 20 ngày Có nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến sự hình thành của tinh thể CD-MOF-Na như tỷ lệ nguyên liệu β-CD và ion Na + , nguồn cung cấp Na + , nhiệt độ, thời gian,… Tuy nhiên, trong điều kiện thực hiện hạn chế và thử nghiệm ban đầu cho thấy yếu tố tỷ lệ nguyên liệu β-cyclodextrin và ion Na + có nhiều ảnh hưởng nên sẽ được thay đổi để khảo sát Nguồn cung cấp Na + sử dụng là NaOH và giữ cố định trong toàn bộ luận văn Các yếu tố khác như dung môi, nhiệt độ được giữ không đổi Trong quá trình tổng hợp, quan sát sự hình thành tinh thể và thời gian tinh thể xuất hiện và không đổi được ghi nhận lại và trình bày trong Bảng 3.1
B ả ng 3 1 Thời gian bắt đầu và kết thúc quá trình hình thành tinh thể CD-MOF-Na tại các tỷ lệ CD:NaOH khác nhau
Thời gian bắt đầu (ngày)
Thời gian kết thúc (ngày)
Tinh thể CD-MOF-Na được rửa sạch nhiều lần, làm khô và xác định hiệu suất thu tương đối và trình bày trong Hình 3.1
Hình 3.1 Hiệu suất thu CD-MOF-Na tại các tỉ lệ CD:NaOH khác nhau
Nhìn chung, khi tăng lượng NaOH sử dụng thì xu hướng làm tăng thời gian hình thành tinh thể sản phẩm và làm giảm khối lượng sản phẩm thu được Từ tỷ lệ β- cyclodextrin:NaOH cao hơn 1:8, thời gian xuất hiện phải trên 20 ngày (Bảng 3.1) và hiệu suất thu nhỏ hơn 50% (Hình 3.1) Nhỏ hơn tỷ lệ này thì thời gian tổng hợp và hiệu suất thu cũng cao, xấp xỉ 60% Trong vùng tỷ lệ 1:5 đến 1:6 theo quan sát có thời gian tổng hợp tốt, kết quả thu sản phẩm dễ, ổn định hơn và có hiệu suất cao Hai tỷ lệ này được lặp lại để thu sản phẩm để sử dụng cho các giai đoạn sau Để kiểm tra khả năng lặp lại, quá trình tổng hợp CD-MOF-Na tại tỉ lệ 1:5 được thực hiện 4 lần và kết quả trình bày trong Hình 3.2
Hình 3.2 Hiệu suất thu CD-MOF-Na tại tỉ lệ CD:NaOH là 1:5
Sau nhiều lần tổng hợp vật liệu CD-MOF-Na ở tỉ lệ 1:5 thì hiệu suất đạt được khá cao, trung bình là 59.64% Kết quả này gần với CD-MOF được tổng hợp từ KOH vào khoảng 70% sản lượng Độ lặp lại cũng khá tốt giữa các lần thực hiện
Trong luận văn này cũng đã tiến hành tổng hợp CD-MOF-K dựa trên các khảo sát đã thực hiện của CD-MOF-Na Quá trình tổng hợp được thực hiện với KOH, ở tỉ lệ CD:KOH là 1:7 và 1:8 trong 6 ngày Lặp lại thí nghiệm 2 lần để thu khối lượng sản phẩm cần thiết
Hiệu suất thu CD của CD-MOF-K được xác định là 55,93% (Hình 3.3) Quá trình tổng hợp CD-MOF-K được tối ưu hóa ở tỷ lệ CD:NaOH là 1:7 và 1:8, thể hiện hiệu suất thu CD cao hơn so với tỷ lệ 1:6 Do đó, tỷ lệ CD:NaOH 1:7 được sử dụng cho các thí nghiệm khảo sát tiếp theo.
NaOH là 1:7 và 1:8 à 1:8 lần lượt là 56.03% và ỉ lệ CD:KOH 1:7 đã được
ĐẶC TÍNH CỦA CD-MOF
Hình 3.4 Hình ảnh CD Ở đây, hai tỉ lệ mol gi Ngoại quan sản phẩm tinh thể trong suốt một số vết rạn khi rửa với MeOH và nếu làm khô nhanh
Kết quả quan sát trên kính hiển vi Dưới kính lọc phân cực cho thấy được sự đồng nhất trong cấu trúc ở sản phẩm tổng hợp từ tỷ lệ 1:6 thông qua độ trong suốt được hiện rõ qua các mức độ ánh màu xanh tỷ lệ 1:6 và một số đã vỡ thành mảnh nhỏ ỦA CD-MOF i quan CD-MOF-Na
Hình ảnh CD-MOF-Na tại tỉ lệ CD:NaOH là 1 mol giữa β-CD và NaOH là 1:5 và 1:6 tương Ngoại quan sản phẩm tinh thể trong suốt, trắng và kích thước to một số vết rạn khi rửa với MeOH và nếu làm khô nhanh trên kính hiển vi cho thấy sản phẩm có cấu trúc tinh th kính lọc phân cực cho thấy được sự đồng nhất trong cấu trúc ở sản phẩm tổng thông qua độ trong suốt (Hình 3.3b) Các vết rạn trong cấu trúc hạt được hiện rõ qua các mức độ ánh màu xanh Ở tỉ lệ 1:5 có nhiều và một số đã vỡ thành mảnh nhỏ
Việc thử nghiệm với tỷ lệ mol lần lượt là 1:5 (a) và 1:6 (b) đã tạo ra các tinh thể màu trắng có kích thước lớn Các tinh thể này thể hiện cấu trúc tinh thể đồng đều Sử dụng kính lọc phân cực cho thấy cấu trúc thống nhất trong sản phẩm tổng hợp.
Các vết rạn trong cấu trúc hạt iều vết rạn nứt nhỏ so với
Hình 3.5 Hình ảnh SEM của CD
Hình 3.6 Hình ảnh TEM của CD
Hình ảnh SEM của CD-MOF-Na tại tỉ lệ CD
Hình ảnh TEM của CD-MOF-Na tại tỉ lệ CD
Phân tích SEM cũng cho kết quả tương tự Tinh thể CD-MOF-Na kích thước to và bị rạn, vỡ thành những mảnh nhỏ ( Hình 3.4) Ảnh TEM cho thấy cấu trúc của hạt CD- MOF-Na khá đồng đều thể hiện độ sáng tối không có khác biệt( Hình 3.5) Điều này thể hiện quá trình tổng hợp cấu trúc tinh thể đã hình thành tốt và ổn định
CD-MOF-K hình thành có dạng tinh thể màu trắng Quan sát dưới kính hiển vi quang học cho thấy tinh thể CD-MOF-K có dạng hình khối (Hình 3.7)
Hình 3.7 Hình ảnh CD-MOF-K quan sát được dưới kính hiển vi
Hình 3.8 Hình ảnh SEM của CD-MOF-K
Hình 3.9 Hình ảnh TEM của CD-MOF-K
Phân tích SEM cho thấy CD-MOF-K là những tinh thể có kích thước trong khoảng 500 đến 700 nm Trên bề mặt của tinh thể xuất hiện các vết nứt khi được rửa với MeOH (Hình 3.8) Hình ảnh TEM (Hình 3.9) cho thấy CD-MOF-K sở hữu cấu trúc có độ xốp cao và khá phức tạp do liên quan đến sự phân bố của lỗ rỗng
Như vậy, so với CD-MOF-Na là những tinh thể có dạng hạt thì CD-MOF-K có dạng hình khối
Sản phẩm CD-MOF-Na được kiểm tra độ tan bằng các dung môi khác nhau:
B ả ng 3 2 Độ tan của CD-MOF-Na trong các dung môi khác nhau
Kết quả cho thấy sản phẩm tan rất nhanh trong nước Chỉ trong vòng 1 ngày thì sản phẩm đã tan hoàn toàn Trong methanol thì độ tan sản phẩm rất ít Sau 3 ngày thì sản phẩm chỉ tan 0.04%
CD-MOF-Na sau 3382 cm -1 xuất hiện mũ đặc trưng cho liên kết C thời liên kết giữa ion Na
578 cm -1 Đối với β-cyclodextrin th vực 2900-3900 cm -1 , m trong khu vực từ 900 1011cm -1 ở β-cyclodextrin vào vòng cyclodextrin H phổ đã cho thấy một số
Quang phổ hồng ngoại (FT-IR)
IR của β-cyclodextrin (a), CD-MOF-Na (b) sau đó được kiểm tra bởi quang phổ hồng ngo ện mũi bầu đặc trưng cho nhóm –OH Vùng b ết C-H Liên kết C-C được biết đến ở bước sóng 1027 cm on Na và oxy của vòng cyclodextrin cũng đ cyclodextrin thấy được đai hấp phụ ở ba v , một đai nhỏ ở khoảng 1500-1700 cm -1 và m 900-1200 cm -1 Sự thay đổi nhỏ đã được quan sát t cyclodextrin đến 1000 cm -1 ở CD-MOF là do sự ph vào vòng cyclodextrin Hơn nữa, sự trao đổi đã bị giảm nhẹ trong các khu v ột số nhóm hydroxide thay vì tất cả đã phối hợ
Bước sóng 2925 cm -1 thể hiện vùng dao động OH; còn bước sóng 1027 cm -1 phản ánh vùng dao động liên hợp của ion natri Dao động này cũng được quan sát thấy ở ba vùng khác nhau: một vùng lớn ở bước sóng 1631 cm -1 ứng với dao động đối xứng của nhóm COO - và một vùng nhỏ hơn ở bước sóng 1415 cm -1 và 1385 cm -1 tương ứng với dao động không đối xứng của nhóm COO -
Ngoài ra, CD-MOF-K cũng được kiểm tra lại quang phổ hồng ngoại Kết quả thu được có sự tương đồng với phổ hồng ngoại của CD-MOF-Na Ở bước sóng 3427 cm -1 xuất hiện mũi bầu tượng trưng cho nhóm –OH Mũi ở bước sóng 2924 cm -1 đặc trưng cho liên kết C-H và mũi xuất hiện ở bước sóng 1030 cm -1 đặc trưng cho liên kết C-C Đồng thời liên kết giữa ion K và oxy của vòng cyclodextrin cũng được đặc trưng ở mũi tại bước sóng 579 cm -1
3.2.4 Nhiễu xạ XRD (X-ray diffraction)
3.2.4.1 Nhi ễ u x ạ XRD c ủ a CD-MOF-Na
Hình 3.11 Nhiễu xạ XRD của CD-MOF-Na tại tỉ lệ CD:NaOH là 1:5 (a) và 1:6 (b)
Sự hình thành cấu trúc MOF xảy ra tốt nhất ở một tỉ lệ phân tử nhất định giữa muối kim loại và mối liên kết Ở đây, hai tỉ lệ mol giữa β-CD và NaOH là 1:5 và 1:6 tương ứng được thử nghiệm Kết quả cho thấy nhiễu xạ XRD cho các mũi sắc nhọn tại các góc 2θ là 6.5 ο ; 7 o ; 11.8 o ; 14.3 o Trong đó, mũi tại góc 2θ là 6.5 ο và 7 o có cường độ
Cấu trúc vật liệu MOF được xác định thông qua các thông số rất cao, nằm trong vùng trúc tinh thể cao Điều này đồng nghĩa với độ tương đồng giữa sản phẩm CD và sản phẩm thu được từ phương pháp trúc tinh thể cao.
Mũi đặc trưng của cấu trúc MOF trong góc quét nhưng có sự dịch chuyển nhẹ từ
Bên cạnh đó, vùng mũ nhưng cường độ có khác nhau kết quả nhiễu xạ XRD thể hiện cấu trúc tinh
Hình 3.12 Nhiễu xạ XRD của CD Để kiểm tra khả năng lặp thực hiện 4 lần và kết quả nhiễu xạ XRD cho thấy cấu trúc của vật liệu có khác biệt Vùng đặc trưng của cấu trúc MOF trong góc quét cường độ của các mũi tại vị trí góc 2θ tại 5 o đều nằm trong vùng 5-10 o là thể hiện đặc trưng của cấu trúc vật liệu Đối với sản phẩm CD-MOF đi từ γ-cyclodextrin cũng cho mũi tương đồng với sản phẩm thu được như ở [78] Như vậy, sản phẩm trúc tinh thể cao và cấu trúc vật liệu MOF đã được xác nhận đặc trưng của cấu trúc MOF trong góc quét 2θ vùng nhưng có sự dịch chuyển nhẹ từ 6.5 o sang 7 o khi tăng tỷ lệ CD ũi tại góc quét 2θ từ 10-15 o cũng xuất hiện các nhưng cường độ có khác nhau Như vậy, tỷ lệ nguyên liệu sử dụng có ảnh hưởng đến kết quả nhiễu xạ XRD thể hiện cấu trúc tinh thể có sự khác biệt tuy không cao
Nhiễu xạ XRD của CD-MOF-Na tại tỉ lệ CD:NaOH là
Lần 1, (b) Lần 2, (c) Lần 3, (d) Lần 4 Để kiểm tra khả năng lặp lại, quá trình tổng hợp CD-MOF lần và kết quả nhiễu xạ XRD cho thấy cấu trúc của vật liệu có khác biệt Vùng đặc trưng của cấu trúc MOF trong góc quét 2θ vùng 5-10 ũi tại vị trí khoảng 5 và 7 o thay đổi Ở lần tổng hợp sắc nhọn thì vị trí góc 2θ tại 7 o xuất hiện khá thấp và ở lần tổng
(d) của cấu trúc vật liệu MOF [77] ũi đặc trưng tại góc 2θ là sản phẩm tạo thành có cấu vùng 5-10 o vẫn xuất hiện khi tăng tỷ lệ CD:NaOH từ 1:5 lên 1:6 cũng xuất hiện các mũi tương đương tỷ lệ nguyên liệu sử dụng có ảnh hưởng đến thể có sự khác biệt tuy không cao
MOF-Na tại tỷ lệ 1:5 được lần và kết quả nhiễu xạ XRD cho thấy cấu trúc của vật liệu có khác biệt
ỨNG DỤNG
3.3.1 Đặc tính của CD-MOF hấp phụ vitamin C
Mẫu CD-MOF hấp phụ VitC thu được sau đó đã được kiểm tra một số đặc trưng như: FI-IR, TGA để xác nhận sự hấp phụ VitC trong CD-MOF tổng hợp
Hình 3.23 TGA của CD-MOF-Na và CD-MOF-Na hấp phụ VitC tại tỉ lệ CD:NaOH là
Quan sát từ hai đường phân tích nhiệt trọng lượng cho thấy cấu trúc của CD-MOF được bảo toàn vì cả hai đều có ba vùng biến đổi khối lượng lớn tại các nhiệt độ khoảng 80-100°C, 130-140°C và 310-340°C Đối với mẫu CD-MOF-Na có hấp phụ vitamin C, hai vùng mất khối lượng nằm trong khoảng nhiệt độ 63-83°C và 100-350°C Lần giảm khối lượng đầu tiên là do dung môi trong CD-MOF-Na bị bay hơi, còn vùng giảm thứ hai là do sự biến đổi của vitamin C.
Mũi 3382 cm -1 khi đó, đối với CD-MOF và cường độ tăng mạnh thể hiện sự tăng thêm các nhóm OH từ vitamin C mũi 944 cm -1 ứng với dao động uốn của nhóm OH cũng có sự tăng cường so với mẫu CD-MOF-Na ban đầu
Tại vị trí 1639 cm liên kết trong vòng Tại vị trí xuất hiện mũi này cường độ cao thể hiện sự có mặt của vitamin C trong sản phẩm ủa (a) CD-MOF-Na và (b) CD-MOF-Na h
1 ứng với dao động giãn của nhóm OH trong CD MOF-Na hấp phụ Vit C thì mũi này dịch c và cường độ tăng mạnh thể hiện sự tăng thêm các nhóm OH từ vitamin C ứng với dao động uốn của nhóm OH cũng có sự tăng cường so với mẫu
1639 cm -1 thể hiện dao động giãn của cả liên kết
Tại vị trí 1302 cm -1 thể hiện dao động giãn của liên kết C xuất hiện mũi này cường độ cao thể hiện sự có mặt của vitamin C trong sản phẩm
(a) hấp phụ Vit C tại tỉ lệ a nhóm OH trong CD-MOF-Na Trong ịch chuyển sang 3383 cm -1 và cường độ tăng mạnh thể hiện sự tăng thêm các nhóm OH từ vitamin C Tương tự, ứng với dao động uốn của nhóm OH cũng có sự tăng cường so với mẫu dao động giãn của cả liên kết đôi C=C và carbonyl thể hiện dao động giãn của liên kết C-O Sự xuất hiện mũi này cường độ cao thể hiện sự có mặt của vitamin C trong sản phẩm
Với bước sóng 3426 cm -1 , cường độ của CD-MOF tăng thể hiện có thêm nhóm OH Độ hấp thụ ở vị trí này ứng với dao động uốn của nhóm OH cũng tăng lên so với mẫu CD-MOF ban đầu.
Tại vị trí 1641 cm liên kết trong vòng Tại vị trí xuất hiện mũi này cường độ cao thể hiện sự có mặt của vitamin C trong sản phẩm
FT-IR của (a) CD-MOF-K và (b) CD-MOF-K
1 ứng với dao động giãn của nhóm OH trong CD MOF-K hấp phụ Vit C thì mũi này dịch chuyển san thể hiện sự tăng thêm các nhóm OH từ vitamin C ứng với dao động uốn của nhóm OH cũng có sự tăng cường so với mẫu CD cm -1 thể hiện dao động giãn của cả liên kết đôi C Tại vị trí 1312 cm -1 thể hiện dao động giãn của liên kết C xuất hiện mũi này cường độ cao thể hiện sự có mặt của vitamin C trong sản phẩm
K hấp phụ Vit C ứng với dao động giãn của nhóm OH trong CD-MOF-K Trong hấp phụ Vit C thì mũi này dịch chuyển sang 3425 cm -1 và vitamin C Tương tự, mũi 941 ứng với dao động uốn của nhóm OH cũng có sự tăng cường so với mẫu CD-MOF- ả liên kết đôi C=C và carbonyl thể hiện dao động giãn của liên kết C-O Sự xuất hiện mũi này cường độ cao thể hiện sự có mặt của vitamin C trong sản phẩm
3.3.2 Lượng Vitamin C hấp phụ vào vật liệu CD-MOF-Na
Hình 3.26 Khối lượng Vitamin C:CD-MOF-Na với nồng độ dung dịch 0.0101 M
Hình 3.27 Khối lượng Vitamin C:CD-MOF-Na với nồng độ 0.0151 M
Hình 3.28 Khối lượng Vitamin C:CD-MOF-Na với nồng độ 0.0201 M
Kết quả hấp phụ cho thấy các chất có xu hướng hấp phụ vào vật liệu theo tỷ lệ riêng biệt, và tỷ lệ hấp phụ tăng dần theo thời gian tiếp xúc Ở nồng độ dung dịch 0,0101M, tỷ lệ hấp phụ Vitamin C lớn nhất (1,6410 g/g) đạt được khi tỷ lệ nguyên liệu giữa Vitamin C và CD-MOF là 3:1 Trong suốt 120 giờ, khối lượng Vitamin C hấp phụ ở tỷ lệ 3:1 luôn cao hơn so với tỷ lệ 2:1 Tương tự, ở nồng độ dung dịch 0,0151M và 0,0201M, tỷ lệ hấp phụ Vitamin C lớn nhất vẫn thuộc về tỷ lệ nguyên liệu 3:1, với khối lượng hấp phụ theo thứ tự là 1,5328 g/g và 1,3296 g/g Trong cả hai trường hợp, tỷ lệ 3:1 cho thấy xu hướng hấp phụ Vitamin C cao hơn so với tỷ lệ 2:1 trong suốt 120 giờ.
So với những thử nghiệm trong nhóm nghiên cứu trước khả năng hấp phụ thuốc chống ung thư 5-FU thì khung CD-MOF từ β-CD và tâm ion K + thì có tỉ lệ hấp phụ là 3:1 đạt kết quả cao nhất khoảng 0.216g/g Khung ZIF của nhóm nghiên cứu về ZIF-8 cũng cho kết quả tương tự khoảng 0.66g 5-FU/g sau 2 ngày [79] Có thể thấy, sản phẩm CD- MOF tổng hợp có hiệu quả hấp phụ cao
Hình 3.29 Tỉ lệ hấp phụ Vitamin C của CD-MOF tại các tỷ lệ nguyên liệu khác nhau
NỒNG ĐỘ 0.0101M NỒNG ĐỘ 0.0151M NỒNG ĐỘ 0.0201M
NỒNG ĐỘ 0.0101M NỒNG ĐỘ 0,0151M NỒNG ĐỘ 0.0201M
NỒNG ĐỘ 0,0101M NỒNG ĐỘ 0,0151M NỒNG ĐỘ 0,0201M
Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy nồng độ dung dịch VitC khi tiếp xúc với CD-MOF-Na cũng ảnh hưởng khả năng hấp phụ Nhìn chung, nồng độ cao của dung dịch VitC khi sử dụng lại có hiệu quả không tốt cho quá trình hấp phụ vào khung CD- MOF-Na Trong khoảng dưới 90 giờ, các nồng độ sử dụng thấp như 0.0101M và 0.0151 M cho tốc độ hấp phụ nhanh thể hiện qua độ dốc cao của đường liên hệ tỉ lệ hấp phụ theo thời gian Điều này có thể do nồng độ cao khi sử dụng làm lượng phân tử VitC dịch chuyển vào cấu trúc xốp nhanh, lấp đầy các lỗ trống lớp ngoài và hạn chế các phân tử khác dịch chuyển vào các lớp trong Trong khi đó, khi sử dụng nồng độ thấp thì lưu lượng phân tử VitC dịch chuyển vào không cao, giúp cho chúng có thể đi sâu vào bên trong dễ dàng nên tỉ lệ hấp phụ tổng cao
Như vậy, các thử nghiệm trên VitC đã cho kết quả rất khả quan CD-MOF tổng hợp được có khả năng hấp phụ VitC với tỉ lệ hấp phụ cao Đây là những kết quả ban đầu rất tốt để có thể phát triển các kết quả của đề tài
3.3.3 Lượng Vitamin C hấp phụ vào vật liệu CD-MOF-K
Khối lượng Vitamin C:CD-MOF-K với nồng
Khối lượng Vitamin C:CD-MOF-K với nồng ồng độ 0.0110 M ồng độ 0.0158 M
Kết quả hấp phụ cho thấy, ở nồng độ dung dịch khoảng 1,1205g/g, tỷ lệ nguyên liệu sử dụng Vitamin C:CD-MOF-Na là 2:1, sau 120 giờ hấp phụ, khối lượng Vitamin C được hấp phụ đạt mức 0,6308g/g Nếu tăng tỷ lệ Vitamin C:CD-MOF-Na lên 3:1 thì khối lượng Vitamin C được hấp phụ giảm xuống còn 0,5741g/g.
Khối lượng Vitamin C:CD-MOF-K với nồng ụ cho thấy có sự tương đồng giữa khả năng hấp ph Ở nồng độ dung dịch là 0.0110M thì tỷ lệ VitC hấp phụ nhiều nhất vào g ứng với tỉ lệ nguyên liệu sử dụng VitC:CD thì khối lượng VitC được hấp phụ ở tỉ lệ sử dụng 3:1 có xu hướng tăng cao hơn