Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật hóa học: Điều chế vật liệu nano ZnO ứng dụng làm hoạt chất trừ nấm bệnh cho cây trồng

Trong đó, phương pháp dung nhiệt có nhiều ưu điểm nhưkiểm soát thành phần dễ dàng hơn, tính đồng nhất tốt hơn, xử lý ở nhiệt độ thấp,giảm kích thước hạt, chế tạo dễ đàng hơn ở quy mô lớn

ĐẠI HOC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

$G$ S$) O CRERGRER

LAI THI HIEN

DIEU CHE VAT LIEU NANO ZnO UNG DUNGLAM HOAT CHAT TRU NAM BENH CHO CAY

TRONGChuyén nganh: KY THUAT HOA HOC

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỎ CHÍ MINH - 01/2016

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRUONG ĐẠI HOC BACH KHOA —DHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Lê Minh Viễn

Cán bộ cham nhận xét 1 : TS Trần Thị Thanh NgọcCán bộ cham nhận xét 2 : TS Hoàng Anh Hoang

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp.HCM ngày 06 tháng 01 năm 2016

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi của Hội đồng cham bảo vệ luận văn thạc sĩ)

chuyền ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: LAI THỊ HIẾN MSHV: 13051175

Ngày, thang, năm sinh: 21/01/1989 Nơi sinh: Diễn Châu, Nghệ An

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học Mã số : 60520301

I TEN DE TÀI: Điều chế vật liệu nano ZnO ứng dụng làm hoạt chất trừ nắm bệnh

cho cây trong.

H NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:- _ Nghiên cứu phương pháp tông hợp vật liệu nano ZnO- Khao sát các điều kiện tong hợp vật liệu nano ZnO- Khao sát hoạt tinh kháng nam Phytophthora capsici của vật liệu nano ZnO.Ill NGÀY GIAO NHIỆM VU : (Ghi theo trong QD giao dé tai) 19/01/2015IV NGAY HOAN THANH NHIEM VU: (Ghi theo trong QD giao dé tai)

4/12/2015

V CAN BO HUONG DAN (Ghi rõ học ham, học vi, ho, tên): TS Lê Minh Viễn

Tp HCM, ngay thang năm 20

CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO

(Họ tên và chữ ky) (Họ tên và chữ ký)

TRUONG KHOA

(Họ tên và chữ ký)

hiện luận văn.

Tôi xin cảm ơn thầy Lê Xuân Đính, Trung tâm kiểm dịch Thực vật sau nhậpkhẩu 2 đã giúp đỡ và cung cấp giống nam cho thí nghiệm

Mặc dù tôi đã có nhiều cố găng hoàn thành luận văn băng tất cả sự nỗ lực vàkhả năng của minh, tuy nhiên nội dung luận văn này chắc han không tránh khỏinhững thiếu sót, kính mong Quý Thay, Cô và các bạn đóng góp ý kiến dé đề tài luận

văn của tôi được hoàn thiện hơn.

TP Hỗ Chí Minh, ngày 24 tháng 12 năm 2015

Lai Thị Hiền

TÓM TÁT LUẬN VĂN

Trong nghiên cứu này, nano ZnO được điều chế băng phương pháp dungnhiệt Nano ZnO được tong hợp với tiên chất là dihydrat kẽm acetat(Zn(CH3COO)2.2H20), chất điều chỉnh pH là NaOH Các yếu tố ảnh hưởng đếnkích thước hạt nano ZnO như pH, thời gian phản ứng, nông độ tiền chất, nhiệt độ

phản ứng Hạt nano ZnO được phân tích với các phương pháp nhiễu xạ (XRD), kính

hiển vi điện tử quét (SEM) Kết qua cho kích thước hạt tốt nhất là 90 + 20 nm NanoZnO sau khi điều chế được khảo sát hoạt tính kháng nam với nam Phytophthoracapsici Phytophthora capsici bị ức chế khoảng 70% ở nồng độ nano ZnO 2000

ppm.

ABSTRACT

In this study, ZnO nanoparticles were synthesized by hydrothermal method.ZnO synthesis was carried out with precursors such as zinc acetate dehydrate(Zn(CH3COO)2.2H2O), pH adjusting agent NaOH Several factors affecting ZnOnanoparticles size were pH, reaction time, substances concentration and reactiontemperature ZnO nanoparticles characteristics were analyzed by X-ray diffraction(XRD), scanning electron microscope (SEM) The results showed that the optimumparticle size was 90 + 20 nm The antifungal activities of the synthesized ZnO wereinvestigated with Phytophthora capsici Phytophthora capsici was _ inhibitedapproximately 70% at the concentration of 2000 ppm ZnO.

LOI CAM DOAN

Tôi xin cam đoan day là công trình nghiên cứu của riêng tôi.Cac sô liệu, kêt quả nêu trong luận van là trung thực và chưa từng được ai công bô

trong bất kỳ công trình nào khác

Học viên thực hiện

Lai Thị Hiền

MỤC LỤC

LOT CAM ƠN <2 pc eoreorieprsrie 3TĨM TAT LUẬN VĂTN - << << << << 9S 9 HH ưu 0 88989066540 4LOT CAM ĐOAN 5 5< 4 1 1.091070803.0098 080 04 5MO DU wissssssssssssscssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssnsssssesssesssessesses 11CHUONG I TONG QUAN uossssssssssssssssssssssssssssssssssssscsssssssssssssssssssssssssssssssnssesssese 121.1 Cau trúc vật liệu mano ZnO wo.eeccccccececsssscscscessscevecsceceseevevscececsevevaceeeevevacees 121.2 Các tinh chất vật lý của vật liệu nano ZZn) -cc n2 131.2.1 Hiệu ứng áp điện và bỀ mặt CỰC ¿-¿-¿- - Ek+k+E+ESESESEeErkrkrkrkeered 131.2.2.Tính chất điện - -G- - + xxx 111919111 91815191 3 1111111111 11111 ri 131.2.3 Tính chất quang -¿-¿- ¿6+ E+E+E2EE E32 E231 1211111121111 .cke, 14

1.3 Các ứng dụng của nano Z⁄nC) - cọ nọ nh 151.4 Hoạt tính sinh hoc của vat liệu nano ZZnO - c5 <<2 15

1.4.1 Hoạt tính kháng khuẩn ¿-¿- 5 25226 2E2E+EEEEE£E£ESEEEEEEEErkrkrrrreee 151.4.2 Hoạt tính kháng nam ¿2E S2 SE SE2E2E2 E331 E1 125312 171.5 Phương pháp tong hợp vật liệu nano ZnO) - ¿5s s+x+s+£zcszszezesrxe 201.5.1 Phương pháp kết tỦa 5-52 565563 E21 3215115112111 11111111 cx, 21

1.5.2 Phương pháp sỌ-ØÌ, - - << - c0 ngờ 221.5.3 Phương pháp sonochemistry - ĂG SH kg vờ231.5.4 Phương pháp điện hĩa - c9 ng ngư.241.5.5 Phương pháp thủy nhiét - (<< <1 119900 ng ngư.261.4.6 Phương pháp dung nhiét - - - - << G5 S130 11 ng.27

1.6 Tác hại của nắm phytophthora capsici trên cây trồng - 2 555: 29TINH CAP THIET CUA DE TÀI - 55556 2xscxerrertrererrerrrrrrrree 31MỤC TIỂU NGHIÊN CUU 5 5s 2 se S9 4 99594 4s seseSs se scsese 31CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHAP THỰC NGHIỆM < 5 << << << <2 322.1 Phương pháp tổng hợp vật liệu nano ZnO) - + 2 2 2 2+s+e+£zzzcszxccee 322.1.1 Hĩa chat& thiẾt Đị - - 6 tt 511191 1 1 5111915151 1 51g11 1xx rei 32

2.1.2 Các phương pháp phân tích vật lIỆU . -ẶẶ S1 kg 32

2.1.3 Quy trình tong hợp vật liệu nano ZZnQ) <««sss x1 re 332.1.4 Các chế độ Khao Sất s11 1E 51915158 1 5111121 111811 c rei 352.2 Phương pháp nuôi cay và lưu trữ nắm Phytophtora capsici - 372.2.1 Vật liệu- hóa chất - tt 51119121 19151 8 1 5111811 518181511 rei 372.2.2 Chuẩn bị môi trường PDA nuôi cấy - 2525252 2ccc+csccereccee 372.2.3 Nuôi cay và lưu trữ nam Phytophtora CAPSICH -c55-cccc<cccececsccee 372.3 Phương pháp thử hoạt tính kháng nắm của huyền phù nano ZnO 38

2.3.1 Nguyên vật lIỆU Gv 382.2.2 Thực nghiỆm .- << G G9999 90 3000 ke 39

CHƯƠNG 3 KET QUA VA BAN LUẬN 5-5-5<e< 5 5 << cscsesesesesesese 423.1 Cau trúc của vật liệu nano ZnO tong hỢ - G1 ke 423.1.1 Kết quả phân tích XRD - ¿6-6-5222 2E9E 2E 3932123121111 rrk 42cv in.) 0 1 433.1.3 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng thủy nhiệt 5- 5555552 453.1.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy nhiỆt - 11 + se 473.1.5 Hiệu suất phản ứng tông hợp ¿5-5 25222252 e+E+E£cterererrerersred 493.1.6 Phân bố kích thước hạt -. s¿-5+5ct‡cttxerttererrirtrrrrrrrrrrrrrred 503.2 Kết quả kháng nam Phytophthora capsici của vật liệu nano ZnO 51CHƯƠNG 4 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ -.° 5 5 5 < << csesesesese 65n<‹ occcccccccscssccscecescscscscscecssssvscscececeesevscscecsesevavacaceceeeevacacecesesavacaceesavacees 654.2 Kiến nghị, - 1S 1113 1212111111 11511 111111 01151101 1101110101 1101 0011101111110 65TÀI LIEU THAM KH ÁOO -5 5-5 5° 5 2 2 << << 9393 3xeseseseEeEeEs 242 66

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BANG

Sơ đồ 2.1 Tổng hop vật liệu nano ZnO bằng phương pháp dung nhiệt - 34Bang 2.1: Điều kiện khảo sát ảnh hưởng pHH 5-55 SeSectctEtrrteterrrrerree 35Bang 2.2: Điêu kiện khảo sát thời gian phản UNG 5555 ccccscscecececescee 36Bang 2.3: Điêu kiện khảo sát nhiệt độ đun HÓNG, - 552525 SececcESEcectceeree, 36Sơ đồ 2.2 Quy trình thử hoạt tính kháng HẮM - - 2-2-5 Ss+E+E+EeEeEeEerererererered 39

Hình 1.5 Phổ Raman của Botrytis cinerea có ZnO NP (A) va không có ZnO NP(B)

Hình 3.13 Biểu đô phán bố kích thước hạt của vật liệu ZnO tông hợp ở điều kiện

7; 0011 080007 51

Hình 3.14 Các đĩa nam với các nông độ ở ngày 1 của lân lặp lại thứ nhất 52

Hình 3.15 Các đĩa nam với các nông độ ở ngày 1 của lân lặp lại thứ hai 53

Hình 3.16 Các đĩa nam với các nông độ ở ngày lcủa lan lặp lại thứ ba 53

Hình 3.17 Các đĩa nam với các nông độ ở ngày 2 của lan lặp lại thứ nhất 54

Hình 3.18 Các đĩa nam với các nông độ ở ngày 2 của lân lặp lại thứ hai 55

Hình 3.19 Các đĩa nam với các nông độ ở ngày 2 của lân lặp lại thứ ba 55

Hình 3.20 Các dia nam với các nông độ ở ngày 3 của lan lặp lại thứ nhất 56

Hình 3.21 Các dia nam với các nông độ ở ngày 3 của lân lặp lại thứ hai 57

Hình 3.22 Các dia nam với các nông độ ở ngày 3 của lân lặp lại thứ ba 57

Hình 3.23 Đường kinh trung bình tơ nam với các nông độ của trung bình ba lan thi1 [| h ố 59

Hình 3.24 Phân trăm ức chế nấm trung bình với các nông AG - +: 60

Hình 3.25 Các đĩa nấm với các nông độ ngày 41 5-55 Sc te tetrrrtrerree, 61Hình 3.26 Các đĩa nấm với các nông độ "ngày 3 ccceccccccessesecsssssssesssessssssseeseseesee 62Hình 3.27 Các đĩa nấm với các nông độ NAY Ố 5-5252 S25 Sect+tsEsErztresree, 62Hình 3.28 Các đĩa nấm với các nông độ "ngày 7 c- 525cc SectctEErctrreree, 63Hình 3.29 khác nhau giữa tơ nắm ở đĩa doi chứng và đĩa có nông độ 2000ppm 64

M DU

Hiện nay, vật liệu nano vô cơ đang được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực

khác nhau như: y học, sinh học, xúc tác, dệt may, mỹ phẩm Đặc biệt các hạt nano

oxit kim loại được quan tâm bởi những tính chất về điện, từ, quang, kháng khuẩn,kháng nắm Trong số các hat nano oxit kim loại, nano oxit Kẽm ngày càng đượcchú ý vì điều kiện tổng hợp dễ dàng, chỉ phí thấp

Có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp nano ZnO như phương phápkết tủa, phương pháp Sol-gel, phương pháp điện hóa, phương pháp thủy nhiệt,phương pháp dung nhiệt Trong đó, phương pháp dung nhiệt có nhiều ưu điểm nhưkiểm soát thành phần dễ dàng hơn, tính đồng nhất tốt hơn, xử lý ở nhiệt độ thấp,giảm kích thước hạt, chế tạo dễ đàng hơn ở quy mô lớn, khả năng sử dụng vật liệucó độ tinh khiết cao, tong hop duoc nhiều hat nano có hình thái va kích thước khácnhau Vi thế, trong nghiên cứu nay, vật liệu nano ZnO được điều chế bang phương

pháp dung nhiệt.

Nắm bệnh trên cây trông hiện nay dang là van nạn đối với người nông dân,gây ton hại nghiêm trọng đến năng suất, chất lượng sản phẩm Các loại nam gâybệnh cho cây trồng chủ yếu hiện nay như phytophthora capsici, nam hồngCorticium salmonicola, Fusarium, Aspergillus niger Trong khi đó, thuốc bảo vệthực vật được dùng dé trừ bệnh nắm hiện nay gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe conngười, môi trường, vật nudi.Vi vậy, cần thiết phải tìm ra thuốc trị nấm cho câytrồng ma thân thiện với môi trường, ít độc, chi phí thấp mà khả năng trừ nam cao

Vật liệu nano ZnO đã được chứng minh có hoạt tính kháng nam, khángkhuẩn Vì vậy, trong nghiên cứu này vật liệu nano ZnO (điều chế bằng phương pháp

dung nhiệt) được ứng dụng làm hoạt chất trừ nam bệnh cho cây trồng

CHUONG I TONG QUAN1.1 Cau trúc vật liệu nano ZnO

Kẽm oxide (ZnO) là một loại hợp chất chất bán dẫn với năng lượng vùngcắm rộng (3,1 - 3,3 eV), năng lượng liên kết cao (60 meV), ôn định nhiệt và cơ họccao ở nhiệt độ phòng [1] Câu trúc tinh thé của ZnO ở điều kiện thường ton tại ởdạng Wurtzite với các thông số mạng a= 0,3296 và c = 0,52065 nm Mang tinh théZnO ở dang này được hình thành trên co sở xếp chặt của cation Zn?* va anion O*với cau trúc tứ diện lồng vào nhau xen kẽ doc theo trục c (hình 1.1) Mỗi nguyên tửZn liên kết với 4 nguyên tử O năm trên 4 đỉnh của một tứ diện gần đều Cấu trúcnày dẫn đến tính áp điện và hỏa điện của ZnO Đặc điểm quan trọng của ZnO là cácbề mặt cực Các bề mặt vùng cực phố biến nhất là mặt phăng đáy Cac ion tích điệntrái dấu với điện tích dương Zn* (0001) và điện tích âm O7 (0007), dẫn đến sự phâncực tự phat doc theo trục c Đề duy trì một cau trúc ôn định, các bề mặt cực thườngtạo thành bé mặt lớn, nhưng ZnO + (0001) là trường hợp ngoại lệ Để hiểu đượctính 6n định cao của bề mặt cực ZnO + (0001) là vẫn dé hang dau trong nghiên cứuvề vật lý bề mặt hiện nay Hai bề mặt khác được nghiên cứu cho ZnO là (2110) và(0170), đó là bề mặt không phân cực và có năng lượng thấp hơn hơn (0001) [1]

LlácŒCG5Q` `¿ở› SS `¿ Cee Ce

Hình 1.1 Cấu trúc dang Wurtzite cua ZnO [8]Với su phát triển của các thiết bi và công nghệ, ZnO ngày càng duoc điềuchế với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau như thanh nano [2], các hạt nano

[3.4] day nano [5], sợi nano [6], nano hình kim và hoa [7] nhằm ứng dụng trongnhiều lĩnh vực như huỳnh quang, quang xúc tác, hoả điện, cảm biến khí, điện hoá, tếbào mặt trời [1], làm chất xúc tác [3.4], kháng vi khuẩn [3.4], kháng nam.

1.2 Các tính chất vật lý của vật liệu nano ZnO

Khi kích thước của vật liệu bán dẫn giảm, một số tính chat vật ly sẽ thay đối

gọi là "hiệu ứng kích thước lượng tu" Ví dụ, theo [7] mức năng lượng của hạt nano

ZnO phụ thuộc kích thước; theo [8] hap thụ quang pho tia X và kính hiến vi quangđiện tử quét cho thấy diện tích bề mặt tăng với dạng thanh nano Vì vậy, hiểu đượctính chất vật lý cơ bản là rất quan trọng để tạo ra các thiết bị có kích thước nano với

ứng dụng khác nhau.

1.2.1 Hiệu ứng áp điện và bề mặt cực

Là một trong những thuộc tính quan trọng của ZnO, áp điện của nó đã được

nghiên cứu rộng rãi cho các ứng dụng khác nhau như cảm biến, âm thanh sóng cộng

hưởng, acousto-quang điều biến, [9-16]

Nguồn sốc của hiện tượng áp điện do cau trúc tinh thể Trung tâm điện tíchdương và điện tích âm có thé được di dời do áp lực bên ngoài làm biến dạng mạng

tinh thể Dẫn đến xuất hiện hiện tượng lưỡng cực trên toàn bộ tinh thé Trong thực

tẾ, trong số các chất bán dẫn, ZnO có áp điện cao nhất [9|:Thuộc tính áp điện của

ZnO câu trúc nano có tiêm năng ứng dụng trong hệ thông nano cơ điện tử.

1.2.2.Tính chất điện

Các nghiên cứu tính chất điện của các cấu trúc nano ZnO rất quan trọng chophát triển các ứng dụng trong điện tử học nano Do độ dẫn điện được thực hiện trêncác dây nano và thanh nano [17,18, 19-23] Dây nano ZnO được câu hình nhưtransistor hiệu ứng trường (FET), được phân tan trong rượu isopropanol để tạothành hệ thống treo dây nano, sau đó gan lên chất nền SiO› / Si Sơ dé cau trúc củamột FET dây nano chế tạo kết hợp với các mạch đo lường được mô tả trong hình

1.2a Hình 1.2b cho thay với các điện áp khác nhau vật liệu bán dẫn ZnO độ dẫn

nghiên cứu thêm đỉnh phat xạ màu đỏ liên quan tới vị trí của ion O*

Vật liệu ZnO kích thước nano có năng lượng liên kết exciton rất lớn so vớikích thước khối (60 meV ở nhiệt độ phòng) Vì thế nó là vật liệu triển vọng cho cácthiết bị quang Ví dụ như dây nano với cau trúc hình học có dạng hình trụ, chỉ sốkhúc xạ lớn (~ 2.0) được ứng dụng trong các ống dẫn quang, trong các thiết bị UVphotodetector, các bộ ngắt điện quang hoc sử dung ánh sáng phân cực Các nghiêncứu tương tự cũng cho thay cau trúc nano ZnO có thé là vật liệu quan trọng trong

các mạch quang điện tích hop[25].

1.3 Các ứng dụng của nano ZnO

Công nghệ nano là một trong những công nghệ tiên tiến bậc nhất hiện nay vàcó rất nhiều ứng dụng trong y học, điện tử, may mặc, thực phẩm Vì vậy, các nhàkhoa học không ngừng nghiên cứu và tìm ra nhiều vật liệu nano với nhiều ứng dụngmới khác Hiện nay, vật liệu nano ZnO đã và đang được ứng dung với nhiều lĩnhvực khác nhau như các tế bao năng lượng mặt trời, phát quang cảm biến khí, khửtrùng nước sinh hoạt và nước thải, chặn tia UV, bộ lọc sóng âm bề mặt, phát hiện

hình ảnh, kháng khuẩn, kháng nam, xúc tác quang học, điện, điện tử, quang học

ZnO cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp dệt may cho các mục đích khác

nhau như hấp thụ UV, kháng khuẩn trên bông, UV bao vệ trên len, tự làm sạch trênsợi cotton, ky nước trên vải cotton, chồng tĩnh điện vải polyester và nhuộm Đối vớinano ZnO trong nanocomposites polymer được ứng dụng nhiều hơn trong cácngành công nghiệp do hăng số điện môi, 6n định nhiệt và tính chất cơ học đặctrưng Nanocomposites Polymer được sử dụng nhiều hơn so với polyme với chấtphụ gia do bền và ôn định nhiệt hơn [28]

1.4 Hoạt tính sinh học cua vật liệu nano ZnO

1.4.1 Hoạt tính kháng khuẩn

Trong những năm gan đây, các oxit kim loại vô co như TiO2, MgO, CaO vàZnO với tính an toàn của chúng đã thu hút các nhà nghiên cứu sử dụng như chấtkháng sinh nhằm kháng khuẩn va kháng nam Trong đó, cau trúc nano kẽm oxit vớinhững tinh chất như đa dạng vẻ mặt hình thái, không độc hại, không gây 6 nhiễmmôi trường, giá thành rẻ đi đầu trong các nghiên cứu về kháng khuẩn và khángnắm

Tính chất kháng khuẩn của nano ZnO là do tương tác tĩnh điện giữa các hạtnano và bé mặt tế bào dẫn tới tế bào bị tốn thương [29] Theo một số báo cáo khác,cơ chế để nano ZnO có tính kháng khuẩn là do các màng tế bảo bị gián đoạn doperoxit của phospho không bão hòa pholipids [30]; màng tế bao ton thương khi tiếpxúc với hạt nano ZnO nên ức chế vi khuẩn phát triển [4,31] Ngoài ra, nguyên nhân

khác là do ion Zn?* tấn công vào màng vi sinh vật dẫn tới kéo dài giai đoạn chậmcua chu ky tăng trưởng cua vi sinh vật [32] Hạt nano ZnO diệt khuẩn nhưngkhông ảnh hưởng vào các tế bao của con người [31].

Các hạt nano ZnO ức chế mạnh các vi khuẩn gây bệnh khi sử dụng ở nồngđộ nhỏ Mặt khác, nano ZnO bền nhiệt, độ chọn lọc cao [3 A], không ảnh hưởng đếnmôi trường như các thuốc truyền thống khác Theo Yamamoto, hoạt tính khángkhuẩn phụ thuộc nhiều vào kích thước hạt, diện tích bề mặt, nồng độ, cầu trúc tinhthé Với hạt có kích thước nhỏ, nông độ cao và diện tích bề mặt lớn có hoạt tínhkháng khuẩn tốt hơn nhiệt độ cao hoạt động kháng khuẩn của vật liệu giảm [33]

Cau trúc nano ZnO đã được chứng minh có khả năng kháng khuẩn đối vớinhiều loại vi khuẩn khác nhau như Escherichia coli, Salmonella typhimurium,

Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Psedomanas sp, Xanthomonas, Serratia,

Pseudo Vulgaris [34-39] Các nghiên cứu cho thay hạt nano ZnO ức chế ca vi khuẩnGram dương va Gram âm kế cả ở điều kiện nhiệt độ va áp suất cao [34]

Trong những năm gan đây, các nhà nghiên cứu tiếp tục mở rộng nghiên cứutổng hợp nano ZnO với nhiều phương pháp khác nhau để kháng khuẩn với mục tiêugiảm giá thành, tốt cho môi trường, hiệu suất cao Ví dụ như năm 2014, YiguangQian va cộng sự nghiên cứu tông hop nano ZnO_ hình cau và hình lục giác với kíchthước từ 25-65nm nhăm làm hoạt chất trong thuốc diệt vi khuẩn Escherichia coli vàStaphylococcus aureus Kết quả cho thay vật liệu có tác dụng kháng khuẩn đối vớiS aureus hầu như ở tất cả các nông độ và đối với E coli ở nồng độ 15 và 25 mg /I[38] Thang 6 năm 2015, Prabhu va cộng sự tong hop hat nano ZnO (ZnO NP) bangqua trinh đốt cháy với tiên chất Kẽm nitrat và Urea làm nhiên liệu Hoạt động khángkhuẩn của các hạt nano ZnO chong năm vi khuân Xanthomonas, Serratia, PseudoVulgaris, Bacillus subtilis va Staphylococcus được thử nghiệm bang kỹ thuật diakhuếch tán Kết quả các hat nano ZnO này có hoạt tinh kháng cao với các loài vikhuẩn nay[39]

1.4.2 Hoạt tính kháng nam

Hoạt tính kháng nắm của ZnO đã được chứng minh từ những năm 2000 bởinhiều nhà nghiên cứu khác nhau như Yamamoto, Sawai,Yoshikawa Trong nôngnghiệp, các hợp chất kẽm được sử dụng trong thuốc diệt nam Một số nghiên cứu đãchứng minh rang kích thước vật liệu càng nhỏ thì hoạt tinh kháng nắm càng cao Vìvậy các nhà khoa học hướng tới điều chế các vật liệu nano ZnO nhằm ứng dụng làmhoạt chất kháng nắm

Vật liệu nano ZnO đã được chứng minh có khả năng kháng được nhiều loạinắm khác nhau Vào năm 2010, Sharma và cộng sự chứng minh khả năng khángnam Fusarium sp của hạt nano ZnO được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt từtiền chất ZnSOa.7HaO Vật liệu nano tong hop được có kích thước trung bình 28nm.Tuy nhiên hoạt tính kháng nam Fusarium sp của vật liệu này không cao Phan trămức chế nắm Fusarium sp cua vật liệu chỉ khoảng 20% [37]

Năm 2010, Lili He và cộng sự nghiên cứu hoạt tính kháng nắm của các hatnano oxit kẽm với nam Botrytis cinerea và Penicillium expansum ZnO NP với kíchthước 70 + 15 nm và nông độ khảo sát 0, 3, 6 và 12mmol/I Kết quả cho thay ZnONP với kích thước khoảng 70nm ở nông độ lớn hơn 3mmol/I có thé ức chế đáng kếsự tăng trưởng của B cinerea và P expansum và ức ché tốt hon với P Expansum.Cơ chế kháng với mỗi loại nấm khác nhau là khác nhau Hình anh SEM (hình 1.3và hình 1.4), phố Raman (hình 1.5 và hình 1.6) cho thấy hai hoạt động kháng nắmkhác nhau của ZnO NP đối với B cinerea và P expansum ZnONP ức ché sự tăngtrưởng của B cinerea do ảnh hưởng đến chức năng của tế bao, gây ra biến dạngtrong sợi nam Với P expansum, ZnO NP ngăn cản sự phát triển các bao tử cuối

cùng dân đên cái chêt của sợi nầm [40].

Hình 1.3 Hình anh SEM cua Botrytis cinerea không có ZnO NP(A và B) và có ZnO

NP (C va D) [40].

Hình 1.4 Hình anh SEM cua Penicillium expansum không có ZnO NP (A va B) và

có ZNO NP (C va D) [40].

canis, Candida albicans and Aspergillus fumigatus được phan lập từ da và tóc cua

50 loại gia súc, kết qua cho thay với nồng độ 40 mg/ml ZnO ức chế tốt nhất [41];

Năm 2013, Christian O Dimkpa và cộng sự nghiên cứu hoạt tính kháng nắm

bệnh Fusarium graminearum trên cây lúa mì của nano ZnO ( kích thước hạt nano

tong hợp khoảng 30nm) Kết quả với nồng độ 500 mg /I ZnO, phan trăm ức chế với

Fusarium graminearum khoảng 75% [42].

Nam 2014, Mohammed A gondal va cộng sự nghiên cứu hình thai học va

tác dụng kháng nắm của nano ZnO va nano-Pd-doped nano ZnO ching Aspergillusvà Candida (2 loài nam làm 6 nhiễm hệ thống cấp nước) Kết quả tác dụng khangnắm so sánh với nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) Hoạt tính kháng nam Aspergilus

niger của Nano-ZnO pha tạp với 5% nano Pd (kích thước khoảng 35nm), nano ZnO(kích thước khoảng 30nm) và micro ZnO tương ứng là MIC của 1.25, 2.5 và

5mg/ml Và của nắm men Candida albicans là MIC của 2.5, 5 và 10 mg / ml [43]

Tháng 5 năm 2014, Prashanth G.KI và cộng sự nghiên cứu kháng namCandida albicans và Fusarium oxysporum của bột nano ZnO Bột nano ZnO tổnghợp được với kích thước khoảng 80nm được khuếch tán trong môi trường thạchđường khoai tây (PDA) với nồng độ từ 500 mg/ml đến 62,5 mg /ml Kết quả chothay hiệu qua ức chế của bột nano ZnO phụ thuộc rất nhiều vao nồng độ và vớinồng độ cao nhất vật liệu ức chế được khoảng 70% với cả hai loài nam [44]

Với những ưu điểm nổi bật của vật liệu nano ZnO như đã nói ở trên, hiện naycác nhà khoa học không ngừng nghiên cứu hoạt tính kháng nam của vật liệu này

nhăm tìm ra thuôc diệt nâm trên động vật và thực vật hiệu quả và an toàn.

1.5 Phương pháp tổng hợp vật liệu nano ZnO

Có nhiều phương pháp để tong hợp nano ZnO với hình thái và kích thướckhác nhau như phương pháp kết tủa; phương pháp dung nhiệt; phương pháp thủynhiệt; phương pháp Sol-gel; Sonochemical, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp

thủy phân alkoxide; phương pháp điện hóa Với mỗi một phương pháp có những

ưu và nhược điểm khác nhau Tuy vào điều kiện và mục đích ứng dụng mà các nhànghiên cứu lựa chọn phương pháp điều chế phù hợp

1.5.1 Phương pháp kết tủa

Phương pháp kết tủa có ưu điểm là chi phí thấp và sản xuất quy mô lớn màkhông cân nguyên liệu đắt tiền và thiết bị đơn giản Các kết tủa của ZnO thu được

dựa trên phản ứng anion OH’ với Zn* trong dung dịch nước, sau đó nung ở nhiệt độ

cao Trong những năm qua, rất nhiều nhà nghiên cứu đã sử dụng phương pháp nàydé tong hợp nano ZnO

Năm 2007, B C Yadav và cộng su tổng hợp nano ZnO bang cách sử dung

dung dịch Natri hydroxit NaOH va kẽm sunfat ZnSO4 Nhỏ từ từ dung dịch NaOH

vào dung dich ZnSOa va khuấy liên tục sau 24h được Zn(OH)2 sau đó đem di nung

(150°C-550°C ) thu được nano ZnO ở dạng bột, với nhiệt độ nung càng lớn thì độ

xốp của nano ZnO càng lớn [45] Năm 2008, Erjun Tang và cộng sự tong hop nanoZnO bang phương pháp kết tủa sử dung urê thủy phân, dé ngăn chặn sự phát triểncủa tinh thé ZnO và sự kết tụ của nó họ bổ sung chất hoạt động bề mặt anion (3-

methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPS)) vào Kích thước hạt thu được qua

nghiên cứu từ 10-40 nm và hạt có hình câu [46] Phản ứng xảy ra:

CO(NH2)2 + 3H20 — CO2 + 2NH3 H2O

NH3 H20 — NHa4* + OH

Zn** + OH’ > Zn(OH)>2

Zn(OH)2 — ZnO + HaO

Nam 2008, ChangChun Chen va đồng nghiệp tong hợp va phân tích kíchthước bột nano ZnO bang phương pháp kết tủa thông qua các phan ứng giữa kẽmnitrat (Zn(NOs3)2) và amoni cacbonat ((NH4)2CO3) trong dung dịch nước với nongđộ thích hợp Kết qua cho thay bột ZnO tong hop cấu tric wurtzite don pha và kíchthước hạt trung bình khoảng 35,2 nm và có hình giả cầu [47]

Năm 2012, N Uma Sangari va đồng nghiệp tong hợp thành công nano ZnOhình que băng phương pháp kết tủa hóa học có hỗ trợ của vi sóng qua phan ứngnitrat kẽm va kali hydroxit Kích thước tinh thé tổng hợp từ 25,6 nm đến 43,1 nm

[48].

Năm 2015, K.Jeyasubramanian và cộng sự tong hợp hat nano ZnO bangphương pháp kết tủa nhằm khảo sát hoạt tính quang va tính kháng khuẩn của vậtliệu Vật liệu tong hợp là nano hat ZnONP với kích thước 175nm thu được qua phan

ứng nung hỗn hợp có chứa kẽm acetate và ammonium oxalate ở pH 10 [49]

1.5.2 Phương pháp sol-gel

Phương pháp sol- gel thu hút các nhà nghiên cứu bởi kỹ thuật tương đối dễthực hiện, cho phép sản xuất với quy mô lớn, có thể kiểm soát hình thái theo tốc độtương đối của phản ứng thủy phân và ngưng tụ Tuy nhiên, khó khăn chính củaphương pháp này là kiểm soát các phản ứng xảy ra quá nhanh, dẫn đến hình thànhkết tủa với cau trúc hỗn độn Khắc phục khó khăn này băng cách cho các tiền chat

hình thành complexed với các ligand mạnh như axit cacboxylic, B-diketones, và các

dẫn xuất của chúng Với phương pháp sol gel để tổng hợp nano ZnO, ảnh hưởngcủa xúc tác và nhiệt độ đến phản ứng đóng vai trò quan trọng dẫn đến những thayđổi về kích thước và hình dạng của hạt nano.

Năm 2002, Miriam S.Tokumoto và cộng sự tổng hợp thành công hạt nanoZnO băng phương pháp sol-gel Kẽm acetate (Zn(CH3COO)2 2HaO) hòa tan vớiethanol tuyệt đối thành nông độ 0,1 mol/l được héi lưu 3h ở 80°C có khuấy từ.Dung dịch hỏi lưu thu được bảo quản ở khoảng 4°C dé ngăn chặn sự kết tủa thêm.Chất xúc tác được sử dụng dé thủy phân tiền chất là Liti hydroxit, acid succinic vàaxit axetic Nhiệt độ phản ứng tùy thuộc vào xúc tác sử dụng Kết quả nhận thấytính chất hóa học và cấu trúc của nano ZnO thu được phụ thuộc vào nhiệt độ và bảnchất của chất xúc tác sử dụng trong bước thủy phân [50]

Năm 2008, Sumetha Suwanboon tổng hợp tỉnh thể nano ZnO theo phươngpháp sol-gel bằng cách sử dụng kẽm acetate dihydrate và polyvinylpyrrolidone(PVP) là nguyên liệu ban đầu Bột thu được nung trong không khí ở 600°C, 1h thuđược tinh thé cau trúc lục giác với kích thước khoảng 45 nm Kích thước hat tonghợp khoảng 100 nm Hình thái của bột ZnO đã được thay đối từ hình cầu thành hìnhque khi tăng nồng độ PVP [51]

Cho đến nay, phương pháp này vẫn đang được các nhà nghiên cứu thực hiệndé tổng hợp nano ZnO với mục đích khác nhau Vi dụ như năm 2014, Nitin Pandeytổng hợp nano ZnO theo phương pháp sol-gel để làm vật liệu quang dẫn [52] Năm2015, M Heshmat và cộng sự tổng hợp màng nano ZnO [53]

1.5.3 Phương pháp sonochemistry

Hóa học ứng dụng siêu âm gọi là âm hóa học (sonochemistry) [rong số cáckỹ thuật tổng hợp gan đây, siêu âm (20 kHz-1 MHz) được sử dụng bởi nhiều cácnhà nghiên cứu để sản xuất vật liệu nano, hợp kim, các oxit kim loại Cơ chếcavitation (tạm gọi là "su tao và vỡ bọt") tạo ra một nhiệt độ rất cao (lên đến 5000K) và áp suất (lên đến 1800 atm) trong thời gian rất ngăn bên trong bọt gọi là “hotspot’ ‘hot spot’ nay có trách nhiệm đồng nhất phan ứng sonochemical [54]

Trong báo cao năm 2008, Gard Jung và cộng sự [55] đã tong hop duoc cachình thái khác nhau của cấu trúc nano ZnO như cốc, que, hoa bằng phương pháp

sonochemical Cũng trong năm đó, Kandjani va cộng sự [56] đã nghiên cứu ảnh

hưởng của nhiệt độ và cường độ âm đến hình thái học của ZnO tong hop từ ZnChvà KOH Kết quả là các dạng hình cầu chiếm ưu thế tại nhiệt độ cao và cường độâm cao Bhattacharyavà Gedanken [57] tổng hợp đĩa nano ZnO hình lục giác sửdụng kẽm acetate trong dimethyl formamide qua chiếu xạ siêu âm Sản phẩm thuđược xốp hơn khi được tổng hợp dưới khí argon so với khi tiếp xúc với không khí.Wei và Chang [58] tổng hợp hat nano oxit kẽm từ kẽm clorua, kali hydroxit và chấthoạt động bề mặt CTAB (cetyl trimethyl bromide ammonium) Két quả siêu âm tại50°C thu được các hạt có kích thước thấp hơn so với ở nhiệt độ phòng Zhang vàcộng sự [59] tổng hợp các hạt hình thoi từ kẽm acetat dihydrat trong dau paraffindầu có thêm axit stearic ở nhiệt độ cao trong 220-280°C Dung môi sử dụng làmethanol, ethanol và 2-methoxy ethanol Kết quả dùng methanol là tốt nhất dé tong

hop của các hạt oxIt kẽm có kích thước nano.

Theo nghiên cứu cua Prantik Banerjee và cộng sự năm 2012, hat nano oxit

kẽm đã được tông hợp theo phương pháp sonochemically với kẽm axetat trong dungdịch methanol, ethanol và iso-propanol chứa khoảng 5% khối lượng của rượu Kếtquả cho thay các hat nano tổng hợp được khác nhau về hình dạng và kích thước.Chúng thay đối theo bản chất của dung môi được sử dụng Với dung môi methanol

hạt hình vay, với dung môi ethanol hoặc iso-propanol hạt có hình lục giac[60].

Hiện nay, phương pháp này tiếp tục được các nhà nghiên cứu sử dụng để

tông hợp nhiêu loại vật liệu nano với nhiêu ứng dụng khác nhau trong đời sông.1.5.4 Phương pháp điện hóa

Phương pháp điện hóa đã được sử để tổng hợp các vật liệu như màng nano

như mang nano TiO2, màng nano ZnO; nano polyme ứng dụng làm vật liệu dan

điện, cảm biên, chat xúc tác

Năm 2002, Kyoung-Shin Choi và cộng sự tổng hợp điện hóa cấu trúc mảngnano ZnO Kết quả nhận thấy trên màng ZnO gồm từng hạt ZnO có cấu trúc nano lámỏng [61] Năm 2005, Binggiang Cao va cộng sự nghiên cứu tổng hợp nano mangkim ZnO trên chất nên silicon vàng ở nhiệt độ thấp (70°C) bằng phương pháp điện

hóa Các phản ứng xảy ra:

Zn(NO3)2 — Zn?* + 2NOz'

NO» + H20 + 2e — NO; + 20H

Zn”' +2OH — Zn(OH);

Zn(OH)2 — ZnO + HaO

lon nitrat NO3 thành NOx trong môi trường axit yếu, khi tăng pH gan điện cực bề

mặt, Zn(OH)2 sẽ hình thành va bám trên điện cực cathode Sau đó, Zn(OH)2 phan

hủy thành ZnO ở nhiệt độ 70°C Kết qua chi ra rang nano mảng kim ZnO có cautrúc wurtzite đơn tỉnh thể và ưu tiên định hướng dọc theo c trục vuông góc vớichất nên [62]

Hình 1.8 Anh SEM nano mảng kim ZnO trên nên Aw/Si[62]

1.5.5 Phương pháp thuy nhiệt

Kỹ thuật thủy nhiệt hứa hẹn là một phương pháp tổng hợp thay thế vì nhiệtđộ thấp và rat dễ điều khiến kích thước hạt Các quá trình thủy nhiệt có nhiều lợi thénhư sử dụng các thiết bị đơn giản, ít sử dụng chất xúc tác, chi phí thấp, tong hợpđược theo quy mô lớn, thân thiện với môi trường và ít nguy hiểm hơn Phương phápnày cũng đã được áp dụng thành công để điều chế nano ZnO và vật liệu phát quangkhác Các tính chất hạt như hình thái và kích thước có thé được điều khiến thôngqua quá trình thủy nhiệt băng cách điều chỉnh nhiệt độ phản ứng, thời gian và nồngđộ tiền chất

Các cau trúc nano ZnO với hình thái khác nhau đã tong hợp thành công

thông qua phương pháp thủy nhiệt đơn giản Vi dụ như: Năm 2003, Bin Liu and

Hua Chun Zeng tổng hợp thủy nhiệt nano ZnO với với tiền chất kẽm nitrat[Zn(NO3)2.6H2O0] Phan ứng thủy nhiệt ở nhiệt độ 180°C, thời gian 20h Sản phẩm

thu được là các thanh nano ZnO với kích thước khoảng 50nm [63] Cũng vào năm

2003, Hui Zhang và cộng sự tong hop cầu trúc nano ZnO hình hoa, trong đó baogdm các thanh nano với kích thước từ 60-200nm, quá trình thủy nhiệt ở nhiệt độthấp (120 °C)[64]

Hình 1.9 Ảnh SEM của nano ZnO hình hoa [64]

Năm 2005, U.Pal và P.Santiago kiểm soát hình thái của cấu trúc nano ZnObăng phương pháp thủy nhiệt ở nhiệt độ thấp (80°C -100°C) Băng cách thay đổilượng ethylenediamine (chất hoạt động bề mặt mém) va pH của hỗn hợp phản ứngsản phẩm thu được là hạt nano, thanh nano, và nano ZnO hình hoa [65].

Năm 2007, P M Aneesh va cộng sự tong hợp thủy nhiệt hat nano ZnO từdung dịch gom Zn(CH3COO)2.2H20 (0.IM) trong 50ml methanol va 25ml dungdich NaOH ( với nông độ thay đối từ 0,2 đến 0,5M ) Phan ứng được khảo sát ởpH=8-11, nhiệt độ phan ứng khoảng 100-200°C với thời gian 6 và 12 h Kết quả chothay ảnh hưởng của nông độ tiền chất, nhiệt độ và thời gian phan ứng đến hình thái,kích thước hạt Kích thước hạt với nhiệt độ tăng Hạt nano tong hợp được có cầu

trúc wurtzite lục giác, kích thước trung bình khoảng 7-24 nm[66].

Năm 2013, Mansoor Farboda, Esmat Jafarpoor tổng hợp thủy nhiệt cau trúc

nano ZnO với hình thái khác nhau va so sánh đặc tính quang xúc tác của chung.

Tiên chat sử dụng là Kẽm acetat dihydrat Zn(CH3COO)2.2H20 (độ tinh khiết 98%).Phản ứng thực hiện trong autoclave với thời gian 1-15 h ở 300°C Cau trúc nanoZnO tổng hợp được có các hình thái khác nhau bao gồm dây nano, nano đĩa và các

hạt nano[67].1.4.6 Phương pháp dung nhiệt

Tương tự như phương pháp thủy nhiệt Chỉ khác là phương pháp dung nhiệt

thực hiện phản ứng với nhiều dung môi khác ngoài nước Việc sử dụng nhiều dungmôi khác ngoài H2O nham thu được sản phẩm với hình thái và kích thước đa dạng

hơn Phản ứng trong phương pháp dung nhiệt cũng xảy ra phụ thuộc vào nhiệt độ,

thời gian phản ứng, loại dung môi, chất ban đầu Da có nhiều báo cáo tổng hợpnano ZnO bằng phương pháp dung nhiệt sử dụng các chất ban đầu, dung môi hữu

cơ, nhiệt độ phản ứng khác nhau Ví dụ như:

Zn(CH3COO)2.2H20 được hòa tan với dung môi nước hoặc] -hexanol hoặc ethylene

glycol khuay mạnh ở 60°C Điều chỉnh pH thích hợp cho từng loại dung môi bang

dung dịch NaOH, phan ứng thực hiện 6 170°C, 18h trong autoclave.

Phan tng xay ra:

Zn(CH3COO)2.2H20 +2NaOH—> ZnO + 2CHaCOONa+ HaO

Hình dạng nano ZnO tong hop được với dung môi nước, 1-hexanol va ethyleneglycol tương ứng là hình hoa, hình lục giác, hình cầu; kích thước hạt khi tổng hop

với dung môi nước khoảng 45nm, với dung môi I-hexanol khoảng 76nm và vớidung môi ethylen glycol khoảng 65nm [68].

Thanh nano ZnO đường kính 80-800 nm tổng hợp bởi Varghese và đồng nghiệp với

phản ứng giữa kẽm acetate (300mg), rượu (4ml) và ethylenediamine (6ml) trong

autoclave đưới điều kiện 300°C trong 20h [69]

Ngoài những vi dụ trên, trong những năm gan day, phương pháp dung nhiệtthường được sử dụng dé tổng hop vật liệu nano nói chung va nano ZnO nói riêng.Nhằm ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau như vật liệu quang dẫn, hoạt chấtkháng khuẩn, kháng nam Cac nghiên cứu đều cho thay rang, đặc tính cau trúc củahạt nano ZnO ảnh hưởng đến hoạt tính quang và kháng khuẩn Ví dụ như nano ZnOdạng bông hoa có hoạt tính kháng khuẩn cao hơn so với thanh nano ZnO và nanohình cầu [70]

Như vậy, có rất nhiều phương pháp để tổng hợp vật liệu nano ZnO Mỗiphương pháp có những uu, nhược điểm riêng Tuy nhiên, phương pháp dung nhiệtcó nhiều lợi thế như kiểm soát hình dạng và kích thước dễ dàng hơn, tính đồng nhấttốt hon, xử lý ở nhiệt độ thấp, giảm kích thước hạt, chế tạo dé dàng hon ở quy môlớn và khả năng sử dung vật liệu có độ tinh khiết cao [71]

Bên cạnh đó, phương pháp dung nhiệt là một trong những phương pháp tốtnhất để có hình thái riêng biệt của vật liệu nano [72] Trong phương pháp dungnhiệt, ứng dụng các tính chất lý hóa của dung môi khác nhau như tính phân cực, độnhớt, độ hòa tan dé có được các hạt nano với cấu trúc mong muốn [73-74]

Vì thé, trong nghiên cứu nay vật liệu nano ZnO được tổng hợp bằng phương

pháp dung nhiệt.

1.6 Tác hai của nam phytophthora capsici trên cây trồng

Bệnh nam hại cây trồng là một trong những nguyên nhân gây mất năng suấtvà giảm chất lượng nông sản hiện nay Chăng hạn như thối rễ do nắm gây ra bởi cáctác nhân như Pythium, Phytophthora, Rhizoctonia và Phoma: thoi gốc mốc trangtrên cây lạc do Sclerotium rolfsii, Aspergillus niger; mốc đen (thối củ) trên củ hànhdo Aspergillus niger; bệnh thôi thân và bắp trên cây ngô do một số loài Fusarium:bệnh nam hồng do Corticium salmonicola trên các cây ăn qua thân gỗ như cây xoài,sau riêng, cây mít, nhãn, chôm chôm, mang cau ta, mang cầu xiém, cây có múi, câybơ, cây măng cụt, trên một số cây công nghiệp như cây cao su, cà phê, cây tiêu, câyđiều cây ca cao Một trong những van nạn gây bệnh trên cây trồng hiện nay là

Phytophthora capsici.

Phytophthora capsici được phan loại trong họ Pythiaceae, bộ

Peronosporales, lớp Oomycefes Tác nhân gây bệnh sản xuất các túi bào tử vô tính,

động bào tử va bào tử noãn sinh dục Phytophthora capsici moc ở 10-36°C, với

nhiệt độ tối ưu 24-33°C Túi bào tử của P capsici được sản xuất trênsporangiophores (sợi nam túi bao tử sản xuất) Hình dạng túi bào tử bị ảnh hưởngbởi ánh sáng và điều kiện khác, và có thể có các hình dạng như tiểu cầu, hình trứng,hình elip, hình thoi Túi bao tử có cuống nhỏ có thé được phân tán trong gió mưa.Trong điều kiện âm ướt, du động bảo tử (bào tử vô tính) được sản xuất bên trongcác túi bao tử Động bào tử là đơn bao Phytophthora capsici cũng sản xuất bao tửhậu (bào tử vô tính có vách dày) Bào tử hậu có thể dao động trong đường kính 22-

39 um [75].

Phytophthora capsici gây bệnh chết nhanh trên cây hồ tiêu Cây hồ tiêu làmột trong những cây trồng nhằm mục tiêu xuất khẩu sản phẩm đến các nước trênthế giới Tuy nhiên, bệnh chết nhanh trên cây tiêu đang làm người dân trồng tiêugặp phải rất nhiều khó khăn về năng suất, chất lượng của tiêu dẫn đến thiệt hại về

kinh tế Bệnh chết nhanh trên cây tiêu rất nguy hiểm, nam gây bệnh tan công trên tatcả các phần của cây tiêu và ở tất cả các thời kỳ sinh trưởng của cây Bệnh thuờngphát triển nhiều trong mùa mưa, những lá bên dưới sẽ dé nhiễm nam bệnh saunhững con mưa lớn vào đầu mùa mưa Nam bệnh xâm nhập vào cây trực tiếp quabiểu bì hoặc gián tiếp qua khí không Cây bị nhiễm bệnh ở cô rễ sẽ chết héo, láchuyển sang màu đen, khô sớm nhưng còn dính lại trên cây Ngược lại, nếu cây bịnhiễm từ rễ, lá bị héo vàng và cây rụng lá từ từ Động bào tử của nắm Phytophthoracapsici có thé bơi trong nước và là cấu trúc gây bệnh chính cho cây Sau khi tiếpxúc và xâm nhập vào cây, chỉ trong vòng ba ngày nam có thể nhân đủ số lượng dégây bệnh và hình thành triệu chứng điển hình Bệnh có thể làm chết toàn bộ câytrong vườn, có tốc độ lây lan và làm chết cây rất nhanh, có khi chỉ 3-7 ngày sau khicó biểu hiện triệu chứng đầu tiên[76] Bên cạnh gây bệnh trên cây hồ tiêu,

Phytophthora capsici còn là tác nhân gây bệnh trên than va quả ớt Da Lat; cây ho

bầu bí (dưa đỏ, dưa chuột, bí xanh, dưa mật, bí ngô, bí, dưa hấu), cà tím, cà chua,

một sô loài thực vật và cỏ dại khác.

Hình 1.10 Hình anh nam Phytophthora capsici gây bệnh trên một số cây trai[77]

TÍNH CAP THIẾT CUA DE TÀI

Ngoài phytophthora capsici, nhiều loài nam khác như nam hồng Corticium

salmonicola, Fusarium, Aspergillus niger cũng là tác nhan gây bệnh cho cây

trồng hiện nay Trong khi đó, thuốc bảo vệ thực vật được dùng để trừ bệnh nắmhiện nay gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, môi trường, vật nudi.Vi vậy,cần thiết phải tìm ra thuốc trị nam cho cây trồng mà thân thiện với môi trường itđộc, chi phí thấp mà kha năng trừ nam cao

Hiện nay, vật liệu nano vô cơ đang được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực vìcác tính chất lý hóa đặc biệt và thân thiện với môi trường Hoạt tính kháng nắm củamột số vật liệu nano vô cơ như hạt nano ZrO đã được chứng minh chồng lại

Candida albicans (C albicans) va Aspergillus niger (A niger); keo nano hợp kim

Ag-Zn ức chế sự phát triển của Corticium salmonicola trị bệnh nam hồng, nano Agvà chế phẩm ức chế nam Phytophthora capsici Nhu cầu đặt ra là cần phải nghiêncứu thêm các vật liệu nano khác cũng có hoạt tính kháng nam với chi phí rẻ vàkhông độc hại Vật liệu nano ZnO đã được chứng minh có hoạt tính khang nam,kháng khuẩn Tuy nhiên, hoạt tính kháng nắm va kháng khuẩn bị anh hưởng bởihình thái và kích thước của vật liệu Vì thế, cần lựa chọn phương pháp điều chế phùhợp có thé kiểm soát tốt hình thái và kích thước sản phẩm Như tổng quan ở phantrước, phương pháp dung nhiệt có nhiều ưu điểm như kiểm soát thành phần dễ dànghơn, tính đồng nhất tốt hơn, xử lý ở nhiệt độ thấp, giảm kích thước hạt, chế tạo dễdang hơn ở quy mô lớn, khả năng sử dụng vật liệu có độ tinh khiết cao, tong hopđược nhiều hat nano có hình thái và kích thước khác nhau Vi thé, trong nghiên cứunay, chúng tôi diéu chế nano ZnO băng phương pháp dung nhiệt, sản phẩm thuđược dùng dé khảo sát hoạt tính kháng nam Phytophthora capsici

MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU

+ Tong hợp được nano ZnO bằng phương pháp dung nhiệt* Danh giá được hoạt tính kháng nắm của vật liệu nano ZnO với nắm

Phytophtora capsici (gây bệnh chết nhanh trên cây tiêu)

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

2.1 Phương pháp tổng hợp vật liệu nano ZnO

2.1.1 Hóa chất& thiết bịa/ Hóa chất:

b/ Thiết bị

Zn (CH3COO)2.2H20 (độ tinh khiết 99%, xuất xứ Trung Quốc)NaOH ( độ tinh khiết 96%, xuất xứ Trung Quốc)

NướcEthanol

tủ say 200°CBép diénCân phân tích có độ chính xác đến 0,0001gNhiệt kế

+% Phân tích XRD:

Dùng phương pháp XRD xác định cấu trúc và khảo sát độ đơn pha của vậtliệu tong hop Phương pháp XRD cho phép xác định chính xác sự tồn tại của kim

loại đó trong vật liệu dựa trên các peak thu được so với các peak chuân của oxit kim

loại Mẫu XRD được đo ở 20 = 10-80, với bước nhảy 0,02

+% Phân tích SEM:

Nhăm kiểm tra hình thái và kích thước của vật liệu tong hop voi cac diéukiện khác nhau về pH, nhiệt độ phản ứng, thời gian phan ứng Mẫu được nghiền

nhỏ với bi trước khi do SEM.

% Phân tích kích thước hạt:

Kích thước hat được phân tích từ hình SEM sử dụng phần mềm Imagel.Nham đưa ra biểu đồ phân bố kích thước hạt, từ đó biết được kích thước hạtcủa vật liệu tong hợp

Cách đo kích thước hạt từ hình SEM sử dụng phần mềm Image] như sau:- Vào File > open— Chọn file hình cần đo

- Vẽ một đường thăng dài bằng thanh kích thước trên hình SEM rồi vàoAnalyze— set scale chon “unit of length” là “nm” Bước nay nhằm kiểm địnhhình anh, cho thay mối tương quan giữa đơn vi pixels với don vị nanomet.- Vào Analyze—> chọn Measure—> vẽ đường thăng tương ứng với kích thước hạt

của từng hạt Chọn vẽ khoảng 50 hạt trên hình SEM.

- Số liệu kích thước hạt thu được lưu vào file Excel Sau đó vẽ biểu đô phân bốkích thước hạt trên phần mềm OriginPro 8.5.1

2.1.3 Quy trình tổng hợp vật liệu nano ZnO

Có nhiều phương pháp khác nhau để tổng hợp nano ZnO, nhưng phươngpháp dung nhiệt có nhiều ưu điểm như kiểm soát hình thái dé dàng hon, tính đồngnhất tốt hơn, xử lý ở nhiệt độ thấp, giảm kích thước hạt, chế tạo dễ dàng hơn ở quymô lớn, khả năng sử dụng vật liệu có độ tinh khiết cao, tong hop được vat liệu nanocó hình thái và kích thước khác nhau Vì thế, trong nghiên cứu nay, nano ZnO đượcđiều chế bằng phương pháp dung nhiệt

phản ứng trong autoclave ở nhiệt độ 100- 170°C và thời gian 6-12h Sau đó làm

nguội autoclave và lây sản pham sau phản ứng ra Ly tâm sản phâm sau phan ứng

lay kết tủa, rửa sạch kết tủa với ethanol, nước cất và say khô trong không khí ở80°C thu được sản phẩm cuối cùng.

2.1.4 Các chế độ khảo sátCác điều kiện tổng hợp luôn ảnh hưởng lớn đến quá trình phản ứng và sản

phẩm Vi vậy, các điều kiện tong hop sé duoc khao sat dé tìm ra điều kiện tối ưu

thông qua kết quả đo XRD, SEM của sản phẩm

Điều kiện cần khảo sát:

1/ Khảo sat ảnh hưởng cua pH (8-10)2/ Khảo sát thời gian phản ứng (6h-12h)

3/ Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng (100°C-170°C)

2.1.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH

Hình thái và kích thước nano ZnO có thé thay đổi theo pH Nên cần khảo sátđể tìm ra pH thích hợp pH thích hợp cho dung môi nước được khảo sát theo điềukiện tong hợp theo bảng 2.1

Bang 2.1: Điều kiện khảo sát ảnh hưởng pH

Zn Dung môi Nhiệt độ phản | Thời gian | Ph(CH3COO)2.2H20 ung phan ứng

2.1.4.2 Khảo sát thời gian phản ứng

Hình thái và kích thước nano ZnO có thé thay đổi theo thời gian phản ứng.Nên cần khảo sát để tìm ra thời gian phản ứng thích hợp Thời gian phản ứng thíchhợp được khảo sát theo điều kiện tổng hợp theo bảng 2.2

Bảng 2.2: Diéu kiện khảo sát thời gian phản ứng

Zn (CH3COOQO)2.2H20 | Dung Nhiệt độ phản | Thời gian phan | pH

môi ứng ứng

6h50_ mi

2.1.4.3 Khảo sát ảnh hướng của nhiệt độ phản ứng

Hình thái và kích thước sản phẩm có thé được kiểm soát bang cách thay đổi nhiệtđộ phản ứng trong quy trình tổng hợp theo bảng 2.3:

Bảng 2.3: Diéu kiện khao sát nhiệt độ dun nóng

Zn (CH3COOQO)2.2H20 | Dung Nhiệt độ phản | Thời gian phan | pH

môi ứng ứng

50 ml 100°C

nước 120°C

140°C

- Khoai tây- D-Glucozo

2.2.2 Chuẩn bị môi trường PDA nuôi cấy

Cân 200g khoai tây đã gọt vỏ và thái nhỏ theo hình hạt lựu kích thước

khoảng 5x5mm Dun 200g khoai tây này với 1 lít nước cất ở 30 phút Lưu ý khôngđể cho nước sôi băng cách mở nắp nồi Dịch chiết thu được sau khi đun trong 30phút được dùng để hòa tan agar và D- glycozo theo tỉ lệ ( 20g agar + 20g D-glucozo + Ilít dịch chiết từ khoai tây) Môi trường PDA chuẩn bị xong đem đi hapở nhiệt độ 121°C, áp suất 1,5 atm trong 30 phút

2.2.3 Nuôi cay và lưu trữ nam Phytophtora capsici

e Nuôi cây nam

Nắm bệnh được nuôi cấy trên các đĩa petri chứa môi trường PDA Cây tơ nắmbăng một điểm ở giữa thạch, để ở nhiệt độ phòng cho nắm moc lan tỏa trên đĩa

thạch.

e Lưu trữ namChuẩn bị ống thạch nghiêng:Cho vao trong ống khoảng 7ml môi trường PDA Dùng nút bông để đậy ốngnghiệm và dem di hap tiệt trùng ở ở nhiệt độ 121°C, áp suất 1,5 atm trong 30 phút.Sau đó, lay ống nghiệm ra và làm ống thạch nghiêng

Cay nam vào ống thạch nghiêng: Nam bệnh được cấy vào ống thạch nghiêng bangque cay dai Dé ở nhiệt độ phòng cho nắm mọc lan tỏa trong ống thạch nghiêng.Sau đó, nắm được lưu trữ trong tủ đông

2.3 Phương pháp thử hoạt tính kháng nắm của huyền phù nano ZnO

2.3.1 Nguyên vật liệu

- _ Huyễn phù nano ZnO ( ZnO được phân tán trong nước) với tỷ lệ 32g nano

ZnO/T1lít nước.

- Nam Phytophtora capsici đã được nuôi cây trên đĩa thạch PDA 2 ngày

- — Môi trường PDA

Dé ở nhiệt độ phòng đo đường kính trong 7

Sơ đồ 2.2 Quy trình thử hoạt tính kháng nắmThí nghiệm được tiễn hành với huyền phù nano ZnO để kiểm tra khả năng ứcchế nắm Phytophthora capsici của vật liệu

Phân tán Iml huyền phù nano ZnO ( đã được thanh trùng ở 70°C) với các nồng độ

2g/1; 4g/I; 4g/I; 16g/l; 32g/I vào 15ml môi trường PDA (nhiệt độ môi trường khoảng

70°C sau khi được tiệt trùng băng nỗi autoclave trong 30 phút ở 121°C) Dùng máyVortex hỗ trợ phân tán đều huyền phù vào môi trường PDA để được các nồng độZnO trong PDA là 125ppm, 250ppm, 500ppm, 1000ppm và 2000ppm Mẫu đối