Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc chất mang ứng dụng trong xử lý môi trường

GIỚI THIỆU LUẬN ÁN Tính cấp thiết Luận án Ứng dụng vật liệu kích thước nano vấn đề quan tâm nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ nano Vật liệu nano mang lại giải pháp cho thách thức công nghệ môi trường lĩnh vực nhưchuyển hóa lượng mặt trời, xúc tác, y tế xử lý môi trường… Bạc nano biết đến chất có tính kháng khuẩn hiệu Bạc nano có khả hạn chế tiêu diệt phát triển nấm mốc, vi khuẩn chí virut So với phương pháp khử khuẩn truyền thống, bạc có hiệu diệt khuẩn cao, không tạo sản phẩm phụ gây độc với môi trường, nước sau khử khuẩn không bị tái nhiễm Không ứng dụng hiệu lĩnh vực khử khuẩn, bạc kích thước nano biết tới chất xúc tác tuyệt vời cho nhiều phản ứng hóa học phản ứng epoxi hóa, phản ứng oxi hóa, phản ứng loại bỏ NOx, phản ứng tổng hợp hữu hay làm cảm biến phát chất vi lượng Hiệu bạc tăng lên gấp nhiều lần kích thước nano So với bạc kích thước micro lớn hơn, hạt nano bạc có diện tích bề mặt lớn, phân bố môi trường chất mang làm tăng khả tiếp xúc với chất tham gia, làm tăng hiệu làm việc vật liệu Một số loại vật liệu mang nano bạc sử dụng rộng rãi lĩnh vực xử lý nước kể đến than hoạt tính, sứ xốp, polyurethan Ngoài ra, nghiên cứu năm gần cho thấy loại vật liệu vô mao quản zeolit, vật liệu mao quản trung bình (MQTB) với hệ mao quản đồng tính chất ưu việt khác, vật liệu mang nano bạc tuyệt vời Các hạt nano bạc mang vật liệu mang kể có kích thước nhỏ gắn chặt bề mặt chí hệ mao quản, tạo vật liệu chứa nano bạc có hoạt tính cao Bởi lý trên, ý tưởng luận án ‘Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc/chất mang ứng dụng xử lý môi trường’ hình thành Mục tiêu Luận án Nghiên cứu phương pháp chế tạo vật liệu chứa nano bạc với hạt nano bạc tạo có kích thước nhỏ, hàm lượng cao, phân tán đồng cố định chất mang, vật liệu chứa nano bạc có hoạt tính cao, tuổi thọ tốt lĩnh vực khử khuẩn làm xúc tác cho phản ứng Hóa học Nội dung luận án - Chế tạo vật liệu chứa nano bạc sở chất mang than hoạt tính, sứ xốp, vật liệu vi mao quản zeolit ZSM-5, vật liệu đa mao quản ZSM-5/MCM-41 đánh giá khả diệt khuẩn vật liệu nhằm lựa chọn chất mang phù hợp - Chế tạo vật liệu chứa nano bạc sở vật liệu đa mao quản ZSM-5/SBA-15 có tính chất tương tự zeolit ZSM-5 phương pháp khác nhằm tăng khả đưa bạc lên vật liệu mang mà giữ khả cố định phân bố đồng hạt nano bạc - Đánh giá hoạt tính vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 với vật liệu nano Ag/ZSM-5 hai ứng dụng làm vật liệu diệt khuẩn làm xúc tác cho phản ứng oxi hóa hoàn toàn benzen nhằm làm rõ vai trò, tác dụng nano bạc chất mang việc nâng cao hoạt tính khả ứng dụng vật liệu chứa nano bạc Điểm luận án - Vật liệu đa mao quản ZSM-5/SBA-15 làm chất mang nano bạc nghiên cứu tổng hợp thành công phương pháp ba giai đoạn xử lý thủy nhiệt với điều kiện nhiệt độ thời gian cho giai đoạn tối ưu Cấu trúc vi mao quản mao quản trung bình vật liệu ZSM-5/SBA-15 hình thành hoàn thiện, giải hạn chế tồn nghiên cứu biết, đồng thời sở cho phân tán cố định hiệu hạt nano bạc - Các vật liệu chứa nano bạc sử dụng chất mang ZSM-5 ZSM-5/MCM-41 có khả cố định phân tán tốt hạt nano bạc kim loại chất mang Phương pháp trao đổi ion nhiệt độ thường kết hợp khử bạc tác nhân nhiệt khoảng cách phù hợp tâm trao đổi chất mang giúp hạt nano bạc hình thành với kích thước nhỏ từ 1-3 nm Các kết thu có tính cập nhật cao, đóng góp vào hướng nghiên cứu tối ưu phương pháp chế tạo vật liệu chứa nano bạc sử dụng chất mang có chất zeolit - Vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 nghiên cứu chế tạo nhằm nâng cao hàm lượng nano bạc chất mang có chất zeolit ZSM-5 Hàm lượng bạc phân tán chất mang ZSM-5/SBA-15 nâng lên 3,734% khối lượng với kích thước 2-5 nm, so với hàm lượng bạc 0,253% với kích thước 2-3 nm phân tán chất mang ZSM-5 Các hạt nano bạc điều khiển vị trí hình thành bên hệ thống mao quản trung bình chất mang ZSM-5/SBA-15 Đây kết có tính cập nhật cao hướng nghiên cứu biến tính vật liệu đa mao quản ZSM-5/SBA-15 - Vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 cho hoạt tính xúc tác cao nhiều lần so với vật liệu nano Ag/ZSM-5 có hàm lượng bạc thấp phản ứng oxi hóa hoàn toàn benzen Mẫu có khả oxi hóa hoàn toàn benzen nhiệt độ 300oC Đây kết có tính cập nhật cao hoạt tính xúc tác vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 hướng nghiên cứu ứng dụng vật liệu đa mao quản biến tính phản ứng oxi hóa chất hữu dạng vòng thơm có cấu trúc bền Bố cục luận án Luận án gồm 127 trang với 15 bảng số liệu, 60 hình vẽ, 151 tài liệu tham khảo 12 phụ lục Luận án gồm phần sau: mở đầu (2 trang); chương 1: Tổng quan (42 trang); chương 2: Thực nghiệm (18 trang); chương 3: Kết thảo luận (52 trang); kết luận (2 trang) NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nano bạc 1.2 Tổng quan phương pháp chế tạo vật liệu chứa nano bạc 1.3 Tổng quan vật liệu chứa nano bạc 1.4 Đánh giá khả làm việc vật liệu chứa nano bạc qua ứng dụng xử lý môi trường CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 2.1 2.1.1 Chế tạo vật liệu nano Ag/chất mang Hóa chất Các hóa chất sử dụng để chế tạo vật liệu chứa nano bạc nguồn hóa chất tinh khiết xuất xứ từ Trung Quốc Merck (Đức) 2.1.2 Chế tạo vật liệu nano Ag/Than hoạt tính Vật liệu nano Ag/Than hoạt tính chế tạo theo bước: - Tổng hợp dung dịch nano bạc - Hoạt hóa than hoạt tính axit nitric - Tẩm dung dịch bạc lên than hoạt tính 2.1.3 Chế tạo vật liệu nano Ag/Sứ xốp Vật liệu nano Ag/Sứ xốp chế tạo theo bước: - Biến tính bề mặt sứ xốp - Tẩm dung dịch bạc lên sứ xốp - Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ APTES, nồng độ dung dịch nano bạc thời gian sấy mẫu đến hàm lượng nano bạc mẫu sứ xốp 2.1.4 Chế tạo vật liệu nano Ag/zeolit ZSM-5 Ag-ZSM-5/MCM-41 phương pháp trao đổi ion Chất mang dạng zeolit ZSM-5 ZSM-5/MCM-41 sử dụng làm tác nhân trao đổi nhằm đưa bạc trực tiếp lên chất mang dựa tính chất trao đổi ion chất mang Vật liệu nano Ag/ZSM-5 khảo sát trình trao đổi theo thời gian khác từ 12 đến 48 Vật liệu nano Ag-ZSM-5/MCM-41 khảo sát trình trao đổi với hàm lượng bạc khác từ 0,1% đến 1,0 % khối lượng so với vật liệu ZSM-5/MCM-41 thời gian trao đổi ion tối ưu 2.1.5 Chế tạo vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 2.2 Tổng hợp chất mang ZSM-5/SBA-15 * Tổng hợp chất mang ZSM-5/SBA-15 phương pháp sử dụng chất tạo cấu trúc TPABr Vật liệu ZSM-5/SBA-15 có tỷ số mol Si/Al = 50, tổng hợp theo quy trình gồm bước xử lý thủy nhiệt bao gồm: tổng hợp tinh thể vi mao quản (bước 1), bổ sung tiền chất (bước 2) meso hóa tạo vật liệu ZSM-5/SBA-15 (bước 3) * Tổng hợp vật liệu ZSM-5/SBA-15 phương pháp gây mầm Bên cạnh phương pháp sử dụng CTCT TPABr có giá thành cao, tinh thể vi mao quản nghiên cứu tổng hợp phương pháp gây mầm sử dụng zeolit ZSM-5 nhằm thay CTCT TPABr Vật liệu ZSM-5/SBA-15 nghiên cứu tổng hợp phương pháp gây mầm sử dụng mầm zeolit ZSM-5 tổng hợp theo quy trình hoàn toàn tương tự quy trình sử dụng CTCT TPABr Vật liệu nano Ag/Than hoạt tính chế tạo theo bước: - Chức hóa bề mặt vật liệu ZSM-5/SBA-15 - Chế tạo vật liệu phương pháp phương pháp không bịt mao quản - Chế tạo vật liệu phương pháp bịt mao quản - Chế tạo vật liệu phương pháp thủy nhiệt sử dụng NH3 - Thực nghiệm đánh giá hoạt tính vật liệu nano Ag/chất mang 2.2.1 Đánh giá khả diệt khuẩn E.coli vật liệu nano Ag/chất mang Các vật liệu đánh giá khả diệt khuẩn qua hai phương pháp: - Khả diệt khuẩn E.coli theo hàm lượng bạc - Khả diệt khuẩn E.coli theo thời gian tiếp xúc 2.2.2 Đánh giá khả xúc tác vật liệu nano Ag/chất mang cho phản ứng oxi hóa hoàn toàn benzen Các thông số thực nghiệm cụ thể phản ứng oxi hóa hoàn toàn benzen gồm có: áp suất thường, lượng xúc tác: 100 mg, tỷ lệ khí nguyên liệu oxi/benzen: 15, độ nhiệt phản ứng: 100-500oC, WHSV: 30.000-70.000 ml.h-1.g(xt)-1 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Các phương pháp đặc trưng vật liệu Các vật liệu đặc trưng phương pháp hồng ngoại (IR), Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM), phương pháp đo bề mặt riêng phân bố mao quản (BET), phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân rắn (27Al - MAS NMR), phương pháp phân tích nhiệt vi sai (DTA-TGA), phương pháp đo phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến (UV-vis), phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phương pháp phổ quang điện tử tia X (XPS), phương pháp hấp phụ xung CO, phương pháp giải hấp theo chương trình nhiệt độ (TPD-NH3) 2.3.2 Các phương pháp phân tích kết đánh giá hoạt tính vật liệu Hoạt tính vật liệu hai ứng dụng làm vật liệu diệt khuẩn xúc tác cho phản ứng oxi hóa phân tích phương pháp đếm khuẩn lạc phương pháp sắc ký khí CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết chế tạo vật liệu nano Ag/chất mang 3.1.1 Kết chế tạo vật liệu nano Ag/Than hoạt tính Bảng 3.1: Kết phân tích hàm lượng bạc mẫu Ag/Than hoạt tính Mẫu vật liệu TAg1 TAg2 TAg3 TAg4 TAg5 Hàm lượng bạc theo tính toán, % khối lượng 0,1 0,3 0,5 0,7 1,0 Hàm lượng bạc theo AAS, % khối lượng 0,085 0,279 0,438 0,632 0,924 Hàm lượng bạc mẫu vật liệu nano Ag/Than hoạt tính phân tích phương pháp AAS Kết phân tích đưa bảng 3.1 cho thấy hàm lượng bạc thực tế vật liệu sau trình tẩm đạt gần hàm lượng theo tính toán lý thuyết Kết chứng tỏ ưu điểm trình tẩm tạo vật liệu có hàm lượng bạc theo ý muốn Kích thước hạt nano bạc vật liệu nano Ag/Than hoạt tính quan sát ảnh TEM mẫu vật liệu TAg5 (hình 3.1) Mẫu TAg5 mẫu có hàm lượng bạc đưa lên cao so với mẫu lại Ảnh TEM mẫu TAg5 cho thấy xuất hạt nano bạc vật liệu có kích thước khoảng 10-20 nm, giữ nguyên kích thước hạt nano bạc dung dịch chứa nano bạc tổng hợp ban đầu cho trình tẩm lên vật liệu than hoạt tính Kết cho thấy phương pháp tẩm thực tốt, không xảy tượng co cụm hạt nano bạc chất mang than hoạt tính hàm lượng bạc cao thí nghiệm thực (mẫu TAg5, Ag chiếm 1% khối lượng) Hình 3.1: Ảnh TEM vật liệu nano Ag/Than hoạt tính TAg5 3.1.2 Kết chế tạo vật liệu nano Ag-Sứ xốp Hàm lượng bạc mẫu Ag/Sứ xốp khảo sát theo nồng độ dung dịch APTES thể qua bảng 3.2 Khi xử lý ngâm mẫu sứ xốp dung dịch APTES theo xu hướng tăng nồng độ phần trăm dung dịch APTES từ 1% đến 3% hàm lượng nano bạc mẫu Ag/Sứ xốp thu tăng từ 416 ppm đến 472 ppm Tuy nhiên tiếp tục tăng nồng độ dung dịch APTES lên 4% hàm lượng bạc lại giảm xuống 425 ppm Bảng 3.2: Ảnh hưởng nồng độ dung dịch APTES đến hàm lượng nano bạc Nồng độ dung dịch APTES (%) Hàm lượng nano bạc (ppm) 416 463 472 425 Bảng 3.3: Ảnh hưởng nồng độ dung dịch nano bạc đến hàm lượng nano bạc mẫu sứ xốp STT Mẫu vật liệu Hàm lượng Ag (ppm) SX100ppm 497 SX250ppm 675 SX500ppm 849 SX1000ppm 850 Bảng 3.4: Ảnh hưởng thời gian sấy mẫu sứ xốp đến hàm lượng nano bạc Thời gian sấy mẫu sứ xốp Hàm lượng nano bạc STT (phút) (ppm) 60 750 90 826 120 849 150 850 180 853 Ở nồng độ dung dịch APTES tối ưu (3%), thời gian sấy mẫu sau ngâm 120 phút, sử dụng dung dịch nano bạc có nồng độ Ag tăng từ 100-500 ppm, hàm lượng bạc đưa lên vật liệu sứ xốp tăng từ 497 ppm đến 849 ppm (bảng 3.3) Tuy nhiên, sử dụng dung dịch nano bạc có nồng độ cao 1000 ppm, hàm lượng bạc mẫu tăng không đáng kể (850 ppm) Kết cho thấy số lượng nhóm APTES liên kết với bề mặt sứ xốp tạo thành sau trình sấy mẫu bị giới hạn giới hạn hàm lượng bạc đưa lên mẫu Nồng độ dung dịch keo nano bạc phù hợp trường hợp 500 ppm, tương ứng với hàm lượng bạc sứ xốp 849 ppm Khi thời gian sấy mẫu tăng từ 60 phút lên 90 phút 120 phút, hàm lượng bạc tăng dần, đạt cao 849 ppm ppm (bảng 3.4) Khi tiếp tục kéo dài thời gian sấy, hàm lượng bạc có xu hướng cao mức độ tăng thấp (ở 150 phút 850 ppm 180 phút 853 ppm) Quá trình sấy ảnh hưởng đến tạo liên kết Si-O-Si APTES với sứ xốp trình tạo liên Si-O-Si kết thực phản ứng loại nước Khi số lượng liên kết APTES với sứ xốp nhiều có nghĩa hàm lượng nano Ag gắn lên sứ xốp nhiều Với thời gian sấy 120 phút số lượng liên kết Si-O-Si tạo gần bão hòa 3.1.3 Kết chế tạo vật liệu nano Ag/ZSM-5 Các mẫu vật liệu nano Ag/ZSM-5 với hàm lượng bạc khác ký hiệu bảng 3.5 Kết phân tích hàm lượng bạc phương pháp AAS cho thấy hàm lượng bạc lớn thu phương pháp trao đổi ion với zeolit ZSM-5 0,253 % khối lượng, với thời gian trao đổi 48 (mẫu ZAg4) Kết cho thấy số lượng tâm Bronsted zeolit ZSM-5 có hạn, dẫn đến việc số lượng ion Ag+ tham gia trình trao đổi với tâm trao đổi bị hạn chế Kết hàm lượng bạc thu phù hợp với kết công bố Theo đó, với việc sử dụng zeolit ZSM-5 với tỷ số mol SiO2/Al2O3 = 30 (Si/Al = 15), tác giả nhận kết hàm lượng bạc đưa lên vật liệu zeolit ZSM-5 đạt 0,2 % khối lượng 10 Bảng 3.5: Ký hiệu mẫu Ag/ZSM-5 hàm lượng bạc phân tích phương pháp AAS Thời gian trao đổi, Hàm lượng bạc, wt% Ký hiệu mẫu 12 0,064 ZAg1 24 0,128 ZAg2 36 0,251 ZAg3 48 0,253 ZAg4 Kích thước, hình dạng trạng thái hạt nano bạc tạo vật liệu nano Ag/ZSM-5 quan sát ảnh TEM phổ XPS (hình 3.2) Mẫu ZAg3 với hàm lượng bạc đạt 0,251 % khối lượng lựa chọn để phân tích hàm lượng bạc mẫu ZAg4 không đáng kể so với mẫu ZAg3 Ảnh TEM cho thấy hạt nano bạc tạo có dạng hình cầu, với đường kính hạt đồng nhỏ, khoảng 2-3 nm Hình 3.2: Ảnh TEM (bên trái) phổ XPS (bên phải) (electron phân lớp 3d) mẫu ZAg3 Kết XPS cho thấy phương pháp nung yếm khí đơn giản (nung dòng nitơ) chuyển bạc trạng thái ion thành bạc kim loại mà không cần sử dụng chất khử thể píc đặc trưng 368 eV 374 eV Ngoài ra, thay thực trình trao đổi ion nhiệt độ 60-80oC, nhiệt độ thường ion bạc tham gia trình trao 11 đổi với ion kim loại bù trừ điện tích khung Na+ có tính linh động cao tâm bronsted Nhờ tính chất trao đổi ion zeolit ZSM-5, hạt nano bạc phân bố theo tâm trao đổi hình thành với kích thước nhỏ Khoảng cách đủ xa tâm trao đổi ZSM-5 giúp cho hạt nano bạc không bị co cụm trình khử bạc ion 3.1.4 Kết chế tạo vật liệu nano Ag-ZSM-5/MCM-41 Kết phân tích hàm lượng bạc mẫu Ag-ZSM-5/MCM-41 phương pháp trao đổi ion đưa bảng 3.6 cho thấy hàm lượng bạc đưa theo lý thuyết từ 0,1 đến 0,5 % khối lượng tương đương với lượng bạc thực tế Tuy nhiên, tiếp tục tăng lượng bạc đầu vào đến 0,7% khối lượng, hàm lượng bạc thực tế đạt 0,656% khối lượng Sau đó, hàm lượng bạc thực tế không tăng dù tăng lượng bạc đầu vào lên 1% Bảng 3.6: Ký hiệu mẫu Ag-ZSM-5/MCM-41 Hàm lượng Ag lý Hàm lượng Ag thực tế Ký hiệu mẫu thuyết (%) theo AAS (%) 0,115 MCZ5-Ag0.1 0,1 MCZ5-Ag0.3 0,3 0,283 MCZ5-Ag0.5 0,5 0,491 MCZ5-Ag0.7 0,7 0,656 MCZ5-Ag1.0 1,0 0,633 Hình 3.3: Ảnh TEM phổ XPS mẫu MC-Z5Ag0.7 12 Ảnh TEM phổ XPS mẫu MCZ5-Ag0.7 hình 3.3 cho thấy hạt nano bạc có kích thước nhỏ, khoảng 1-3 nm phân bố vật liệu trạng thái bạc kim loại, không nhận thấy tượng co cụm hạt nano bạc 3.1.5 Kết chế tạo vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 Kết tổng hợp chất mang ZSM-5/SBA-15 Hình 3.4: Giản đồ XRD mẫu ZSM-5/SBA-15 tổng hợp sử dụng CTCT theo thời gian nhiệt độ bước xử lý thủy nhiệt Giản đồ XRD mẫu ZSC3 (hình 3.4) cho thấy hình thành pha vi mao quản MQTB cải thiện rõ rệt cách tối ưu nhiệt độ thời gian bước xử lý thủy nhiệt Kết có tính cập nhật cao, giải hạn chế hình thành cấu trúc đa mao quản vật liệu ZSM-5/SBA-15 nghiên cứu biết Kết chức hóa vật liệu ZSM-5/SBA-15 APTES Quan sát phổ IR mẫu vật liệu ZSM-5/SBA-15 chức hóa bề mặt nhóm amin APTES (hình 3.5D) ta thấy xuất trở lại giải phổ 2850-2900 cm-1 giải phổ 1240-1500 cm-1 đặc trưng cho dao động kéo dài dao động biến dạng C-H đặc trưng cho pha hữu APTES tương tự trường hợp pha hữu CTCT Giải phổ 1000-1200 cm-1 đặc trưng cho dao động kéo căng C-N, nhiên không phân biệt có trùng lấp với dải phổ đặc trưng cho nhóm Si-O-Si nói Ngoài phổ IR mẫu xuất tần số hấp thụ 693 cm-1 đặc trưng cho 13 dao động uốn cong liên kết N-H Những dấu hiệu giải tần số hấp thụ cho thấy việc chức hóa vật liệu đa mao quản ZSM-5/SBA-15 ban đầu thành công, xuất nhóm chức amin vật liệu đa mao quản ZSM-5/SBA-15 Hình 3.5: Phổ IR mẫu (A) Vật liệu mang ZSM-5/SBA-15 (AS-Z5S15) (B) ZSM-5/SBA-15 nung 550 oC (CA-Z5S15) (C) ZSM-5/SBA-15 loại bỏ CTCT (PR- Z5S15) (D) ZSM-5/SBA-15 biến tính APTES (APTESZ5S15 Kết đặc trưng vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 tổng hợp phương pháp khác Hình 3.6: Phổ XPS mẫu (a) Ag-Z5S15-KBMQ; (b) Ag-Z5S15-BMQ; (c) Ag-Z5S15-NH3 14 Kích thước, hình dạng trạng thái hạt nano bạc hình thành vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 đặc trưng phương pháp XPS TEM, thể hình 3.6 hình 3.7 Kết XPS cho thấy hạt nano bạc hình thành trạng thái kim loại Hình 3.7(c, d) cho thấy hạt nano bạc hình thành mẫu Ag-Z5S15-BMQ có dạng hình khối cầu, với kích thước lớn, không đồng khoảng 15-50 nm Hình 3.7: Ảnh TEM mẫu Ag-ZSM-5/SBA-15 Các ảnh TEM mẫu Ag-Z5S15-NH3 thể hình 15 3.7(e, f) cho thấy hạt nano bạc hình thành với kích thước đồng khoảng 10-15 nm Bên cạnh đó, có hình thành số hạt nano bạc có kích thước lớn 30 nm Kết cho thấy phương pháp đưa bạc lên vật liệu ZSM-5/SBA-15 sử dụng NH3 hiệu quả, thể độ đồng hạt nano bạc Với trường hợp mẫu Ag-Z5S15-KBMQ, ảnh chụp TEM hình 3.7(a, b) cho thấy hạt nano bạc hình thành với kích thước nhỏ, đồng khoảng 2-5 nm Bên cạnh đó, ảnh TEM cho thấy xuất số hạt nano bạc với kích thước khoảng 6-17 nm Các hạt nano bạc phân bố bề mặt bên hệ mao quản mẫu Ag-Z5S15-KBMQ Sự hình thành hạt nano bạc mẫu Ag-Z5S15-KBMQ giải thích theo phương pháp tổng hợp vật liệu nano Ag-Z5S15-KBMQ, ion Ag+ hình thành liên kết theo hai cách: Ag+ liên kết với nhóm chức amin bề mặt Ag+ liên kết với tâm bronsted vật liệu APTES-Z5S15 loại bỏ CTCT Đánh giá khả diệt khuẩn E.coli vật liệu nano 3.2 Ag/chất mang 3.2.1 Khả diệt khuẩn E.coli vật liệu nano Ag/chất mang theo hàm lượng bạc Bảng 3.7: Khả diệt khuẩn E.coli mẫu Ag/Sứ xốp theo hàm lượng bạc Mẫu Nồng độ E.coli (cfu/ml) Hiệu suất diệt (%) Dung dịch đầu vào SX100ppm SX250ppm SX500ppm 1,5.105 3,0.104 4,1.104 4,2.104 86,36 81,36 80,90 16 Số liệu thu bảng từ 3.7 đến 3.10 cho thấy nồng độ khuẩn E.coli dung dịch thu sau thời gian tiếp xúc 10 phút vật liệu nano Ag/ZSM-5 Ag-ZSM-5/MCM-41 cao nhiều so với vật liệu nano Ag/Sứ xốp Ag/Than hoạt tính Khả diệt khuẩn cao hai vật liệu nano Ag/Sứ xốp Ag/Than hoạt tính đạt tương ứng 80,9% 95,52% Trong đó, khả diệt khuẩn cao vật liệu nano Ag/ZSM-5 (mẫu ZAg4) đạt 99,9 % vật liệu Ag-ZSM-5/MCM-41 (MC-Z5-Ag0.5) đạt 100% Bảng 3.8: Khả diệt khuẩn E.coli mẫu Ag/Than hoạt tính theo hàm lượng bạc Dung dịch TAg1 TAg2 TAg3 TAg4 TAg5 Mẫu đầu vào Nồng độ 1,5.105 5,4x104 4.9x103 6,7x103 6,5x103 6,7x103 E.coli (cfu/ml) Hiệu suất diệt (%) Mẫu Nồng độ E.Coli (cfu/ml) Hiệu suất diệt (%) 64,17 96,72 95,52 95,67 Bảng 3.9: Khả diệt khuẩn E.coli mẫu Ag-ZSM-5/MCM-41 theo hàm lượng bạc Dung MCMCMCMCdịch Z5Z5Z5Z5đầu Ag0.1 Ag0.3 Ag0.5 Ag0.7 vào 95,52 MCZ5Ag1.0 1,5.105 2,3.102 1,4.101 0 0 99,85 99,99 100 100 100 17 Bảng 3.10: Khả diệt khuẩn E.coli mẫu Ag/ZSM-5 theo hàm lượng bạc Dung dịch ZAg1 ZAg2 ZAg3 ZAg4 Mẫu đầu vào Nồng độ E.coli (cfu/ml) Hiệu suất diệt (%) 3.2.2 1,4.106 [...]... của chất mang ZSM-5/SBA-15 Đây là kết quả có tính cập nhật cao trong hướng nghiên cứu biến tính vật liệu đa mao quản ZSM-5/SBA-15 5- Vật liệu nano Ag/Than hoạt tính đã được chế tạo với các hạt nano bạc kim loại được cố định trên chất mang than hoạt tính qua tương tác với các nhóm cacboxyl bề mặt Các hạt nano bạc có kích thước từ 10-25 nm, không thay đổi so với các hạt nano bạc trong dung dịch chứa nano. .. hạt nano bạc kim loại Phương pháp trao đổi ion ở nhiệt độ thường kết hợp khử bạc bằng tác nhân nhiệt và khoảng cách phù hợp giữa các tâm trao đổi trên chất mang giúp các hạt nano bạc được hình thành với kích thước rất nhỏ chỉ từ 1-3 nm Các kết quả thu được có tính cập nhật cao, đóng góp vào hướng nghiên cứu tối ưu phương pháp chế tạo vật liệu chứa nano bạc sử dụng chất mang có bản chất zeolit 4- Vật liệu. .. Vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 đã được nghiên cứu chế tạo nhằm nâng cao hàm lượng nano bạc trên chất mang có bản chất zeolit ZSM-5 Hàm lượng bạc phân tán trên chất mang ZSM-5/SBA-15 đã được nâng lên 3,734% khối lượng với kích thước 2-5 nm, so với hàm lượng bạc 0,253% với kích thước 2-3 nm phân tán trên chất mang ZSM-5 Các hạt nano bạc được điều khiển vị trí hình thành chỉ bên ngoài hoặc cả trong và... dịch chứa nano bạc ban đầu Vật liệu nano Ag/Sứ xốp đã được chế tạo bằng hương pháp đưa nano bạc kim loại lên vật liệu mang qua tương tác với các nhóm chức amin trên bề mặt sứ xốp Hàm lượng bạc đưa lên mẫu sứ xốp đạt 0,085% khối lượng Các vật liệu này có khả năng diệt trên 80% khuẩn E.coli với nồng độ khuẩn ban đầu 105 cfu/ml, trong thời gian tiếp xúc 10 phút Đây là các vật liệu chứa nano bạc có triển... nano bạc còn lại, đặc biệt là với các vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 Điều này cho phép đưa ra nhận định: sự hạn chế khả năng tiếp xúc giữa các tâm hoạt tính nano bạc với nguyên liệu trong phản ứng oxi hóa hoàn toàn benzen đã được giải quyết nhờ khả năng khuếch tán của benzen và oxi trong hệ MQTB của vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 và tiếp xúc với các hạt nano bạc, tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng oxi... vọng triển khai 23 thực tế để chế tạo ra các cột lọc có khả năng lọc và diệt hoàn toàn vi khuẩn mà không bị hạn chế thời gian tiếp xúc 6- So với các vật liệu nano Ag/Sứ xốp và Ag/Than hoạt tính, các vật liệu chứa nano bạc với chất mang có bản chất là zeolit ZSM-5 như Ag/ZSM-5, Ag-ZSM-5/MCM-41 có khả năng diệt khuẩn E.coli tốt hơn ngay ở mẫu hàm lượng bạc dưới 0,3% Các vật liệu này có khả năng diệt khuẩn... kích thước rất nhỏ, khoảng 1-3 nm phân bố đều trên vật liệu ở trạng thái bạc kim loại, không nhận thấy hiện tượng co cụm của các hạt nano bạc 3.1.5 Kết quả chế tạo các vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 Kết quả tổng hợp chất mang ZSM-5/SBA-15 Hình 3.4: Giản đồ XRD của các mẫu ZSM-5/SBA-15 tổng hợp sử dụng CTCT theo các thời gian và nhiệt độ các bước xử lý thủy nhiệt Giản đồ XRD của mẫu ZSC3 (hình 3.4) cho... nano bạc thành các nguyên tử oxy SSOS oxy hóa các phân tử benzen đang ở trạng thái linh động Kết quả hoạt tính xúc tác của các vật liệu chứa nano bạc trong phản ứng oxi hóa hoàn toàn benzen đã cho thấy, khác với kết quả đã thu được trong ứng dụng khử khuẩn, trong phản ứng oxy hóa hoàn toàn benzen, kết quả thu được đã thay đổi Hoạt tính xúc tác của Ag/ZSM-5 19 thấp hơn nhiều so với các vật liệu chứa nano. .. hạt nano bạc được hình thành có kích thước 6-17 nm 3.3 Đánh giá khả năng xúc tác của các vật liệu nano Ag /chất mang cho phản ứng oxi hóa hoàn toàn benzen Kết quả thu được qua đồ thị trong hình 3.8 cho thấy nhiệt độ tại đó phản ứng oxy hóa benzen xảy ra hoàn toàn sử dụng các mẫu vật liệu xúc tác Ag-Z5S15-KBMQ, Ag-Z5S15-BMQ, Ag-Z5S15-NH3 và Ag/SBA-15 lần lượt là 300oC, 400oC, 350oC và 400oC Phản ứng. .. các nhóm chức amin bề mặt và Ag+ liên kết với các tâm bronsted của vật liệu APTES-Z5S15 đã được loại bỏ CTCT Đánh giá khả năng diệt khuẩn E.coli của vật liệu nano 3.2 Ag /chất mang 3.2.1 Khả năng diệt khuẩn E.coli của vật liệu nano Ag /chất mang theo hàm lượng bạc Bảng 3.7: Khả năng diệt khuẩn E.coli của mẫu Ag/Sứ xốp theo hàm lượng bạc Mẫu Nồng độ E.coli (cfu/ml) Hiệu suất diệt (%) Dung dịch đầu vào ... luận án Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano bạc/ chất mang ứng dụng xử lý môi trường hình thành Mục tiêu Luận án Nghiên cứu phương pháp chế tạo vật liệu chứa nano bạc với hạt nano bạc tạo có kích... hướng nghiên cứu tối ưu phương pháp chế tạo vật liệu chứa nano bạc sử dụng chất mang có chất zeolit - Vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 nghiên cứu chế tạo nhằm nâng cao hàm lượng nano bạc chất mang. .. hướng nghiên cứu tối ưu phương pháp chế tạo vật liệu chứa nano bạc sử dụng chất mang có chất zeolit 4- Vật liệu nano Ag-ZSM-5/SBA-15 nghiên cứu chế tạo nhằm nâng cao hàm lượng nano bạc chất mang