Nghiên cứu tổng hợp nano đồng và ứng dụng (tt)

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố cơng trình khác Huế, tháng 10 năm 2018 Tác giả Lê Mỹ Hạnh Demo Version - Select.Pdf SDK Lời Cảm Ơn Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo, PGS.TS Võ Văn Tân, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để giúp em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy, Cô giáo môn Hóa Vơ Cơ, Khoa Hóa - Trường ĐHSP Huế giúp đỡ tạo điều kiện cho em trình thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Việt Tý giúp đỡ em trình thực nghiệm để Demo Version - Select.Pdf SDK hoàn thành đề tài Cuối cùng, em xin tỏ lòng cảm ơn đến gia đình bạn bè ủng hộ động viên em suốt thời gian qua Huế, tháng 09 năm 2018 Cao học viên LÊ MỸ HẠNH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 13 1.1 Giới thiệu công nghệ nano 13 1.1.1 Nguồn gốc khái niệm công nghệ nano 13 1.1.2 Cơ sở khoa học công nghệ nano 13 1.1.3 Vật liệu nano 15 1.2 Tổng quan nano đồng 16 1.2.1 Giới thiệu nano đồng .16 1.2.2 Các phương pháp tổng hợp nano đồng 16 1.2.3 Ứng dụng nano đồng 19 Demo Version - Select.Pdf SDK 1.3 Tổng quan chè xanh 23 1.3.1 Đặc điểm chè .23 1.3.2 Ứng dụng chè y học dân gian đại 24 1.3.3 Một số thành phần chè .27 1.4 Tổng quan trái chuối hột 29 1.4.1 Đặc điểm chuối hột 29 1.4.2 Ứng dụng chuối hột y học dân gian đại .30 1.4.3 Một số thành phần chuối hột .32 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 34 2.1 Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất .34 2.1.1 Nguyên liệu 34 2.1.2 Xử lí nguyên liệu 34 2.1.3 Dụng cụ, hóa chất, thiết bị thí nghiệm .34 2.2 Phương pháp nghiên cứu hạt nano đồng .35 2.2.1 Phương pháp quang phổ UV-Vis .35 2.2.2 Phương pháp đo TEM 36 2.2.3 Phương pháp đo phổ hồng ngoại .37 2.3 Quy trình thực nghiệm 38 2.3.1 Tổng hợp dịch chiết 38 2.3.2 Tổng hợp dung dịch nano đồng 38 2.4 Ứng dụng nano đồng tổng hợp 39 2.4.1 Ứng dụng chống mốc nano đồng .39 2.4.2 Thử hoạt tính sinh học chủng vi sinh vật .40 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1.NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO ĐỒNG TỪ DỊCH CHIẾT LÁ CHÈ 41 3.1.1 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết chè 41 3.1.1.1 Nghiên cứu điều chế dịch chiết chè 41 3.1.1.2 Ảnh hưởng dịch chiết chè tươi khô đến khả tổng hợp nano đồng .42 Demo Version - Select.Pdf SDK 3.1.1.3 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn/ lỏng tạo dịch chiết chè đến khả hình thành nano đồng 43 3.1.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng dung dịch Cu(NO3)2 đến trình hình thành nano đồng 45 3.1.2.1 Ảnh hưởng nồng độ Cu(NO3)2 45 3.1.2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ dịch chiết chè dung dịch Cu(NO3)2 47 3.1.2.3 Ảnh hưởng pH 48 3.1.2.4 Ảnh hưởng thời gian 50 3.1.2.5 Ảnh hưởng nhiệt độ 51 3.2 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO ĐỒNG TỪ DỊCH CHIẾT VỎ TRÁI CHUỐI HỘT 53 3.2.1 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết vỏ trái chuối hột 53 3.2.1.1 Nghiên cứu điều chế dịch chiết vỏ trái chuối hột 53 3.2.1.2 Ảnh hưởng dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi khô 54 3.2.1.3 Ảnh hưởng tỷ lệ rắn/ lỏng tạo dịch chiết vỏ trái chuối hột đến khả hình thành nano đồng 56 3.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng dung dịch Cu(NO3)2 đến trình hình thành nano đồng 57 3.2.2.1 Ảnh hưởng nồng độ 57 3.2.2.2 Ảnh hưởng tỷ lệ dịch chiết vỏ trái chuối hột dung dịch Cu(NO3)2 59 3.2.2.3 Ảnh hưởng pH 61 3.2.2.4 Ảnh hưởng thời gian 64 3.2.2.5 Ảnh hưởng nhiệt độ 65 3.3 Ảnh TEM sản phẩm nano đồng thu .67 3.4 Ứng dụng nano đồng tổng hợp 68 3.4.1 Khả chống mốc hồ bột gạo dung dịch nano đồng 68 3.4.2 Xác định hoạt tính sinh học chủng vi sinh vật kiểm định 70 KẾT LUẬN 72 Demo Version - Select.Pdf SDK TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 77 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Diễn giải Abs Absorbance Khả hấp thụ IR Infrared spectroscopy Phổ hồng ngoại TEM Transmission electron microscopy Kính hiển vi điện tử qua UV-Vis Ultraviolet-visible spectroscopy Phổ hấp thụ phân tử Demo Version - Select.Pdf SDK DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Độ dài tới hạn số tính chất vật liệu 14 Bảng 1.2 Hàm lượng chất chè .27 Bảng 3.1 Giá trị mật độ quang bước sóng dung dịch nano đồng từ dịch chiết chè tươi chè khô 43 Bảng 3.2 Giá trị mật độ quang bước sóng dung dịch nano đồng từ tỷ lệ chè tươi khác 44 Bảng 3.3 Giá trị mật độ quang bước sóng dung dịch nano đồng từ nồng độ Cu(NO3)2 khác .46 Bảng 3.4 Giá trị mật độ quang bước sóng dung dịch nano đồng từ tỷ lệ dịch chiết chè tươi dung dịch Cu(NO3)2 48 Bảng 3.5 Giá trị mật độ quang bước sóng dung dịch nano đồng môi trường pH khác .49 Bảng 3.6 Giá trị mật độ quang bước sóng dung dịch nano đồng khoảng thời gian khác 51 Bảng 3.7 Giá trị mật độ quang bước sóng dung dịch nano đồng từ nhiệt độ khác 52 Bảng 3.8 Giá trị mật độ quang bước sóng nano đồng từ vỏ trái chuối hột Demo Version - Select.Pdf SDK tươi khô 55 Bảng 3.9 Giá trị mật độ quang bước sóng nano đồng từ tỷ lệ vỏ trái chuối hột khác 57 Bảng 3.10 Giá trị mật độ quang bước sóng nano đồng từ nồng độ dung dịch Cu(NO3)2 khác 59 Bảng 3.11 Giá trị mật độ quang bước sóng nano đồng từ tỷ lệ dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi dung dịch Cu(NO3)2 khác 61 Bảng 3.12 Giá trị mật độ quang bước sóng nano đồng mơi trường pH khác 62 Bảng 3.13 Giá trị mật độ quang bước sóng nano đồng khoảng thời gian khác 65 Bảng 3.14 Giá trị mật độ quang bước sóng nano đồng từ nhiệt độ khác 66 Bảng 3.15 Kết thử hoạt tính sinh học dung dịch nano đồng tổng hợp 70 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Tổng hợp theo phương pháp phân hủy nhiệt với tác chất phức Cu(O4C2)-oleylamine 18 Hình 1.2 Mực in nano Cu máy in phun sử dụng mực in nano Cu phát triển Samsung Electro-Mechanics 20 Hình 1.3 Một số sản phẩm nano đồng sử dụng nơng nghiệp 21 Hình 1.4 Ảnh chụp hạt nano đồng tương tác lên tế bào vi khuẩn, phá vỡ cấu trúc màng tế bào vi khuẩn tiêu diệt chúng .22 Hình 1.5 Một số ứng dụng nano đồng 23 Hình 1.6 Một số sản phẩm từ chè xanh .27 Hình 1.7 Một số thực phẩm chức chiết xuất từ chuối hột 31 Hình 2.1 Lá chè xanh 34 Hình 2.2 Trái chuối hột 34 Hình 2.3 Máy đo quang phổ hấp thụ UV-VIS 35 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy UV-VIS 36 Hình 2.5 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .36 Demo Version - Select.Pdf SDK Hình 2.6 Máy đo phổ hồng ngoại FT-IR 38 Hình 2.7 Dịch chiết chè xanh 38 Hình 2.8 Dịch chiết vỏ trái chuối hột 38 Hình 2.9 Sơ đồ quy trình tổng hợp nano đồng .39 Hình 2.10 Sản phẩm nano đồng tổng hợp 39 Hình 3.1 Phổ hồng ngoại dịch chiết chè tươi 41 Hình 3.2 Phổ hồng ngoại dịch chiết chè khơ 41 Hình 3.3 Phổ UV-Vis so sánh mật độ quang dịch chiết dung dịch nano từ dịch chiết chè tươi, khô 42 Hình 3.4 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ tỷ lệ rắn/ lỏng khác 44 Hình 3.5 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ rắn/ lỏng tạo dịch chiết chè tươi đến trình hình thành nano đồng .44 Hình 3.6 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ nồng độ Cu(NO3)2 khác 45 Hình 3.7 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng nồng độ Cu(NO3)2 đến trình hình thành nano đồng 46 Hình 3.8 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ tỷ lệ dịch chiết chè tươi dung dịch Cu(NO3)2 47 Hình 3.9 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ dịch chiết chè tươi dung dịch Cu(NO3)2 đến trình hình thành nano đồng 48 Hình 3.10 Sản phẩm nano đồng tổng hợp mơi trường pH .49 Hình 3.11 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hình thành nano đồng .49 Hình 3.12 Sản phẩm nano đồng tổng hợp khoảng thời gian khác .50 Hình 3.13 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hình thành nano đồng 51 Hình 3.14 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ nhiệt độ khác 52 Hình 3.15 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến trình hình thành nano đồng 52 Demo Version - Select.Pdf SDK Hình 3.16 Phổ hồng ngoại dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi 53 Hình 3.17 Phổ hồng ngoại dịch chiết vỏ trái chuối hột khô 54 Hình 3.18 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ dịch chiết vỏ tươi vỏ khô 55 Hình 3.19 Phổ UV-Vis so sánh mật độ quang dịch chiết dung dịch nano từ dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi, khô .55 Hình 3.20 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ tỷ lệ khác vỏ trái chuối hột tươi 56 Hình 3.21 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ rắn/ lỏng tạo dịch chiết vỏ trái chuối hột đến khả hình thành nano đồng 57 Hình 3.22 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ nồng độ Cu(NO3)2 khác .58 Hình 3.23 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch Cu(NO3)2 đến trình hình thành nano đồng .58 Hình 3.24 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ tỷ lệ vỏ trái chuối hột tươi khác 60 Hình 3.25 Phổ UV-Vis khảo sát tỷ lệ dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi dung dịch Cu(NO3)2 đến trình hình thành nano đồng 60 Hình 3.26 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ môi trường pH khác 62 Hình 3.27 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng pH đến trình hình thành nano đồng .62 Hình 3.28 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ thời gian khác 64 Hình 3.29 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình hình thành nano đồng 64 Hình 3.30 Sản phẩm nano đồng tổng hợp từ nhiệt độ khác 66 Hình 3.31 Phổ UV-Vis khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến trình hình thành nano đồng 66 Hình 3.32 Kết TEM mẫu nano đồng thu .67 Hình 3.33 Mẫu thử khả chống mốc hồ bột gạo nano đồng từ dịch chiết chè tươi ngày khác 68 Demo Version - Select.Pdf SDK Hình 3.34 Mẫu thử khả chống mốc hồ bột gạo nano đồng từ dịch chiết vỏ trái chuối hột tươi ngày khác 69 Hình 3.35 Kết thử hoạt tính sinh học dung dịch nano đồng tổng hợp chủng vi sinh vật kiểm định 71 MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, hạt kim loại nano thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học nước tính chất đặc biệt hẳn so với vật liệu khối: từ hiệu ứng bề mặt đến kích thước nhỏ chúng Việc tổng hợp hạt kim loại nano với kích thước hình dạng khác vấn đề quan trọng, để khám phá tính chất khả ứng dụng lĩnh vực như: quang học, điện, từ, hóa học, xúc tác, thiết bị sinh học Các vật liệu kim loại nano bạc, vàng bạch kim thường sử dụng cho ứng dụng Nhưng với chi phí tổng hợp tốn kém, giá thành cao việc sử dụng nano vàng, bạc quy mô lớn khó thực Trong đồng kim loại dồi dào, phổ biến, rẻ tiền dễ tìm thấy tự nhiên Các nghiên cứu gần cho thấy hạt nano đồng chế tạo mang tính ưu việt khơng hạt nano vàng, bạc, đặc biệt tính kháng khuẩn Vì vậy, hạt nano đồng nhận quan tâm lớn nhà nghiên cứu [4] So với vật liệu kim loại nano khác, việc tổng hợp đồng nano thường khó Demo Version Select.Pdf SDK thu hiệu suất độ-tinh khiết cao bề mặt dễ bị oxi hóa, sản phẩm dễ lẫn Cu2O Chính vậy, tổng hợp đồng nano với độ tinh khiết cao tiền đề cho nhiều lĩnh vực ứng dụng như: điện – điện tử, quang học, xúc tác, hóa học, sinh học… Cho đến nay, đồng nano tổng hợp nhiều phương pháp khác như: chiếu xạ điện tử (electron beam irradiation), trình plasma (plasma process), phương pháp khử hóa học, phương pháp in situ, khử qua hai bước (twostep reduction method), phân hủy nhiệt, khử điện hóa, khử sóng siêu âm, khử muối kim loại có hỗ trợ nhiệt vi sóng, phương pháp siêu tới hạn,…[4] Các phương pháp tổng hợp đồng nano thường hướng đến mục tiêu chung tạo hạt nano có kích thước nhỏ, độ ổn định cao nhằm khai thác tối đa khả ứng dụng Tuy nhiên, số công trình cơng bố tổng hợp đồng nano, tồn nhiều nhược điểm Trong đó, phát triển trình tổng hợp xanh hạt nano đồng sử dụng chiết xuất thực vật đóng vai trò quan trọng đường tốn kém, thân thiện với môi trường không liên quan đến bất 10 kỳ hóa chất độc hại Đặc biệt phương pháp tổng hợp hạt nano sạch, an toàn để ứng dụng lĩnh vực y sinh học Trong tổng hợp hạt nano phương pháp hóa học khác dẫn đến diện số loại hóa chất độc hại bề mặt hạt nano, làm hạn chế gây tác hại không mong muốn ứng dụng y sinh học Chính vậy, để tăng cường mối quan tâm đến vấn đề mơi trường, giảm chi phí tổng hợp đặc biệt tạo hạt nano để ứng dụng vào lĩnh vực y sinh học, hướng đến phương pháp tổng hợp hạt nano đồng sử dụng chiết xuất thực vật để thay cho phương pháp hóa học vật lý tốn khác Cây chè xanh (Camellia sinenssis) chuối hột (Musa balbisiana Colla) lồi có nhiều nơi đất nước ta, dễ trồng, phát triển tốt, đánh giá cao chất lượng thành phần, đồng thời q trình thu mua dễ dàng Tính đến nay, có nhiều cơng trình nghiên cứu chè chuối hột bao gồm lĩnh vực chiết tách, xác định thành phần hóa học hợp chất hữu chứng minh loại thực vật có chứa có chứa nhiều flavanoid, diterpenoid, phytosterol phytoalexin Chúng có thành phần khử hiệu Demo Version - Select.Pdf chất ổn định nano đồng tạo thành SDK Cùng với việc gia tăng không ngừng loại vi khuẩn gây bệnh đe dọa sống người sinh vật khác việc nghiên cứu chế tạo sản phẩm kháng khuẩn nano đồng để dần thay cho hạt nano vàng, bạc hướng cấp thiết Với lý trên, chọn đề tài nghiên cứu với nội dung "Nghiên cứu tổng hợp nano đồng ứng dụng” II Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá khả tổng hợp nano đồng từ dung dịch Cu(NO3)2 tác nhân khử dịch chiết chè xanh vỏ trái chuối hột - Xây dựng quy trình tổng hợp hạt nano đồng từ dung dịch Cu2+ dịch chiết thực vật - Thử tác dụng kháng khuẩn hạt nano đồng tổng hợp để ứng dụng làm chất kháng khuẩn 11 III Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Lá chè xanh (Camellia sinenssis) trái chuối hột (Musa balbisiana Colla) thu hái tỉnh Thừa Thiên Huế - Hạt nano đồng IV Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết: - Thu thập tổng hợp tài liệu, tư liệu thông tin liên quan đến đề tài - Tìm hiểu phương pháp thực nghiệm sử dụng q trình nghiên cứu - Xử lý thơng tin lý thuyết sử dụng để đưa vấn đề cần thực trình thực nghiệm Phương pháp thực nghiệm: - Phương pháp chiết tách: phương pháp chưng ninh sử dụng dung môi dung dịch etanol - Phân tích cơng cụ: phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV-VIS), phương pháp phân tích phổ hồng ngoại (IR) - Phương pháp đo TEM Demo - Select.Pdf SDK - Khảo sát khảVersion kháng khuẩn hạt nano đồng loại vi khuẩn V Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Nghiên cứu giúp cho hiểu biết rõ phương pháp điều chế hạt nano đồng phương pháp hóa học xanh, an tồn, tốn - Tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có nhiều nước ta, chè xanh vỏ trái chuối hột để tổng hợp hạt nano đồng - Trên sở nghiên cứu tiến hành tổng hợp nano đồng quy mô lớn, từ sản xuất chất kháng khuẩn ứng dụng nhiều lĩnh vực khác VI Kết cấu luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận 37 tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 17 bảng, 52 hình chương sau Chương – TỔNG QUAN LÍ THUYẾT (20 trang) Chương – THỰC NGHIỆM (6 trang) Chương – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN (30 trang) 12 ... cho hạt nano vàng, bạc hướng cấp thiết Với lý trên, chọn đề tài nghiên cứu với nội dung "Nghiên cứu tổng hợp nano đồng ứng dụng II Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá khả tổng hợp nano đồng từ dung... nghiệm 38 2.3.1 Tổng hợp dịch chiết 38 2.3.2 Tổng hợp dung dịch nano đồng 38 2.4 Ứng dụng nano đồng tổng hợp 39 2.4.1 Ứng dụng chống mốc nano đồng .39 2.4.2 Thử... liệu nano 15 1.2 Tổng quan nano đồng 16 1.2.1 Giới thiệu nano đồng .16 1.2.2 Các phương pháp tổng hợp nano đồng 16 1.2.3 Ứng dụng nano đồng 19 Demo Version