Nghiên cứu điều chế nano đồng từ dung dịch CuSO4 và dịch chiết nước lá chè xanh để xúc tác cho phản ứng khử p-nitrophenol

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM CAO THỊ THƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ NANO ĐỒNG TỪ DUNG DỊCH CuSO4 VÀ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ CHÈ XANH ĐỂ XÚC TÁC CHO PHẢN ỨNG KHỬ P-NITROPHENOL Chuyên ngành: Hóa hữu Mã sớ : 60 44 01 14 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Đà Nẵng - Năm 2018 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng Người hướng dẫn khoa học: TS VŨ THỊ DUYÊN Phản biện 1:……………………………… Phản biện 2:……………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Hóa hữu họp Đại học Sư Phạm – ĐHĐN vào ngày… tháng… năm 2018 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin- Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong vòng thập kỉ gần đây, công nghệ nano ngành nghiên cứu phát triển Vật liệu chế tạo công nghệ nano thể nhiều tính chất lạ hiệu ứng kích thước có hàng trăm sản phẩm cơng nghệ nano thương mại hóa dùng nhiều lĩnh vực điện tử, hóa học, y sinh, mơi trường Các hạt nano có tính chất đặc biệt liên quan đến tính chất xúc tác, tính chất nhiệt động, độ dẫn điện, tính chất quang học ứng dụng sinh học kháng khuẩn, chữa bệnh… Việc nghiên cứu chế tạo hạt nano phương pháp sử dụng dịch chiết thực vật làm tác nhân khử phương pháp hiệu quả, an toàn, thân thiện với mơi trường, chi phí thực thấp, đặc biệt tạo hạt nano sạch, không lẫn hóa chất độc hại nên hạt nano phát huy tối đa đặc tính Hạt nano đồng với tính chất đặt biệt, giống kim loại q, có tính chất nhiệt động độ dẫn điện tốt, điều giúp trở thành vật liệu tiềm hệ thống dẫn điện mực in tĩnh điện Ngoài ra, có khả kháng khuẩn cao, khả xúc tác hiệu cho phản ứng quang phân xanhmetylen…, nên việc nghiên cứu chế tạo hạt nano đồng lĩnh vực đầy tiềm P-nitrophenollà chất trung gian quan trọng sản xuất thuốc giảm đau loại thuốc hạ sốt paracetamol, giai đoạn khử p-nitrophenol NaBH4 cần xúc tác kim loại oxit kim loại để giảm lượng hoạt hóa phản ứng Với lý nêu trên, định chọn đề tài nghiên cứu với nội dung: “Nghiên cứu điều chế nano đồng từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè xanh để xúc tác cho phản ứng khử p-nitrophenol” Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng quy trình tổng hợp hạt nano đồng từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè xanh để xúc tác cho phản ứng khử p-NP NaBH4; - Đánh giá khả xúc tác cho phản ứng khử p-nitrophenol NaBH4 nano đồng tổng hợp Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Phản ứng khử p-NP NaBH4 xúc tác nano đồng tạo từ dịch chiết nước chè xanh dung dịch CuSO4 3.2 Phạm vi nghiên cứu Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới khả xúc tác cho phản ứng khử p-nitrophenol NaBH4 nano đồng tổng hợp từ dung dịch Cu2+ dịch chiết nước chè xanh; xác định biến thiên lượng hoạt hóa phản ứng khử p-nitrophenol NaBH4 có mặt chất xúc tác Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Thu thập, tổng hợp tài liệu liên quan đến thành phần chè xanh; phương pháp chiết tách, thu hồi dịch chiết thực vật; phương pháp tổng hợp xanh tổng hợp kim loại dạng nano - Tìm hiểu thơng tin phản ứng khử p-NP NaBH4: chế phản ứng; điều kiện cần thiết để phản ứng xảy ra; loại xúc tác nghiên cứu tác dụng chúng 4.2 Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp chưng ninh, sử dụng dung môi nước để thu dịch chiết nước chè xanh - Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS để xác định nồng độ p-nitrophenol p-aminophenol - Phương pháp đo TEM, XRD để xác định đặc trưng hạt nano đồng tạo thành Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Nghiên cứu giúp hiểu biết rõ phương pháp điều chế hạt nano đồng phương pháp hóa học xanh, an tồn, thân thiện với mơi trường, tốn - Cung cấp thêm tư liệu ứng dụng hạt nano kim loại - Tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn chè xanh để chế tạo xúc tác cho phản ứng khử p-nitrophenol NaBH4 Bớ cục luận văn Ngồi phần mở đầu, kết luận kiến nghị tài liệu tham khảo, luận văn gồm có phần: Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU Chương NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ NANO 1.1.1 Nguồn gốc công nghệ nano 1.1.2 Vật liệu nano 1.1.3 Cơ sở khoa học công nghệ nano 1.1.4 Ứng dụng vật liệu nano 1.1.5 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano 1.2 HẠT NANO ĐỒNG 1.2.1 Giới thiệu đồng kim loại 1.2.2 Các phương pháp chế tạo hạt nano đồng 1.2.3 Ứng dụng nano đồng 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÂY CHÈ XANH 1.3.1 Đặc điểm chè xanh 1.3.2 Phân bố, sinh học sinh thái 1.3.3 Tác dụng dược lý - công dụng 1.4 TỔNG QUAN VỀ HỢP CHẤT P-NITROPHENOL 1.4.1 Đặc điểm cấu tạo, tính chất hợp chất p- NP 1.4.2 Nguồn gây nhiễm và độc tính 1.4.3 Các phương pháp xử lý p-NP môi trường nước đã nghiên cứu 1.4.4 Cơ chế phản ứng khử p-NP NaBH4 CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 2.1.1 Nguyên liệu Lá chè tươi sử dụng thu hái thành phố Đà Nẵng 2.1.2 Dụng cụ và hóa chất 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Thu dịch chiết nước chè 2.2.2 Tổng hợp nano đồng từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè Nano đồng tổng hợp theo quy trình: Lá chè tươi Rửa sạch, cắt nhỏ Chưng ninh t Dịch chiết nước chè + dd CuSO4 Khuấy Dd nano đồng Ly tâm 15 phút Nano đồng Ly tâm Dạng bột 2.2.3 Nghiên cứu hạt nano đồng 2.2.4 Khử p-NP NaBH4 dùng xúc tác nano đồng tạo từ dịch chiết chè dung dịch CuSO4 2.2.5 Xác định nồng độ p-AP p-NP 2.2.6 Khảo sát yếu tớ ảnh hưởng tới q trình chiết nước chè 2.2.7 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo nano đồng 2.2.8 Xác định lượng hoạt hóa phản ứng khử pNP NaBH4 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 TỔNG HỢP NANO ĐỒNG TỪ DUNG DỊCH CuSO4 VÀ DỊCH CHIẾT NƯỚC LÁ CHÈ XANH Lá chè tươi đem chưng ninh với nước cất, sau lọc lấy dịch chiết Nhỏ từ từ dịch chiết thu vào bình tam giác chứa sẵn dung dịch CuSO4 Dùng máy khuấy từ để khuấy khoảng 60 phút thu dung dịch keo màu đen (Hình 3.1) Hình 3.1 Mẫu nano đồng dạng khơ Keo tổng hợp từ dung dịch CuSO4 với tác nhân khử dịch chiết nước chè khảo sát đặc tính hóa lý TEM; EDX XRD; UV-Vis Kết khảo sát trình bày Hình 3.2; 3.3; 3.4; 3.5 3.00 2.5 2.0 1.5 A 1.0 0.5 0.00 250.0 280 300 320 nm 340 360 380 Hình 3.2 Ảnh TEM mẫu nano đồng Hình 3.3 Phổ UV-ViS mẫu nano đồng Hình 3.4 Phổ XRD mẫu nano đồng Hình 3.5 Phổ EDX mẫu nano đồng 400.0 Kết thực nghiệm cho thấy hạt nano đồng tổng hợp từ dung dịch CuSO4 với tác nhân khử dịch chiết nước chè có dạng hình cầu kích thước 20 nm Thành phần nguyên tố hạt nano tạo thành ngồi đồng xuất nguyên tố C, O, S thành phần màng bọc thực vật quanh 3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH CHIẾT NƯỚC LÁ CHÈ 3.2.1 Ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng Để khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến khả tạo nano đồng, ta cố định thông số sau: - Q trình chiết: + Thể tích nước 200 mL + Khối lượng chè: 14 g, 16 g, 20 g, 22 g, 24 g + Thời gian chiết: 30 phút - Quá trình tạo nano đồng: + Nồng độ dung dịch CuSO4: mM + Tỉ lệ dịch chiết/dung dịch CuSO4 = mL/50 mL + Môi trường pH = 3,85 (pH đo dung dịch mẫu) + Nhiệt độ tạo nano đồng: nhiệt độ phòng + Thời gian tạo nano đồng: 20 phút - Quá trình khử p-NP NaBH4: + Thời gian t = 30 phút + Nhiệt độ khử: nhiệt độ phòng Kết thực nghiệm cho thấy thông số tỉ lệ rắn / lỏng trình chiết nước chè ảnh hưởng rõ rệt tới khả xúc tác nano đồng tạo thành Tăng khối lượng chè từ 14 g đến 24 g / 200 mL nước cực đại hấp phụ vùng bước sóng 350-400 nm phổ đồ UV-Vis dung dịch phản ứng đặc trưng cho p-NP (chất phản 10 50 H, % 40 30 20 m, gam 10 14 16 18 20 22 24 Hình 3.7 Sự phụ thuộc hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4, xúc tác nano đồng, tổng hợp từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè tươi, vào khối lượng chè tươi/200mL nước, thời gian phản ứng t = 30 phút Như biết hiệu xúc tác phụ thuộc vào nhiều yếu tố, phản ứng xúc tác dị thể, hai yếu tố quan trọng phải kể đến kích thước hạt hàm lượng chất xúc tác Thơng thường kích thước bé diện tích tiếp xúc lớn, hiệu xúc tác cao Tốc độ phản ứng xúc tác tỉ lệ thuận với nồng độ chất xúc tác Khi tăng khối lượng chè lượng chất khử (ví dụ chất chứa nhóm chức polyphenol) vào dung môi tăng nên lượng nano đồng tạo thành nhiều hơn, đồng thời kích thước hạt nano đồng tăng tốc độ tạo thành nano lớn Ở tỉ lệ 14 g chè / 200 mL nước lượng chất chiết không nhiều nên lượng nano đồng tạo thành ít, hiệu xúc tác không cao Tăng khối lượng chè đồng nghĩa với việc tăng khối lượng xúc tác nên hiệu suất khử p-NP t = 30 phút tăng mạnh Tuy nhiên tiếp tục 11 tăng tỉ lệ rắn/lỏng, kích thước hạt nano tăng làm giảm hiệu xúc tác, nguyên nhân dẫn đến tăng chậm hiệu suất khử tỉ lệ chè/nước lớn 16 g/200 mL Do tỉ lệ rắn / lỏng lựa chọn sử dụng cho thí nghiệm 16 g chè/200 mL nước 3.2.2 Ảnh hưởng thời gian chiết Để nghiên cứu ảnh hưởng thời gian chiết, trình chiết tiến hành với tỉ lệ rắn / lỏng 16 g chè / 200 mL nước, thời gian chiết thay đổi từ 10 phút; 15 phút; 25 phút; 35 phút; 50 phút Kết thực nghiệm ảnh hưởng thời gian chiết đến hiệu suất khử p-NP NaBH4 thể Hình 3.8 80 H, % 70 60 50 40 30 t, phút 20 10 20 30 40 50 60 Hình 3.8 Sự phụ thuộc hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4, xúc tác nano đồng, tổng hợp từ dung dịch CuSO4 dịch chiết chè, vào thời gian chiết, thời gian phản ứng t = 30 phút Từ Hình 3.8 ta thấy, tăng thời gian chiết hiệu suất phản ứng xúc tác nano đồng tăng sau giảm dần Nano đồng tạo 12 thành từ 16 g chè tươi / 200 mL nước, thời gian chiết t = 15 phút, cho hiệu suất phản ứng khử cao đạt khoảng 76% Tăng thời gian chiết lên t = 25 phút, hiệu suất phản ứng khử giảm dần Như biết, thời gian chiết yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới lượng chất khử thu dịch chiết, từ định lượng xúc tác nano đồng tạo thành Thời gian chiết ngắn, nhiều chất khử chưa kịp vào dung mơi, lượng đồng nano tạo thành Tăng thời gian chiết lượng chất dịch chiết tăng dần khử ion Cu2+ thành nano đồng, hiệu suất phản ứng xúc tác tăng Tuy nhiên thời gian chiết lớn 25 phút, phần chất khử bị phân hủy, bay dịch chiết lúc xuất thêm chất oxi hóa có khả phản ứng với nano đồng sinh, làm giảm hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4 Thời gian chiết tốt để tạo nano đồng xúc tác cho phản ứng khử p-NP NaBH4 15 phút 3.3 KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH TẠO NANO ĐỒNG 3.3.1 Ảnh hưởng tỉ lệ thể tích dịch chiết Hàm lượng chất khử yếu tố định nồng độ kích thước hạt nano đồng tạo thành, ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu suất phản ứng khử Trong đề tài hàm lượng chất khử thay đổi thông qua việc thay đổi thể tích dịch chiết Để khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ dịch chiết, trình chiết cố định thơng số: 13 + Thể tích nước 200 mL + Khối lượng chè: 16 g + Thời gian chiết: 30 phút - Quá trình tạo nano đồng: + Nồng độ dung dịch CuSO4: mM + Môi trường pH = 3,85 (pH đo dung dịch mẫu) + Nhiệt độ tạo nano đồng: nhiệt độ phòng + Thời gian tạo nano: 20 phút +Thông số tỉ lệ dịch chiết / dung dịch CuSO4 thay đổi từ mL; mL; mL; mL; mL / 50 mL - Quá trình khử p-NP NaBH4: + Thời gian t = 30 phút + Nhiệt độ khử: nhiệt độ phòng Kết khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ dịch chiết đến khả xúc tác nano đồng tạo thành cho phản ứng khử p-NP NaBH4 thể Hình 3.9 Kết thực nghiệm cho thấy, tăng thể tích dịch chiết từ 4mL đến 8mL khả xúc tác nano đồng tạo thành tăng sau giảm dần Hiệu suất phản ứng khử cao nằm khoảng thể tích dịch chiết/50mL đồng sunfat 5mL, đạt 87% Điều giải thích tăng thể tích dịch chiết nồng độ hạt nano tạo thành dung dịch tăng lên nên hiệu xúc tác tăng nhiên nồng độ lớn hạt nano tạo có kích thước lớn, dễ bị keo tụ làm giảm khả xúc tác hạt nano dẫn đến giảm mạnh hiệu suất phản ứng khử Như thấy yếu tố 14 kích thước hạt nano tạo thành ảnh hưởng lớn đến khả xúc tác hạt nano đến phản ứng khử p-NP 90 H, % 85 80 75 70 65 V, mL 60 Hình 3.9 Sự phụ thuộc hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4, xúc tác nano đồng, tổng hợp từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè, vào tỉ lệ thể tích dịch chiết, thời gian phản ứng t = 30 phút Tỉ lệ thể tích dịch chiết / dung dịch CuSO4 lựa chọn để tạo nano đồng xúc tác cho phản ứng khử p-NP thí nghiệm mL / 50 mL 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian tạo nano đồng Để khảo sát ảnh hưởng thời gian tạo nano đến khả xúc tác nano tạo thành, thông số thời gian thay đổi từ phút; 10 phút; 20 phút; 30 phút; 40 phút Kết thực nghiệm thể Hình 3.10 15 82 80 H,% 78 76 74 72 t, phút 70 15 25 35 45 Hình 3.10 Sự phụ thuộc hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4, xúc tác nano đồng, tổng hợp từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè, vào thời gian tạo nano, thời gian phản ứng t = 30 phút Hình 3.10 cho thấy, tăng thời gian tạo nano từ 10 phút đến 50 phút hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4 lúc đầu tăng, sau giảm dần, hiệu suất đạt cực đại khoảng t = 20 phút Có thể nhận thấy hiệu suất phản ứng khử p-NP có xu hướng tăng theo thời gian tạo nano tăng, tương ứng với nồng độ hạt nano tăng lên dung dịch Khi tăng thời gian phản ứng hạt nano đồng lớn lên, gây tăng kích thước hạt đồng thời nguyên nhân làm giảm khả xúc tác hạt nano nên hiệu suất phản ứng khử giảm Thời gian tạo nano đồng xúc tác cho phản ứng khử p-NP NaBH4 tốt t = 20 phút 16 3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ tạo nano đồng Kết thực nghiệm hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4, xúc tác nano đồng tổng hợp từ dịch chiết nước chè dung dịch CuSO4 nhiệt độ thay đổi từ 300C; 400C; 500C; 600C; 700C thể Hình 3.11 100 H, % 90 80 70 60 t, phút 50 30 40 50 60 70 80 Hình 3.11 Sự phụ thuộc hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4, xúc tác nano đồng, tổng hợp từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè, vào nhiệt độ tạo nano, thời gian phản ứng t = 30 phút Hình 3.11 cho thấy, tăng nhiệt độ tạo nano từ 300C đến 400C hiệu suất phản ứng khử tăng Hiệu suất khử cao đạt 95% T = 400C Tiếp tục tăng nhiệt độ tạo nano 50oC hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4 giảm mạnh Tại T = 700C, hiệu suất khoảng 55% Kết thực nghiệm giải thích nhiệt độ tăng làm tăng tốc độ phản ứng tạo nano Ở nhiệt độ thích hợp tốc độ tạo mầm lớn tốc độ lớn lên tinh thể nguyên nhân dẫn 17 tới việc giảm kích thước hạt nano, mà hiệu suất xúc tác tăng Tuy nhiên nhiệt độ cao tạo điều kiện cho kết dính, làm tăng kích thước hạt nano, giảm khả xúc tác Nhiệt độ để tạo nano đồng xúc tác cho phản ứng khử p-NP NaBH4 chọn 400C 3.3.4 Ảnh hưởng pH môi trường tạo nano Kết khảo sát ảnh hưởng pH môi trường tạo nano đến khả xúc tác nano đồng phản ứng khử p-NP NaBH4 thể Hình 3.12 100 H,% 95 90 85 pH 80 3,5 4,5 5,5 Hình 3.12 Sự phụ thuộc hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4, xúc tác nano Cu, tổng hợp từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè, vào pH tạo nano, thời gian phản ứng t = 30 phút Kết thực nghiệm cho thấy, pH tăng dần từ 3,85 (giá trị pH đo dung dịch mẫu) đến hiệu suất phản ứng khử p-NP thay đổi không đáng kể, đạt giá trị H = 96,0% pH = Tiếp tục tăng pH lên đến 5,5 hiệu suất phản ứng khử giảm mạnh 18 Cơ chế tạo thành hạt nano đồng từ dung dịch đồng sunfat tác nhân khử dịch chiết chè tươi đề xuất sau: dịch chiết chè có chứa nhóm chất có chứa OH vòng thơm, nhóm đóng vai trò tác nhân khử ion Cu2+ thành đồng theo chế tổng quát sau: Khi pH thấp, cân (1) chuyển dịch phía nghịch, dẫn đến trình khử Cu2+ thành Cu giảm Khi tăng pH cân (1) dịch chuyển chiều thuận, tạo electron tự do, làm thuận lợi cho trình tạo thành hạt nano đồng (2) Nếu tiếp tục tăng giá trị pH đến giá trị pH > 4, lượng đồng tạo thành nhanh, dẫn đến tượng bị keo tụ, hạt nano đồng tổng hợp có kích thước lớn, làm giảm khả xúc tác Như điều kiện tổng hợp nano đồng có khả xúc tác tốt cho phản ứng khử p-NP NaBH4 xác định là: - Q trình chiết + Thể tích nước 200 mL + Khối lượng chè: 16 g + Thời gian chiết: 15 phút - Quá trình tạo nano đồng: 19 + Nồng độ dung dịch CuSO4: mM + Môi trường pH = + Nhiệt độ tạo nano đồng: T = 400C + Thời gian tạo nano: 20 phút + Tỉ lệ dịch chiết / dung dịch CuSO4: mL / 20 mL Hiệu suất phản ứng khử t = 30 phút đạt H = 96% 3.4 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH NĂNG LƯỢNG HOẠT HÓA CỦA PHẢN ỨNG KHỬ p-NP BẰNG NaBH4 3.4.1 Phản ứng khử p-NP NaBH4 khơng có mặt xúc tác Phản ứng khử p-NP NaBH4 không xúc tác tiến hành nhiệt độ T = 300C T = 900C Phổ hấp phụ UV-Vis dung dịch phản ứng thời điểm khác nhau, thay đổi từ phút đến 60 phút, đưa Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.13 Phổ UV-Vis dung Hình 3.14 Phổ UV-Vis dịch p-NP 0,15mM + NaBH4 0,015M dung dịch p-NP nồng độ + T = 300C NaBH4 nồng độ T = 900C Kết thực nghiệm cho thấy hai nhiệt độ T = 300C T 20 = 900C, vị trí đỉnh hấp thụ cực đại độ cao pic thay đổi khơng đáng kể theo thời gian khơng có mặt xúc tác Không xuất đỉnh hấp phụ cực đại bước sóng 300nm ứng với sản phẩm pAP hai trường hợp Như kết luận điều kiện thí nghiệm khơng dùng xúc tác, phản ứng khử p-NP không xảy đáng kể Từ giá trị mật độ quang bước sóng 400nm xác định nồng độ p-NP, sau vẽ đồ thị phụ thuộc lnC vào t thu hệ số góc k = 0,0022 phút-1 300C; k = 0,0024 phút-1 900C Hằng số tốc độ phản ứng khử p-NP NaBH4 khơng có mặt xúc tác nhỏ, có giá trị trung bình khoảng 0.0023 phút-1 3.4.2 Kết xác định lượng hoạt hóa phản ứng khử p-NP NaBH4 dùng xúc tác nano đồng tạo thành từ dung dịch CuSO4 dịch chiết chè Thêm 10mL dung dịch nano đồng tạo thành từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè điều kiện tối ưu vào hỗn hợp p-NP NaBH nhiệt độ phòng T = 300C; T = 450C; T = 600C; T = 750C T = 900C Phổ UV-Vis dung dịch phản ứng theo thời gian T = 30 C T=90 0C thể Hình 3.15 Hình 3.16 21 Hình 3.15 Phổ UV-Vis Hình 3.16 Phổ UV-Vis dung dung dịch p-NP 0,15mM + dịch p-NP nồng độ + NaBH4 + NaBH4 0,015M+ dung dịch dung dịch nano đồng T = 900C nano đồng T = 300C Kết thực nghiệm cho thấy, có mặt chất xúc tác nano đồng độ cao cực đại hấp phụ vùng bước sóng 350 – 450 nm p-NP giảm rõ rệt theo thời gian Ở T = 900C sau thời gian khoảng 25 phút phản ứng gần xảy hoàn toàn (Hình 3.15; 3.16) Đo giá trị mật độ quang λ = 400nm dung dịch phản ứng thời điểm từ phút đến 30 phút nhiệt độ khác nhau, từ xác định nồng độ p-NP Kết phụ thuộc lnC (C: nồng độ p-NP) theo thời gian nhiệt độ T = 300C; T = 450C; T = 600C; T = 750C T = 900C thể Hình 3.17 22 -1 10 20 30 t, phút 40 -2 T = 300C -3 T = 450C -4 T = 600C -5 -6 T = 750C lnC T = 900C -7 Hình 3.17 Sự phụ thuộc lnC vào thời gian phản ứng dùng xúc tác nano đồng -1 lnk -1,5 -2 y = -2724,6x + 5,3818 R² = 0,9042 -2,5 -3 -3,5 1/T -4 0,0027 0,0028 0,0029 0,003 0,0031 0,0032 0,0033 0,0034 Hình 3.18 Đồ thị phụ thuộc lnk vào 1/T Hình 3.17 cho thấy T = 300C; T = 450C; T = 600C; T = 750C T = 900C lnC phụ thuộc tuyến tính vào thời gian t, chứng tỏ phản ứng bậc Dựa vào hệ số góc a suy số tốc độ phản ứng khử p-NP NaBH4, xúc tác nano đồng, năm 23 nhiệt độ tương ứng k1 = 0,025 phút-1; k2 = 0,0494 phút-1; k3 = 0,0628 phút-1; k4 = 0,0649 phút-1 k5 = 0,1398 phút-1 Từ giá trị số tốc độ nhiệt độ khác nhau, vẽ đồ thị phụ thuộc lnk vào 1/T (Hình 3.18) Dựa vào đồ thị phụ thuộc lnk 1/T, tìm hệ số góc tức Ea/R = 2724,6 suy Ea = 22,652 kJ/mol Phản ứng có mặt xúc tác làm giảm lượng hoạt hóa phản ứng nên làm tăng giá trị số tốc độ k dẫn đến làm tăng tốc độ phản ứng điều kiện so với khơng có mặt xúc tác KẾT ḶN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ dịch chiết nước chè dung dịch CuSO4 điều chế nano đồng có khả xúc tác tốt cho phản ứng khử p-NP NaBH4 Đã khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới trình chiết nước chè trình tạo nano, đánh giá thơng qua hiệu suất phản ứng khử p-NP NaBH4 thời gian phản ứng t = 30 phút rút kết luận điều kiện tốt nhất: - Quá trình chiết + Tỉ lệ rắn / lỏng: 16 g / 200 mL + Thời gian chiết: 15 phút - Quá trình tạo nano đồng: + Nồng độ dung dịch CuSO4: mM + Tỉ lệ dịch chiết/dung dịch CuSO4 = mL / 50 mL + Môi trường pH = 24 + Nhiệt độ tạo nano đồng: 400C + Thời gian tạo nano đồng: 20 phút Hiệu suất phản ứng khử t = 30 phút đạt H = 96% Đã khảo sát nồng độ p-NP theo thời gian nhiệt độ khác T = 300C; T = 450C; T = 600C; T = 750C T = 900C khơng có mặt xúc tác xúc tác nano đồng: - Khi khơng có mặt xúc tác phản ứng khử p-NP NaBH4 gần không xảy - Khi có mặt xúc tác nano đồng tổng hợp từ dịch chiết nước chè dung dịch CuSO4, phản ứng có số tốc k1 = 0,1378 phút-1; k2 = 0,0249 phút-1; k3 = 0,0631 phút-1; k4 = 0,0512 phút-1 k5 = 0,0648 phút-1 tương ứng với nhiệt độ T = 300C đến 900C Năng lượng hoạt hóa phản ứng Ea = 22,3 kJ/mol KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu giảm kích thước hạt nano đồng, yếu tố ảnh hưởng lớn tới khả xúc tác vật liệu Nano đồng có nhiều ứng dụng sống, thay nhiều nguồn nguyên liệu đắt tiền Ag, Au hiệu tốt, phương pháp hóa học xanh dùng tác nhân khử dịch chiết thực vật có hiệu cao ưu việt, nguyên liệu dễ tìm dễ thực điều kiện nghiên cứu ứng dụng nước ta Do tơi đề nghị tiếp tục nghiên cứu phát triển phương pháp áp dụng thêm với loại thực vật khác Tiếp tục nghiên cứu làm giảm lượng hoạt hóa cho phản ứng khử p-NP NaBH4 dung dịch nano khác ... dịch CuSO4 dịch chiết nước chè xanh để xúc tác cho phản ứng khử p-nitrophenol Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng quy trình tổng hợp hạt nano đồng từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè xanh để xúc tác. .. hóa phản ứng khử p-NP NaBH4 dùng xúc tác nano đồng tạo thành từ dung dịch CuSO4 dịch chiết chè Thêm 10mL dung dịch nano đồng tạo thành từ dung dịch CuSO4 dịch chiết nước chè điều kiện tối ưu vào... xúc tác nano đồng tạo từ dịch chiết nước chè xanh dung dịch CuSO4 3.2 Phạm vi nghiên cứu Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới khả xúc tác cho phản ứng khử p-nitrophenol NaBH4 nano đồng tổng hợp từ dung