Phân tích đặc trưng cấu trúc khả năng xúc tác quang phân hủy một số chất màu hữu cơ khả năng kháng khuẩn và ứng dụng làm cảm biến khí axeton của vật liệu tổ hợp ag zno

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TRẦN BÌNH TRỌNG PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC, KHẢ NĂNG XÚC TÁC QUANG PHÂN HỦY MỘT SỐ CHẤT MÀU HỮU CƠ, KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN VÀ ỨNG DỤNG LÀM CẢM BIẾN KHÍ AXETON CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP Ag/ZnO LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Thái Nguyên - 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TRẦN BÌNH TRỌNG PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC, KHẢ NĂNG XÚC TÁC QUANG PHÂN HỦY MỘT SỐ CHẤT MÀU HỮU CƠ, KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN VÀ ỨNG DỤNG LÀM CẢM BIẾN KHÍ AXETON CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP Ag/ZnO Chuyên ngành Mã số : Hóa phân tích : 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Trương Thị Thảo Thái Nguyên - 2018 i LỜI CẢM ƠN Lời em xin tỏ lòng cảm ơn chân thành tới thầy Khoa Hóa học Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên trang bị kiến thức cho em hai năm học tập nghiên cứu Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo trường Đại học khoa học Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Hóa học cán nhân viên phịng thí nghiệm tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em thực luận văn tốt nghiệp Cuối em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới người hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành luận văn tốt nghiệp cô Trương Thị Thảo Dù cố gắng trình thực luận văn, hạn chế mặt lực, thời gian nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót cần bổ sung, sửa chữa Vì em mong nhận góp ý, bảo q thầy để luận văn tốt nghiệp em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Trần Bình Trọng ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Ý nghĩa Kí hiệu a, b, c Hằng số mạng tinh thể h, k, l Các số Miler Ppm Một phần triệu (parts per million) PR Phenol đỏ (Phenol red) SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope) TEM Hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy) TG - DTA Phép phân tích nhiệt (Thermal Analysis) UV - Vis Tử ngoại khả kiến (Ultraviolet–visible spectroscopy) XRD Nhiễu xạ tia X (X - Ray Diffraction) iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng pha dung dịch chuẩn PR xác định khoảng tuyến tính 28 Bảng 3.1 Độ hấp thụ quang dung dịch PR nồng độ ppm đến 30 ppm 39 Bảng 3.2: Độ hấp thụ, nồng độ dung dịch hiệu suất quang xúc tác chuyển hóa PR nồng độ 20 ppm ánh sáng mặt trời ZnO Ag/ZnO 40 Bảng 3.3 : Hiệu suất khuyển hóa PR dùng xúc tác quang Ag/ZnO dung dịch PR với nồng độ khác nhau, số lần tái sử dụng vật liệu 41 Bảng 3.4 Số khuẩn lạc mẫu đối chứng pha loãng 45 Bảng 3.5 Số khuẩn lạc mẫu Ag/ZnO 1:30 - 450°C nồng độ pha loãng 46 Bảng 3.6 Số khuẩn lạc mẫu đối chứng pha loãng 48 Bảng 3.7 Số khuẩn lạc mẫu Ag/ZnO 1:30 - 450°C nồng độ pha loãng 49 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu trúc Wurtzite Blende ZnO Hình 1.2 Phổ huỳnh quang ZnO khối loại n Hình 1.3 Quá trình chế tạo vật liệu phương pháp sol - gel Hình 1.4 Quá trình ngưng tụ Hình 1.5 Vùng lượng chất dẫn điện, bán dẫn, chất dẫn điện 10 Hình 1.6 Electron lỗ trống quang sinh chất bán dẫn bị kích thích 11 Hình 1.7 Cơ chế xúc tác quang chất bán dẫn 12 Hình 1.8 Công thức cấu tạo phenol đỏ 13 Hình 1.9 Cân phản ứng phenol vàng phenol đỏ 14 Hình 1.10 Vi khuẩn trực khuẩn mủ xanh 15 Hình 1.11 Tụ cầu vàng 16 Hình 1.12 Sơ đồ để mẫu cặp nhiệt điện cho TGA - DTA 18 Hình 1.13 Minh hoạ nhiễu xạ tia X 19 Hình 1.14 Minh hoạ độ rộng nửa chiều cao peak, FWHM 20 Hình 1.15 Nguyên tắc phát xạ tia X dùng phổ 22 Hình 2.1 Pha lỗng mẫu 32 Hình 2.2 Kỹ thuật cấy chang 33 Hình 3.1 Giản đồ phân tích nhiệt mẫu Ag/ZnO 34 Hình 3.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu ZnO Ag/ZnO 35 Hình 3.3 Phổ SEM - EDX mẫu Ag/ZnO 36 Hình 3.4 Ảnh SEM ZnO Ag/ZnO 36 Hình 3.5 Phổ UV – Vis mẫu bột ZnO Ag/ZnO 37 Hình 3.6 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang dung dịch phenol đỏ pH = vào bước sóng phép xác định phenol đỏ 38 Hình 3.7 Đường chuẩn để xác định nồng độ PR phương pháp UV – Vis 39 Hình 3.8 Hiệu suất phân hủy PR vật liệu Ag/ZnO 41 Hình 3.9 Hoạt tính xúc tác vật liệu tổ hợp Ag/ZnO 42 v Hình 3.10 Hiệu xử lý PR vật liệu tổ hợp Ag/ZnO có mặt chất số tác nhân cản trở phản ứng 42 Hình 3.11 Hình ảnh kết khử khuẩn Pseu mẫu Ag/ZnO nồng độ khác 44 Hình 3.12 Khuẩn lạc mẫu đối chứng pha lỗng 45 Hình 3.13 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,01g/ml pha loãng 45 Hình 3.14 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,02g/ml pha loãng 45 Hình 3.15 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,05g/ml pha loãng 46 Hình 3.16 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,1g/ml pha loãng 46 Hình 3.17 Hình ảnh kết khử khuẩn tụ cầu vàng mẫu Ag/ZnO tỉ lệ 1:30 nung 450oC nồng độ khác 47 Hình 3.18 Khuẩn lạc mẫu đối chứng pha loãng 48 Hình 3.19 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,01g/ml pha loãng 48 Hình 3.20 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,02g/ml pha loãng 48 Hình 3.21 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,05g/ml pha loãng 49 Hình 3.22 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,1g/ml pha loãng 49 vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ii DANH MỤC BẢNG BIỂU iii DANH MỤC HÌNH VẼ iv MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ZnO 1.1.1 Cấu trúc vật liệu 1.1.2 Tính chất hóa lý 1.1.3 Tính chất điện 1.1.4 Tính chất quang 1.1.5 Vật liệu tổ hợp ZnO 1.2 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VẬT LIỆU 1.2.1 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano 1.2.2 Phương pháp sol - gel 1.3 HOẠT TÍNH CỦA VẬT LIỆU Ag/ZnO 10 1.3.1 Hoạt tính quang xúc tác số hợp chất màu hữu 10 1.3.2 Hoạt tính kháng khuẩn 15 1.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HĨA LÝ 17 1.4.1 Phương pháp phân tích nhiệt TGA - DTA 17 1.4.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X 18 1.4.3 Hiển vi điện tử quét 21 1.4.4 Phương pháp phổ tán sắc lượng tia X 21 1.4.5 Phổ hấp thụ tử ngoại - khả kiến 23 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 24 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 24 2.2 NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 24 vii 2.2.1 Nguyên liệu, hóa chất 24 2.2.2 Thiết bị 25 2.3 QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 26 2.3.1 Quy trình tổng hợp hệ vật liệu Ag/ZnO 26 2.3.2 Phương pháp đánh giá khả quang xúc tác vật liệu ZnO 26 2.3.3 Đánh giá hoạt tính diệt khuẩn vật liệu Ag/ZnO 31 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Xác định nhiệt độ đốt cháy gel 34 3.3 Đặc tính quang xúc tác vật liệu 38 3.3.1 Khảo sát bước sóng hấp thụ cực đại PR 38 3.3.2 Khảo sát khoảng tuyến tính nồng độ PR mật độ quang 38 3.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả quang xúc tác chuyển hóa PR vật liệu tổng hợp 40 3.3.4 Phân tích xác định chế quang xúc tác chuyển hóa PR vật liệu tổng hợp Ag/ZnO 42 3.4 Khả kháng khuẩn 44 3.4.1 Khả kháng khuẩn vật liệu tổ hợp Ag/ZnO vi khuẩn Gram âm (Đại diện Pseu) 44 3.4.2 Khả kháng khuẩn vật liệu tổ hợp vi khuẩn gram dương Đại diện tụ cầu vàng 47 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 MỞ ĐẦU Kẽm oxit (ZnO) loại hợp chất chất bán dẫn II - VI (II - VI compound semiconductor) với lượng vùng cấm trực tiếp rộng (3,1 - 3,2 eV) lượng liên kết kích thích lớn (60 meV) nhiệt độ phòng; vật liệu hấp dẫn ý nhiều nhà nghiên cứu, tính chất điện quang điện độc đáo tiềm ứng dụng lĩnh vực huỳnh quang, quang xúc tác, hoả điện, cảm biến khí, điện hố tế bào mặt trời [1012] ZnO có hình thái vơ phong phú tuỳ thuộc vào phương pháp tổng hợp khác nhau: dạng nano cầu, nano que, cấu trúc nano đa chiều hình ziczac, hình bơng hoa, v.v… ZnO xem có tiềm thay TiO2 có lượng vùng cấm tương tự giá thành thấp Các nghiên cứu cho thấy, cách hiệu để tăng hoạt tính quang xúc tác ZnO vùng khả kiến cách làm giảm độ rộng vùng cấm làm giảm kích thước vật liệu biến tính ZnO số kim loại hay kim nhằm thay đổi cấu trúc điện tử, làm ngăn cản tái kết hợp cặp điện tử - lỗ trống sinh kích thích ánh sáng tử ngoại - khả kiến Kết tạo vật liệu xúc tác có hoạt tính xúc tác quang hóa tốt [10, 12, 18] Ag biết có hiệu ứng đặc biệt tồn kích thước nanomet “Cộng hưởng Plasmon bề mặt” Kích thước, khoảng cách hạt nano Ag hấp thụ bước sóng khác vùng nhìn thấy Điều giúp cải thiện hoạt tính quang học ZnO vùng ánh sáng nhìn thấy [14,15,18,19,22] Các ứng dụng hoạt tính quang xúc tác ZnO thường ứng dụng phủ lên kính dùng làm cửa, cửa sổ,…, khả diệt khuẩn làm lành khơng khí cần thiết, đặc tính cải thiện rõ rệt dùng Ag [14,19,22] Trên sở vào điều kiện nghiên cứu phịng thí nghiệm, chúng tơi chọn đề tài “Phân tích đặc trưng cấu trúc tính chất vật liệu tổ 40 Phương trình đường chuẩn có độ tin cậy cao hệ số hồi quy tuyến tính R đạt yêu cầu 0,99 ≤ R2≤1 Tính LOD LOQ theo cơng thức 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 SD = 0,00377 LOD = 0,3027 LOQ = 0,9173 3.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả quang xúc tác chuyển hóa PR vật liệu tổng hợp Hoạt tính xúc tác ZnO vật liệu tổ hợp Ag/ZnO nghiên cứu suy giảm PR tác dụng ánh sáng mặt trời theo thời gian Kết thể 3.2 hình 3.8 Bảng 3.2: Độ hấp thụ, nồng độ dung dịch hiệu suất quang xúc tác chuyển hóa PR nồng độ 20 ppm ánh sáng mặt trời ZnO Ag/ZnO Thời gian ánh sáng mặt trời Abs dung dịch PR 20 ppm có mặt ZnO Ag/ZnO Nồng độ dung dịch PR (ppm) Có mặt ZnO Có mặt Ag/ZnO Hiệu suất chuyển hóa PR ZnO Ag/ZnO Ban đầu 1,1006 1,1006 20,0000 20,0000 0,00 0,00 to 1,0387 1,0306 18,7441 18,5840 6,28 7,08 1,0027 0,7854 18,0354 13,7580 9,82 31,21 0,9029 0,5341 16,0709 8,8120 19,65 55,94 0,7913 0,3941 13,8740 6,0560 30,63 69,72 10 0,6199 0,2221 10,5000 2,6700 47,50 86,65 15 0,477 0,2121 7,6870 2,4720 61,56 87,64 20 0,3948 0,1981 6,0689 2,1960 69,66 89,02 30 0,2959 0,1921 4,1220 2,0787 79,39 89,61 45 0,2397 0,1890 3,0157 2,0177 84,92 89,91 60 0,2189 0,1839 2,6063 1,9173 86,97 90,41 90 0,2092 0,1798 2,4154 1,8366 87,92 90,82 120 0,1986 0,1748 2,2091 1,7396 88,95 91,30 41 Hình 3.8 Hiệu suất phân hủy PR vật liệu Ag/ZnO Từ hình 3.8 ta thấy, sau 60 phút trộn hỗn hợp bóng tối, nồng độ PR giảm khoảng - 7% chứng tỏ hấp phụ PR lên vật liệu nghiên cứu không đáng kể Dưới tác dụng ánh sáng mặt trời có mặt chất quang xúc tác, hiệu suất phân hủy PR xảy nhanh 10 phút đầu tiền Với hệ có mặt ZnO hiệu suất phân hủy PR tăng nhẹ đến 60 phút gần ổn định Với hệ có mặt vật liệu Ag/ZnO hiệu phân hủy đạt tới 91 – 92% sau 20 phút sau ổn định dù kéo dài thời gian thử nghiệm tới 120 phút Do đó, nghiên cứu kiểm tra hoạt tính Ag/ZnO 20 phút Hoạt tính xúc tác Ag/ZnO 0,1 g/l với dung dịch PR có nồng độ khác nhau; dung dịch PR 20 ppm với nồng độ xúc tác khác với lần gian tái sử dụng khác thể bảng 3.3 hình 3.9 Bảng 3.3 : Hiệu suất khuyển hóa PR dùng xúc tác quang Ag/ZnO dung dịch PR với nồng độ khác nhau, số lần tái sử dụng vật liệu Hiệu suất chuyển hóa PR (%) Thời gian (phút) 10 20 PR 20 PR 20 PR 20 PR 10 PR 50 PR 20 PR 20 ppm, ppm, ppm, ppm, ppm, ppm, ppm, Ag/ZnO Ag/ZnO Ag/ZnO Ag/ZnO Ag/ZnO Ag/ZnO Ag/ZnO 0,1 g/l; 0,1 g/l; 0,1 g/l; 0,1 g/l; 0,1 g/l; 0,01 g/l; 0,5 g/l; lần lần lần 7,08 31,21 69,72 85,65 89,02 6,92 30,04 68,22 84,31 87,85 6,78 28,75 66,94 83,25 86,57 7,23 33,17 70,55 87,36 89,72 6,95 29,28 68,83 84,27 88,56 6,85 30,24 68,42 84,89 88,19 7,16 32,41 70,38 87,74 89,93 42 Hình 3.9 Hoạt tính xúc tác vật liệu tổ hợp Ag/ZnO Hình 3.9 cho thấy với nồng độ PR khoảng 10 – 50 ppm, nồng độ xúc tác khoảng 0,01 đến 0,50 g/l không làm thay đổi hiệu chuyển hóa PR Hơn nữa, lần tái sử dụng thứ ba, khả xúc tác quang Ag/ZnO không thay đổi đáng kể so với lần đầu 3.3.4 Phân tích xác định chế quang xúc tác chuyển hóa PR vật liệu tổng hợp Ag/ZnO Để nghiên cứu chế trình quang xúc tác vật liệu xúc tác quang, ta thêm vào cốc chứa 100 ml dung dịch PR 20 ppm chất sau: 2,00 mM EDTA; 0,15 mM BQ; 10,00 mM TBA thêm vật liệu Ag/ZnO nồng độ 0,1 g/l Kết thu thể hình 3.10 Hiệu suất phân hủy PR (%) Thời gian (phút) Hình 3.10 Hiệu xử lý PR vật liệu tổ hợp Ag/ZnO có mặt chất số tác nhân cản trở phản ứng 43 Việc thêm tert - buthanol parabenzoquinon thời gian đầu phản ứng làm giảm hiệu suất phân hủy PR nhiều, phút hiệu suất giảm từ 33% xuống 18%; sau phút phản ứng, hiệu suất giảm từ khoảng 70% xuống khoảng 43%; 10 phút giảm từ 85% xuống khoảng 65% đến 20 phút hiệu suất phân hủy PR đạt tới khoảng 80% Như tert - buthanol parabenzoquinon làm chậm phản ứng phân hủy không làm giảm hiệu suất phân hủy PR kéo dài thời gian Riêng hệ phản ứng có mặt Na2EDTA hiệu suất phân hủy PR giảm mạnh, kéo dài thời gian phản ứng đến 20 phút, hiệu suất phân hủy PR không đạt tới 20% Như biết, khả quang xúc tác vật liệu hấp thụ ánh sáng môi trường nước sinh tác nhân ơxi hóa mạnh O2−, OH, h+ hay e - Một số chất có tác dụng tiêu diệt tác nhân biết đến Na2EDTA tác nhân diệt lỗ trống vùng dẫn h +, CCl4 xem tác nhân tiêu diệt e - vùng dẫn, t - BuOH tác nhân diệt gốc OH, BQ tác nhân diệt gốc O2− Kết lỗ trống h+ tác nhân oxi hóa chủ yếu phản ứng phân hủy MR, gốc O2− OH có đóng góp cho trình phân hủy MR mức độ giai đoạn đầu phản ứng, sau đó, tác nhân bị hiệu ứng nên hiệu suất phân hủy PR tiếp tục tăng [16,21] Như vậy, chế phản ứng viết sau: Vật liệu + h vật liệu (e - + h+) (1) h+ + H2O  OH + H+ (2) h+ + OH - (bề mặt vật liệu)  OH (3) h+ + MR  sản phẩm phân hủy MR (4)  (5) OH + MR  sản phẩm phân hủy MR  O2− + MR  sản phẩm phân hủy MR (6) Sản phẩm phân hủy MR: MR bị bẻ gãy mạch, tạo CO2,… Như vậy, gốc có sinh giai đoạn (2, 3) thời gian đầu thêm tác nhân diệt gốc phản ứng (5,6), trì phản 44 ứng (4) nên hiệu suất giảm Khi kéo dài thời gian hiệu suất giảm nhiều do: phản ứng (1) (4) xảy mạnh, đóng vai trị chủ yếu, cịn phản ứng (2, 3, 5, 6) có phần đóng góp khơng nhiều Điều có mặt Ag làm phản ứng (1) xảy vô mạnh mẽ 3.4 Khả kháng khuẩn 3.4.1 Khả kháng khuẩn vật liệu tổ hợp Ag/ZnO vi khuẩn Gram âm (Đại diện Pseu) Sau nuôi khuẩn tủ ấm 37°C 24 - 48h, bỏ quan sát so sánh độ ống nghiệm với mẫu đối chứng, so sánh ống với Ta kết hình 3.11 Hình 3.11 Hình ảnh kết khử khuẩn Pseu mẫu Ag/ZnO nồng độ khác Có thể thấy, tăng hàm lượng Ag/ZnO từ 0,01g đến 0,1g độ ống nghiệm tăng dần Ống nghiệm chứng tỏ khả diệt khuẩn tốt Tuy nhiên, kết luận từ quan sát chưa thật xác Để kết luận xác ta phải cấy chang đếm khuẩn lạc mẫu Từ tính CFU so sánh Kết nghiên cứu theo phương pháp cấy chang mẫu đối chứng mẫu nghiên cứu thể hình 3.12 bảng 3.4 45 Hình 3.12 Khuẩn lạc mẫu đối chứng pha loãng Bảng 3.4 Số khuẩn lạc mẫu đối chứng pha loãng Nồng độ pha loãng (lần) 103 104 105 106 107 Số khuẩn lạc 335 124 25 Từ bảng 3.4 ta tính CFU mẫu đối chứng 1,35.107 Với vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C, hình ảnh khuẩn lạc cấy chang bề mặt thạch vật liệu với nồng độ khác pha loãng từ lấn 102 lần thể hình 3.13 đến 3.16 Hình 3.13 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,01g/ml pha lỗng Hình 3.14 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,02g/ml pha lỗng 46 Hình 3.15 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,05g/ml pha lỗng Hình 3.16 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,1g/ml pha loãng Kết đếm khuẩn lạc thể bảng 3.5 Bảng 3.5 Số khuẩn lạc mẫu Ag/ZnO 1:30 - 450°C nồng độ pha loãng 0,01 0,02 0,05 0,1 100 377 305 266 159 10-1 35 26 21 13 10-2 10-3 0 0 CFU 3745,45 3009,09 2881,81 1563,63 Từ bảng 3.5 hình 3.13 - 3.16 cho thấy: - Ở tỷ lệ vật liệu 0,01g/2ml dung dịch; lượng vi khuẩn cịn lại mẫu chưa pha lỗng tương ứng với số vi khuẩn mẫu đối chứng độ pha loãng 103 lần, hay khả diệt khuẩn 1000 lần, nồng độ vật liệu 0,1 g/2 ml dung dịch số khuẩn lạc giảm nửa, tức khả diệt khuẩn tăng khoảng 6000 lần 47 - Kết tương tự thể số CFU, mẫu đối chứng 1,35.107 mẫu vật liệu nồng độ 0,005g/ml 3745,45, giảm 3600 lần; mẫu nồng độ 0,05 g/ml giảm 8637 lần - Khi nồng độ vật liệu tăng, số khuẩn lạc số CFU giảm, chứng tỏ khả diệt khuẩn vật liệu tăng theo lượng vật liệu sử dụng Và khả diệt khuẩn cao dù nồng độ từ 0,005g/ml 3.4.2 Khả kháng khuẩn vật liệu tổ hợp vi khuẩn gram dương - Đại diện tụ cầu vàng Sau nuôi khuẩn tủ ấm 37°C 24 - 48h, bỏ quan sát so sánh độ ống nghiệm với mẫu đối chứng, so sánh ống với Ta kết hình 3.17 Hình 3.17 Hình ảnh kết khử khuẩn tụ cầu vàng mẫu Ag/ZnO tỉ lệ 1:30 nung 450oC nồng độ khác Hình 3.17 cho thấy, nồng độ vật liệu Ag/ZnO tỷ lệ 1:30 nung 450ºC tăng dung dịch nghiên cứu thu có độ tăng Nghiên cứu mẫu đối chứng Hình ảnh khuẩn lạc cấy chang bề mặt thạch mẫu đối chứng pha lỗng từ lấn 1010 lần thể hình 3.18 Kết đếm khuẩn lạc thể bảng 3.6 48 Hình 3.18 Khuẩn lạc mẫu đối chứng pha loãng Bảng 3.6 Số khuẩn lạc mẫu đối chứng pha loãng Nồng độ pha loãng 10 - 10 - 10 - 10 - 10 - 10 Số khuẩn lạc đếm 316 128 90 75 51 Từ bảng 3.6 ta tính CFU mẫu đối chứng 1,5.1011 Hình ảnh khuẩn lạc cấy chang bề mặt thạch vật liệu Ag/ZnO tỉ lệ 1:30 nung 450°C với nồng độ khác pha loãng từ lần đến 102 lần thể hình 3.19 đến 3.22 Kết đếm khuẩn lạc thể bảng 3.7 Hình 3.19 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,01g/ml pha lỗng Hình 3.20 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,02g/ml pha lỗng 49 Hình 3.21 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,05g/ml pha lỗng Hình 3.22 Khuẩn lạc mẫu vật liệu Ag/ZnO 1:30 nung 450°C nồng độ 0,1g/ml pha loãng Bảng 3.7 Số khuẩn lạc mẫu Ag/ZnO 1:30 - 450°C nồng độ pha loãng 0,01 0,02 0,05 0,1 100 343 305 148 125 10 – 43 17 11 10 – 0 CFU 3509,09 2027,27 1427,27 1236,36 Từ bảng 3.7 hình 3.19 - 3.22 cho thấy: số lượng khuẩn lạc giảm dần tăng nồng độ vật liệu pha loãng từ lần đến 102 lần Ở nồng độ 0,05 g pha loãng 102 lần khả diệt khuẩn vật liệu 100% Như vậy, khả kháng khuẩn vật liệu ZnO tổng hợp Ag tôt Từ bảng 3.7 hình 3.19 - 3.22 cho thấy: - Ở tỷ lệ vật liệu 0,005 g/ml dung dịch; lượng vi khuẩn lại mẫu chưa pha loãng tương ứng với số vi khuẩn mẫu đối chứng độ pha loãng 10 -3 lần, hay khả diệt khuẩn 1000 lần, nồng độ vật liệu 0,05 g/ml dung dịch số khuẩn lạc tương ứng với số vi khuẩn 50 mẫu đối chứng độ pha loãng 10-7 lần, tức khả diệt khuẩn tăng khoảng 10000 lần - Kết tương tự thể số CFU, mẫu đối chứng 1,5.1011 mẫu vật liệu nồng độ 0,005g/ml 3509,09 giảm 4,2.107 lần; mẫu nồng độ 0,05 g/ml giảm 7,4.107 lần - Khi nồng độ vật liệu tăng, số khuẩn lạc số CFU giảm, chứng tỏ khả diệt khuẩn vật liệu tăng theo lượng vật liệu sử dụng Và khả diệt khuẩn cao dù nồng độ từ 0,005g/ml Và khả diệt khuẩn gram dương cao vi khuẩn gram âm 51 KẾT LUẬN Tổng hợp thành công vật liệu tổ hợp Ag/ZnO phương pháp solgel, bột xerogel nung 450ºC 1h Phân tích cấu trúc đặc trưng vật liệu thu được: vật liệu có cáu trúc tinh thể tinh thể: ZnO cấu trúc lục phương wurtzite, Ag kim loại; Vật liệu kích thước nano từ 60 - 100nm, tỷ lệ Ag:Zn sản phẩm phù hợp giá trị dự kiến (=1:30); Vật liệu thu có độ rộng vùng cấm giảm, khả hấp thụ ánh sáng nhìn thấy tăng so với ZnO Xác định điều kiện phân tích phenol đỏ phương pháp trắc quang: bước sóng cực đại 545nm, khoảng tuyến tính dến 30 ppm với phương trình đường chuẩn y = y = 0,0507x + 0,0866 R2 = 0,9986; Giới hạn phát giới hạn định lượng LOD = 0,3027 ppm; LOQ = 0,9173 ppm Phân tích tính chất quang xúc tác vật liệu Ag/ZnO: Vật liệu có khả quang xúc tác phân hủy phenol đỏ nhiệt độ phòng ánh sáng mặt trời, hiệu suất khoảng 90% vùng nồng độ PR từ 10 đến 50 ppm với nồng độ vật liệu từ 0,01 đến 0,50 g/l, kể tái sử dụng đến lần thứ ba Khả quang xúc tác xảy nhanh 10 phút đầu, ổn định sau 20 phút Khả hoặt động lỗ trống h+ từ gây Phân tích tính chất diệt khuẩn vật liệu Ag/ZnO: Vật liệu có khả diệt khuẩn với vi khuẩn gram âm vi khuẩn gram dương nồng độ từ 0,005 đến 0,050 g/ml 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ môn vi sinh sinh học, Trường Đại Học Y Dược Hà Nội (1999) Vi sinh học, NXB Y học, Hà Nội Nguyễn Việt Dũng (2009) “Nghiên cứu, chế tạo phát triển ứng dụng số vật liệu nano bạc để khử y tế, đời sống sản xuất” Đề tài nghị định phủ, Viện Công Nghệ Môi Trường, Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam, Hà Nội Vũ Đăng Độ, Các phương pháp Vật lý hóa học vơ cơ, NXB Giáo Dục, 2004 Nguyễn Thị Hòa (2014) “Nghiên cứu tổng hợp kẽm oxit pha tạp bạc có kích thước nano phương pháp đốt cháy thử khả kháng khuẩn Ecoli nước” Đại học Vinh Phạm Luận (2005), Giáo trình Phân tích mơi trường, Đại học Quốc Gia Hà Nội Phạm Ngọc Nguyên (2004), “Giáo trình kỹ thuật phân tích vật lý”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hồng Nhâm, Hóa vô cơ, tập II, NXB Giáo dục, 2006 Tạ Thị Thảo (2013), Giáo trình thống kê hóa học phân tích, Hà Nội Lê Văn Vũ( 2004), Giáo trình cấu trúc phân tích cấu trúc vật liệu, Trường ĐH KHTN, ĐHQG Hà Nội Tiếng Anh 10 A Kolodziejczak-Radzimska, T Jesionowski, Zinc oxide – From synthesis to application: A review, Materials,2014, 7, 2833-2881 53 11 A Mohammad, K Kapoor, S.M Mobin, Improved photocatalytic degradation of organic dyes by ZnO – nanoflowers, Chemistry select, 2016, 1, 3483 – 3490 12 Bao-gai Zhai, Yuan Ming Huang, A review on recent progress in ZnO based photocatalysts, Optoelectron Mater 2016, 22–36 13 Chinh Chien Nguyen, Nhu Nang Vu, Trong-On Do, Recent advances in the development of sunlight-driven hollow structure photocatalysts and their applications, Journal of Materials Chemistry A, 2015, 3, 18345-18359 14 C Karunakaran, V Rajeswari, P.Gomathisankar (2011), Combustion synthesis of ZnO and Ag-doped ZnO and their bactericidal and photocatalutic activities, Superlattices and Microstructures, V 50, p 234–241 15 H.A Rafaie, R.M Nor, M.S Azmina, N.I.T Ramli, R Mohamed, (2017), Decoration of ZnO microstructures with Ag nanoparticles enhanced the catalytic photodegradation of methylene blue dye, Environmental chemical engineering, http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.jece.2017.07.070 16 Hua, F Chena, P Hub, L Zoua, X Hu, Hydrothermal synthesis of SnO2/ZnS nanocomposite as a photocatalyst for degradation of Rhodamine B under simulated and natural sunlight, Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2016, 411, 203–213 17 Karuppannan Rokesh, Singaravelu Chandra Mohan, Subbian Karuppuchamy, Kandasamy Jothivenkatachalam (2017), Photo-assisted Advanced Oxidation Processes for Rhodamine B Degradation Using ZnOAg Nanocomposite Materials, Environmental chemical engineering, http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.jece.2017.01.023 18 Nobuyuki Hoshiyama, Ahmed H A Dabwan, Hideyuki Katsumata, Tohru Suzuki, Mai Furukawa1, Satoshi Kaneco (2016), Enhanced Photocatalytic Degradation of Bisphenol A in Aqueous Solution by Ag-Doping Zn, Journal of Inorganic Non-Metallic Materials, V 6, p 13-17 54 19 Rimzhim Guptaa, Neerugatti KrishnaRao Eswarb, Jayant M Modaka, Giridhar Madras, (2017), Ag and CuO impregnated on Fe doped ZnO for bacterial inactivation under visible light, Catalysis Today, http://dx.doi.org/10.1016/j.cattod.2017.05.032 20 Shah AH, Manikandan E, Ahmed MB, Ganesan V (2013), Enhanced Bioactivity of Ag/ZnO Nanorods-A Comparative Antibacterial Study J Nanomed Nanotechol, Volume 4, Issue 3, p 2-6 21 S.S Shinde, C.H Bhosale, K.Y Rajpure, Hydroxyl radical’s role in the remediation of wastewater, Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2012, 116, 66–74, (2012) 22 Sze-Mun Lam, Jian-Ai Quek, Jin-Chung Sin, (2018), Mechanistic investigation of visible light responsive Ag/ZnO micro/nanoflowers for enhanced photocataltic performance and antibacterial activity, Journal of Photochemistry and Photobiology A:Chemistry, V 353, p 171–184 Tài liệu web 23 https://en.wikipedia.org/wiki/Phenol_red 24 https://www.tabletwise.com/medicine-vi/phenol-red ... TRỌNG PHÂN TÍCH ĐẶC TRƯNG CẤU TRÚC, KHẢ NĂNG XÚC TÁC QUANG PHÂN HỦY MỘT SỐ CHẤT MÀU HỮU CƠ, KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN VÀ ỨNG DỤNG LÀM CẢM BIẾN KHÍ AXETON CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP Ag/ ZnO Chuyên ngành Mã số. .. Hiệu suất phân hủy PR vật liệu Ag/ ZnO 41 Hình 3.9 Hoạt tính xúc tác vật liệu tổ hợp Ag/ ZnO 42 v Hình 3.10 Hiệu xử lý PR vật liệu tổ hợp Ag/ ZnO có mặt chất số tác nhân cản trở phản ứng ... ? ?Phân tích đặc trưng cấu trúc tính chất vật liệu tổ hợp Ag - ZnO? ??, tập trung phân tích tính chất quang xúc tác diệt khuẩn vật liệu Cấu trúc luận văn gồm phần sau: - Mở đầu - Chương 1: Tổng quan