Tổng hợp và thử nghiệm khả năng kháng khuẩn của vật liệu nanocomposite bạcgraphene oxit dạng khử

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MINH ĐẠT TỔNG HỢP VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VẬT LIỆU NANOCOMPOSITE BẠC/GRAPHENE OXIT DẠNG KHỬ (Synthesis and antibacterial activity of silver/reduced graphene oxide nanocomposites) Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC Mã số: 60520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2018 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa - ĐHQG - HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Hữu Hiếu……………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, chữ ký) Cán chấm nhận xét 1: TS Huỳnh Ngọc Oanh…………………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: PGS TS Trần Ngọc Quyển……………………… (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị, chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ – Chủ tịch TS Huỳnh Ngọc Oanh – Ủy viên phản biện PGS TS Trần Ngọc Quyển – Ủy viên phản biện TS Hoàng Minh Nam – Ủy viên TS Nguyễn Tuấn Anh – Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Minh Đạt Ngày, tháng, năm sinh: 16/03/1994 Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học MSHV: 1670663 Nơi sinh: Bến Tre Mã số: 60520301 I TÊN ĐỀ TÀI: Tên tiếng Việt: Tổng hợp thử nghiệm khả kháng khuẩn vật liệu nanocomposite bạc/grapheme oxit dạng khử Tên tiếng Anh: Synthesis and antibacterial activity of silver/reduced graphene oxide nanocomposites II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 2.1 Tổng quan Vật liệu graphite, graphene oxit, graphene oxit dạng khử, nano bạc, vật liệu nanocomposite bạc/graphene oxit dạng khử, vi khuẩn, chế kháng khuẩn 2.2 Thực nghiệm - Tổng hợp phân tích cấu trúc – hình thái – đặc tính graphene oxit, graphene oxit dạng khử, nano bạc, bạc/graphene oxit dạng khử - Thử nghiệm so sánh khả kháng khuẩn vật liệu - Khảo sát ảnh hưởng yếu tố nồng độ, thời gian tiếp xúc, pH lên khả kháng khuẩn vật liệu Ag/rGO có tỉ lệ tiền chất phù hợp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN HỮU HIẾU Tp HCM, ngày … tháng… năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) PTN TĐ ĐHQG TP.HCM-CNHH & DK (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC (Họ tên chữ ký) ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến gia đình người thân ln quan tâm, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt thời gian thực luận văn Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn TS Nguyễn Hữu Hiếu, người Thầy hướng dẫn khoa học, định hướng nghiên cứu, tạo điều kiện thuận lợi cho tác để luận văn hoàn thành Xin chân thành cảm ơn nghiên cứu viên, học viên, sinh viên Phịng thí nghiệm Trọng điểm ĐHQG – HCM Cơng nghệ Hóa học & Dầu khí (CEPP), Trường Đại học Bách Khoa giúp đỡ tác giả suốt trình học tập thực luận văn Tác giả Nguyễn Minh Đạt iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong luận văn này, graphene oxit (GO) chế tạo phương pháp Hummers cải tiến Vật liệu nanocomposite bạc/graphene oxit dạng khử (Ag/rGO) tổng hợp phương pháp in situ với năm tỉ lệ AgNO3:GO 0,5:1; 1:1; 2:1; 4:1; 8:1 Phương pháp khử hóa học với chất khử L–ascorbic acid sử dụng để khử GO Ag+ Đồng thời, hai tiền chất graphene oxit dạng khử (rGO) nano bạc (AgNPs) tổng hợp để so sánh khả kháng khuẩn với vật liệu nanocomposite Cấu trúc – hình thái – đặc tính GO, rGO, AgNPs, Ag/rGO phân tích phương pháp: phổ hồng ngoại biến đổi Fourier, nhiễu xạ tia X, phổ Raman, kính hiển vi điện tử truyền qua, diện tích bề mặt riêng theo BET Các vật liệu GO, rGO, AgNPs, Ag/rGO thử nghiệm khả kháng khuẩn hai loại vi khuẩn Gram âm (Pseudomonas aeruginosa) Gram dương (Staphylococcus aureus) phương pháp đo mật độ quang đếm khuẩn lạc Ngoài ra, ảnh hưởng yếu tố nồng độ vật liệu, thời gian tiếp xúc, pH lên khả kháng khuẩn khảo sát iv ABSTRACT In this thesis, graphene oxide (GO) was synthesized by improved Hummers method Silver/reduced graphene oxide (Ag/rGO) nanocomposites were synthesized by in situ method with five different mass ratios of AgNO3 and GO (0.5:1; 1:1; 2:1; 4:1; and 8:1) L – ascorbic acid (LAA) has been selected as a chemical reducing agent for graphene oxide and ions silver rGO and silver nanoparticles (AgNPs) were synthesized to compare with nanocomposites material The characterization of GO, rGO, AgNPs, and Ag/rGO were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, transmission electron microscopy, and Brunauer – Emmett – Teller specific surface area The antibacterial activity of GO, rGO, AgNPs, and Ag/rGO were tested against Gram-negative (Pseudomonas aeruginosa) and Gram-positive (Staphylococcus aureus) bacteria by optical density and plate colony – counting methods The effects of various concentrations, contact times, and pH values on antibacterial activity of Ag/rGO were investigated v LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân tác giả thực hướng dẫn TS Nguyễn Hữu Hiếu, Phòng TN Trọng điểm ĐHQG – HCM Cơng nghệ Hóa học Dầu khí (CEPP), Trường Đại học Bách Khoa Các số liệu, kết nghiên cứu, kết luận luận văn hoàn toàn trung thực, chưa cơng bố cơng trình khác trước Tác giả xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Tác giả Nguyễn Minh Đạt vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT LUẬN VĂN iv ABSTRACT v LỜI CAM ĐOAN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH x DANH MỤC BẢNG xii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xiii MỞ ĐẦU TỔNG QUAN 1.1 Graphite 1.2 Graphene oxit 1.2.1 Cấu trúc 1.2.2 Phương pháp tổng hợp 1.2.3 Ứng dụng 1.3 Graphene graphene oxit dạng khử 1.3.1 Cấu trúc 1.3.2 Phương pháp tổng hợp 1.3.3 Ứng dụng 1.3.4 Cơ chế kháng khuẩn rGO 10 1.4 Nano bạc 11 1.4.1 Phương pháp tổng hợp 12 1.4.2 Ứng dụng 14 1.4.3 Cơ chế kháng khuẩn 14 1.5 Vật liệu nanocomposite bạc/graphene oxit dạng khử 16 1.5.1 Phương pháp tổng hợp 17 1.5.2 Ứng dụng 19 1.5.3 Cơ chế kháng khuẩn 20 1.6 Vi khuẩn 21 1.6.1 Vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa 22 1.6.2 Vi khuẩn Staphylococcus aureus 23 vii 1.7 Tình hình nghiên cứu trong/ngồi nước tính cấp thiết đề tài 24 1.7.1 Tình hình nghiên cứu 24 1.7.2 Tính cấp thiết 25 1.8 Mục tiêu, nội dung, phương pháp nghiên cứu, tính luận văn 26 1.8.1 Mục tiêu 26 1.8.2 Nội dung 26 1.8.3 Phương pháp nghiên cứu 26 1.8.4 Tính nghiên cứu 32 THỰC NGHIỆM 34 2.1 Hóa chất, dụng cụ, thiết bị địa điểm 34 2.1.1 Hóa chất 34 2.1.2 Dụng cụ thiết bị 34 2.1.3 Địa điểm thực luận văn 35 2.2 Thí nghiệm 35 2.2.1 Tổng hợp GO 35 2.2.2 Tổng hợp rGO 36 2.2.3 Tổng hợp AgNPs 37 2.2.4 Tổng hợp nanocomposite Ag/rGO 37 2.3 Phân tích cấu trúc – hình thái – đặc tính vật liệu 39 2.4 Thử nghiệm khả kháng khuẩn 39 2.4.1 Thí nghiệm xác định giá trị IC50 , MIC, MBC 39 2.4.2 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng nồng độ, thời gian tiếp xúc, pH 40 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 43 3.1 Cấu trúc – hình thái – đặc tính vật liệu 43 3.1.1 Phổ FTIR 43 3.1.2 Giản đồ XRD 44 3.1.3 Phổ Raman 45 3.1.4 Ảnh TEM 47 3.1.5 Diện tích bề mặt riêng 49 3.2 So sánh khả kháng khuẩn 49 3.2.1 Giá trị IC50 49 3.2.2 Giá trị MIC MBC 51 viii 3.3 Ảnh hưởng nồng độ, thời gian pH lên khả kháng khuẩn Ag/rGO3 52 3.3.1 Nồng độ 52 3.3.2 Thời gian tiếp xúc 53 3.3.3 pH 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ix Bảng 4.2.5: Kết khảo sát khả phát triển P aeruginosa S aureus môi trường pH khác Nồng độ đệm (µg/mL) P aeruginosa S aureus 400 200 100 50 25 12.5 6,25 pH5,6 0,29 0,708 0,724 0,972 0,933 0,926 0,931 pH7,2 0,253 0,82 0,87 0,869 0,866 0,846 0,847 pH8,7 0,433 0,736 0,742 0,828 0,968 0,926 0,946 pH5,6 1,293 1,495 1,476 1,561 2,118 2,116 2,142 pH7,2 0,533 0,559 0,633 0,618 0,723 0,764 0,797 pH8,7 0,476 0,522 0,57 0,604 0,711 0,726 0,777 Bảng 4.2.6: Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả kháng khuẩn P aeruginosa Nồng độ (µg/mL) pH 5,6 pH 7,2 pH 8,7 Ag/rGO3+đệm pH 5,6 Ag/rGO3+VK+LB+đệm pH 7,2 pH 8,7 pH 5,.6 Kết tính tốn pH 7,2 pH 8,7 3 3 Trung bình Sai số Trung bình Sai số Trung bình Sai số 400 0,395 0,512 0,480 0,396 0,405 0,402 0,522 0,513 0,516 0,481 0,497 0,499 0,001 0,010 0,007 0,006 0,0114 0,010 0,001 0,004 0,005 0,0114 0,001 0,017 0,019 0,012 0,0245 200 0,212 0,238 0,236 0,217 0,225 0,213 0,251 0,239 0,255 0,238 0,254 0,255 0,005 0,013 0,001 0,006 0,0152 0,013 0,001 0,017 0,010 0,0207 0,002 0,018 0,019 0,013 0,0237 100 0,138 0,160 0,112 0,153 0,141 0,186 0,176 0,161 0,169 0,138 0,125 0,117 0,015 0,003 0,048 0,022 0,0197 0,016 0,001 0,009 0,009 0,0186 0,026 0,013 0,005 0,015 0,0263 50 0,099 0,139 0,095 0,109 0,125 0,116 0,161 0,157 0,146 0,137 0,119 0,138 0,010 0,026 0,017 0,018 0,0199 0,022 0,018 0,007 0,016 0,0193 0,042 0,024 0,043 0,036 0,0266 25 0,059 0,064 0,068 0,465 0,458 0,471 0,845 0,859 0,868 1,186 1,168 1,179 0,406 0,399 0,412 0,406 0,0162 0,781 0,795 0,804 0,793 0,0288 1,118 1,100 1,111 1,110 0,0225 12,5 0,052 0,049 0,055 0,662 0,671 0,655 0,922 0,911 0,923 1,125 1,123 1,139 0,610 0,619 0,603 0,611 0,0199 0,873 0,862 0,874 0,870 0,0165 1,070 1,068 1,084 1,074 0,0217 6,25 0,046 0,044 0,045 0,811 0,826 0,815 0,891 0,879 0,871 1,044 1,078 1,055 0,765 0,780 0,769 0,771 0,0193 0,847 0,835 0,827 0,836 0,025 0,999 1,033 1,010 1,014 0,0431 Bảng 4.2.7: Kết khảo sát ảnh hưởng pH đến khả kháng khuẩn S aureus Nồng độ (µg/mL) pH 5,6 pH 7,2 pH 8,7 Ag/rGO3+đệm pH 5,6 Ag/rGO3+VK+LB+đệm pH 7,2 pH 8,7 pH 5,.6 Kết tính tốn pH 7,2 pH 8,7 3 3 Trung bình Sai số Trung bình Sai số Trung bình Sai số 400 0,395 0,512 0,480 0,393 0,377 0,378 0,513 0,524 0,526 0,514 0,516 0,515 0,017 0,001 0,002 0,007 0,022 0,003 0,014 0,016 0,011 0,017 0,018 0,020 0,019 0,019 0,013 200 0,212 0,238 0,236 0,547 0,568 0,569 0,583 0,572 0,585 0,698 0,701 0,697 0,357 0,378 0,379 0,371 0,031 0,388 0,377 0,390 0,385 0,017 0,452 0,455 0,451 0,453 0,019 100 0,138 0,160 0,112 0,571 0,554 0,573 0,686 0,687 0,668 0,855 0,852 0,856 0,451 0,434 0,453 0,446 0,026 0,526 0,527 0,508 0,520 0,027 0,733 0,730 0,734 0,732 0,019 50 0,099 0,139 0,095 0,688 0,667 0,688 0,689 0,671 0,684 0,847 0,848 0,851 0,605 0,584 0,605 0,598 0,030 0,592 0,574 0,587 0,584 0,023 0,752 0,753 0,756 0,754 0,006 25 0,059 0,064 0,068 0,88 0,884 0,867 0,953 0,949 0,969 0,819 0,823 0,821 0,821 0,825 0,808 0,818 0,022 0,889 0,885 0,905 0,893 0,026 0,751 0,755 0,753 0,753 0,025 12,5 0,052 0,049 0,055 0,868 0,877 0,859 1,028 1,012 1,021 0,905 0,901 0,899 0,816 0,825 0,807 0,816 0,022 0,979 0,963 0,972 0,971 0,020 0,850 0,846 0,844 0,847 0,025 6,25 0,046 0,044 0,045 0,867 0,859 0,848 0,982 0,994 0,99 1,226 1,223 1,227 0,821 0,813 0,802 0,812 0,024 0,938 0,950 0,946 0,945 0,015 1,181 1,178 1,182 1,180 0,019 CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ Nguyen Minh Dat, Pham Vu Duy Khang, Nguyen Le Phuong Tam, Hoang Minh Nam, Nguyen Huu Hieu, "Synthesis and antibacterial activity of silver/reduced graphene oxide nanocomposites against Salmonella typhimurium and Staphylococcus aureus", Vietnam Journal of Science, Technology and Engineering, 2018 Nguyen Minh Dat, Pham Vu Duy Khang, Nguyen Thuy Dung, Nguyen Tran Xuan Phuong, Nguyen Huu Hieu, "Synthesis, characterization, and antibacterial activity against Escherichia coli of zinc oxide/graphene oxide nanocomposite", Vietnam Journal Chemistry 55(5E3,4) 428-434, 2017 VIETNAM JOURNAL CHEMISTRY 55(5E3,4) 428-434 NOVEMBER 2017 Synthesis, characterization, and antibacterial activity against Escherichia coli of zinc oxide/graphene oxide nanocomposite Nguyen Minh Dat1, Pham Vu Duy Khang2, Nguyen Thuy Dung1, Nguyen Tran Xuan Phuong1, Nguyen Huu Hieu1,2* Key Laboratory of Chemical Engineering and Petroleum Processing, HCMUT, VNU-HCM Faculty of Chemical Engineering, HCMUT, VNU-HCM Received August 2017; Accepted for publication 20 October 2017 Abstract In this study, graphene oxide (GO) was prepared by modified Hummers method Zinc oxide/graphene oxide nanocomposite (ZnO/GO) was synthesized by coprecipitation method The ZnO powder and ZnO/GO nanocomposites were characterized by X-ray powder diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, transmission electron microscopy, Brunauer–Emmett–Teller specific surface area, and Raman spectroscopy The results showed that the ZnO nanoparticles in the size range of 12-20 nm were randomly decorated on the surface of GO sheets The antibacterial activity of GO, ZnO, and ZnO/GO were tested against Gram-positive bacteria Escherichia coli (E coli) The test results revealed that the antibacterial activity of the ZnO/GO nanocomposites is higher than that of GO and ZnO Keywords Zinc oxide, graphene oxide, nanocomposite, antibacterial activity, Escherichia coli INTRODUCTION In recent years, the increasing resistance of bacteria towards antibiotics has been led to serious problems This problem encourages researchers to study the new agents which can inhibit bacterial growth Organic antibacterial materials are used to develop multiple drug-resistant isolates Several types of metal and metal oxide nanoparticles such as silver (Ag), titanium dioxide (TiO2), zinc oxide (ZnO), gold (Au), calcium oxide (CaO), and copper oxide (CuO) exhibit strong antimicrobial activities [1-2] Zinc oxide (ZnO) has been used as an antibacterial agent ZnO can inhibit the growth of many different bacterial strains such as Enterococcus faecalis, E faecalis, Listeria monocytogenes, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Streptococcus pyogenes, S enterica serovar Enteritidis The antibacterial activity of ZnO nanoparticles (ZnONPs) is much higher than that of its counterpart ZnO microparticles The properties of ZnO nanoparticles are mostly characterized by their size However, factors such as large specific surface area, high surface energy facilitate the aggregation into big cluster of ZnONPs, therefore limiting their antibacterial activities [3-6] Graphene oxide (GO) is an oxidized derivative of graphene Functional oxygen-containing groups 435 such as hydroxyl (OH), epoxy (-O-), and carboxyl (COOH) are distributed on the hexagonal network of carbon atoms These oxygen functional groups assist the dispersion of GO in water to form a stable, colloidal suspension, providing active sites for hybridization with other materials, especially metals and metal oxide [3-4] In fabrication process, the aggregation of metal nanoparticles due to high surface energy can be minimized by using GO as a substrate [8] In addition, the crystal growth of nanoparticles between interlayers of GO leads to the exfoliation of GO Therefore, the composite consisting of ZnO and GO (ZnO/GO) may have superior antibacterial ability comparing with its precursors GO has an inhibitory effect on the growth of Escherichia coli (E coli) This direct interaction caused by GO sharp edges with bacteria has lead to the leakage of RNA through the damaged cell membranes [1] In this study, the ZnO/GO nanocomposite was synthesized by coprecipitation method [9] and characterized by using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and Raman spectroscopy Antimicrobial activity was performed by agar disk diffusion method [11] VJC, 55(5E3,4), 2017 Nguyen Huu Hieu et al respectively, and dried at 60oC for 24h The ZnO nanoparticles were obtained EXPERIMENTAL 2.1 Materials Graphite (particle size: 99.5 wt.%) were purchased from Vina Chemsol, Vietnam Zinc acetate dihydrate (Zn(CH3COO)2.2H2O, 99 wt.%), sodium nitrate (NaNO3, 99 wt.%), sodium hydroxide (NaOH, 99wt.%) and ethylene glycol (C2H4(OH)2, 99 wt.%) were purchased from Xilong Chemical (China) Bacteria E coli was purchased from Research Institute of Biotechnology and Environment (RIBE) – Nong Lam University (Vietnam); nutrient broth and nutrient agar were purchased from Titan Biotech Ltd (India) 2.2 Synthesis of graphene oxide GO was prepared from graphite by modified Hummers method [10] According to this method, 2.5 g of graphite and 1.25 g of sodium nitrate were mixed together and then added to 120 ml concentrated sulfuric acid under constant stirring at temperature of less than 10°C The first oxidation, 7.5 g of KMnO4 was added gradually to the above solution while maintaining the temperature at less than 20°C Next, the mixture was heated to 35°C and sonicated in an ultrasound bath (500 W) for h For the second oxidation, 7.5 g of KMnO4 was added to the mixture Then, the mixture was sonicated at 35°C for hour, followed by an addition of 400 mL of distilled water and 15 mL of H2O2, respectively The resulting mixture was centrifuged and washed with 10% HCl, deionized water, and ethanol, respectively, until pH of the mixture reaches 7, then dried at 60oC for 24h The obtained solid was graphite oxide (GO) The obtained GO was dispersed in distilled water to achieve a concentration of mg/mL GO suspension was obtained after 12 hours of ultrasonication treatment Finally, GO was centrifuged and dried at room temperature 2.3 Synthesis of zinc oxide nanoparticles 2,5 g of Zn(CH3COO)2.2H2O was dispersed in 80 mL C2H4(OH)2 The mixture was stirred and heated to 120oC Then, 2.5 g NaOH was slowly added to the mixture The reaction was continued at 120oC for hour The resulting mixture was centrifuged and washed with deionized water and ethanol, 436 2.4 Synthesis of zinc oxide/graphene oxide nanocomposite ZnO/GO nanocomposite was synthesized by a coprecipitation method [12] Briefly, 0.1 g GO was added to 80 ml of C2H4(OH)2, following by the addition of 2.5 g Zn(CH3COO)2.2H2O The mixture was then dispersed by ultrasonicating for hour Then, the mixture was stirred and heated to 120oC for 2.5 hour 2.5 g NaOH were added, then continue the reaction at 120oC for hour The resulting mixture was centrifuged and washed with deionized water and ethanol, respectively, until pH of the mixture reaches 7, and dried at 60oC The ZnO/GO nanoparticles were obtained 2.5 Characterization XRD was performed using Cu K radiation (λ = 0.154 nm) in the range of ~ 80° (D2 Pharser, Brucker, Germany) It was used to investigate and characterize the structure of materials The surface functional groups were observed by the FTIR (Alpha-E, Bruker Optik GmbH, Ettlingen, Germany) using KBr pellets within the wavenumber range from 400 to 4000 cm-1 TEM (S-4800, Hitachi, Japan) was performed at an accelerating voltage of 100 kV Raman spectra were recorded using LabRam micro-Raman spectrometer with an excitation wavelength of 632 nm (He–Ne laser) 2.6 Antibacterial test A zone of inhibition test is a qualitative method used to measure antibiotic resistance The sterilized nutrient agar was poured onto the Petri plates and left for a while until the agar solidified and E.coli was implanted on the agar surface Filter paper containing the test compound (GO, ZnO, and ZnO/GO) at concentration of 0.1 mg/ml was placed on the agar surface The petri dishes were incubated for 24 hour at 37oC Antimicrobial agent diffused into the agar and inhibited the growth of E coli Finally, the diameters of inhibition growth zones are measured by using a metric [11] RESULTS AND DISCUSSIONS 3.1 Characterization 3.1.1 XRD Synthesis, characterization, and antibacterial … VJC, 55(5E3,4), 2017 (C=O), and 1080 cm-1 (C–O) The peak at 1627 cm-1 was the stretching vibration of C=C When compared with the FTIR spectra of GO, FTIR spectra of ZnO/GO showed obvious decrease in peaks intensity of OH, C=O, C=C, and CO This indicated that GO was reduced by ethylene glycol at high temperature Moreover, there is a significant decrease of peak intensity at 445 cm-1 for ZnO This indicates that ZnO nanoparticles has attached onto GO nanosheets due to charge interaction between GO sheets and ZnO particles [13-16,21] 3.1.2 TEM Figure 1: : XRD patterns of ZnO, GO, and ZnO/GO The XRD pattern of GO, ZnO, ZnO/GO) are shown in Figure The strong peak at 2θ = 12.05o assigning to the (001) basal plane are corresponded to the interlayer distance of 7.34 Å between GO sheets The diffraction peaks at 31.75o, 34.09o, 36.25o, 47.53o, 56.57o, 62.85o, and 67.93o are assigned to the (100), (002), (101), (102), (110), (103), and (112) crystallographic planes of ZnO, respectively [6] The nanocomposite ZnO/GO have similar XRD patterns to ZnO However, there is no distinctive diffraction peak relating to (001) plane of GO This indicated that the anchoring of ZnO on the surface of the GO sheets prevents the stacking of GO layers [13-14] Figure presents the TEM images of GO and ZnO/GO nanocomposite, corresponding to image (a), and (b), respectively In figures (b), the light gray thin films are the GO sheets and the dark regions on the GO sheets are due to the presence of ZnO nanoparticles The nanoparticles are mostly spherical in shape, the size of ZnO nanoparticles are in the range of 12-20 nm and were decorated uniformly on the GO sheets [19,20] 3.1.2 FTIR (a) The spectra of GO, ZnO, and ZnO/GO are shown in Figure The peaks of the oxygen-containing functional groups were at 3415 cm-1 (OH), 1735 cm-1 (b) Figure 3: TEM images of (a) GO and (b) ZnO/GO 3.1.3 Raman The Raman spectra of GO and ZnO/GO composite are shown in Figure Raman spectroscopy was used to confirm the existence of GO in ZnO/GO composite Raman spectra of GO displayed two distinctive peaks at 1323.02 cm-1 and 1577.74 cm-1, Figure 2: FTIR spectra of GO, ZnO, and ZnO/GO 437 VJC, 55(5E3,4), 2017 corresponding to D-band and G-band, respectively ZnO/GO Raman spectra presented two peaks at Dband (1371.09 cm-1) and G-band (1629.93 cm-1) The intensity ratio of the D-band and G-band (ID/IG), which provides valuable information regarding the defects, was used to measure the quality of the graphitic structures The ID/IG ratios of GO and ZnO/GO are 1.04 and 1.06, respectively This result showed that ID/IG ratio for GO is lower than that of ZnO/GO, indicating that GO has fewer defects than ZnO/GO [1718] Nguyen Huu Hieu et al ZnO/GO against E Coli by disk diffusion method Table 1: Results of antibacterial tested Material at concentration of 0.1 mg/ml GO ZnO ZnO/GO Inhibition zone diameter (mm) 8.67 8.58 17.12 CONCLUSIONS The analysis results from XRD patterns, FTIR spectra, TEM images, and Raman spectroscopy showed that ZnO/GO nanocomposite was fabricated successfully using coprecipitation method The antibacterial test results revealed that the antibacterial activity of the ZnO/GO nanocomposite was higher than that of GO and ZnO Therefore, ZnO/GO nanocomposite could be used as an effective antibacterial material against pathogenic E coli Figure 5: Raman spectra of GO and ZnO/GO 3.2 Antibacterial activity The antibacterial activities of ZnO, GO, and ZnO/GO was investigated against E coli using the disk diffusion method The initial concentration of each material is 0.1 mg/mL After incubation at 37oC for 24 hours the zone of inhibition were measured Figure presented the antibiotic activity of GO, ZnO, and ZnO/GO against E Coli The diameter of inhibition zones (in millimeters) of different antibacterial agents are shown in Table The diameter of inhibition zone of ZnO/GO is highest among comparing with that of GO and ZnO Therefore, ZnO/GO is an effective antibacterial agent comparing with GO and ZnO REFERENCES Solmaz Maleki Dizaj, Afsaneh Mennati, Samira Jafari, Khadejeh Khezri, Khosro Adibkia Antimicrobial Activity of Carbon-Based Nanoparticles, Adv Pharm Bull, 5(1), 19-23 (2015) Jehad M Yousef, Enas N Danial In Vitro Antibacterial Activity and Minimum Inhibitory Concentration of Zinc Oxide and Nano-particle Zinc oxide, Journal of Health Sciences, 2(4), 38-42 (2012) Yan-Wen Wang, Aoneng Cao, Yu Jiang, Xin Zhang, JiaHui Liu, Yuanfang Liu, and Haifang Wang Superior Antibacterial Activity of Zinc Oxide/Graphene Oxide, ACS Appl Mater Interfaces, 6, 2791−2798 (2014) Daniel R Dreyer, Sungjin Park, Christopher W Bielawski and Rodney S Ruoff The chemistry of graphene oxide, Chem Soc Rev., 39, 228–240 (2010) Yasir Hasan Siddique, Wasi Khan, Saba Khanam, Smita Jyoti, Falaq Naz, Rahul, Braj Raj Singh, and Alim H Naqvi Toxic Potential of Synthesized Graphene Zinc Oxide Nanocomposite in the Third Instar Larvae of Transgenic Drosophila melanogaster (hsp70-lacZ)Bg9, BioMed Research International (2014) Figure 5: Antibiotic activities of GO, ZnO, and Yuvaraj Haldorai, Walter Voit b, Jae-Jin Shim Nano ZnO@reduced graphene oxide composite for high performance supercapacitor: Green synthesis in supercritical fluid, Electrochimica Acta, 120, 65–72 (2014) Synthesis, characterization, and antibacterial … VJC, 55(5E3,4), 2017 14 D Cal, M Song, Preparation of fully exfoliated graphite oxide nanoplatelets in organic solvents, J Mater Chem., 17, 3678-3680 (2007) Amna Sirelkhatim, Shahrom Mahmud, Azman Seeni, Noor Haida Mohamad Kaus, Ling Chuo Ann, Siti Khadijah Mohd Bakhori, Habsah Hasan, Dasmawati Mohamad Review on Zinc Oxide Nanoparticles: Antibacterial Activity and Toxicity Mechanism, NanoMicro Lett, 7(3), 219–242 (2015) 15 F S Ghoreishi, V.A., M Samadpour Synthesis and Characterization of Graphene-ZnO Nanocompositeand its Application in Photovoltaic Cells, Journal of Nanostructures, 3, 453- 459 (2013) Biao Song, Chang Zhang, Guangming Zeng, Jilai Gong, Yingna Chang, Yan Jiang Antibacterial properties and mechanism of graphene oxide-silver nanocomposites as bactericidal agents for water disinfection*, Archives of Biochemistry and Biophysics xxx, 1-10 (2016) 16 Yang Yang, L.R., Chao Zhang, Shu Huang, and Tianxi Liu Facile Fabrication of Functionalized Graphene Sheets (FGS)/ZnO Nanocomposites with Photocatalytic Property, ACS Appl Mater Interfaces, 3, 2779–2785, (2011) J Sawai, T Yoshikawa Quantitative Evaluation of Antifungal Activity of Metallic Oxide Powders (MgO, CaO and ZnO) By an Indirect Conductimetric Assay, J Appl Microbiol., 96, 803- 809 (2004) 17 Ferrari, A.C., Robertson, J., Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon, Phys Rev B, 6, 14095-14107 (2000) 18 Tuinstra F., Koenig J.L., Raman spectrum of graphite, Journal of Chemical Physics, 53, 1126– 1130 (1970) 10 L Shahriary, A A Athawale Graphene Oxide Synthesized by using Modified Hummers Approach, International Journal of Renewable Energy and Environmental Engineering, 2(1), 58-63 (2014) 19 Benxia Li, Tongxuan Liu, Yanfen Wang, Zhoufeng Wang, ZnO/graphene-oxide nanocomposite with remarkably enhanced visible-light-driven photocatalytic performance, Journal of Colloid and Interface Science, 377, 114–121 (2012) 11 Mounyr Balouiri, Moulay Sadiki, Saad Koraichi Ibnsouda Methods for in vitro evaluating antimicrobial activity: A review*, Journal of Pharmaceutical Analysis, 6, 71–79 (2016) 20 Ying Huang, T.W., Xiaolei Zhao, Xinlong Wang, Lu Zhou, Yuanyuan Yang, Fenghui Liao and Yaqing Ju, Poly(lactic acid)/graphene oxide–ZnO nanocomposite films with good mechanical, dynamic mechanical, anti-UV and antibacterial properties, Journal of Chemical Technology and Biotechnology (2014) 12 W Zou, J Zhu, X Wang, Preparation and characterization of Graphene oxide-ZnO nanocomposites, Materials Science Forum, 668, 228232 (2011) 13 Angshuman Ray Chowdhuri, Satyajit Tripathy, Soumen Chandra, Somenath Roy, Sumanta Kumar Sahu, A ZnO Decorated Chitosan-Graphene Oxide Nanocomposite Shows Significantly Enhanced Antimicrobial Activity with ROS Generation, RSC Adv (2015) Corresponding author: 21 Flavio P., Nerina A., Tiziana M., Angela C., Temperature influence on the synthesis of pristine graphene oxide and graphite oxide, Materials Chemistry and Physics, 164, 71-77 (2015) Nguyen Huu Hieu Ho Chi Minh City University of Technology - VNU HCM Key Laboratory of Chemical Engineering and Petroleum Processing No 268 Ly Thuong Kiet, Ward 14, District 10, Ho Chi Minh City, Vietnam Email: nhhieubk@hcmut.edu.vn; Telephone number: 0918 498 177 439 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Nguyễn Minh Đạt Ngày, tháng, năm sinh: 16/03/1994 Nơi sinh: Bến Tre Địa liên lạc: Ấp Chánh, Tiên Thủy, Châu Thành, Bến Tre QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2012 – 2016: Sinh viên Đại học Công Nghiệp TP HCM 2016 - 2018: Học viên cao học, Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP HCM Q TRÌNH CƠNG TÁC 2017 – 2018: Nghiên cứu viên Phịng thí nghiệm Trọng điểm ĐHQG HCM Cơng nghệ hóa học Dầu khí, ĐH Bách Khoa ... trội vật liệu tiền chất ứng dụng kháng khuẩn 1.5 Vật liệu nanocomposite bạc/graphene oxit dạng khử Vật liệu composite vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhằm mục đích tạo vật liệu. .. VÀ NỘI DUNG: 2.1 Tổng quan Vật liệu graphite, graphene oxit, graphene oxit dạng khử, nano bạc, vật liệu nanocomposite bạc/graphene oxit dạng khử, vi khuẩn, chế kháng khuẩn 2.2 Thực nghiệm - Tổng. .. pháp tổng hợp vật liệu  Tổng hợp GO phương pháp Hummers cải tiến [5];  Tổng hợp rGO phương pháp khử hóa học với chất khử LAA [20];  Tổng hợp AgNPs khử hóa học chất khử LAA;  Tổng hợp nanocomposite