Nghiên cứu xác định thành phần hóa học của tinh dầu sả và ứng dụng làm tác nhân khử trong tổng hợp nano bạc từ dung dịch bạc nitrat

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA HỌC NGUYỄN TRẦN THIÊN ÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA TINH DẦU SẢ VÀ ỨNG DỤNG LÀM TÁC NHÂN KHỬ TRONG TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ DUNG DỊCH BẠC NITRAT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS LÊ TỰ HẢI Đà Nẵng - Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN TRẦN THIÊN ÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TINH DẦU SẢ VÀ ỨNG DỤNG LÀM TÁC NHÂN KHỬ TRONG TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ DUNG DỊCH BẠC NITRAT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN HÓA HỌC Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CẢM ƠN Lời em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Lê Tự Hải, người quan tâm hướng dẫn tận tình suốt thời gian thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn q thầy phịng thí nghiệm Hóa Lí, phịng máy đo UV-VIS phịng Xử lí mẫu thuộc Khoa Hóa Học giúp đỡ tận tình, chia kiến thức hỗ trợ em suốt trình thực nghiệm Em xin gửi đến gia đình lịng biết ơn tình cảm u thương ln động viên, tạo hội cho em học tập, nghiên cứu giảng đường Đại học Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 23 tháng 04 năm 2019 Nguyễn Trần Thiên Ân TÓM TẮT Trong đề tài này, dung dịch nano bạc tổng hợp theo phương pháp tổng hợp xanh với chất khử tinh dầu Sả, muối bạc sử dụng bạc nitrat (AgNO 3), chất ổn định PVA Kích thước hình thái hạt nano bạc kiểm sốt thơng số như: tỉ lệ chất khử muối bạc, nồng độ bạc nitrat thời gian phản ứng Quang phổ hấp thụ UV-Vis sử dụng để xác định diện nano bạc dung dịch sau phản ứng Đỉnh hấp thụ cực đại nano bạc nằm khoảng từ 420-480 nm Kết chụp TEM EDX giúp xác định hình dáng kích thước hạt nano tạo thành MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu sả chanh tinh dầu sả chanh 1.1.1 Nguồn gốc phân bố 1.1.2 Đặc tính sinh thái 1.1.3 Giá trị thực tiễn 1.1.4 Các loài sả khác 1.1.5 Tinh dầu sả .10 1.2 Sơ lược công nghệ nano vật liệu nano 13 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 13 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 14 1.2.3 Công nghệ nano .15 1.2.4 Vật liệu nano 18 1.3 Khái quát hạt nano kim loại hạt nano bạc .19 1.3.1 Hạt nano kim loại 19 1.3.2 Hạt nano bạc 21 CHƯƠNG 27 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .27 2.1 Nguyên liệu .27 2.1.1 Hóa chất 27 2.1.2 Trang thiết bị 27 2.2 Phương pháp nghiên cứu 27 2.2.1 Phương pháp phổ tử ngoại khả kiến (UV – VIS) 28 2.2.2 Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 28 2.2.3 Phổ tán sắc lượng tia X (EDX) 30 2.3 Thực nghiệm 31 2.3.1 Xác định thành phần hóa học tinh dầu Sả chanh phương pháp sắc ký ghép khối phổ 32 2.3.2 Tổng hợp nano bạc 33 CHƯƠNG 36 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Kết xác định thành phần hóa học tinh dầu Sả 36 3.2 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo nano bạc .42 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ dịch chiết lên trình tạo nano bạc .42 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng lên trình tạo nano bạc 43 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch bạc nitrat 45 3.3 Đánh giá kết 47 3.3.1 Điều kiện phản ứng 47 3.3.2 Đặc tính hạt nano bạc tạo thành .48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT GC – MS : Sắc ký khí ghép khối phổ Tm : Nhiệt độ nóng chảy CTPT : Cơng thức phân tử CTCT : Công thức cấu tạo E coli : Vi khuẩn Escherichia coli EDX : Phổ tán sắc lượng tia X DNA : Deoxyribonucleic acid HIV/AIDS : Hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải PVA : Polyvinyl alcohol PVP : Polyvinyl pyrrolidone PEG : Polyethylene glycol TEM : Kính hiển vi điện tử truyền qua UV : Tia cực tím UV-Vis EDX : Quang phổ hấp thụ phân tử : Phổ tán sắc lượng tia X DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 1.2 1.3 3.1 3.2 3.3 3.4 Tên bảng Số nguyên tử lượng bề mặt hạt nano hình Độ dài đặc trưng số tính chất vật liệu Số nguyên tử bạc đơn vị thể tích Kết thử cảm quan Kết phân tích GC/MS tinh dầu Sả So sánh thành phần hóa học tinh dầu Sả thu với đồ án với cơng trình nghiên cứu khác Điều kiện tối ưu khảo sát tạo thành nano bạc Trang 21 DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Trang 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Thân Sả Lá Sả Tinh dầu Sả chanh CTCT Geranial (Citral A) Neral (Citral B) CTCT Geraniol Nerol Cốc Lycurgus (Roman, kỷ IV TCN) Tác động ion bạc lên vi khuẩn Ion bạc vơ hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy vi khuẩn Ion bạc liên kết với base DNA Bình sữa làm nhựa có pha thêm nano bạc Tất làm sợi nilon có pha nano bạc Điều hòa sử dụng lọc nano bạc Khẩu trang nano bạc viện môi trường sản xuất Ảnh SEM hạt nano bạc kết hợp với film polyolefin Cân phân tích Máy khuấy từ Máy đo UV – VIS Sơ đồ mô cấu tạo máy đo UV – VIS Phổ chuẩn hạt nano bạc ứng với đường kính khác 5 10 11 12 20 22 23 23 25 25 25 26 26 27 27 27 28 29 2.6 2.7 Nguyên lý kính hiển vi điện tử truyền qua Kính hiển vi điện tử quét JMS 5410 có kèm thêm phụ kiện 30 31 2.8 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 EDX Sơ đồ quy trình thực nghiệm Phổ MS α-Citral (Geranial) Phổ MS β-Citral (Netral) Phổ MS Ocimene Phổ MS β-Pinene Phổ UV – VIS hạt nano nồng độ khảo sát Sự thay đổi màu sắc dung dịch nano bạc theo tỉ lệ thể tích Phổ UV – VIS hạt nano thời gian khảo sát Sự thay đổi màu sắc dung dịch nano bạc theo thời gian 32 38 39 40 41 42 43 44 45 3.9 3.10 phản ứng Phổ UV – VIS hạt nano nồng độ khảo sát Sự thay đổi màu sắc dung dịch nano bạc theo nồng độ bạc 46 47 3.11 nitrat Ảnh chụp TEM EDX mẫu nano bạc 49 36 Dựa vào kết phân tích trên, cho thấy tinh dầu chiết tách phần lớn gồm có monoterpenes (chiếm khoảng 90%) Trong đó, α-citral chiếm 55,47%, β-citral chiếm 36,01%, isogeranial chiến 1,25% Kết nghiên cứu thành phần hóa học tinh dầu Sả chanh so sánh với thành phần hóa học nhóm nghiên cứu trường đại học Cần thơ thực Bảng 3.3: So sánh thành phần hóa học tinh dầu Sả thu với đồ án với cơng trình nghiên cứu khác STT Hợp chất α-Citral (Geranial) β-Citral (Netral) Ocimene Caryopyllene β-Pinene Eudesm -7(11)-en-4-ol Isogeranial Hàm lượng % Trong đồ án Nghiên cứu khác 55.47 41.25 36.01 26.27 0.75 3.44 1.83 1.85 8.935 1.25 - So sánh thành phần hóa học tinh dầu Sả đồ án với nghiên cứu khác cho thấy phụ thuộc vào họ Sả mà thành phận hàm lượng chất hóa học tinh dầu khác Tuy nhiên, thành phần ln có tinh dầu Sả chiếm hàm lượng cao α-Citral (Geranial) β-Citral (Netral), có ý nghĩa thương mại to lớn, ứng dụng mỹ phẩm, nước hoa dược phẩm Một số phổ GC thành phần tinh dầu Sả 37 Hình 3.1: Phổ MS α-Citral (Geranial) 38 Hình 3.2: Phổ MS β-Citral (Netral) 39 Hình 3.3: Phổ MS Ocimene 40 Hình 3.4: Phổ MS β-Pinene 3.2 Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo nano bạc 41 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ dịch chiết lên trình tạo nano bạc Kết khảo sát phụ thuộc khả tạo nano bạc vào tỉ lệ dịch chiết biểu diễn hình 3.5 Tỉ lệ 1:30 Tỉ lệ 3:30 Tỉ lệ 5:30 Tỉ lệ 7:30 Tỉ lệ 9:30 Hình 3.5: Phổ UV – VIS hạt nano tỉ lệ thể tích khảo sát 42 Hình 3.6: Sự thay đổi màu sắc dung dịch nano bạc theo tỉ lệ thể tích  Nhận xét: Từ hình 3.5 cho thấy tỉ lệ V dịch chiết : Vbạc nitrtat 1ml/30ml mật độ quang đo cao (Amax = 1,56872) nằm khoảng 445 – 465nm, chứng tỏ dung dịch tạo dung dịch nano bạc Nếu tiếp tục tăng khối lượng dịch chiết giá trị mật độ quang giảm dần khơng cho peak Có thể giải thích sau: thể tích dịch chiết vượt 1ml chất chiết nhiều làm hạt nano bạc tạo nhanh, dễ keo tụ lại, hạt tạo thành có kích thước lớn gây giảm mật độ quang nhiễu peak Vì vậy, tỉ lệ thích hợp khoảng 1ml/30ml cho lần khảo sát sau Với giá trị bước sóng hấp thụ cực đại đo khoảng 445 - 465nm dự đốn kích thước hạt nano nằm khoảng 20 – 30 nm 3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng lên trình tạo nano bạc Kết khảo sát phụ thuộc khả tạo nano bạc vào thời gian phản ứng biểu diễn hình 3.7 43 Thời gian 10 phút Thời gian 20 phút Thời gian 30 phút Thời gian 40 phút Thời gian 60 phút Hình 3.7: Phổ UV – VIS hạt nano thời gian khảo sát 44 Hình 3.8: Sự thay đổi màu sắc dung dịch nano bạc theo thời gian phản ứng  Nhận xét: Từ hình 3.7 cho thấy tăng thời gian phản ứng mật độ quang tăng lên đạt kết cao sau 30 phút (Amax = 1,45787) nằm bước sóng khoảng 461,6 nm chứng tỏ dung dịch nano bạc Nếu tiếp tục tăng thời gian phản ứng mật độ quang giảm Có thể giải thích thời gian phản ứng 30 phút tạo lượng chất khử thích hợp để khử lượng ion bạc lớn thành bạc nano Khi tăng thời gian chiết tách chất khơng có lợi cho q trình tạo nano bạc làm cho q trình tạo nano bạc q nhanh dẫn đến tượng keo tụ giảm mật độ quang Vì vậy, thời gian 30 phút cho lần khảo sát sau 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ dung dịch bạc nitrat Kết khảo sát phụ thuộc trình tạo nano bạc vào nồng độ dung dịch bạc nitrat biểu diễn hình 3.9 45 Nồng độ 100ppm Nồng độ 200 ppm Nồng độ 300 ppm Nồng độ 400 ppm Nồng độ 500 ppm Hình 3.9: Phổ UV – VIS hạt nano nồng độ khảo sát 46 Hình 3.10: Sự thay đổi màu sắc dung dịch nano bạc theo nồng độ bạc nitrat  Nhận xét: Từ hình 3.9 cho thấy nồng độ dung dịch AgNO tăng dần từ 100ppm đến 500ppm giá trị mật độ quang đo giảm dần, nghĩa lượng nano bạc tổng hợp giảm, đạt giá trị lớn với nồng độ 100ppm (A max= 1,56583) nằm bước sóng khoảng 462 nm, chứng tỏ dung dịch nano bạc Giá trị mật độ quang giảm giải thích: nồng độ này, hạt nano bạc tạo có kích thước lớn, dễ bị keo tụ Trong trình bảo quản dung dịch hạt nano bạc, thấy xuất tụ bạc mẫu có nồng độ từ 200ppm đến 500ppm nghĩa hạt nano bạc tạo thành khơng bền điều kiện khảo sát Vì vậy, chọn giá trị nồng độ dung dịch AgNO thích hợp C = 100ppm, đảm bảo dung dịch hạt nano bạc tổng hợp bền, không bị keo tụ 3.3 Đánh giá kết 3.3.1 Điều kiện phản ứng Từ yếu tố tỉ lệ dịch chiết bạc nitrat, thời gian phản ứng nồng độ bạc nitrat tham gia phản ứng khảo sát trên, ta rút điều kiện tối ưu để tổng hợp nano bạc khảo sát đặc tính Bảng 3.4: Điều kiện tối ưu khảo sát tạo thành nano bạc Tỉ lệ Vdịch chiết : Vbạc nitrat : 30 PVA Nhiệt độ Thời gian phản (%) ứng (T0C) (phút) 26 30 0,5 Nồng độ AgNO3 (ppm) 100 47 3.3.2 Đặc tính hạt nano bạc tạo thành 48 Hình 3.11: Ảnh chụp TEM EDX mẫu nano bạc  Nhận xét: Hạt nano tổng hợp có dạng hình cầu Kích thước hạt phân bố từ 9,98 – 16,1 nm Các hạt phân bố khơng có sa lắng, kết tụ dung dịch Chứng minh việc tổng hợp thành cơng hạt nano bạc với đặc trưng hình dáng kích thước tính chất hạt nano Phổ phân tích nguyên tố EDX cho thấy, thành phần hạt nano bạc thu bạc 49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong khuôn khổ luận văn, qua trình nghiên cứu thực nghiệm rút kết luận sau: 1.1 Xác định thành phần hóa học dịch chiết Sả Dịch chiết Sả có chứa hợp chất α-Citral (Geranial), β-Citral (Netral), Ocimene, β-Pinene 1.2 Các điều kiện thích hợp để tổng hợp nano bạc ˗ ˗ ˗ ˗ Nồng độ dung dịch AgNO3: 1ppm Tỉ lệ thể tích dịch chiết/thể tích dung dịch AgNO3 : 1ml /30ml Nhiệt độ tạo nano bạc: 26oC ( nhiệt độ phòng) Thời gian phản ứng: 30 phút 1.3 Kết khảo sát đặc tính hạt nano bạc Từ kết đo TEM, EDX khẳng định hạt nano bạc tổng hợp từ dung dịch bạc nitrat dịch chiết Sả có dạng hình cầu với kích thước từ 4,54nm đến 16,1nm KIẾN NGHỊ ˗ Tiếp tục nghiên cứu chế tạo hạt nano bạc nói riêng nano kim loại nói chung phương pháp sinh học, hướng thân thiện với môi trường ˗ Khảo sát thêm số điều kiện ảnh hưởng tới tạo thành nano bạc từ dịch chiết như: Sự ảnh hưởng tốc độ khuấy, độ Ph dung dịch lên trình tổng hợp, hàm lượng chất ổn định PVA, phân tích nhiễu xạ tia X (XRD), … ˗ Nghiên cứu tổng hợp nano bạc từ nguồn nguyên liệu khác tối ưu mặt kinh tế khả ứng dụng Có thể tổng hợp dựa phận khác Sả 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Văn Chi, Vũ Văn Chuyên, Phan Nguyên Hồng, Trần Hợp, Cây cỏ thường thấy Việt Nam, tập 1, NXB KHKT 1973 [2] Nguyễn Văn Đàn, Ngô Ngọc Khuyến, Hợp chất thiên nhiên dùng làm thuốc, NXB y học Hà Nội 1999 [3] Đỗ Tất Lợi, Những thuốc vị thuốc, NXB KHKT Hà Nội 1992 [4] Đỗ Tất Lợi, Tinh dầu Việt Nam, NXB Y học TP HCM 1985 [5] http://vi.wikipedia.org/wiki/congnghenano [6] http://en.wikipedia.org/wiki/Silver [7] Bùi Xuân Vững, Giáo trình phân tích cơng cụ [8].Https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/materialsscience/nanomaterials/silver-nanoparticles.html [9] https://vi.wikipedia.org/wiki/PhotansacnangluongtiaX ... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN TRẦN THIÊN ÂN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC TINH DẦU SẢ VÀ ỨNG DỤNG LÀM TÁC NHÂN KHỬ TRONG TỔNG HỢP NANO BẠC TỪ DUNG DỊCH BẠC NITRAT KHÓA LUẬN... phản ứng dung mơi Với lí trên, chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu với nội dung ? ?Nghiên cứu xác định thành phần hóa học tinh dầu Sả ứng dụng làm tác nhân khử tổng hợp nano bạc từ dung dịch bạc nitrat? ??... tiêu nghiên cứu ˗ Nghiên cứu xác định thành phần hóa học có tinh dầu Sả ˗ Xây dựng quy trình điều chế hạt nano bạc từ dung dịch AgNO dịch chiết Sả phân tích số đặc tính hạt nano bạc tạo thành,