CÁC hạt NANO VÀNG được ổn ĐỊNH BẰNG các TINH THỂ NANO XENLULO được GHÉP POLY(4 VINYLPYRIDINE) làm CHẤT xúc tác HIỆU QUẢ và có THỂ tái CHẾ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN VẬT LIỆU POLYMER & COMPOSITE TIỂU LUẬN MÔN HỌC COMPOSITE & NANOCOMPOSITE CÁC HẠT NANO VÀNG ĐƯỢC ỔN ĐỊNH BẰNG CÁC TINH THỂ NANO XENLULO ĐƯỢC GHÉP POLY(4-VINYLPYRIDINE) LÀM CHẤT XÚC TÁC HIỆU QUẢ VÀ CÓ THỂ TÁI CHẾ HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN Phạm Duy Khanh_18190071_18190071@student.hcmus.edu.vn Phạm Minh Quang_18190037_18190037@student.hcmus.edu.vn -TP HỒ CHÍ MINH - 7/2021 Điểm bật _Tinh thể nano xenlulo làm hỗ trợ cho chất xúc tác nano vàng _Chất xúc tác nano tái chế sử dụng CNC ghép poly (4-vinylpyridine) _Đã đạt tần số quay lớn 5500 h-1 21 trừu tượng _Các tinh thể nano xenlulo ghép poly (4-vinylpyridine) (P4VP) đáp ứng với pH (P4VP-g-CNC) điều chế Bộ chuyển đổi nguyên tử khởi tạo bề mặt Polymerization (SI-ATRP) sau sử dụng để ổn định hạt nano vàng (Au NP) chất xúc tác nano hiệu tái chế để khử 4-nitrophenol (4NP) Sự diện bàn chải P4VP bề mặt CNC kiểm soát phát triển Au NPs mang lại đường kính trung bình nhỏ so với Au NPs lắng đọng trực tiếp nguyên sinh Máy CNC Màn trình diễn xúc tác Au NPs nguyên sơ, Au @ CNC Au @ P4VP-g-CNC so sánh cách đo tần số quay vòng (TOF) để giảm xúc tác 4NP So với NP nguyên sinh Au, hoạt tính xúc tác Au @ CNC Au @ P4VP-g CNC tốt 10 24 lần Hơn nữa, vật liệu Au @ P4VP-g-CNC thu hồi cách tạo pH> 5, chất xúc tác nano tái chế mức cao hoạt động Từ khóa Tinh thể nano xenlulo; poly (4-vinylpyridin); ATRP; hạt nano vàng; chất xúc tác; 4nitrophenol Giới thiệu Các hạt nano oxit kim loại kim loại (NP) thu hút ý ngày tăng thập kỷ gần đặc tính bật ứng dụng rộng rãi chúng lĩnh vực số cảm biến sinh học, xúc tác, chất kháng khuẩn quang điện tử (Chen, Cao, Quinlan, Berry, & Tam, 2015; Huang, 2016; Rezayat, Blundell, Camp, Walsh, & Thielemans, 2014; Schlesinger, Giese, Blusch, Hamad, & MacLachlan, 2015; Shi cộng sự, 2015; Tang, Shi, Berry, & Tam, 2015; Xinyun Wu cộng sự, 2016; Zhang cộng sự, 2016) Trong số kim loại khác NP oxit kim loại, hạt nano vàng (Au NP) NP thú vị hoạt tính xúc tác cao chúng nhiều phản ứng hóa học (Li cộng sự, 2015) Tuy nhiên, NPN Au dễ bị kết tụ diện tích bề mặt riêng cao chúng (Wu et al., 2016) Hoạt tính xúc tác NP Au phụ thuộc vào kích thước có xu hướng giảm theo kết tụ ngày tăng Do đó, chất ổn định thường yêu cầu để tăng cường ổn định NP Trong số chất ổn định vô hữu khác (Chang & Chen, năm 2009; Fang, Yang, Gao, & Li, 2014; Shan cộng sự, 2010; Zhang cộng sự, 2016), nguồn gốc tự nhiên vật liệu, đặc biệt polysaccharid, hấp dẫn mối quan tâm ngày tăng tác động đến môi trường phát triển bền vững (Pandey, Goswami, & Nanda, 2013; Shan cộng sự, 2010; Tagad cộng sự, 2014) Tinh thể nano xenlulo (CNC) hạt nano dựa sinh học tạo sulfuric thủy phân axit chất xenlulo, chẳng hạn xenluloza vi tinh thể, giấy bột giấy (Habibi, Lucia, & Rojas, 2010; Peng, Dhar, Liu, & Tam, 2011; Siqueira, Bras, & Dufresne, 2010) Các hạt nano hình que tái tạo, tương thích sinh học, hiển thị độ bền kéo cao mơ đun đàn hồi, có mật độ hệ số nhiệt thấp mở rộng chúng có xu hướng tự lắp ráp để tạo thành pha nematic (Thương hiệu, Pecastaings, & Sèbe, 2017; Eichhorn, 2011; Lagerwall cộng sự, 2014; Picard, Simon, Kadiri, LeBreux, & Ghozayel, 2012; Roy, Semsarilar, Guthrie, & Perrier, 2009; Tang, Sisler, Grishkewich, Tam, 2017; Zhang, Tingaut, Rentsch, Zimmermann, & Sèbe, 2015) Kết CNC cung cấp loạt tài sản, khai thác lĩnh vực mỹ phẩm, nhũ tương, thiết bị điện tử, tinh thể lỏng, chất độn nano tăng cường, thực phẩm chất xúc tác (Chen cộng sự, năm 2015; Dong cộng sự, 2016; Mohammed cộng sự, Grishkewich, Berry, & Tam, 2015; Planes cộng sự, 2016; Sirviö, Visanko, Heiskanen, & Liimatainen, 2016; Sullivan, Moon, & Kalaitzidou, 2015; Xiong cộng sự, 2015; Yang, Shi, Zhitomirsky, & Cranston, 2015; Zhu cộng sự, 2016) Đặc biệt, CNC chứng minh hiệu làm chất ổn định cho nhiều NP kim loại, chẳng hạn Pd (Wu cộng sự, 2013), Ag (Lokanathan, Uddin, Rojas, & Laine, 2014; Shi cộng sự, 2015; Tang cộng sự, 2015; Wu cộng sự, 2014), CuO (Zhou, Lu, Wu, & Zhang, 2013), Au (Chen cộng sự, 2015; Wu cộng sự, 2014), hợp kim Ag-Au (Shin, Bae, Arey & Exarhos, 2008) Mặc dù diện tích bề mặt riêng lớn độ ổn định CNC nước giúp cải thiện độ ổn định NP kim loại, khơng có kim loại cụ thể phối tử CNC Sự đời nhóm liên kết kim loại bề mặt CNC cần thiết để tăng thêm tính ổn định Au NPs Poly (4-vinylpyridine) (P4VP) hiển thị số đặc tính thú vị, bao gồm lực tốt với kim loại đặc tính đáp ứng pH nước (Borah, Dutta, & Borah, 2011; Jiang, Zhang, Cao, & Jiang, 2013; Kavitha, Kang, & Park, 2015; Shieh & Chung, 1999; Zander, 2010) Do đó, CNC ghép P4VP (P4VP-g-CNC) phối hợp với Au NP hoạt động chất ổn định cho hạt nano (Au @ P4VP-g85 CNC) Hơn nữa, khả hịa tan đáp ứng pH P4VP tạo điều kiện thu hồi Au @ P4VP-g-CNC điều kiện nhẹ Vì pKa P4VP khoảng nên polyme proton hóa hịa tan nước pH (Borah cộng sự, 2011; Chen & Chang, 2014; Gupta & Sahoo, 2001; Lindqvist cộng sự, 2008) Phản ứng trùng hợp gốc chuyển nguyên tử bề mặt (SI-ATRP) "ghép từ" phương pháp cho phép điều chế hạt nano polyme ghép với kiểm soát độ dài mật độ bàn chải (Ejaz cộng sự, 2014; Fristrup, Jankova, & Hvilsted, năm 2009; Huang, 2016; Morandi, Heath, & Thielemans, 2009; Wu, Glebe, & Boker, 2015; Yan cộng sự, 2016) Phương pháp gần áp dụng để sửa đổi bề mặt CNC với polystyrene (PS) (Morandi cộng sự, 2009), poly (tertbutyl acrylate) (PtBA) (Majoinen cộng sự, 2011), poly, (N-isopropyl acrylamide) (PNIPAAm) (Zoppe cộng sự, 2010), poly (oligo (ethylene glycol) methacrylate) (POEGMA) (Grishkewich, Akhlaghi, Yao, Berry & Tam, 2016) Do đó, sử dụng công cụ hiệu để ghép P4VP polyme bề mặt CNC Trong bối cảnh này, P4VP-g-CNC SI-ATRP điều chế sau sử dụng 100 để ổn định hạt nano vàng (Au NPs) Hoạt tính xúc tác khả tái chế Au @ P4VP-g-CNC sau điều tra so sánh với Au nguyên sinh Au NP ổn định CNC nguyên sơ (Au @ CNC) Những biểu diễn đầy xúc tác Au nguyên sơ NP, Au @ CNC Au @ P4VP-g-CNC sau so sánh, thơng qua phép đo tần số vòng quay (TOF) thu sau khử xúc tác hợp chất mơ hình, - nitrophenol (4NP) Khả tái chế Au @ CNC Au @ P4VP-g-CNC chất xúc tác đánh giá Phần thực nghiệm 2.1 Vật liệu thiết bị đo đạc CNC mua từ Đại học Maine Axit axetic, HAuCl4, NaBH4, 4-nitrophenol (4NP), CuBr, tris [2- (dimetylamino) etyl] amin (Me6TREN), dinatri etylendiamintetraaxetat dihydrat, Etylen diamin tetra axetic dinatri muối (EDTA-Na2) canxi hyđrua mua từ Sigma Aldrich Etyl α-bromoisobutyrat (EBiB), α-bromoisobutyryl bromua (BIBB) vinylpyridine (4VP) mua từ Alfa Aesar 4-Dimethylaminopyridine (DMAP) triethylamine (TEA) mua từ Fisher CuBr tinh chế axit axetic 80 oC điều kiện N2 24 giờ, rửa axit axetic làm khô điều kiện chân không 50 o C 4VP tinh chế cách chưng cất canxi hiđrua điều kiện khử áp suất, bảo quản -20 o C tất hóa chất khác sử dụng nhận Fourier quang phổ hồng ngoại biến đổi (FTIR) thực Thermo Nicolet Avatar Máy quang phổ 970 FTIR độ phân giải cm-1 (64 lần qt) Tia cực tím nhìn thấy (UV-vis) quang phổ thu hệ thống quang phổ UV-vis Agilent Model 8453.1 H NMR Phổ (CDCl3) ghi lại máy Bruker AC- 400 NMR nhiệt độ phòng TEM tiến hành Philips CM10 điện áp gia tốc 60 keV TEM mẫu chuẩn bị cách đặt giọt mẫu lên lưới đồng (200 mesh phủ đồng) để khô qua đêm nhiệt độ môi trường Máy CNC phân tán nước để phân tích TEM nhuộm cách sử dụng FeCl3 Mẫu TEM CNC Br chuẩn bị từ phân tán DMF, mẫu TEM P4VP-g-CNC Au @ P4VP-g-CNC điều chế từ phân tán nước pH = 2.2 Điều chế chất khởi đầu CNC nano brom hóa: CNC-Br CNC-Br chuẩn bị cách sửa đổi bề mặt CNC với BIBB CNC (1,2 g) phân tán số DMF (100 mL) sóng âm Sau TEA (3,1 mL, 22,2 mmol) DMAP (1,36 g, 11,1 mmol) thêm vào Dung dịch BIBB (1,36 mL, 11,1 mmol) DMF (20 mL) thêm giọt vào phân tán CNC giữ bể nước đá Sau 24 giờ, H2O thêm vào, CNC-Br kết thu hồi cách ly tâm sau rửa THF 24 sử dụng chiết Soxhlet Sản phẩm thẩm thấu để chống lại khử ion H2O ngày Cuối cùng, CNCBr tinh khiết thu thông qua q trình đơng khơ 2.3 Chuẩn bị P4VP-g-CNC SI-ATRP Đầu tiên, CuBr (72 mg, 0,5 mmol) thêm vào bình Schleck hộp găng tay CNC-Br (1 g) phân tán DMF (43,9 g, 600 mmol) qua sonication Sau Me6TREN (0,54 mL, mmol), 4VP (5,26 g, 50 mmol), EBiB (74 uL, 0,5 mmol) thêm vào hệ thống treo lọc argon 20 phút Sau đó, huyền phù chuyển vào bình Schleck argon mơi trường Sau ba chu kỳ đơng lạnh-bơm-rã đơng, q trình trùng hợp bắt đầu 40 o C Quá trình trùng hợp kết thúc sau cách cho hỗn hợp trùng hợp tiếp xúc với lên sóng Sự chuyển đổi monome tính theo NMR H CDCl3 xác định ca 23,1% Vì vị trí khởi tạo bề ngồi CNC-Br khơng đáng kể so sánh với chất khơi mào hy sinh, mức độ trùng hợp lý thuyết P4VP tính tốn từ chuyển đổi monome tìm thấy khoảng 23 P4VP g-CNC thu hồi thông qua ly tâm hỗn hợp trùng hợp rửa ba lần với etanol để loại bỏ polyme tự Cặn xúc tác loại bỏ qua thẩm phân dung dịch nước EDTA-Na2 ngày sau nước khử ion để ngày Sản phẩm cuối thu phương pháp đông khô 2.3 Điều chế phân tán chất xúc tác: Au nguyên sinh, Au @ CNC, Au @ P4VP-g CNC Sự phân tán chất xúc tác Au @ CNC Au @ P4VP-g-CNC chuẩn bị cách sử dụng quy trình tương tự Độ pH phân tán nước P4VP-g-CNC điều chỉnh thành cách sử dụng HNO3 để trì phân tán tốt P4VP-g-CNC Nước dung dịch HAuCl4 (1 mL, mM) thêm vào mL phân tán nước (pH = 2, điều chỉnh cách sử dụng HNO3) CNC (1 mg / mL) P4VP-g-CNC (1 mg / mL), tương ứng Các chất phân tán kết khuấy 12 giờ, NaBH4 (1 mL, 10 mM) thêm vào khuấy Cả hai phân tán chuyển sang màu đỏ, phân tán giữ khuấy Sự phân tán NP nguyên sinh Au chuẩn bị cách sử dụng thủ tục mà khơng có chất ổn định Sau thêm NaBH4, dung dịch chuyển sang màu đen phút, sau khuấy 30 phút, hỗn hợp trở nên không màu tập hợp NP Au 2.3 Đánh giá hiệu suất xúc tác NP nguyên sinh Au, Au @ CNC, Au @ P4VP-g-CNC Việc khử 4NP NaBH4 sử dụng phản ứng mơ hình để so sánh hiệu suất xúc tác NP nguyên sinh Au, Au @ CNC Au @ P4VP-g167 CNC, phản ứng yêu cầu sử dụng chất xúc tác, chẳng hạn NP vàng Răng hàm Tỷ lệ [Au]: [4NP]: [NaBH4] cố định 1: 100: 10000 cho tất phản ứng NaBH4 (5,7 mg, 0,15 mmol, 100 đương lượng 4NP) thêm vào dung dịch nước 4NP (3 mL, 0,5 mM), sau chuyển sang tế bào thạch anh Huyền phù chất xúc tác (105 µL, tương ứng với 100 đương lượng 4NP nguyên tử vàng) sau thêm vào, hỗn hợp bị xoáy 10 s Sự hấp thụ UV-vis hỗn hợp sau ghi lại theo dõi trình phản ứng Đối với kiểm tra khả tái chế, Au @ CNC Au @ P4VP-gCNC phân tán chất xúc tác (0,5 mL sử dụng để xúc tác việc khử ml nước 4NP dung dịch (0,5 mM) Sau giờ, chất xúc tác thu hồi thông qua ly tâm Các chất xúc tác thu hồi lại phân tán H2O (0,5 mL, pH = 2) chất xúc tác thuộc tính hạt nano Au @ CNC Au @ P4VP-g-CNC khôi phục đánh giá lại, sử dụng quy trình tương tự Kết thảo luận 3.1 Chuẩn bị mơ tả đặc tính P4VP-g-CNC Sơ đồ minh họa việc điều chế Au @ P4VP-g-CNC làm chất xúc tác nano cho giảm 4NP trình bày sơ đồ Sơ đồ 1: Sơ đồ minh họa việc chuẩn bị Au @ P4VP-g-CNC chất xúc tác nano để giảm 4NP Máy CNC sử dụng nghiên cứu phân lập cách thủy phân gỗ axit sulfuric bột giấy, theo quy trình chung mơ tả tài liệu (BeckCandanedo, Roman, & Grey, 2005; Dong, Revol & Grey, 1998) Chúng bao gồm hạt giống que với kích thước ước tính chiều dài 110,3 ± 47,7 nm đường kính 4,8 ± 1,1 nm, dựa nghiên cứu trước thực với hạt từ lơ (ước tính từ kính hiển vi lực ngun tử) (Brand cộng sự, 2017) Số lượng nhóm hydroxyl tiếp cận bề mặt chúng ước tính 3,10 ± 0,11 mmol / g, sử dụng phương pháp dựa q trình phosphoryl hóa kết hợp với phân tích 31 193 P NMR FT-IR (Brand et al., 2017) Các CNC tích điện âm (thế zeta nước = -48 mV) diện nhóm este sunfat bề mặt, truyền qua xử lý axit sulfuric Vị trí khởi tạo Br lần đưa vào bề mặt máy CNC cách ester hóa với BIBB, hiển thị Sơ đồ Vật liệu CNC-Br kết đặc trưng FTIR Như thể Hình 1A, CNC-Br hiển thị kéo dài cacbonyl dự kiến độ rung monome este ghép 1739 cm-1, xác nhận thành công lần sửa đổi CNC (Grishkewich cộng sự, 2016; Rosilo cộng sự, 2014; Zoppe cộng sự) Việc ghép SI-ATRP P4VP từ CNC-Br tiến hành 40 o C, diện ethyl α-bromoisobutyrate (EBiB) làm chất khơi mào hy sinh, thể Sơ đồ1 Việc ghép thành công P4VP CNC xác nhận phổ FTI (Hình 1A) So với CNC-Br, P4VP-g-CNC hybrid hiển thị thêm tia hồng ngoại dao động đặc trưng vòng pyridin 1600 cm-1(C = C kéo dài), 1419 cm-1 205 (C = N kéo dài) 817 cm-1 (uốn cong C-H mặt phẳng) (Borah cộng sự, 2011; Rutnakornpituk, Wichai, Vilaivan & Rutnakornpituk, 2011) Hình 1: (A) Phổ FTIR CNC, CNC-Br P4VP-g-CNC; (B) thủy động lực học đường kính (Dh) phân bố theo cường độ CNC P4VP-g-CNC phân tán nước (pH = 2); Sự phát triển 211 (C) tiềm Dh Zeta trung bình hệ thống treo P4VP-gCNC chức độ pH Đường kính thủy động lực học (Dh) hạt nano CNC P4VP-g-CNC nước pH = 2, đánh giá DLS Sự phân bố Dh theo cường độ thể Hình 1B Dh trung bình CNC nguyên sơ khoảng 99 nm, P4VP-g-CNC khoảng 405 nm Như mong đợi, việc ghép P4VP bề mặt CNC dẫn đến gia tăng kích thước hạt, kích thước phạm vi nanomet Một phần gia tăng phát sinh từ keo tụ phần hạt biến tính nước (Zoppe et al., 2016) Sự phát triển tiềm Dh Zeta trung bình P4VP-g-CNC đình báo cáo hàm pH Error! Khơng tìm thấy nguồn tham chiếu.1C Chúng quan sát thấy giảm đáng kể tiềm Zeta với gia tăng đồng thời Dh trung bình (từ 410 nm đến 2300 nm) tăng pH từ lên Ở mức thấp pH, P4VP ghép bề mặt CNC dạng proton hóa hạt lai tích điện tạo thành phân tán ổn định nước lực đẩy tĩnh điện Khi mà pH tăng lên, hạt bị deproto hóa, dẫn đến độ keo tụ tăng dần Dh lớn Kết khẳng định việc ghép thành công P4VP bề mặt CNC khả đáp ứng pH hạt nano P4VP-g-CNC Điện âm zeta đo pH 10 gán cho este sunfat cịn lại nhóm trang trí bề mặt P4VP-g-CNC Hình thái CNC nguyên sơ, CNCBr P4VP-g-CNC xác định TEM so sánh Hình CNC nguyên sơ bao gồm hạt giống que, kết tụ thêm FeCl3 để làm ố hạt Do đó, khó để đánh giá xác kích thước chúng từ TEM ảnh vi Vì CNC-Br khơng thể phân tán nước, hình ảnh hiển vi TEM xác định từ huyền phù DMF, hạt phân tán tốt dung môi Sau BIBB sửa đổi, hình thái giống hình que tinh thể nano xenlulo giữ lại kích thước CNC-Br ước tính từ hình ảnh TEM ca 189 ± 49 Chiều dài nm đường kính 8,0 ± 2,8 nm (tỷ lệ khung hình ~ 19,5) Hình ảnh vi mơ TEM P4VP-g-CNC thu từ huyền phù nước pH = Giống CNC, chúng tổng hợp lại chút khó để đánh giá kích thước chúng, kích thước nano hình dạng que chúng giữ nguyên Hình Hình ảnh TEM CNC (A), CNC-Br (B), P4VP-g-CNC (C) 3.2 Điều chế mô tả đặc tính chất xúc tác Au @ P4VP-g-CNC 3.2.1 Tổng hợp chất xúc tác Au NPs NP nguyên sinh Au lần tổng hợp mà khơng có chất ổn định sử dụng chất xúc tác đối chứng HAuCl4 bị khử natri borohydrid (NaBH4) môi trường axit dung dịch (pH = 2, điều chỉnh HNO3), phản ứng theo dõi UV-Vis Quang phổ Như hình 3A, dung dịch HNO3 dạng nước ban đầu hiển thị dải hấp thụ bước sóng 300 nm gán cho hấp thụ UV ion NO3 Sau bổ sung dung dịch HAuCl4, quang phổ thể hấp thụ mạnh bước sóng 305 nm, tương ứng với dải chuyển giao điện tích phối tử sang kim loại (LMCT) HAuCl4 (Harada & Kizaki, 2016; Liang, Wang & Liu, 2009) Khi NaBH4 sau thêm vào dư, dung dịch khơng màu chuyển sang màu đen (Hình 4B) Trong UV-Vis Phổ ghi lại phút sau bổ sung NaBH4, cường độ dải LMCT giảm, dải - cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR) Au NP - xuất bước sóng 534 nm, xác nhận khử HAuCl4 thành Au NP (Harada & Chương Kizaki, 2016; Schlesinger cộng sự, 2015; Wei, Rodriguez, Renneckar, Leng Vikesland, năm 2015; Wu cộng sự, 2015) Hai sau, phân tán màu đen trở lại không màu đến lắng đọng khối Au lớn (Hình 4C), LMCT SPR dải biến (Hình 3A) Do đó, tất HAuCl4 bị khử thành Au NP sau giờ, nhiên, 10 Hình 6: A Đồ thị biểu diễn phục hồi xúc tác Au@CNC Au@P4VP-g-CNC B Phổ hấp thụ UV-Vis 4NP bị khử NaBH4 xúc tác hạt Au@CNC C Phổ hấp thụ UV-Vis 4NP bị khử NaBH4 xúc tác hạt Au@P4VP-g- CNC D Đò thị độ dốc ln() theo thời gian khử 4NP với nhiều xúc tác khác Khả xúc tác hạt tái tạo lại Au@CNC Au@P4VP-g-CNC đánh giá lại, sử dụng phản ứng khử giống phổ hấp thụ UV-Vis môi trường phản ứng khử 4NP xúc tác hệ hạt nano pha tạp Au@CNC Au@P4VP-g-CNC hình 6B 6C Ở ta lại thấy đỉnh hấp thụ 403nm khử theo thời gian, xác nhận có khử chậm từ 4NP thành 4AP Tần số quay hạt Au@CNC Au@P4VP-g-CNC xác định ln với đường cong thời gian (Hình 6D) tính 849.6h-1 3124.8h-1, theo hiệu suất xúc tác hai xúc tác giảm trì mức cao cho thấy tính lạ tiềm ứng dụng cách tiếp cận Khả xúc tác thể Au@CNC Au@P4VP-g-CNC việc khử 4NP so sánh với hệ xúc tác khác Bảng Hệ Au@P4VP-g-CNC sỡ 17 hữu khả xúc tác so sánh với hạt nano kin loại khác ổn định chất ổn định khác Hơn nữa, khả tái sử dụng Au@P4VP-gCNC khiến cho chất xúc tác trở nên hấp daaxntrong lĩnh vực công nghiệp ứng dụng Chất làm bền xúc tác Chất xúc tác Tần số quay (h-1) Nguồn Fe3O4 Au 269.5 (Chang & Chen, 2009) SiO2 Au 240 (Liu et al., 2013) CNC Au 109 (Wu et al., 2014) CNC CuO Au 1108.8 855.7 (Zhou et al., 2013) CNC Pd 879.5 (Wu et al., 2013) Polydophamine bọc Ag 1077.3 ( Tang et al.,2015) CNC CNC Au 2275.2 Trong báo P4VP-g-CNC Au 5533.2 Trong báo CNC Au tái tạo 849.6 Trong báo P4VP-g-CNC Au tái tạo 3124.8 Trong báo Bảng 1: So sánh khả xúc tác Au@CNC Au@P4VP-g-CNC với hệ xúc tác khác phản ứng khử 4NP Kết luận: Trong báo này, hỗn hợp P4VP-g-CNC tổng hợp phản ứng SIARTP ( phản ứng trùng hợp gốc tự có kiểm sốt ) sau dùng để ổn định hạt nano vàng Hoạt tính xúc tác khả tái chế vật liệu chứa (Au@P4VP-g-CNC) nghiên cứu so sánh với hạt nano vàng ổn định tinh thể nano cellulose tinh khiết Việc khắc P4VP CNC xác thực phổ FT-IR khả phản hồi lại độ pH nước hỗn hợp P4VP-g-CNC minh họa kỹ thuật tán xạ ánh sáng động phương pháp tính tốn Zeta Hạt nano vàng sau lắng bề mặt P4VP-g-CNC khử axit tetrachloroauric(III) NaBH với diện nanocellulose Sự xuất P4VP dạng bàn chải bề mặt tinh thể nano cellulose dẫn đến hình thành hạt nano vàng có đường kính trung bình nhỏ (2.9nm) so sánh với hạt nano vàng tạo tinh thể nano cellulose tinh khiết (10.6nm) Khả xúc tác hạt nano vàng tinh khiết, 18 Au@CNC Au@P4VP-g-CNC tính tốn tần số quay nhận sau xúc tác phản ứng khử cách chuyển từ 4-nitrophenol thành 4-aminophenol So sánh với hạt nano vàng tinh khiết, khả xúc tác Au@CNC Au@P4VP tốt từ 10 đến 24 lần ( 2275.2h-1 5533.2h-1) Phân biệt với Au@CNC, vật liệu Au@P4VP-g-CNC phục hồi cách thuận tiện tái tụ hợp pH > xúc tác sau tái chế thể khả xúc tác cao cho phản ứng khử (Tần số quay = 3124.8h -1 ) Ghi nhận: Zhen Zhang muốn cảm ơn tài trợ từ Trường tiến sĩ Quốc tế Vật liệu Chức cho nghiên cứu XS Wang KC Tam ghi nhận từ quỹ NSERC 6.Tài liệu tham khảo : Beck-Candanedo, S., Roman, M., & Gray, D G (2005) Effect of Reaction Conditions on the Properties 424 and Behavior of Wood Cellulose Nanocrystal Suspensions Biomacromolecules, 6(2), 1048-1054 425 Borah, K J., Dutta, P., & Borah, R (2011) Synthesis, Characterization and Application of Poly (4‐ 426 vinylpyridine)‐Supported Broensted Acid as Reusable Catalyst for Acetylation Reaction 427 ChemInform, 42(20), 225-228 428 Brand, J., Pecastaings, G., & Sèbe, G (2017) A versatile method for the surface tailoring of cellulose 429 nanocrystal building blocks by acylation with functional vinyl esters Carbohydrate Polymers, 430 169, 189-197 431 Chang, Y.-C., & Chen, D.-H (2009) Catalytic reduction of 4-nitrophenol by magnetically recoverable Au 432 nanocatalyst Journal of Hazardous Materials, 165(1–3), 664-669 433 Chen, J.-K., & Chang, C.-J (2014) Fabrications and Applications of StimulusResponsive Polymer Films 434 and Patterns on Surfaces: A Review Materials, 7(2), 805 435 Chen, L., Cao, W., Quinlan, P J., Berry, R M., & Tam, K C (2015) Sustainable Catalysts from Gold436 Loaded Polyamidoamine Dendrimer-Cellulose Nanocrystals ACS Sustainable Chemistry & 437 Engineering, 3(5), 978-985 438 Dong, L., Zhang, X., Ren, S., Lei, T., Sun, X., Qi, Y., & Wu, Q (2016) Poly(diallyldimethylammonium 439 chloride)– cellulose nanocrystals supported Au nanoparticles for nonenzymatic glucose 19 sensing 440 RSC Adv., 6(8), 6436-6442 441 Dong, X M., Revol, J.-F., & Gray, D G (1998) Effect of microcrystallite preparation conditions on the 442 formation of colloid crystals of cellulose Cellulose, 5(1), 19-32 443 Eichhorn, S J (2011) Cellulose nanowhiskers: promising materials for advanced applications Soft Matter, 444 7(2), 303-315 445 Ejaz, M., Rai, S C., Wang, K., Zhang, K., Zhou, W., & Grayson, S M (2014) Surface-initiated atom transfer radical polymerization of glycidyl methacrylate and styrene from boron nitride nanotubes 447 Journal of Materials Chemistry C, 2(20), 4073 448 Fang, Z., Yang, D., Gao, Y., & Li, H (2014) Massage ball-like, hollow porous Au/SiO2microspheres 449 templated by a Pickering emulsion derived from polymer–metal hybrid emulsifier micelles RSC 450 Adv., 4(91), 49866-49872 451 Fristrup, C J., Jankova, K., & Hvilsted, S (2009) Surface-initiated atom transfer radical polymerization-a 452 technique to develop biofunctional coatings Soft Matter, 5(23), 4623-4634 453 Fu, S., Ren, G., Li, S., Chai, F., Wang, C., & Qu, F (2017) Morphology tuning of assembled Au–Cu 454 nicotinate rings by ligand coordination and their use as efficient catalysts New J Chem., 41(4), 455 1509-1517 456 Grishkewich, N., Akhlaghi, S P., Zhaoling, Y., Berry, R., & Tam, K C (2016) Cellulose nanocrystal457 poly(oligo(ethylene glycol) methacrylate) brushes with tunable LCSTs Carbohydrate Polymers, 458 144, 215-222 459 Gupta, K C., & Sahoo, S (2001) Graft copolymerization of 4-vinylpyridine onto cellulose using Co (III) 460 acetylacetonate comlex in aqueous medium Cellulose, 8(3), 233-242 461 Habibi, Y., Lucia, L A., & Rojas, O J (2010) Cellulose Nanocrystals: Chemistry, Self-Assembly, and 462 Applications Chemical Reviews, 110(6), 3479-3500 463 Harada, M., & Kizaki, S (2016) Formation Mechanism of Gold Nanoparticles Synthesized by 464 Photoreduction in Aqueous Ethanol Solutions of Polymers Using In Situ Quick Scanning X-ray 465 Absorption Fine Structure and Small-Angle X-ray Scattering Crystal Growth & Design, 16(3), 466 1200-1212 467 Huang, C.-F (2016) Surface-initiated atom transfer 20 radical polymerization for applications in sensors, non468 biofouling surfaces and adsorbents Polymer Journal, 48(4), 341-350 469 Jiang, J., Zhang, Y., Cao, D., & Jiang, P (2013) Controlled immobilization of methyltrioxorhenium(VII) 470 based on SI-ATRP of 4-vinyl pyridine from halloysite nanotubes for epoxidation of soybean oil 471 Chemical Engineering Journal, 215–216(0), 222-226 472 Kavitha, T., Kang, I.-K., & Park, S.-Y (2015) Poly(4-vinyl pyridine)-grafted graphene oxide for drug 473 delivery and antimicrobial applications Polymer International, 64(11), 1660-1666 474 Lagerwall, J P F., Schutz, C., Salajkova, M., Noh, J., Hyun Park, J., Scalia, G., & Bergstrom, L (2014) 475 Cellulose nanocrystal-based materials: from liquid crystal selfassembly and glass formation to 476 multifunctional thin films NPG Asia Mater, 6, e80 Li, J., Huang, Z., Yang, M., Tan, L., Zhang, X., Gao, H., Wang, G (2015) Oriented immobilization of 478 Au nanoparticles on C@P4VP core–shell microspheres and their catalytic performance New J 479 Chem., 39(4), 29492955 480 Liang, X., Wang, Z J., & Liu, C J (2009) Size-controlled synthesis of colloidal gold nanoparticles at 481 room temperature under the influence of glow discharge Nanoscale Res Lett, 5(1), 124-129 482 Lindqvist, J., Nystrưm, D., Ưstmark, E., Antoni, P., Carlmark, A., Johansson, M., Malmström, E 483 (2008) Intelligent Dual-Responsive Cellulose Surfaces via SurfaceInitiated ATRP 484 Biomacromolecules, 9(8), 2139-2145 485 Liu, B., Yu, S., Wang, Q., Hu, W., Jing, P., Liu, Y., Zhang, J (2013) Hollow mesoporous ceria 486 nanoreactors with enhanced activity and stability for catalytic application Chemical 487 Communications, 49(36), 3757-3759 488 Lokanathan, A R., Uddin, K M A., Rojas, O J., & Laine, J (2014) Cellulose Nanocrystal-Mediated 489 Synthesis of Silver Nanoparticles: Role of Sulfate Groups in Nucleation Phenomena 490 Biomacromolecules, 15(1), 373-379 491 Majoinen, J., Walther, A., McKee, J R., Kontturi, E., Aseyev, V., Malho, J M., Ikkala, O (2011) 492 Polyelectrolyte Brushes Grafted from Cellulose 21 Nanocrystals Using Cu-Mediated Surface493 Initiated Controlled Radical Polymerization Biomacromolecules, 12(8), 2997-3006 494 Mohammed, N., Baidya, A., Murugesan, V., Kumar, A A., Ganayee, M A., Mohanty, J S., Pradeep, 495 T (2016) Diffusion-Controlled Simultaneous Sensing and Scavenging of Heavy Metal Ions in 496 Water Using Atomically Precise Cluster–Cellulose Nanocrystal Composites ACS Sustainable 497 Chemistry & Engineering, 4(11), 6167-6176 498 Mohammed, N., Grishkewich, N., Berry, R M., & Tam, K C (2015) Cellulose nanocrystal–alginate 499 hydrogel beads as novel adsorbents for organic dyes in aqueous solutions Cellulose, 22(6), 3725- 500 3738 501 Morandi, G., Heath, L., & Thielemans, W (2009) Cellulose Nanocrystals Grafted with Polystyrene Chains 502 through SurfaceInitiated Atom Transfer Radical Polymerization (SI-ATRP) Langmuir, 25(14), 503 8280-8286 504 Pandey, S., Goswami, G K., & Nanda, K K (2013) Green synthesis of polysaccharide/gold nanoparticle 505 nanocomposite: an efficient ammonia sensor Carbohydr Polym, 94(1), 229-234 506 Peng, B L., Dhar, N., Liu, H L., & Tam, K C (2011) Chemistry and applications of nanocrystalline 507 cellulose and its derivatives: A nanotechnology perspective The Canadian Journal of Chemical 508 Engineering, 89(5), 1191-1206 509 Picard, G., Simon, D., Kadiri, Y., LeBreux, J D., & Ghozayel, F (2012) Cellulose Nanocrystal 510 Iridescence: A New Model Langmuir, 28(41), 14799-14807 511 Planes, M., Brand, J., Lewandowski, S., Remaury, S., Sole, S., Le Coz, C., Sebe, G (2016) 512 Improvement of the Thermal and Optical Performances of Protective Polydimethylsiloxane Space 513 Coatings with Cellulose Nanocrystal Additives ACS Appl Mater Interfaces 514 Rezayat, M., Blundell, R K., Camp, J E., Walsh, D A., & Thielemans, W (2014) Green One-Step 515 Synthesis of Catalytically Active Palladium Nanoparticles Supported on Cellulose Nanocrystals 516 ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2(5), 1241-1250 517 Rosilo, H., McKee, J R., Kontturi, E., Koho, T., Hytonen, V P., Ikkala, O., & Kostiainen, M A (2014) 22 518 Cationic polymer brush-modified cellulose nanocrystals for high-affinity virus binding 519 Nanoscale, 6(20), 11871-11881 520 Roy, D., Semsarilar, M., Guthrie, J T., & Perrier, S (2009) Cellulose modification by polymer grafting: a 521 review Chemical Society Reviews, 38(7), 2046-2064 522 Rutnakornpituk, B., Wichai, U., Vilaivan, T., & Rutnakornpituk, M (2011) Surface-initiated atom transfer 523 radical polymerization of poly(4vinylpyridine) from magnetite nanoparticle Journal of 524 Nanoparticle Research, 13(12), 6847-6857 525 Schlesinger, M., Giese, M., Blusch, L K., Hamad, W Y., & MacLachlan, M J (2015) Chiral nematic 526 cellulose-gold nanoparticle composites from mesoporous photonic cellulose Chemical 527 Communications, 51(3), 530-533 528 Shan, C., Yang, H., Han, D., Zhang, Q., Ivaska, A., & Niu, L (2010) Graphene/AuNPs/chitosan 529 nanocomposites film for glucose biosensing Biosens Bioelectron, 25(5), 1070-1074 530 Shi, Z., Tang, J., Chen, L., Yan, C., Tanvir, S., Anderson, W A., Tam, K C (2015) Enhanced 531 colloidal stability and antibacterial performance of silver nanoparticles/cellulose nanocrystal 532 hybrids J Mater Chem B, 3(4), 603611 23 24 25 26 27 28 29 30 31 ... _Tinh thể nano xenlulo làm hỗ trợ cho chất xúc tác nano vàng _Chất xúc tác nano tái chế sử dụng CNC ghép poly (4 -vinylpyridine) _Đã đạt tần số quay lớn 5500 h-1 21 trừu tượng _Các tinh thể nano. .. hồi cách tạo bơng pH> 5, chất xúc tác nano tái chế mức cao hoạt động Từ khóa Tinh thể nano xenlulo; poly (4-vinylpyridin); ATRP; hạt nano vàng; chất xúc tác; 4nitrophenol Giới thiệu Các hạt nano. .. 4F) Hạt nano vàng vàng pha tạp Tinh thể nano cellulose ghép poly(4- vinylpyridine) có kích thước nhỏ hạt hệ vàng pha tạp nano tinh thể cellulose Khi xuất poly(4- vinylpyridine) dạng lược bề mặt nano