Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu chế tạo vật liệu Fe3O4 – GO với những tiềm năng ứng dụng cao trong các lĩnh vực y sinh, môi trường đã và đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới.
Ứng dụng của vật liệu Fe3O4 – GO trong y sinh
Năm 2009, Yang và các cộng sự đã chế tạo thành công vật liệu Fe3O4 – GO, đồng thời nghiên cứu khả năng kiểm soát thuốc của vật liệu này khi kết hợp với thuốc chống ung thư hydrochloride doxorubicin (DXR). Lượng tải của Fe3O4 vào GO là 18,6% khối lượng. Fe3O4 – GO sau đó được kết hợp với DXRvới tải lượng cao 1,08 mg mg-1. Cả hai vật liệu lai Fe3O4 – GO trước và sau khi tải với DXR được phân tán tốt trong dung dịch nước. Vật liệu lai này tương thích trong điều kiện môi trường có tính axit và di chuyển dưới tác dụng của nam châm bên ngoài.Vật liệu này dự kiến có các ứng dụng thực tiễn trong phân tách vật liệu sinh học và chuẩn đoán trong y sinh [46].
29
Hình 1.16. Sơ đồ biểu diễn GO kết hợp với Fe3O4 và DXR [46]
Ứng dụng của vật liệu Fe3O4 – GO trong xử lí kim loại nặng và các chất màu.
Nhóm tác giả V.Chandravà cộng sự đã tổng hợp thành công vật liệu tổ hợp của Fe3O4 và RGO bằng cách đồng kết tủa Fe2+/Fe3+ trong dung dịch chứa GO với sự có mặt của chất khử hydrazin. Nhóm tác giả này tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của kích thước hạt, tính chất từ của vật liệu khi thay đổi khối lượng hai muối sắt nhưng giữ nguyên khối lượng GO cho vào ban đầu. Kết quả cho thấy, với khối lượng muối sắt cho vào nhỏ hơn, kích thước hạtFe3O4cỡ 11nm, lực kháng từ Hc =18 Oe, độ từ hóa bão hòa Ms= 27,4 emu/g. Tuy nhiên, khi cho vào lượng muối sắt lớn hơn với kích thước hạt 12nm, lực kháng từ và độ từ hóa bão hòa tằng lên tương ứng Hc = 60Oe, Ms = 69,0 emu/g. Vật liệu này được ứng dụng trong nghiên cứu xử lý asen cho hiệu quả loại bỏ 99,9% asen trong phạm vi 1 ppb [44]. Năm 2011, bằng phương pháp đồng kết tủa, nhóm tác giả Yunjin Yao đã tạo ra vật liệu Fe3O4 – GO. Vật liệu này đã xử lý chất màu MB và CR với khả năng hấp phụ cực đại lần lượt là 45,27 và 33,66 mg/g [49]. Gần đây nhất, vào năm 2014 nhóm tác giả M.Namvari và H. Namazi đã tiến hành tổng hợp vật liệu Fe3O4 – GO với độ từ hóa bão hòa đạt 44,3 emu/g và khả năng hấp phụ đối với MB và CR lần lượt là 109,5 và 98,8 mg/g [34]. Nhóm tác giả Chunjiao Zhou đã ứng dụng vật liệu Fe3O4 – GO trong xử lí MB. Các dữ liệu hấp phụ phù hợp mô hình hấp phụ Langmuir với khả năng hấp phụ tối đa 246 mg/g và hằng số cân bằng hấp phụ Langmuir là 8,926 ml/mg [18].
30
Hình 1.17. Minh họa các phản ứng giữa Fe3O4 – GO và MB [18]
Hình 1.18. Khả năng hấp phụ MB theo thời gian (a) Fe3O4 – GO, (b) GO. Điều kiện: GO
0,4 mg/mL, Fe3O4 – GO 2,0 mg/mL, MB 0,4 mg/ml, nhiệt độ 20oC, pH = 7 [18]
Vật liệu Fe3O4 – GO với những tính chất lí thú đặc biệt hứa hẹn tiềm năng ứng dụng cao trong rất nhiều lĩnh vực của đời sống. Trong những nghiên cứu gần đây đã cho thấy tính hiệu quả của hệ vật liệu này trong việc xử lý kim loại nặng và màu trong nước [18, 34, 44, 49]. Trên cơ sở đó, luận văn này đã bước đầu tiến hành khảo sát khả năng hấp phụ MB đối với hệ vật liệu. Mục 1.4 sẽ trình bày và làm rõ hơn cơ chế và động học của quá trình khi xảy ra hấp phụ.
31