- Thống kê và tính toán số liệu E.coli và coliforms bằng phần mềm excel S ử dụng phần mềm excel để vẽ biểu đồ sự thay đổi của hàm lượng bạ c
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.3. Gắn nano bạc lên amin – silica
Cân 2 gam vật liệu silica đã được chức năng hóa (AFSBs) ở trên lần lượt cho vào các ống nghiệm chứa sẵn 4ml dung dịch AgNO3 0,03M, 0,04M, 0,05M và 0,06M.
Hỗn hợp được khuấy đều trong bóng tối bằng máy khuấy IKA RW 20 digital. Sau 4 giờ, vật liệu Ag+/ AFSBs được rửa nhẹ bằng nước cất 1 – 2 lần để loại bỏ các ion Ag+ tự do trong nước. Sau đó, Ag+/AFSBs được phân tán trong 50 ml nước cất và khuấy với tốc độ 500-7000v/phút. Tiếp theo, nhỏ từ từ (3giọt/giây) dung dịch NaBH4 0,05M vào hỗn hợp cho tới khi màu các hạt vật liệu chuyển sang màu vàng đậm, thể hiện sự tạo thành các hạt nano bạc thì dừng nhỏ NaBH4 và khuấy thêm 5 phút nữa. Sau khi phản ứng hoàn thành, mẫu được lọc và rửa sạch với nước cất. Cuối cùng, vật liệu silica - Ag được sấy khô tại 500C trong 15 – 20 giờ.
Toàn bộ quy trình chế tạo vật liệu silica/Ag được tóm tắt trong sơ đồ hình 3.5.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 39
Hình 3.5. Quy trình chế tạo vật liệu silica/Ag
Hàm lượng bạc được gắn tối đa lên trên ASFBs phụ thuộc rất lớn vào lượng gốc amin được gắn lên trên silica vì bạc sẽ gắn lên vật liệu silica qua các cầu nối amin trên bề mặt vật liệu. Nếu lượng bạc thiếu thì sẽ làm giảm
Lắc đều rồi ủở 800C trong 2 giờ Khuấy đều trong 4 giờở bóng tối Rửa và sấy khô vật liệu ở 800C Tốc độ 3-4 giọt/giây
Dung dịch APTES 1% Vật liệu silica
(kích thước 0,5 – 1mm) Hỗn hợp Silica và APTES Vật liệu Amin/silica (AFSBs) Dung dịch AgNO3 Vật liệu Ag+/amin - silica (AFSB- Ag+) Dung dịch NaBH4 0,05 M Vật liệu silica/Ag (Ag- NPB)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 40
hiệu xuất của quá trình chế tạo, ngược lại nếu bạc dư thì sẽ xảy ra quá trình hấp phụ vật lý của nano bạc trên bề mặt của vật liệu. Những hạt nano này kém ổn định và dễ bị rửa trôi khi tiếp xúc với nước.
Hình 3.6 thể hiện hình ảnh vật liệu thu được với các nồng độ bạc khác nhau. Nhìn vào hình 3.6 có thể thấy rõ ràng sự biến đổi màu sắc của vật liệu thu được khi sử dụng bạc ở những nồng độ khác nhau. Màu vàng thể hiện sự có mặt của bạc được gắn lên trên vật liệu AFSBs, ở nồng độ 0,03M vật liệu thu được có màu vàng nhạt và màu vàng đậm dần khi tăng nồng độ bạc lên từ 0,04M, 0,05M, 0,06M.
Hình 3.6. Vật liệu silica/Ag ở các nồng độ bạc khác nhau
Hình 3.6 cũng cho thấy rằng màu của vật liệu không có sự sai khác nhiều giữa nồng độ 0,05M và 0,06M điều này chứng tỏ nếu tăng nồng độ bạc lên thì lượng bạc gắn lên trên vật liệu cũng tăng không đáng kể.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 41
Nhằm xác định phần trăm của bạc có trong vật liệu, chúng tôi tiến hành đo EDX của vật liệu silica/Ag. Phương pháp đo phổ EDX được đo 5 điểm ngẫu nhiên trên mỗi mẫu vật liệu, sau đó lấy trung bình của 5 mẫu đo và tính toán, vẽ biểu đồ thể hiện sự thay đổi của phần trăm bạc có trong vật liệu. Kết quảđược thể hiện ở bảng 3.1 và hình 3.7.
Bảng 3.1. Phần trăm bạc tron vật liệu silica/Ag
Silica/Ag Ag
0,03M 0,58
0,04M 0,69
0,05M 0,83
0,06M 0,84
Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi của hàm lượng bạc trong vật liệu silica/Ag
Ảnh đại diện của phổ EDX của mẫu silica/Ag – 0,05 được thể hiện ở hình 3.8
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 42
Hình 3.8. Phổ EDX của vật liệu silica/Ag – 0,05M
Từ kết quả đo EDX cho thấy thành phần phần trăm về khối lượng bạc có trong vật liệu tăng dần khi tăng nồng độ bạc cho vào trong dung dịch từ mẫu silica/Ag - 0,03M; silica/Ag – 0,04M tới mẫu silica/Ag – 0,05M là 0,83% và cao nhất ở mẫu silica/Ag - 0,06M là 0,84%. Hàm lượng bạc có trong vật liệu tăng không đáng kể khi tăng nồng độ từ 0,05M lên 0,06M. Nếu tiếp tục tăng nồng độ bạc cho vào ban đầu thì có thể làm lượng bạc trong vật liệu sẽ tăng nhưng có thể sự tăng lên này chỉ là do quá trình hấp phụ vật lý của nano bạc trên bề mặt của vật liệu.
Để chứng minh mẫu silica/Ag – 0,05M là phù hợp nhất, chúng tôi sử dụng phương pháp đo phổ UV-VIS để định tính hạt bạc ở dạng nano qua so sánh 2 mẫu ở nồng độ 0,04M và 0,05M, kết quảđược thể hiện qua hình 3.9 và 3.10. 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 keV 001 0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 5200 C ou nt s O K a Si K a A gL a A gL b
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 43
Hình 3.9. Phổ UV – VIS của vật liệu Silica/Ag – 0,04M
Hình 3.10. Phổ UV – VIS của vật liệu Silica/Ag – 0,05M
Từ kết quảđo UV – VIS nhận thấy rằng vật liệu Silica/Ag – 0,04M tổng hợp được hấp phụở bước sóng 400 nm đặc trưng cho phổ hấp phụ plasmon của các hạt nano bạc. Đỉnh hấp phụ cực đại nhọn, cân đối có độ bán rộng hẹp. Điều này có nghĩa là các hạt nano bạc thu được có kích thước khá đồng đều.
So sánh phổ UV – VIS với vật liệu silica/Ag – 0,05M cho thấy vật liệu silica/Ag – 0,05M có đỉnh hấp phụ cực đại nhọn hơn, cân đối có độ bán rộng
Silica/Ag – 0,04M
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 44
hẹp hấp phụ ở bước sóng 430nm. Cường độ hấp phụ cao hơn vật liệu silica/Ag – 0,04M. Kết quả này chứng tỏ lượng bạc được đính lên silica/Ag – 0,05M về mặt định tính thì tốt hơn so với silica/Ag – 0,04M.
Để xác định được chính xác hình thái và kích thước của các hạt nano bạc trên vật liệu silica, chúng tôi tiến hành đo TEM hai mẫu đại diện silica/Ag 0,04M và silica/Ag – 0,05M. Kết quảđược chỉ ra trên hình 3.11.
Hình 3.11. Ảnh TEM của vật liệu Silica/Ag
Ghi chú: Hình trái: silica/Ag – 0,05M; Hình phải: silica/Ag – 0,04M
Từ kết quảđo TEM nhận thấy kích thước hạt nano bạc khá đồng đều ở cả hai mẫu silica/Ag – 0,04M và silica/Ag – 0,05M. Kích thước hạt nano dao động khoảng từ 30 – 40 nm. Tuy nhiên nano bạc ở mẫu silica/Ag – 0,05M được gắn lên nhiều hơn, mật độ bạc được gắn lên trên vật liệu dày hơn so với mẫu Silica/Ag – 0,04M. Điều này hoàn toàn phù hợp với kết quảđo EDX và UV –VIS.
Như vậy, từ những kết quả đo phổ EDX , UV – VIS, TEM và so sánh chúng tôi kết luận rằng nồng độ bạc cho vào dung dịch phù hợp nhất là 0,05M.
Kết luận: Đã tiến hành chế tạo thành công được vật liệu nano composite: silica/Ag bằng cách chức năng hóa silica bằng APTES và gắn nano bạc lên amin-silica. Kết quả chụp phổ IR chỉ ra rằng hàm lượng APTES thích hợp để chức năng hóa silica là 1,5:1 (1,5 APTES : 1 silica). Nồng độ bạc
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 45
thích hợp để chế tạo 2g vật liệu amin – silica là 4 ml dung dịch AgNO3 0,05M. Kết quảđo phổ UV – VIS, EDX và chụp ảnh TEM cho thấy hạt nano bạc được gắn lên trên silica khá đồng đều, hạt nano bạc có dạng hình cầu, kích thước nhỏ hơn 40 nm. Vật liệu nano composit silica/Ag được chế tạo có hàm lượng bạc trung bình là 0,83%.