5. Bố cục luận văn
1.1.4. Vật liệu nano từ tính làm chất mang xúc tác
Yêu cầu quan trọng của vật liệu làm chất mang cho xúc tác là phải có độ bền cao trong điều kiện phản ứng khắc nghiệt; diện tích bề mặt riêng lớn để có thể chất chứa lƣợng lớn xúc tác; có khả năng “gắn chặt” với xúc tác và không làm mất hoạt tính của chất xúc tác; dễ dàng thu hồi để tái sử dụng. Ngoài ra, tính tƣơng hợp sinh học của chất mang cần đƣợc lƣu ý cố định các phân tử enzyme. Vì vậy, để sử dụng Fe3O4NP là chất mang, bề mặt của vật liệu Fe3O4NP cần đƣợc biến tính phù hợp để tăng độ bền động học, cũng nhƣ gắn các nhóm chức phù hợp cho việc liên kết với protein.
a. Bảo vệ bằng cách bao bọc bằng lớp phủ là hợp chất hữu cơ
Nhìn chung, chất hoạt động bề mặt hoặc polymer có thể hấp phụ vật lý hoặc hóa học trên bề mặt của MNPs để tạo thành đơn lớp hoặc nhị lớp.
+ Phủ bằng polymer
Nhiều polymer có thể đƣợc sử dụng để ổn định và/hoặc chức năng hoá bề mặt các hạt nano từ tính. Các polymer tự nhiên nhƣ: gelatin, dextran, chitosan và pullulan đã tạo tính ổn định cho các hạt nano này. Các polymer tổng hợp nhƣ: PEG, PVP, PVA đƣợc nghiên cứu để biến tính bề mặt các hạt nano oxit sắt từ. Các hạt Fe3O4NP sau khi đƣợc biến tính với các polymer trên bề mặt có độ tƣơng thích sinh học tốt hơn so với các vật liệu phủ khác nhƣng sẽ dẫn đến việc giảm phần nào từ tính của Fe3O4NP [34].
Hình 1.6. Biến tính bề mặt của hạt nano từ tính Fe3O4 bằng cách phủ polymer [13]
- Polymer hoá trực tiếp trên bề mặt hạt nano từ tính:
Hình 1.7. Biến tính bề mặt của hạt nano từ tính Fe3O4 bằng cách polymer hoá trực tiếp trên bề mặt hạt nano [13]
+ Phủ bằng chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt cũng thƣờng đƣợc sử dụng để thụ động hóa bề mặt của các hạt nano, làm tăng độ bền động học của chúng. Axit béo, hoặc muối của axit béo thƣờng đƣợc sử dụng cho mục đích này.
b. Bảo vệ bằng cách bao bọc bằng lớp phủ là hợp chất vô cơ
Lớp phủ silica đƣợc sử dụng rộng rãi do có hiệu quả cao trong việc ổn định bề mặt các hạt oxit sắt từ. Thứ nhất, nó cản trở sự tiếp xúc trực tiếp giữa lõi từ để tránh những tƣơng tác không mong muốn. Thứ hai, lớp phủ silica có thể xem nhƣ là một chất chống lại sự thêu kết của các hạt nano Fe3O4 và có thể giữ đƣợc các hạt nano này khi lên đến 10000C mà không bị oxy hoá thành Fe2O3 [38].
Bề mặt oxit sắt từ có ái lực mạnh với silic, vì vậy việc phủ silic lên trên bề mặt vật liệu không cần sử dụng chất phủ trung gian để tăng cƣờng sự dính kết. Ngoài ra, do lớp vỏ silica tích điện âm, các hạt nano từ tính có lớp phủ này phân tán và bền trong nƣớc mà không cần thêm các chất hoạt động bề mặt khác [22]. Hình 1.8, hình 1.9 trình bày tƣơng ứng cách biến tính bề mặt của hạt nano từ tính bằng việc phủ silica theo phƣơng pháp Stober và phủ silica theo phƣơng pháp vi nhũ.
Phủ silica theo phƣơng pháp Stober:
Hình 1.8. Biến tính bề mặt của hạt nano từ tính bằng phương pháp Stober [3]
Phủ silica theo phƣơng pháp vi nhũ:
Hình 1.9. Biến tính bề mặt của hạt nano từ tính bằng phương pháp vi nhũ [3]