6. Bốc ục của luận văn
1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.5.1.Trong nước
Chế tạo Nano bạc bằng phương pháp chiếu xạ tia gamma và ứng dụng chế tạo chai xịt khử mùi hôi nách - Trung tâm nghiên cứu và triển khai công nghệ bức xạ thanh phố Hồ Chí Minh (2007).
Chế tạo Nano bạc bằng phương pháp hóa ướt ứng dụng diệt khuẩn E. Co li – Trung tâm vật liệu đại học khoa học tự nhiên - đại học quốc gia Hà Nội (2008).
Điều chế hạt nano Ag trong các nền polyme như PVP bằng bức xạ, nền cao su thiên nhiên bằng phương pháp khử hóa học, hay nền vải cotton - TS Nguyễn Thị Phương Phong tại phòng thí nghiệm nano Đại Học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh cùng các công sự đã thực hiện. Các kết quả thực hiện từ các đề
tài này đều cho kết quả tốt (2008).
1.5.2.Ngoài nước
Năm 1999, Kan Sen Chou cùng cộng sự tại Khoa công nghệ hóa học trường đại học Tsing Hua — Đài Loan với đề tài “Tổng hợp Ag/PVA, PVP nanocompozit bằng phương pháp khử hóa học” với nội dung và kết quả:
Nội dung: Tổng họp nano Ag bằng phương pháp khử với tác nhân là Formaldehyt trong dung dịch muối AgNO , môi trường PVP và PVA, Khảo sát ảnh hưởng của môi trường bazơ và tỉ lệ các chất quá trình tống họp, xác
định cấu trúc của nano Ag, Xác định kích thước nano Ag bằng TEM.
Kết Quả:
oSử dụng nồng độAgNO = 0.01M, tỉ lệ các chất cho quá trình tổng hợp là: [formaldehyt]/[AgNO ]=4, [NaOH]/ [AgNO ]=l, [Na CO ]/[Ag]=l, PVP/Ag = 9,27 ; PVA/Ag = 3,37.
-TEM cho thấy kích thước của nano Ag từ 7 - 20nm.
Năm 2004, N. V. Serebryakova tại Học Viện hóa lý, Viện khoa học Nga, Leninskii pr. 31, Matxcova, Nga với đề tài “Các phương thức hình thành hạt nano Ag trong dung dịch polymer“ có nội dung và đạt được các kết quả:
Nội dung: Tổng hợp nano Ag bằng các phương pháp khử hóa học trong PVA có khối lượng phân tử khác nhau, xác định tính chất quang học của vật liệu, theo dõi hình thái của của nano Ag trên ảnh TEM.
Kết quả:
Có hai hình thức thành lập nano Ag, một có kích thước ổn định theo thời gian, và hình thức còn lại kích thước lớn dần theo thời gian. Với PVA (MW 22000) các hạt nano Ag được hình thành có kích thước ốn định, sự phân bố
cao nhất ở kích thước 7,4 nm, sự hấp thụđặc trưng ở bước sóng 412nm. Còn với PVA có MW (72000, 145000) sự hình thành hạt nano Ag là không đều và không ổn định, theo thời gian kích thước hạt lớn dần và có sự gia tăng bước sóng hấp thụ.
Năm 2005, Noritsugu Kometani cùng cộng sự tại Khoa Hóa, Đại Học Osaka, Osaka, Nhật Bản với đề tài “Tổng hợp Nano Ag Bằng phương pháp khử nhiệt” với nội dung và kết quả:
Nội dung: Tống hợp nano Ag với PVP như là tác nhân bảo vệ và tác nhân khử, áp suất thực hiện phản ứng 40Mpa, ở các nhiệt độ khác nhau.
Kết quả:
o Ở nhiệt độ 250 : hạt nano tạo ra có kích thước nhỏ hơn 50nm, cường độ hấp thụ lớn nhất ở 400nm.
o Ở nhiệt độ 300 – 350 : hạt nano tạo ra có kích thước nhỏ hơn 30nm, cường độ hấp thụ gia tăng lên tới 500nm.
Trung Quốc với đề tài “Tính chất quang học của màng polymer nanocompozit Ag/PMMA” có nội dung và đạt được các kết quả:
Nội dung: Tổng họp nanocompozit Ag/PMMA bằng phương pháp in- situ
Kết quả: Nanocompozit có sự gia tăng của cường độ hấp thu khi có mặt Nano Ag tới bước sóng 532nm.
Năm 2007, Radhakrishnan cùng cộng sự tại Khoa Hóa, Đại Học Toronto chi nhanh Mississauga, Mississauga, Canada với đề tài “Chuẩn bị và những tính chất của hạt nano Ag, trong nền polymer sinh học” có nội dung và kết quả:
Nội dung: Tổng hợp nanocompozit với các hạt nao Ag, trong nền polyme là tinh bột Sagu. Kết quả của việc tạo ra nanocompozit này được kiểm tra bằng phương pháp xác định cấu trúc, tính chất quang học và tính chất nhiệt.
Kết quả:
o Phố XRD cho ra cấu trúc trong nền polyme của Nano Ag là dạng khối (cubic), còn của Ag S là monoclinic.
o TEM cho biết các hạt nano chủ yếu có dạng hình cầu kích thước từ 10- 30nm.
o TGA cho thấy vật liệu có sự ổn định nhiệt tới nhiệt độ670 .
Năm 2008, Young Key Shim cùng công sự tại Trường Hệ Thống Công Nghệ Nano, Đại Học Inje, Kimhae, Hàn Quốc với đề tài “Tổng hợp nano Ag sử dụng nhóm chức hydroxyl và hoạt tính diệt khuấn của chúng” có nội dung và kết quả:
Nội dung: tổng họp nano Ag bằng phương pháp khử, sử dụng các hợp chất có chứa nhóm hydroxyl như là tác nhân khử và tác nhân bảo vệ. Nghiên
cứu các tính chất quang học, xác định kích thước hạt nano, khả năng kháng khuẩn của vật liệu.
Kết quả:
o Vật liệu có cường độ hấp thụở bước sóng 420nm. o Nano Ag có cấu trúc ở dạng cubic
o Nano Ag có độ phân bố kích thước từ 2 - 8nm. o Nano Ag có hoạt tính kháng khuẩn cao.
CHƯƠNG 2
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT
2.1.1.Nguyên liệu
- Nghệ được lấy là nghệ Lào, lựa chọn các củ nghệ đã đến mùa thu hoạch, không quá non, củ nghệđược phơi khô và nghiên thành bột.
- Nghệ tươi được thu gom tại chợ cây số 14 làng Lồm Sắc – Huyện Ba Chiêng – Tỉnh Chăm Pa Sắc – Lào. Thời gian mua tháng 4 năm 2014.
Bột nghệđược bảo quản trong bình kín, có chất hút ẩm (silicagen).
2.1.2.Dụng cụ và hóa chất
a. Dụng cụ và thiết bị
- Máy khuấy từ 5 máy
- Ống nghiệm 30 ống - Bình tam giác 30 bình - Bình định mức 100ml 1 bình - Buret 1 cái - Pipet các loại 1ml, 2ml, 5ml, 10ml, 20ml mỗi thứ 1 - Ống đong 10ml, 20ml, 50ml mỗi thứ 1 - Bình đựng nước cất 3 bình
- Máy quay li tâm 1 máy
- Đĩa petri 10 cái
- Tủ sấy 1 cái
- Lò hấp vô trùng 1 cái
Lưu ý: tất cả các dụng cụ (thủy tinh) phải được rửa sạch trong dung dịch HNO /HCl (3:1 v/v). Nước cất dùng cho cả quá trình là nước cất 2 lần.
b. Hóa chất
AgNO 99,98%; HNO 70%; HCl 37%.
Dung dịch chuẩn HCl 0,1N; NaOH rắn (dùng để pha dung dịch để tạo pH)
2.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÝ 2.2.1.Xác định độ ẩm
Độẩm là lượng nước có trong nguyên liệu ban đầu. Trong thực tế, độ ẩm là tỷ số giữa khối lượng mất đi của mẫu thử khi sấy khô theo phương pháp xác
định và khối lượng của nó tại thời điểm lấy mẫu; độẩm được tính bằng %.
a. Nguyên tắc
Cân mẫu thử tại thời điểm lấy mẫu và sau khi sấy khô tới khối lượng không đổi.
b. Cách tiến hành
Xác định khối lượng khô tuyệt đối của cốc cân hoặc hộp cân như sau: cốc cân hoặc hộp cân được rửa sạch, đánh số, mở nắp và cho vào trong tủ sấy, sấy ở nhiệt độ 105 C ± 2 C trong 1 giờ. Tại thời điểm sấy cuối cùng, đậy nắp cốc cân hoặc hộp cân và chuyển vào bình hút ẩm để làm nguội tới nhiệt
độ phòng, sau đó tiến hành cân (trước khi cân hơi mở nắp cốc cân hoặc hộp cân để làm cân bằng áp suất và đậy lại ngay).
Chuyển mẫu thử vào cốc cân hoặc hộp cân, mở nắp và cho vào trong tủ
sấy, sấy tại nhiệt độ 105 C ± 2 C. Sau đó tiến hành như phương pháp cân cốc trên. Với mẫu thử có khối lượng cân ban đầu là 50g thời gian sấy là 2 giờ
và thời gian làm nguội trong bình hút ẩm là 1 giờ; với mẫu thử có khối lượng cân ban đầu là 2g thời gian sấy là 1 giờ và làm nguội trong bình hút ẩm tới nhiệt độ phòng.
Cho lại mẫu thử vào tủ sấy và tiến hành như trên cho tới khi mẫu thử đạt khối lượng không đổi. Mẫu thử được coi là đạt khối lượng không đổi, khi chênh lệch giữa 2 lần cân liên tiếp không lớn hơn 0,1% so với khối lượng mẫu thử cân ban đầu đối với mẫu thử có khối lượng cân ban đầu là 50g và không được lớn hơn 0,05% đối với mẫu thử có khối lượng cân ban đầu là 2g.
Với mẫu thử có khối lượng cân ban đầu là 2g, tất cả các phép cân đều phải chính xác tới 1mg.
Thời gian giữa hai lần sấy liên tiếp không được nhỏ hơn ½ thời gian sấy lần đầu.
c. Tính toán kết quả
Độẩm (X) của mẫu thử, tính bằng phần trăm theo công thức sau: X = m m−m ∗100
trong đó:
m là khối lượng của mẫu thử trước khi sấy, tính bằng gam; m là khối lượng mẫu thử sau khi sấy, tính bằng gam.
2.2.2.Xác định hàm lượng tro
a. Lý thuyết
Tro hoá mẫu bằng nhiệt. Sau đó xác định hàm lượng tro bằng phương pháp khối lượng. b. Dụng cụ và thiết bị - 1 cân phân tích. - 1 tủ sấy - 1 lò nung - 1 cốc nung thạnh anh hoặc sứ c. Phương pháp tiến hành - Chuẩn bị mẫu
Rửa sạch cốc nung bằng nước, sấy trong tủ sấy ở 105 C trong 30 phút nung trong lò nung ở 525 ± 25 C trong 30 phút. Làm nguội trong bình hút ẩm và cân với độ chính xác đến 0,001g. Quá trình nung được lặp lại cho đến khi cốc nung có khối lượng không đổi.
- Xác định hàm lượng tro
Cân khoảng 10 – 20g mẫu với độ chính xác 0,001g trong cốc nung đã chuẩn bị.
Làm nguội trong bình hút ẩm. Quá trình nung được lặp lại cho đến khi cốc nung có khối lượng không đổi.
Để tăng nhanh quá trình tro hoá có thể cho vào cốc chứa tro (đã nguội) 3 – 5 giọt hydroperoxyt 5%, sau đó tiến hành như trên.
d. Tính kết quả
- Hàm lượng tro (X) tính bằng % theo công thức: X = m m−m ∗100
Trong đó:
m: lượng mẫu cân, g;
m : khối lượng cốc nung, g; m : khối lượng cốc nung và tro,g.
Kết quả là trung bình cộng kết quả 2 lần xác định song song. Chênh lệch kết quả giữa 2 lần xác định song song không được lớn hơn 0,02%. Tính chính xác đến 0,01%.
- Độ kiềm của tro (X) tính bằng số ml dung dịch natri hydroxyt 0,1N dùng chuẩn độ lượng tro trong 100g mẫu theo công thức:
Trong đó:
V : thể tích dung dịch acid clohydric 0,1N đã dùng, ml; V : thể tích dung dịch natri hydroxyt đã dùng, ml; m: lượng mẫu cân, g.
2.3. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT NƯỚC CỦ NGHỆ CHIẾT NƯỚC CỦ NGHỆ
2.3.1.Chuẩn bị mẫu
Nghệ được rửa kỹ bằng nước. Tiếp theo, gọt vỏ nghệ, cắt ra thành miếng nhỏ, phơi khô. Sau đó đem nghiền thành bột. Cân khoảng m (g) bột nghệ đã
được cắt nhỏ cho vào cốc thủy tinh, thêm vào cốc thủy tinh V (ml) nước cất. Sau đó, trộn hỗn hợp trên và khuấy bằng khuấy từ khoảng t (phút). Dịch chiết nước củ nghệ thu được bằng cách lọc hỗn hợp qua giấy lọc.
Dịch chiết nước củ nghệ được trộn với dung dịch AgNO theo tỉ lệ trong bình nón ở điều kiện vô trùng. Sau đó, điều chỉnh pH của dung dịch bằng dung dịch CH COONa hoặc NaOH. Bình nón chứa dung dịch trên được ủ ở
nhiệt độ t C khoảng t giờ. Quan sát sự thay đổi màu của dung dịch, đo UV- Vis để xác định mật độ quang cực đại trong các phép thử (thí nghiệm).
2.3.2.Khảo sát thời gian chiết
Chọn thời gian chiết 1h30 phút; 2h00 phút; 2h30 phút; 3h00 phút; 3h30 phút. Lấy Vml dịch chiết, thêm vào Vml dung dịch AgNO 1mM. Lắc trong thời gian t phút, đợi cho màu nano Ag xuất hiện rồi đem đo UV-Vis.
2.3.3.Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng
Chọn khối lượng bột nghệ khảo sát tỉ lệ rắn lỏng là m = 0,2 gam; 0,4 gam; 0,6 gam; 0,8 gam; 1,0 gam, rồi thêm vào mỗi bình 20ml nước cất.
Lấy Vml dịch chiết, thêm vào Vml dung dịch AgNO 1mM. Lắc trong thời gian t phút, đợi cho màu nano Ag xuất hiện rồi đem đo UV-Vis.
2.4. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO NANO BẠC
Phương pháp khảo sát của đề tài là khảo sát đơn yếu tố, nên sau khi nhận
được kết quả tốt nhất của thí nghiệm, ta sẽ sử dụng kết quả đó cho các thí nghiệm tiếp theo và khảo sát cho đến hết các yếu tố khảo sát sau:
2.4.1. Khảo sát nồng độ dung dịch bạc nitrat
Chọn nồng độ AgNO để khảo sát là: C = 0,5mM; 1mM; 5mM; 10mM; 15mM. Lấy Vml dịch chiết, thêm vào Vml dung dịch AgNO 1mM. Lắc trong thời gian t phút, đợi cho màu nano Ag xuất hiện rồi đem đo UV-Vis.
2.4.2. Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết
Cốđịnh thể tích dung dịch AgNO là 20ml.
Chọn thể tích dịch chiết cho vào để khảo sát là: x = 2ml; 3ml; 4ml; 5ml; 6ml. Lấy Vml dịch chiết, thêm vào 20 ml dung dịch AgNO 1mM. Lắc trong thời gian t phút, đợi cho màu nano Ag xuất hiện rồi đem đo UV-Vis.
2.4.3. Khảo sát pH môi trường tạo nano bạc
Chọn pH môi trường, biến thiên: 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0 để khảo sát.
Lấy Vml dịch chiết, thêm vào Vml dung dịch AgNO 1mM. Lắc trong thời gian t phút, đợi cho màu nano Ag xuất hiện rồi đem đo UV-Vis.
2.4.4. Khảo sát nhiệt độ tạo nano bạc
Chọn nhiệt độđể khảo sát là
T = 30 C; 40 C; 50 C; 60 C; 70 C; 80 C
Lấy Vml dịch chiết, thêm vào Vml dung dịch AgNO 1mM. Lắc trong thời gian t phút, đợi cho màu nano Ag xuất hiện rồi đem đo UV-Vis.
2.4.5.Khảo sát thời gian tạo nano bạc
2.5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
2.5.1.Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) hoạt động trên nguyên tắc giống thấu kính quang học, chỉ khác là sử dụng sóng điện tử thay cho bước sóng ánh sáng nên có bước sóng rất ngắn) và sử dụng các thấu kính điện từ - magnetic lens thay cho thấu kính quang học[12].
Ảnh của kính hiển vi điện tử truyền qua cho phép ta quan sát được hình dạng và xác định được kích thước của các hạt nano.
Hình 2.2: Ảnh TEM của các hạt nano bạc kích thước 10 nm[11]
2.5.2.Phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis)
Hình 2.3: Ảnh UV-Vis của các hạt nano bạc[17]
UV-Vis (Ultraviolet–visible spectroscopy) là phương pháp phân tích sử
dụng phổ hấp thụ hoặc phản xạ trong phạm vi vùng cực tím cho tới vùng ánh sáng nhìn thấy được.
Do các thuộc tính quang học của dung dịch chứa hạt nano phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và nồng độ của hạt, nên ta có thể sử dụng UV-Vis để
xác định các thuộc tính trên.
Do hạt nao bạc có kích thước nhỏ hơn 20 nm chỉ có một bề mặt plasmon duy nhất nên trong phổ UV-Vis của chúng chỉ xuất hiện 1 đỉnh duy nhất. Người ta xử dụng tính chất này để xác định hình dạng của hạt nano bạc[19].
2.5.3. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)
Phổ tán xạ năng lượng tia X, hay Phổ tán sắc năng lượng là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các bức xạ (mà chủ yếu là chùm điện tử có năng lượng cao trong các kính hiển vi điện tử). Trong các tài liệu khoa học, kỹ
thuật này thường được viết tắt là EDX hay EDS xuất phát từ tên gọi tiếng Anh Energy-dispersive X-ray spectroscopy.
Nguyên tắc hoạt động
Kỹ thuật EDX chủ yếu được thực hiện trong các kính hiển vi điện tử, ở đó ảnh vi cấu trúc vật rắn được ghi lại thông qua việc sử dụng chùm điện tử