CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.TỔNG HỢP CHẾ PHẨM PHỐI HỢP NANO BẠC – CHITOSAN
Trong dung dịch chitosan, ion Ag+ dễ dàng gắn kết với Chitosan bằng tƣơng tác tĩnh điện do trên bề mặt chitosan chứa các nhóm glucosidic và các nguyên tử oxy giàu điện tử của các nhóm hydroxyl có khả năng tƣơng tác với các cation của kim loại chuyển tiếp. Các ion Ag+ oxy hóa các nhóm hydroxyl của chitosan tạo thành các nhóm carbonyl và bị khử thành Ag kim loại.
Tiến hành tổng hợp AgNP - WSC có nồng độ 100ppm (tính theo ion bạc) theo quy trình đã đƣợc trình bày ở Mục 2.1.2. Hỗn hợp phản ứng ban đầu có màu hơi vàng nhạt, nếu có xảy ra sự khử ion bạc để tạo thành AgNP thì hỗn hợp phản ứng sẽ chuyển dần sang màu nâu đen nhƣ Hình 3.1.
Hình 3.1. Dung dịch gel AgNP – WSC được điều chế chuyển từ màu vàng nhạt sang màu nâu đen do hiện tượng plasmon bề mặt
Theo thuyết Mie, đỉnh hấp thụ cực đại của hạt nano sẽ dịch chuyển về vùng có bƣớc sóng lớn hơn khi kích thƣớc hạt tăng lên, nồng độ hạt keo nano càng cao thì độ hấp thụ quang càng lớn [5].
3.1.1. Ảnh hƣởng của nồng độ Chitosan hòa tan
Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ WSC lên quá trình tổng hợp cũng đƣợc thực hiện tƣơng tự trên trong khoảng nồng độ WSC từ 0.5 – 2.5 %. Kết
quả nghiên cứu đƣợc trình bày ở Hình 3.2.
Hình 3.2 Đặc trưng cộng hưởng plasmon bề mặt của AgNP được tổng hợp từ dung dịch AgNO3 với tác nhân khử WSC với nồng độ khác nhau
Phản ứng tổng hợp WSC được thực hiện ở 70oC trong thời gian 30 phút với nồng độ ion bạc ban đầu 100 ppm Phép đo được thực hiện với mẫu được pha loãng 2 lần bằng nước cất 2 lần trên máy UV-Vis ở nhiệt độ phòng.
NHẬN XÉT: Kết quả nghiên cứu không có sự thay đổi đáng kể giá trị mật độ quang khi nồng độ WSC lớn hơn 1%. Khi nồng độ WSC là 1% thì giá trị mật độ quang đo đƣợc đạt giá trị cao nhất, nghĩa là lƣợng nano bạc tổng hợp đƣợc tốt nhất. Nếu tiếp tục tăng nồng độ WSC thì giá trị mật độ quang thay đổi không đáng kể, có thể giải thích: nồng độ WSC 1% là nồng độ dƣ để khử hết Ag+, dẫn đến tốc độ phản ứng tăng. Nồng độ WSC trên 2% làm màu vàng nhạt của dung dịch đậm hơn một chút, dẫn đến ảnh hƣởng của quang phổ so màu UV –Vis cũng nhƣ phổ plasmon bề mặt của hạt nano bạc. Ngoài ra, nồng độ WSC trên 2% tạo hạt nano bạc có kích thƣớc lớn (dung dịch gel có màu 400.0 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700.0 0.00 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.7 Wave length (nm) 0.5 1 1.5 2 2.5 ABS
vàng ngã xanh).
Vì vậy, nồng độ WSC thích hợp nhất cho quá trình tổng hợp dung dịch gel AgNP - WSC là 1%.
3.1.2. Ảnh hƣởng của thời gian
Nghiên cứu ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình tổng hợp dung dịch gel AgNP - WSC đƣợc thực hiện theo Mục 2.1.2 ở 70oC với nồng độ WSC là 1%. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến lƣợng AgNP đƣợc tạo thành, cũng nhƣ kích thƣớc của chúng đƣợc trình bày ở Hình 3.3.
Hình 3.3 Đặc trưng cộng hưởng plasmon bề mặt của AgNP được tổng hợp từ dung dịch AgNO3 với tác nhân khử WSC ở các thời gian phản ứng khác nhau Phản ứng tổng hợp WSC được thực hiện ở 70oC trong với nồng độ ion bạc ban đầu 100 ppm và nồng độ WSC 1% Phép đo được thực hiện với mẫu được pha loãng 2 lần bằng nước cất 2 lần trên máy UV - Vis ở nhiệt độ phòng.
NHẬN XÉT: Kết quả đo quang phổ plasmon dung dịch gel AgNP - WSC đƣợc điều chế ở các thời gian khác nhau cho thấy, trong 30 phút đầu AgNP đã đƣợc tạo thành nhƣng nồng độ còn thấp, chứng tỏ lƣợng Ag+
chƣa phản ứng hết. Sau 60 phút, lƣợng AgNP đƣợc tạo thành tăng mạnh theo thời
400.0 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700.0 0.03 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.50 30 phút 60 phút 90 phút 120 phút 150 phút ABS Wave length (nm)
gian, thể hiện thông qua giá trị mật độ quang ghi nhận đƣợc khi đo quang phổ UV - Vis. Khi thời gian tạo AgNP tăng dần thì giá trị mật độ quang đo đƣợc cũng tăng dần. Vì khi thời gian càng lâu thì lƣợng ion Ag+
bị khử càng lớn mà vẫn không làm tăng kích thƣớc hạt để tạo lƣợng nano bạc càng nhiều, dẫn đến giá trị mật độ quang tăng. Sau 150 phút, mật độ quang giảm, thể tích dung dịch gel giảm do khi gia nhiệt mẫu trong thời gian dài, dẫn đến phá vỡ cấu trúc của WSC, làm cho các hạt nano bạc phân bố trên WSC không đồng đều, dễ bị keo tụ (lắng đọng sau 10 phút để nguội).
Vì vậy, thời gian phản ứng thích hợp nhất cho quá trình tổng hợp dung dịch gel AgNP - WSC là 120 phút.
3.1.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ
Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình tổng hợp dung dịch gel AgNP - WSC với nồng độ WSC 1% đƣợc thực hiện thời gian phản ứng là 120 phút. Kết quả khảo sát đƣợc trình bày ở Hình 3.4.
Hình 3.4 Đặc trưng cộng hưởng plasmon bề mặt của AgNP được tổng hợp từ dung dịch AgNO3 với tác nhân khử WSC ở các giá trị nhiệt độ khác nhau.
400.0 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700.0 0.13 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.50 60 ºC 70 ºC 80 ºC 90 ºC 100ºC ABS Wave length (nm)
Phản ứng tổng hợp AgNP-WSC được thực trong thời gian 120 phút với nồng độ WSC là 1% Phép đo được thực hiện với mẫu được pha loãng 2 lần bằng nước cất 2 lần trên máy UV-Vis ở nhiệt độ phòng.
NHẬN XÉT: Kết quả nghiên cứu cho thấy không có sự thay đổi đáng kể giá trị mật độ quang thu đƣợc khi tăng nhiệt độ phản ứng. Khi nhiệt độ tăng dần từ 60oC đến 90o
C thì giá trị mật độ quang đo đƣợc cũng tăng dần, nghĩa là lƣợng AgNP tổng hợp tăng, và đạt giá trị lớn nhất với nhiệt độ 90o
C. Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ, giá trị mật độ quang giảm. Có thể giải thích, nhiệt độ lớn hơn 90oC lƣợng nano bạc tạo ra nhanh và hạt nano có kích thƣớc lớn nên dễ bị keo tụ, làm giảm mật độ quang. Ngoài ra, nhiệt độ lớn hơn 90oC phá vỡ cấu trúc của chất khử WSC, làm cho sự phân tán của các hạt nano bạc lên WSC không đồng đều nên mật độ quang giảm.
Vì vậy, nhiệt độ phản ứng thích hợp nhất cho quá trình tổng hợp dung dịch gel AgNP - WSC là 90ºC để dung dịch nano bạc đƣợc tổng hợp bền, không bị keo tụ.
KẾT LUẬN:
Nhƣ vậy, qua các thí nghiệm khảo sát trên, ảnh hƣởng của các yếu tố nhiệt độ, thời gian và nồng độ WSC đến kích thƣớc và nồng độ gel AgNP - WSC tạo thành đã đƣợc xác định. Kết quả khảo sát cho thấy điều kiện tối ƣu để tổng hợp dung dịch gel AgNP - WSC nhƣ sau:
Nhiệt độ phản ứng: t0
= 90ºC Thời gian phản ứng: t = 120 phút Nồng độ chất khử: WSC = 1% (w/V).
3.2. PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA CHẾ PHẨM AgNP - CHITOSAN