Qua hình 3.16 có thể nhận thấy các hạt nano ZnO đã đƣợc gắn cố định trên bentonite với kích thƣớc hạt nano ZnO trung bình 50-60 nm. Việc tiến hành nung vật liệu ở nhiệt độ 500°C ảnh hƣởng không nhiều đến cấu trúc của bentonit [31].
3.1.5. Xác định hiệu suất cố định ZnO trên bentonite.
Phổ EDX dẫn ra trên hình 3.17 cho phép đánh giá định tính ZnO trên bentonite. Kết quả cho thấy vạch ZnL chiếm tới 2 wt % và 0,61 at %.
Hình 0.17Hình 3.17. Phổ tán xạ năng lượng của vật liệu Bent-ZnO
Nhìn vào quang phổ tán xạ tia X của vật liệu Bent-ZnO trong hình 3.17 chúng ta có thể nhận thấy sự xuất hiện của nhiều thành phần nguyên tố với các pic hấp thụ đặc trƣng tại các vùng năng lƣợng khác nhau. Các thành phần của các nguyên tố O, Si, Mg, Al, Fe, Na, K, Ca đặc trƣng cho vật liệu khoáng sét bentonite kiềm thổ. Trên phổ tán xạ cũng ghi nhận sự xuất hiện dải hấp phụ quang tại ~ 1keV cho thấy sự hiện diện của Zn với hàm lƣợng 2%. Nhƣ vậy, so với hàm lƣợng lý thuyết đƣợc gắn lên bentonite là 2%, hiệu suất cố định các hạt nano kẽm oxit lên bentonite thực tế đạt 100%. Kết quả này cho thấy hầu hết các hạt ZnO với cấu trúc lập phƣơng đã đƣợc cố định trên bentonite.
3.3. Đánh giá khả năng kháng nấm của vật liệu
3.3.1. Khảo sát nồng độ tối ưu
a. Khảo sát nồng độ tối ƣu của nano ZnO
Kết quả thu đƣợc hiển thị trong bảng 3.1 dƣới đây:
Bảng 3.1. Kết quả theo dõi khả năng ức chế nấm Phytophthora sp. của vật liệu ZnO trong phịng thí nghiệm
Nồng độ ZnO
Đƣờng kính nấm theo ngày ( D ± 1mm) Hiệu lực (%) (*) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 (đối chứng) 9,3 15,3 25,7 37,3 47,7 58,3 69,7 78,3 85,3 90,0 0 100 6,7 11,7 16,3 21,3 27,7 33,7 39,3 46,3 52,7 58,3 37,3 300 6 10 14 18 25 30 35 40 45,7 51,7 45,1 500 6 9 12 16 20 24 30 34 37 40,0 58,8 700 5 7 10 14 18 23 28 32 35 37,7 61,5 900 5 5 9 11 13 15 17 19 21 23,7 79,2 1000 5 5 7 10 12 14 16 18 20 20,0 82,4 1500 5 5 5 6 7 8 10 13 15 15,0 88,2 2000 5 5 5 5 5 6 8 10 11 12,7 90,9 3000 5 5 5 5 5 5 6,7 7,3 8,3 9,0 95,3 CV% 1,36 1,12
Tính hiệu quả ức chế theo cơng thức Abort thì từ cơng thức ZnO 700ppm trở lên có hoạt lực diệt nấm tốt (trên 60%) và tăng đều. từ công thức ZnO-1000 trở nên đạt trên 80% và tăng không đáng kể, đến nồng độ 3000ppm hiệu quả đạt gần 100%. Tuy nhiên có thể sử dụng nồng độ 1000ppm trong thực tế để giảm thiểu chi phí sử dụng.
ZnO-500 ZnO-1000
ZnO-3000 ĐC
Hình 3.18. hình ảnh thí nghiệm ức chế nấm bằng nano ZnO.
b. Khảo sát nồng độ tối ƣu của nanocoposite ZnO/Bentonit
Bảng 0.1.Bảng 3.2. Kết quả theo dõi khả năng ức chế nấm Phytophthora sp. của
vật liệu ZnO/Bentonit trong phịng thí nghiệm
Nồng độ Zn/bentonite
Đƣờng kính nấm theo ngày ( D ± 1mm) Hiệu lực (%) (*) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 (đối chứng) 8 17 27 38 47 58 69 77 86 90 0 100 7 12 16 21 27 33 39 46 52 59,3 35,3 300 6 10 14 18 25 29 34 39 45 51,7 45,9 500 6 9 12 17 22 28 32 37 42 48,3 54,3 700 5 7 10 14 18 23 28 32 35 39,7 60,0 900 5 5 9 11 13 15 17 19 21 23,3 78,9 1000 5 5 8 10 12 14 16 17 19 21,3 81,0
CV% 1,56 1,02
(*)
: Hiệu lực kháng nấm Phytophthora dựa vào đƣờng kính tảng nấm trong ngày 12 Kết quả ở bảng 3.1 cho thấy, tại thời điểm 12 ngày sau cấy, mức độ ức chế (ĐHH) của vật liệu nano composit ZnO/Bentonite với nấm P. sp. ở các nồng độ 100, 300, 500, 700, 900 và 1000 ppm tƣơng ứng là 35,3; 45,9; 54,3; 60,0; 78,9 và 81,2%. Nồng độ nano ZnO thấp (100 ppm), ĐHH chỉ đạt 35,2%, tuy nhiên, khi tăng nồng độ nano ZnO lên 900, 1000 ppm, ĐHH của vật liệu composite đối với nấm có sự thay đổi đáng kể, lúc này giá trị ĐHH đạt 78,9 và 81,2% , sự chênh lệch ĐHH giữa hai nồng độ này không quá lớn (chênh lệch 2,3%), điều đó cho thấy, tại khoảng nồng độ này khả năng ức chế nấm P. sp gần nhƣ tối ƣu. Nhƣ vậy, khả năng kháng nấm tăng theo nồng độ nano ZnO bổ sung vào môi trƣờng, tại nồng độ 1000 ppm, khả năng kháng nấm cao nhất là 81,2%. Nhìn chung, khi tăng nồng độ vật liệu composite ZnO/Bentonite ở các nồng độ từ 100-1000 ppm đều cho kết quả ức chế sự phát triển của nấm P. sp. và nồng độ vật liệu nano càng cao thì khả năng ức chế sự phát triển của nấm càng tăng. Điều này có thể nhận thấy việc sử dụng nano kẽm trong phòng trừ nấm phytophthora ở nồng độ ZnO/Bentonit 1000ppm cho hiệu quả tốt trong phịng thí nghiệm. Có thể nhận thấy ƣu điểm của nano trong diệt nấm theo con đƣờng tiếp xúc và ít độc đối với con ngƣời và mơi trƣờng, khơng giống nhƣ các loại hóa chất bảo vệ thực vật khác.
3.3.2. Kết quả so sánh vật liệu nano ZnO/Bentnite
Sau kết quả mục 3.3.1 dẫn tới thiết kế thí nghiệm chứng minh việc gắn ZnO/Bentonite có hiệu quả tốt và khơng mất hoạt tính kháng nấm khi sử dụng riêng rẽ ZnO và Bentonite. Thí nghiệm đƣợc tiến hành với nồng độ tối ƣu vật liệu 1000ppm từ đó tính ra nồng độ ZnO 1000ppm và nồng độ Bentonite 50000ppm. Kết quả đƣợc thể hiện trong bảng 3.2.
Bảng 0.2. Bảng 3.2. Kết quả so sánh khả năng ức chế nấm Phytophthora sp. của
vật liệu nano ZnO/Bentonit với nano ZnO, Bentonite trong phịng thí nghiệm
Vật liệu
Đƣờng kính nấm theo ngày ( D ± 1mm) Hiệu lực (%) (*) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Đối chứng 8 17 27 38 47 58 69 77 86 90 0 Bentonite 7 15,7 22,7 32,7 39,3 46,3 52,7 59,0 65,7 74,3 18,5 Nano ZnO (1000ppm) 5 5 8,7 10,0 12,7 14,3 16,3 18,3 20,0 21,3 80,8 Nano ZnO/Bentonite (1000ppm) 5 5 7,3 8,7 11,3 13,7 15,7 18,0 20,3 21,7 80,4 CV% 1,03 0,96
Từ bảng 3.2. cho thấy việc bổ gắn nano ZnO trên bentonit khơng ảnh hƣởng đến hoạt tính kháng nấm của ZnO. Đồng thời chứng minh đƣợc bentonit có tính kháng nấm yếu khi kết hợp với nano kẽm oxit giúp cố định hạt nano trên bền mặt bent tận dụng đƣợc các đặc tính tốt của bentonit nhƣ hấp phụ, giữ ẩm, bám dính giúp nano kẽm có thể tiếp xúc với nấm bệnh tốt hơn, kéo dài thời gian tiếp xúc và làm tăng khả tác dụng của vật liệu nano.
a. Đối chứng b. Bentonite
c. ZnO d. ZnO/Bentonit
KẾT LUẬN
Sau khi khảo sát ảnh hƣởng của một số yếu tố nhƣ tỷ lệ, nồng độ tiền chất, nhiệt độ và thời gian nung, đã lựa chọn đƣợc các điều kiện thích hợp cho q trình chế tạo nano ZnO bằng phƣơng pháp oxalat nhƣ sau:
- Tỷ lệ mol Zn2+/C2O42-: 0,75; - Nồng độ tiền chất Zn2+: 0,05M; - Thời gian nung: 3h;
- Nhiệt độ nung: 500oC.
Với các điều kiện nhƣ trên, vật liệu nano ZnO chế tạo đƣợc có cấu trúc lục giác dạng wurtzite thuộc nhóm khơng gian P63mc, với kích thƣớc hạt chủ yếu từ 40 – 60 nm.
Cố định thành công nano ZnO trên bentonite chứng mịnh sự tồn tại của ZnO/bentonit hiệu quả gắn đạt 100% ở tỷ lệ 2% Zn
Khảo sát thành cơng tính kháng nấm Phytophthora của vật liệu đạt trên 80% ở nồng độ ZnO/Bentonit 1000ppm tính theo kẽm.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Trần Văn Hòa (2001), 101 câu hỏi thường gặp trong sản xuất nông nghiệp,
NXB trẻ, Hồ Chí Minh.
Tiếng Anh
[2] H. C. N. R. Frenkel A. I. (2001), “A View from the Inside: Complexity in the Atomic Scale Ordering of Supported Metal Nanoparticles,” Journal of Physical
Chemistry B, 105, pp. 12689-12703.
[3] G. D. A.D Pomogailo (2014), “Nanostructured Materials Preparation via Condensation Ways, Chapter 2 Reduction of Metal Ions in Polymer Matrices as a Condensation Method of Nanocomposite Synthesis,” Springer Science+Business Media Dordrecht, pp. DOI 10, 1007/978-90-481-2567-8_2.
[4] H. H. R. A. A. Pirzad (2012), “Effect of nano iron foliar application on qualitative and quantitative characteristics of cowpea, under end season drought stress,” Int. Res. J. Applied and Basic Science, vol. 3(8), pp. 1709- 1717.
[5] J. H. Q. C. H. Zhu (2008), “ Uptake, translocation and accumulation of manufactured iron oxide nanoparticles by pumkin plant,” J. Envir. Monitoring
10, pp. 713-717.
[6] A. G. P. H. S. e. a. A. Berahmand (2012), “Effects of silver nanoparticles and magnetic field on growth of fodder maize,” Biol. Trace Elem. Res, pp. 149: 419-424.
[7] S. L. M. A. (2006), “Study Of Structural, Electrical, Optical And Magnetic Properties Of ZnO Based Films Produced By Megnetron Sputtering,”
Advanced Materials Research, vol. 97 (101), pp. 1198-1202.
[8] Y. S. Kumar V (2009), “Plant-mediated synthesis of silver and gold nanoparticles and their applications,” J. Chem. Technol. Biotechnol, vol. 84, p. 151–157.
[9] K. S. K. H. C. S. Park HJ (2006), “A new composition of nanosized silica– silver for control of various plant diseases,” Plant Pathol. Journal, pp. 22. 25- 34.
[10] S. M. &. T. A (2010), “Principles of Nanosciences and Nanotechnology,”
Naroosa Publishing House, New Delhi.
[11] D. H. K. C. &. K. K. A. Aruoja V (2009), “Toxicity of nanoparticles of CuO, ZnO and TiO2 to microalga Pseudokirchneriella subcapitata,” Sci. Total Environmen, vol. 407, pp. 1461-1468.
[12] S. B. &. S. V. Barik TK (2008), “Nanosilica - from medicine to pest control,”
Parasitolology Research, vol. 103, p. 253–258.
[13] Y. L. A. M. a. M. L. L. He (2011), “Antifungal activity of zinc oxide nanoparticles against Botrytis cinerea and Penicillium expansum,” Microbiol. Res, pp. 166, 207.
[14] B. R. K. T. R. a. A. C. M. N. Jones (2008), “Antibacterial activity of ZnO nanoparticle suspensions on a broad spectrum of microorganisms,” FEMS Microbiol, pp. 279, 71.
[15] M. S. Q. S. S. D. J. A. J. M. A. A.-K. H.-S. S. R. Wahab (2014), “ZnO nanoparticles induced oxidative stress and apoptosis in HepG2 and MCF-7 cancer cells and their antibacterial activity,” Colloids Surf, vol. B117, pp. 267- 276.
Botrytis cinerea on apple combining a biocontrol agent with hot water dipping and acibenzolar-S-methyl, baking soda, or ethanol application,” Postharvest Biol Technol, vol. 33, pp. 141 - 51.
[17] Y. H. K. T. Elad Y (1992), “Multiple fungicide resistance to benzimidazoles, dicarboximides and diethofencarb in field isolates ofBotrytis cinereain Israel,”
Plant Pathol, pp. 41:41 - 6.
[18] A. E. N. L. M. D. V. T. X. P. S. F. K. V. C. a. M. T. E. M. Hoek (2009), “Understanding biophysicochemical interactions at the nano-bio interface,”
Nat. Mater, vol. 8, p. 543.
[19] S. D. J. A.-S. M. M. B. J. I. B. P. S. R. Vojislav Stanić (2010), “Synthesis, characterization and antimicrobial activity of copper and zinc-doped hydroxyapatite nanopowders,” Applied Surface Science, vol. 256, pp. 6083- 6089.
[20] B. R. B. N. D. S. B. M. F. F. T. Ferrari-Iliou R (2006), “Oxicological impact studies based on Escherichia colibacteria in ultrafine ZnO nanoparticles colloidal medium,” Nano Lett, vol. 6(4), p. 866 – 70.
[21] R. K. B. J. W. D. H. C. P. A. Feris K (2007), “Selective toxicity of zinc oxide nanoparticles to prokaryotic and eukaryotic systems,” Appl Phys Lett, pp. 90(21):213902 - 5.
[22] A. R. I. S. a. S. a. D. Goswami (2010), “Novel applications of solid and liquid formulations of nanoparticles against insect pests and pathogens,” Thin Solid Films, vol. 519, pp. 1252 - 1257.
[23] A. R. K. J.-Y. L. B. R. J. H. S. K. a. J. Y. L. N. W. Jang (2011), “Effect of Zn2+ source concentration on hydrothermally grown ZnO nanorods,” Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vols. 11, no. 7, p. 6395–6399.
[24] S. M. B. a. F. T. M. A. Moghri Moazzen (2013), “Change in the morphology of ZnO nanoparticles upon changing the reactant concentration,” Applied Nanoscience, Vols. 3, no. 4, p. 295–302.
[25] J. S.-L. J. O. A. W. A. L. ´. A. K.-R. T. Jesionowski (2010), “Modification of textile products with nanosized zinc oxide and ZnO-SiO2 oxide composite,”
Przemysl Chemiczny, Vols. 89, no. 12, p. 164.
[26] M. K. S. K. Alireza KHATAEE (2016), “Preparation and characterization of ZnO/MMT nanocomposite for photocatalytic,” Turk J Chem 40, pp. 546 -564. [27] M. A. F. S. H. N. A. A. A. Muhammad Arshad (2016), “Antibacterial and
Antifungal Activities of Zinc-Silicon Oxides Nanocomposite,” Lett Health Biol
Sci, vol. 1(1), pp. 1- 5.
[28] S. S. R. M. S. O. M. N. B. M. Sarah C. Motshekga (2013), “Microwave- assisted synthesis, characterization and antibacterial activity of Ag/ZnO nanoparticles supported bentonite clay,” Hazard Mater, vol. 15, p. 439−446. [29] S. C. P. a. D. E. M. Gráinne M. Duffy (2007), “The effect of the rate of
precursor production on the purity and aggregation morphology of nanoparticulate zinc oxide,” J. Mater. Chem, vol. 17, p. 181–184.
[30] P. G. G. W. R. D. D. P. a. X. W. Xiaolu Liang (2012), “Dilute magnetic semiconductor Cu2MnSnS4 nanocrystals with a novel zincblende and wurtzite structure,” Cite this: RSC Advances, vol. 2, p. 5044–5046.
[31] Z. H. W. H.-Q. R. F. C. X.-H. Z. H.-H. Z. Y.-H. K. J.-Y. Wang Xiao-Dan (2015), “Cubic ZnO films obtained at low pressure by molecular beam epitaxy,” Chinese Physics B, vol. 24(9): 097106.
[32] M. A. D. S. B. J. Orolínová Zuzana (2012), “EFFECT OF THERMAL TREATMENT ON THE BENTONITE PROPERTIES,” Original scientific
paper DOI: 10.5825/afts.2012.0407.049O, Vols. ,7(1), pp. 49-56.
[33] T. P. Y. S. e. a. P. Sudhakar, “Effects of ZnO nanoparticles on the germination, growth and yield of peanut,” J. Plant Nutrition, vol. 35:6, pp. 905-927, 2012. [34] D. a. K. M. Pramod, “Effect of nano-ZnO particle suspension on growth of
Vigna radiata and Cicer arietinum seedling using plant agar method,” J. Nanotechnology, vol. doi: 10, p. 1155/2011/696535, 2011.
[35] T. J. a. A. Laurentowska, “ZnO-SiO2 oxide composites synthesis during precipitation from emulsion system,” Physicochemical Problems of Mineral Processing, Vols. 48, no. 1, p. 63–76, 2012.
[36] R. W. A. M. S.-I. Y. Y.-S. K. H.-S. Shin, ““Antibacterial activity of ZnO nanoparticles prepared via non-hydrolytic solution route,” Appl. Microbiol. Biotechnol, vol. 87(5), p. 1917–1925, 2010.
[37] R. Gross, “Novel ferromagnetic semiconductors: Preparation and characterization of bulk – and thin film samples of Cu – doped ZnO, Technische universitat, Munchen,” 2007.
[38] N. S. a. S. A. G. Bhumi, “Effect of NPs on seed germination and seedling growth of Boswellia ovalifoliolata,” Nano Vision, Vols. 2 (1,2,3), pp. 61-68, 2012.
[39] S. C. P. J. M. K. P. O. a. R. R. Declan E. McCormack, “The effect of processing conditions on varistors prepared from nanocrystalline ZnO,” Centre