3.2.3. nh SEM và FE–SEM
Hình 3.8 trình bày nh SEM và FESEM c a cellulose, NCs và NCC. Hình 3.8 (a, d) cho th y c u trúc d ng bó s i thơ c a cellulose v i b m t thô ráp, các vi s i đan chéo
và liên k t v i nhau t o nên c u trúc l x p c a cellulose. Sau quá trình th y phân axit,
vùng vơ đnh hình trong c u trúc cellululose b lo i b làm l ra c u trúc tinh th c a
NCs nh đ c trình bày hình 3.8 (b, e). nh FESEM cho th y NCs c u trúc d ng s i liên k t v i nhau t o nên c u trúc m ng l i v i đ ng kính trung bình kho ng 50 nm và chi u dài t 100–200 nm. Trong khi đó, b sung CTAB t o m t l p ph dày xung quanh c u trúc NCs cho th y có s k t t c a m u NCC nh ng m c đ tinh th gi n đ nh phù h p v i k t qu XRD nh đ c trình bày hình 3.8 (c, f).
63
Hình 3.8μ (a, d) nh SEM c a cellulose; FEにSEM c a (b, e) NCs và (c, f) NCC
3.3. Ag/GO/v i NCCậPE
3.3.1. nh h ng c a đi u ki n ph nhúng Ag/ẢO đ n kh n ng kháng khu n
nh h ng c a n ng đ và s l n ph nhúng đ n ph n tr m kh i l ng Ag/GO bám lên v i đ c th hi n trong hình 3.9 (a). K t qu cho th y khi càng t ng n ng đ
ph nhúng thì l ng Ag/GO bám lên b m t v i c ng t ng. C th sau 10 l n ph , ph n tr m kh i l ng Ag/GO v n liên t c t ng lên n ng đ 520 đ n 760 mg/L.
Trong khi đó, n ng đ 880 mg/L, l ng Ag/GO ph n đnh trên b m t v i sau 6 l n ph nhúng, đi u này ch ng t vi c t ng n ng đ c a huy n phù Ag/GO s làm gi m s l n nhúng, do đó gi m th i gian ph nhúng. T ng t n ng đ 1000 mg/L, ph n tr m kh i l ng Ag/GO trên NCC–PE v n có xu h ng t ng lên, tuy nhiên g n nh không thay đ i sau 3 l n ph . Ngoài ra, các m u v i n ng đ 720, 880 và 1000 mg/L và s l n ph 3, 5, 8 và 10 l n đ c th nghi m kh n ng kháng khu n
đ i v i hai ch ng vi khu n S. aureus và E. coli. N ng đ càng t ng, hàm l ng Ag/GO ph trên b m t v i càng l n đi u này s nh h ng đ n kh n ng kháng khu n c a các m u v i. Bên c nh đó, nh có th th y trong hình 3 (d, e), đ ng kính vịng kháng khu n s l n nhúng khác nhau g n nh là gi ng nhau cùng n ng đ
1000 mg/L đ i v i hai ch ng vi khu n. i u này có th đ c gi i thích, trên b m t v i PE có nh ng v trí liên k t Ag/GO nh t đ nh, qua t ng l n nhúng v i vào huy n phù, Ag/GO s đi n vào các v trí tr ng trên b m t. Do đó, đ n m t gi i h n nh t
64
Ag/GO bám trên v i và đ ng kính vịng kháng khu n g n nh là không đ i n ng đ
1000 mg/L v i 3 l n ph nhúng. Vì th , các k t qu kh o sát ph n tr m
kh i l ng Ag/GO và kh n ng kháng khu n cho th y n ng đ 1000 mg/L và s l n ph nhúng là 3 thích h p cho các thí nghi m ti p theo.
Hình 3.9: (a) nh h ng c a n ng đ và s l n ph nhúng đ n l ng Ag/GO ph lên v i; kh n ng kháng khu n (b) S. aureus và (c) E. coli n ng đ 720; 880 và 1000 mg/L; kh n ng kháng khu n (d) S. aureus và (e) E. coli các l n ph nhúng
65
3.3.2. c tr ng c a Ag/GO/v i NCC–PE
Hình 3.10 trình bày nh SEM c a m u v i PE ban đ u, NCC–PE và Ag/GO/v i NCC–PE. Hình 3.10 (a, d) cho th y PE ban đ u có b m t nh n, m n, tr n láng và có l n ít t p ch t do cơng đo n gi t khơng lo i b hồn toàn. Ng c l i, v i PE sau khi x lý v i NCC và ph nhúng v i Ag/GO cho th y các m ng tr ng và các h t nh đính
lên trên s i v i làm cho b m t v i g gh , đi u này đ c th hi n qua hình 3.10 (b, e) và (c, f). nh SEM đư ch ng minh quá trình x lý v i b ng NCC đư làm t ng kh n ng
bám dính c a Ag/GO b ng vi c quan sát th y nhi u h t kích th c nano phân b
đ ng đ u trên b m t c a s i. Hình thái c a PE có s thay đ i cho th y quá trình ti n x lý b m t v i thành công, c th đó là s k t h p c a quá trình th y phân ki m, quá trình cation hóa c a NCC trên v i. Theo các nghiên c u, v i PE tích đi n âm trong
môi tr ng ki m và không phân c c [70]. CTAB trong công th c c u t o có chu i ankyl dài g m 16 cacbon và đ u amoni b c b n ho t đ ng k t h p v i NCs d dàng t ng tác v i s i PE thông qua t ng tác ion và t nh đi n. C th , CTAB g m có hai trung tâm
nucleophin, ng n khơng cho nhóm amin d dàng t n công và gây ra hi n t ng c t đ t các liên k t este. Nh v y, nh các nhóm alkyl k n c dài, CTAB có t ng tác m nh v i các phân t k n c trên b m t v i PE. Sau đó, v i s có m t c a NaOH, ion hydroxyl t n cơng vào v trí cacbon c a nhóm cacbonyl thi u đi n t d c theo chu i
PE và vùng vơ đ nh hình theo c ch nucleophin [71]. K t qu là chu i PE đ c phân c t thành nhóm ethylene glycol ch a các nhóm ch c ch a oxy và cacboxylate làm c i thi n và t ng c ng đáng k tính a n c c a PE. H n n a, trên b m t s i v i c ng
quan sát th y có hi n t ng k t t c a các h t nano, tuy nhiên có th lo i b khi gi t, trong khi các h t nh h n s thâm nh p sâu và bám ch t vào các s i [71]. NCs v i c u trúc g m m t l ng l n các nhóm hydroxyl liên k t ch t ch vào sâu trong s i v i làm gi m tính k n c c a PE, t ng kh n ng bám dính c a v t li u vào b m t PE [72].
66
Hình 3.10: nh SEM c a (a, d) v i PE ban đ u; (b, e) v i NCC–PE và (c, f) Ag/GO/v i NCC–PE
3.4. Ag/rGO/v i NCCậPE
3.4.1. nh h ng c a đi u ki n bi n tính đ n kh n ng kháng khu n
nh h ng c a nhi t đ , th i gian và t l Ag/GO:VC đ n ph n tr m kh i l ng m t đi và kh n ng kháng khu n c a Ag/rGO/v i NCC–PE nh đ c trình bày hình 3.11. Khi nhi t đ , th i gian ph n ng và t l Ag/GO:VC t ng, ph n tr m
kh i l ng m t đi trong quá trình kh GO thành rGO c ng t ng lên. Tuy nhiên, khi t ng nhi t đ l n h n 160 oC 100 phút ph n ng và t l Ag/GO:VC l n h n 1μ2, kh n ng kháng khu n đ i v i hai ch ng vi khu n S. aureus và E. coli b nh h ng,
đ ng th i cho th y b m t v i có hi n t ng co l i và bong tróc l p v t li u. i u này có th gi i thích nhi t đ quá cao, th i gian ph n ng kéo dài và s d ng m t l ng l n ch t kh , AgNPs trên b m t b kh quá m c d k t t làm gi m kh n ng ti p xúc c a AgNPs v i t bào vi khu n, k t qu là làm gi m kh n ng kháng khu n c a m u v i.
Do đó, q trình bi n tính v i cho hi u qu kh GO thành rGO thích h p và không nh h ng đ n kh n ng kháng khu n t l Ag/GO:VC là 1:2 nhi t đ 160 oC
67
Hình 3.11: nh h ng c a (a) nhi t đ (100–180 oC), (b) th i gian (60–140 phút) và (c) t l Ag/GO:VC (1:1–1μ5) đ n ph n tr m kh i l ng m t đi và kh n ng
kháng khu n c a Ag/rGO/v i NCC–PE
M u v i sau khi ti n x lý v i NCC, ph nhúng 3 l n v i Ag/GO n ng đ 1000 mg/L và bi n tính b m t v i VC đi u ki n 160 oC, t l Ag/GO:VC là 1:2 và th i gian 100 phút đ c th nghi m kh n ng kháng khu n đ i v i E. coli và S. aureus
nh th hi n hình 3.12. K t qu cho th y, m u v i PE ban đ u khơng có kh n ng
kháng khu n v i đ ng kính vịng kháng b ng 0. V i NCC–PE có kh n ng kháng khu n t t đ i v i c vi khu n Gram âm và Gram d ng do nhóm amoni b c b n tích đi n
d ng t ng tác v i thành t bào tích đi n âm c a vi khu n phá h y màng t bào, r i lo n trao đ i ch t t đó tiêu di t vi khu n. Bên c nh đó, Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE cho kh n ng kháng khu n t ng đ ng nhau v i đ ng kính vịng kháng đ i v i E. coli là 18, 19 và S. aureus là 16, 15 cho th y kh n ng kháng khu n t t và không b nh h ng sau q trình bi n tính b m t. Quá trình ti n x lý s d ng NCC không ch làm t ng đ bám dính c a Ag/GO lên b m t v i mà còn làm t ng kh n ng
68
Hình 3.12μ ng kính vịng kháng khu n c a các m u v i th nghi m đ i v i vi khu n (a) E. coli và (b) S. aureus
3.4.2. c tr ng c a Ag/rGO/v i NCC–PE
3.4.2.1. Ph EDS
Thành ph n nguyên t c a Ag/rGO/v i NCC–PE sau khi bi n tính đ c xác đ nh thông qua nh tán x n ng l ng tia X. K t qu đ c trình bày nh hình 3.12 và b ng 3.1. B ng 3.1 cho th y, sau quá trình kh ph n tr m tr ng l ng C t ng t 83,80 % lên 87,11 %, trong khi ph n tr m O gi m t 11,79 xu ng còn 7,54 %. K t qu này có th đ c gi i thích do s kh m t ph n các nhóm ch c ch a oxy trong c u trúc c a GO và kh n ng t ng tác c a VC và NCC bám vào s i v i. Bên c nh đó ph n tr m kh i l ng c a Ag và Ca thay đ i là không đáng k , cho th y q trình kh khơng nh h ng nhi u đ n hàm l ng AgNPs bám trên b m t v i. đánh giá s
phân b c a các nguyên t trong m u Ag/rGO/v i NCC–PE, nh tán x n ng l ng tia X đ c th hi n hình 3.13. Có th th y AgNPs phân b đ ng đ u trên b m t PE sau quá trình kh , ngồi ra cịn có s hi n di n c a các nguyên t N, Na, Ca, Br sau quá trình ph NCC và gi t v i n c c t nh ng v i hàm l ng r t nh . Các nguyên t này đư
bi n m t sau quá trình kh vì nhi t đ cao N, Br đư b t kh i các liên k t chuy n sang d ng khí và thốt ra kh i c u trúc PE. i u này ch ng t quá trình kh đư khơng làm
69
Hình 3.13: nh tán x n ng l ng tia X c a Ag/rGO/v i NCC–PE
B ng 3.1: Thành ph n nguyên t c a Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE Nguyên t (% kh i l ng) Ag/GO/v i NCC–PE Ag/rGO/v i NCC–PE Nguyên t (% kh i l ng) Ag/GO/v i NCC–PE Ag/rGO/v i NCC–PE
C 83,80 ± 0,12 87,11 ± 0,12 O 11,79 ± 0,12 7,54 ± 0,1 Ca 2,63 ± 0,09 3,93 ± 0,11 Ag 1,62 ± 0,11 1,3 ± 0,11 Khác 0,16 ± 0,12 0,12 ± 0,02 3.4.2.2. nh SEM
xác đnh nh h ng c a quá trình kh đ n hình thái b m t c a Ag/rGO/v i NCC–
PE, nh SEM đ c s d ng mô t c u trúc c a b m t v i nh đ c trình bày hình 3.14. Nh đư trình bày hình 3.10 (c, f), m u Ag/GO/v i NCC–PE cho th y rõ nh ng m ng tr ng và ch m nh bám trên b m t s i v i th hi n cho đ bám dính c a Ag/GO thông qua c u n i NCC nh vào các liên k t m nh m gi a các nhóm ch c ch a oxy c a GO và nhóm amoni b c b n, chu i ankyl dài c a CTAB và nhóm hydroxyl c a NCs [73]. Tuy nhiên, sau quá trình kh GO thành rGO, nh SEM quan sát đ c trong hình 7 (d–f) cho th y quá trình kh đư làm phân m nh m t ph n t m rGO.
i u này có th đ c gi i thích q trình kh đư lo i b nhi u nhóm ch c ch a oxy trên b m t GO, d n đ n làm m t các liên k t c a rGO v i AgNPs và b m t v i [74]. Tuy nhiên, khi so sánh c hai m u Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE
70
cho th y c hai m u khơng có s khác bi t đáng k v hình thái và c u trúc s i v i, v n quan sát th y s phân b đ ng đ u c a AgNPs trên các t m GO và rGO.
Hình 3.14: nh SEM c a (aにc) Ag/GO/v i NCC–PE và (dにf) Ag/rGO/v i NCC–PE 3.4.2.3. Góc th m t
c tính k n c c a các m u v i PE, NCC–PE, Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE th hi n qua góc th m t đ c trình bày hình 3.15. i v i m u v i PE ban đ u, k t qu góc th m t cho th y tính ch t k n c v i góc th m t đo đ c là 130 o. i u này có th đ c gi i thích là do tính k n c đ c tr ng c a nhóm este, m t vịng th m và hai nhóm cacboxyl –CO2H trong chu i chính l p l i t o nên tính ch t khơng phân c c và b m t PE mang đi n tích âm. B m t v i sau khi x lý v i NCC cho th y tính a n c c a PE đư đ c c i thi n v i góc th m t là 0 o. Sau khi ti n x lý và ph nhúng NCC–PE v i huy n phù Ag/GO, b m t v i tr nên a n c v i góc th m t đo đ c là 88 o và th m vào v i trong vòng 20 s. K t qu này có th gi i thích là do tính a n c c a AgNPs, GO ch a các nhóm ch c ch a oxy t o liên k t hydro và
đ c bi t do quá trình ti n x lý b m t v i thành công g n các c u n i a n c lên b m t v i. M t khác, Ag/rGO/v i NCC–PE sau q trình kh GO thành rGO các nhóm ch c ch a oxy b lo i b m t ph n trên b m t v i t o nên tính k n c c a v i v i góc ti p xúc đo đ c là 117 o. Q trình kh hóa h c b ng VC đư làm t ng tính k n c b m t PE t đó làm gi m kh n ng bám dính c a vi khu n trên b m t, t ng kh n ng
71
Hình 3.15: Góc th m t c a PE, NCC–PE, Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE
3.4.2.4. Ph FTIR
Các nhóm ch c và liên k t đi n hình c a các m u v i PE, NCC–PE, Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE đ c phân tích b ng ph FTIR nh đ c trình bày hình 3.16. Các đnh dao đ ng đ c tr ng đ c th hi n trong b n m u s sóng 2950, 2920, 2840, 1740, 1480, 1160 và 970 cm–1, cho th y dao đ ng kéo dài ho c u n cong
không đ i x ng và đ i x ng c a nhóm –CH3 và –CH2 trong chu i polyme và v t li u nano. H u nh các đ nh dao đ ng trong b n m u PE, NCC–PE, Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE khơng có s thay đ i đáng k nào x y ra ch ng t r ng quá trình ti n x lý v i NCC, ph nhúng v i v i huy n ph Ag/GO và bi n tính b m t b ng
ph ng pháp kh hóa h c v i VC không nh h ng đ n c u trúc hóa h c c a v i PE. Ngoài ra, khi quan sát ph FTIR c a Ag/GO/v i NCC–PE và Ag/rGO/v i NCC–PE không cho th y dao đ ng và các đ nh đ c tr ng c a nhóm ch c và liên k t đi n hình c a