Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM

Tải bản đầy đủ - 0trang

31



Ánh sáng vùng tử ngoại UV có bước sóng khoảng: 200 - 400 nm, ánh sáng

vùng khả kiến Vis có bước sóng khoảng: 396 - 760 nm. Trong phương pháp hấp thụ

quang học UV-Vis người ta thường sử dụng bước sóng từ 200 - 800 nm [63].

Hiện tượng hấp thụ bức xạ điện từ tuân theo định luật Lam bert – Beer: Độ

hấp thụ A (mật độ quang A) của dung dịch tỷ lệ thuận với nồng độ C của dung dịch

theo biểu thức:

A = ε.l.C

Trong đó: A là độ hấp thụ (mật độ quang)

ε là hệ số hấp thụ phân tử

l là chiều dày lớp dung dịch

Phổ UV-Vis đo mẫu nano bạc được đo tại Phòng Hóa nơng - Viện Cơng nghệ

Hóa học, Viện Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam.



Hình 2. 1 Máy đo quang phổ UV-Vis JASCO V-630 spectrophotometer5

2.1.3 Phương pháp phổ hồng ngoại FT-IR

Bức xạ hồng ngoại là vùng bức xạ nằm giữa vùng ánh sáng thấy được và vi

sóng. Phổ hồng ngoại được xem là phổ dao động quay bởi vì chuyển động quay và

chuyển động dao động đều bị kích thích khi hấp thụ bức xạ hồng ngoại. Trong

5 https://picclick.co.uk/Jasco-V-630-Uv-vis-Scanning-Spectrophotometer-202495145864.html



GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh



32



nghiên cứu cấu trúc hữu cơ thường sử dụng vùng phổ có số sóng từ 4000 – 400 cm 1



. Mỗi loại dao động trong phân tử hấp thụ ở một tần số xác định. Phổ hồng ngoại



giúp xác định các loại dao động đặc trưng của các liên kết hay các nhóm chức có

trong phân tử [63].

Trong các thiết bị đo phổ hồng ngoại, phổ kế hồng ngoại biến đổi Fourier

(FT-IR) là loại hiện đại và được sử dụng phổ biến nhất. Phổ FT-IR đo mẫu nano bạc

được ghi trên máy quang phổ Bruker, TENSOR 27 FTIR (Đức) có bước sóng từ

4000 đến 500 cm-1 và độ phân giải 0,5 cm-1, đo tại Phòng Hóa nơng - Viện Cơng

nghệ Hóa học, Viện Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam.



Hình 2. 2 Máy quang phổ hồng ngoại FT-IR6

2.1.4 Kích thước hạt và điện thế zeta

Thế zeta là một công cụ quan trọng nhằm hiểu rõ trạng thái của bề mặt hạt

nano và dự đoán sự ổn định lâu dài của hạt nano. Thế zeta là một kỹ thuật xác định

điện tích bề mặt của hạt nano trong dung dịch (chất keo). Thế zeta được hình thành

trên ranh giới giữa màng dung môi cực mỏng (lớp hấp phụ) trên bề mặt của hạt

nano và tồn bộ phần chất lỏng còn lại của dung dịch. Các giá trị của thế zeta

thường nằm trong khoảng +100 mV đến -100 mV.



6 http://trends.medicalexpo.com/bruker-optik-gmbh/project-96471-414039.html



GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh



33



Kích thước hạt đóng một vai trò quan trọng trong tính chất của hạt nano.

Kích thước hạt nano và sự phân bố kích thước hạt được xác định bằng nhiều dụng

cụ thương mại [64].

Mẫu nano bạc đã được đo bằng máy phân tích hạt nano Horiba SZ-100 tại

Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng.



Hình 2. 3 Máy đo kích thước hạt và thế zeta7

2.1.5 Phương pháp phân tích phổ EDX

Phổ tán sắc năng lượng tia X (Energy-dispersive X-ray spectroscopy) viết tắt

là EDX hoặc EDS. Đây là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa

trên việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các bức xạ, chủ yếu là

chùm điện tử có năng lượng cao trong các kính hiển vi điện tử. Khi chùm điện tử có

mức năng lượng cao chiếu vào vật rắn thì nó đâm xun vào ngun tử vật rắn,

tương tác với các lớp điện tử bên trong của nguyên tử. Tương tác này tạo ra các tia

X có bước sóng đặc trưng với nguyên tử của mỗi chất có trong vật rắn. Việc ghi

nhận phổ tia X này cho ta các thông tin về các nguyên tố hóa học cùng với tỷ lệ

phần trăm của các nguyên tố có mặt trong mẫu [65].



7 https://www.retsch-technology.com/products/laser-light-scattering/sz-100/function-features/



GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh



34



Mẫu rắn nano bạc được đo bởi máy phân tích phổ tán xạ năng lượng tia X

Horiba, EMAX ENERGY EX-400 tại Phòng thí nghiệm siêu cấu trúc - Viện Vệ

sinh dịch tễ Trung ương.



Hình 2. 4 Máy phân tích phổ EDX8

2.1.6 Phương pháp phân tích nhiệt TGA - DTA

Phân tích nhiệt bao gồm một nhóm các kỹ thuật phân tích như phân tích

nhiệt vi sai (DTA) và phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) mà tại đó các tích chất vật

lý cũng như hóa học của một chất được đo một cách liên tục như những hàm của

nhiệt độ.

Phân tích nhiệt vi sai DTA (Differential Thermal Analysis) là phương pháp

phân tích đo sự khác biệt về nhiệt độ giữa mẫu chuẩn (mẫu so sánh) và mẫu đo

(mẫu nghiên cứu) theo nhiệt độ hoặc thời gian khi chúng được tiến hành gia nhiệt

hoặc làm lạnh đồng thời. DTA được sử dụng để nghiên cứu tính chất nhiệt và sự

chuyển pha. Phương pháp này cho ta thông tin như phân biệt các nhiệt độ đặc trưng,

nhiệt độ kết tinh và nóng chảy, độ ổn định nhiệt, độ tinh khiết,…[66].

Phân tích nhiệt trọng lượng TGA (Thermogravimetric Analysis) là phương

pháp phân tích theo dõi sự thay đổi khối lượng của mẫu theo nhiệt độ hoặc thời gian

khi mẫu được gia nhiệt trong điều kiện cho trước. Kỹ thuật này được sử dụng để

nghiên cứu khối lượng của mẫu bị mất đi từ các quá trình phân hủy, oxy hóa, bay

hơi,... Phương pháp này cho ta thông tin việc xác định thành phần khối lượng các

chất có mặt trong mẫu, sự ổn định nhiệt và oxy hóa, thành phần độ ẩm [67].

8 http://www.horiba.com/scientific/products/x-ray-fluorescence-analysis/micro-xrf-analyzer/details/ex-250350-450-574/



GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh



35



Mẫu rắn nano bạc được đo bằng máy phân tích nhiệt Setaram, LabSys Evo

S60/58988 được làm nóng từ nhiệt độ phòng đến 800 oC với tốc độ gia nhiệt

10oC/phút tại Phòng Hóa vơ cơ - Viện Hóa học -Viện Hàn lâm Khoa học và Cơng

nghệ Việt Nam.



Hình 2. 5 Máy phân tích nhiệt TGA-DTA9

2.1.7 Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao

(HRTEM)

Hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao HRTEM (High Resolution

Transmission Electron Microscopy) là một cơng cụ quan trọng dùng để phân tích

cấu trúc tinh thể vật rắn. Nguyên tắc cơ bản liên quan đến sự hình thành ảnh trong

cả hai kính hiển vi TEM (Transmission Electron Microscopy) và HRTEM là tương

tư nhau, tuy nhiên HRTEM cung cấp hình ảnh độ phân giải cao hơn nhiều ở cấp độ

nguyên tử. HRTEM sử dụng cả chùm tia truyền thẳng góc và chùm tia tán xạ để tạo

ra hình ảnh giao thoa. Nó là một hình ảnh tương phản pha và nhỏ như ơ đơn vị của

tinh thể. Một cách chính xác thì HRTEM là một loại của TEM [68].

Mẫu dung dịch nano bạc đã được phân tích cấu trúc tinh thể của nguyên tử

bằng kính hiển vi JEOL JEM2100, đo tại Viện Khoa học Vật liệu.



9 http://vienhoahoc.ac.vn/Tin-tuc/Tiem-luc-trang-thiet-bi/27733/thiet-bi-phan-tich-nhiet-dta-dsctga



GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh



36



Hình 2. 6 Kính hiển vi điện tử truyền qua độ phân giải cao (HRTEM)10

2.1.8 Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM)

Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường FESEM (Field Emission Scanning

Electron Microscope). Đây là kính hiển vi hoạt động bằng cách sử dụng electron

thay vì ánh sáng, những điện tử này được giải phóng bởi một nguồn phát xạ trường.

Đối tượng được quét bởi các electron theo mô hình zig-zag. FESEM giúp ta hình

dung những chi tiết nhỏ trên bề mặt hoặc tồn bộ các phân tử có trong đối tượng.

Các nhà nghiên cứu trong sinh học, hóa học và vật lý áp dụng kỹ thuật này để quan

sát các cấu trúc nhỏ cỡ 1 nm. Các electron được giải phóng từ nguồn phát xạ trường

mạnh và độ chân khơng cao thì gọi là các electron chủ yếu. Các electron này được

làm lệch hướng bởi thấu kính điện tử nhằm tạo ra một chùm electron quét thu hẹp

để bắn lên đối tượng. Kết quả, các electron thứ yếu được phát ra từ mỗi vùng trên

đối tượng. Một máy dò bắt các electron thứ yếu và tạo ra tín hiệu điện tử. Tín hiệu

này được khuếch đại và chuyển thành video qt hình ảnh có thể được nhìn thấy

trên màn hình [69].

Mẫu nano bạc được đo tại Viện Cơng nghệ Hóa học, Viện Khoa học và Cơng

nghệ Việt Nam.



10 https://www.jeol.co.jp/en/products/detail/JEM-2100.html



GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh



37



2.2 Thực nghiệm

2.2.1 Hóa chất, thiết bị và dụng cụ

2.2.1.1 Hóa chất























Sodium Alginate (C6H7O6Na)n: sản phẩm từ China

Calcium Acetate Hydrate, 99%: sản phẩm từ Netherlands

Silver Nitrate (AgNO3): sản phẩm từ Sigma

Alpha Cyclodextrin Hydrate, 98+%: sản phẩm từ Hungary

4-Nitrophenol, 99%: sản phẩm từ India

Metyl Orange: sản phẩm từ India

Rhodamine B, 98+%, pure: sản phẩm từ India

Acetone công nghiệp

Nước cất hai lần

Củ ngưu bàng khô (Burdock Root): Sản phẩm của Công ty TNHH Sản xuất

và Dịch vụ thương mại Tân Hương Đức



2.2.1.2 Thiết bị

Các thiết bị được sử dụng trong quá trình tổng hợp bao gồm:





















Máy khuấy từ gia nhiệt (Heidolph, Magnetic stirrer)

Cân phân tích điện tử (Electronic analysis balance)

Bể rửa siêu âm (Ultrasonic Steri-Cleaner)

Máy ly tâm (Biobase, Centrifuge Machine)

Máy cô quay (Heidolph, LABOROTA 4000eco)

Máy bơm chân không

Máy xay

Tủ sấy

Tủ lạnh



2.2.1.3 Dụng cụ















Becher loại 100 mL, 250 mL, 1000 mL

Erlen loại 100 mL

Ống đong loại 50 mL

Cá từ loại 4 cm, 1cm

Pipet loại 1 mL, 5 mL, 10 mL

Ống ly tâm loại 15 mL



GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh



38



 Chai bi loại 3 mL, 10 mL, 20 mL

 Bình cầu loại 250 mL

 Bình tia, muỗng kim loại, ống sinh hàn, giấy lọc, phễu, giấy bạc, màng bọc

thực phẩm, bóp cao su, đĩa petri thủy tinh, lọ thủy tinh.

2.2.2 Tiến hành thí nghiệm

2.2.2.1 Chuẩn bị hóa chất tiến hành thí nghiệm

 Pha dung dịch Sodium Alginate theo tỷ lệ 0,7g/100mL H2O

Cân 0,7 gam Sodium Alginate hòa tan vào 100 mL nước cất hai lần, khuấy từ ở

nhiệt độ phòng với tốc độ 1200 vòng/phút trong 60 phút, rồi đem đi đánh siêu âm

trong vòng 30 phút.

 Pha dung dịch Calcium Acetate Hydrate theo tỷ lệ 0,65g/100mL H2O

Cân 0,65 gam Calcium Acetate Hydrate hòa tan vào 100 mL nước cất hai lần,

khuấy từ ở nhiệt độ phòng với tốc độ 1200 vòng/phút trong 60 phút, rồi đem đi

đánh siêu âm trong vòng 30 phút.

 Pha dung dịch AgNO3 theo tỷ lệ 0,625g/20mL H2O

Cân 0,625 gam AgNO3 hòa tan vào 20 mL nước cất hai lần, khuấy từ ở nhiệt độ

phòng với tốc độ 1200 vòng/phút trong 60 phút, rồi đem đi đánh siêu âm trong vòng

30 phút.



 Pha dung dịch Alpha Cyclodextrin theo tỷ lệ 0,16g/100mL H2O

Cân 0,16 gam Alpha Cyclodextrin hòa tan vào 100 mL nước cất hai lần, khuấy

từ ở nhiệt độ phòng với tốc độ 1200 vòng/phút trong 60 phút, rồi đem đi đánh siêu

âm trong vòng 30 phút.

 Chuẩn bị dịch chiết củ ngưu bàng

Dịch chiết củ ngưu bàng được thực hiện theo sơ đồ quy trình sau:



GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh



39



Củ ngưu bàng



Xay nhỏ

Mẫu nguyên liệu



Nước cất 100 mL



Đun hồi lưu



Lọc



Dịch chiết

Sơ đồ 2. 1 Quy trình chiết củ ngưu bàng



 Thuyết minh quy trình:

Cân 10 gam củ ngưu bàng khô đã được xay nhỏ cho vào bình cầu thủy tinh

250 mL, hòa tan tiếp với 100 mL nước cất hai lần. Sau đó tiến hành đun hồi lưu

trong 2 giờ, gia nhiệt ở 100 oC, hệ thống sinh hàn được làm lạnh liên tục, hỗn hợp

sau khi đun được để nguội rồi lọc bằng giấy lọc thu được dịch chiết. Dịch chiết

được bảo quản trong tủ lạnh từ 4 - 10oC để sử dụng trong các thí nghiệm sau.



GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh



40



A



B



Hình 2. 7 Hệ thống đun hồi lưu (A) và dịch chiết củ ngưu bàng thu được (B)

 Việc tính tốn tỷ lệ các hóa chất dùng trong q trình tổng hợp nano bạc đã

được chúng tôi khảo sát để chọn ra các tỷ lệ tối ưu sau:

 Tỷ lệ giữa Sodium Alginate : α-CD = 8 : 1.

 Tỷ lệ giữa Sodium Alginate : Calcium Acetate Hydrate = 4 : 1.

 Tỷ lệ AgNO3 = 5% (Sodium Alginate + α-CD).

Dung dịch Sodium

Alginate



Dung dịch Calcium Acetate

Hydrate



2.2.2.2 Quy trình tổng

Khuấyhợp

đều,nano

siêu âm, để qua đêm.

a) Quy trình tổng hợpLynano

(nano

tâm,blank

rửa với

nướctrống)

cất haitrên

lần. hệ chất mang

α-CD/Alginate

 Tiến hành thí nghiệm theo sơ đồ sau:



Gel Alginate



Dung dịch α-CD



Khuấy đều, siêu âm, để qua

đêm, ly tâm, rửa nước.

GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh

Gel α-CD/Alginate



41



Sơ đồ 2. 2 Quy trình tổng hợp nano trống trên trên hệ chất mang α-CD/Alginate



 Thuyết minh quy trình:

Ta hút 100 mL dung dịch Sodium Alginate vào becher, sau đó nhỏ từ từ 26,9

mL dung dịch Calcium Acetate Hydrate và khuấy từ ở nhiệt độ phòng trong 60 phút

với tốc độ khuấy là 1200 vòng/phút, thu được gel không màu. Tiếp đến đem đi siêu

âm thêm 30 phút để các phân tử trong hỗn hợp được phối trộn, phân tán tốt hơn và

hỗn hợp được để qua đêm.

Hỗn hợp gel được đem đi ly tâm lần thứ nhất để loại bỏ nước và hóa chất còn

dư. Sau đó rửa tiếp ba lần với nước cất nhằm loại bỏ các tạp chất còn sót lại (mỗi

GVHD: TS. Nguyễn Thành Danh



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×