Tên luận án:
NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP NANO Cu2O-Cu/ALGINATE ỨNG DỤNG LÀM CHẤT PHÒNG TRỪ BỆNH THỰC VẬT
Ngành:
Hóa vô cơ (Mã số: 9.44.01.13)
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu tổng hợp nano Cu2O-Cu/alginate ứng dụng làm chất phòng trừ bệnh thực vật" tập trung vào việc phát triển các sản phẩm bảo vệ thực vật hiệu quả và an toàn. Công trình nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Cu2O-Cu được ổn định bằng alginate, một biopolymer, và tiến hành khảo sát một cách có hệ thống các yếu tố ảnh hưởng đến hình thái, kích thước hạt, cấu trúc và độ bền của vật liệu, bao gồm nồng độ tiền chất CuSO4, chất khử N2H4, alginate và pH ban đầu của dung dịch.
Quy trình tổng hợp đã đạt hiệu suất khử Cu2+ xấp xỉ 100% trong vòng 2 giờ, với lượng chất khử N2H4 tồn dư rất thấp, đảm bảo vật liệu có độc tính thấp. Các phân tích phổ UV-vis, giản đồ XRD và phổ FT-IR đã xác nhận cấu trúc của vật liệu nano bao gồm lõi hỗn hợp Cu2O và Cu, cùng lớp bề mặt Cu°, liên kết phối trí với các nhóm chức của alginate. Vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate thể hiện độ bền cao, không đổi màu và không tách lớp sau 12 tháng, chứng tỏ khả năng bảo vệ và chống oxy hóa của chất ổn định alginate.
Đánh giá độc tính cho thấy vật liệu có độc tính cấp đường miệng LD50 > 3.000 mg/kg trọng chuột và không gây kích ứng da (LD50 > 5.000 mg/kg), được phân loại vào nhóm IV (cẩn thận) theo quy định về thuốc BVTV. Về hiệu lực sinh học, vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate đã ức chế hoàn toàn nấm Pyricularia oryzae, Neoscytalidium dimidiatum và vi khuẩn Xanthomonas sp. ở nồng độ 30 ppm Cu trong thí nghiệm đĩa thạch. Trong điều kiện nhà lưới, khi sử dụng ở nồng độ 40 ppm Cu, vật liệu đạt hiệu quả phòng trừ bệnh đốm nâu trên thanh long, bệnh đạo ôn và bạc lá trên lúa trên 80%. Đặc biệt, nghiên cứu chỉ ra rằng việc sử dụng vật liệu này không để lại dư lượng Cu đáng kể trên nông sản, khẳng định tiềm năng ứng dụng làm thuốc BVTV ít độc hại và thân thiện với môi trường.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của luận án
- 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
- 3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
- 1.1. Kim loại Cu, các hợp chất nano Cu và khả năng kháng vi sinh vật của chúng
- 1.1.1 Kim loại Cu và các hợp chất của chúng
- 1.1.2. Ứng dụng của nano Cu, Cu2O và hiệu ứng kháng vi sinh vật của chúng
- 1.2. Các nghiên cứu ứng dụng nano Cu, nano Cu2O trong phòng trừ bệnh hại thực vật
- 1.3. Độc tính của nano Cu và nano oxit Cu
- 1.4. Các phương pháp tổng hợp nano Cu2O
- 1.5. Tiềm năng sử dụng vật liệu nano composite Cu2O-Cu/alginate trong nông nghiệp
- CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- 2.1. Nguyên liệu và hóa chất
- 2.2. Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu
- 2.2.1. Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate
- 2.2.2. Chế tạo bột nano Cu2O-Cu/alginate
- 2.2.3. Các phương pháp và kỹ thuật sử dụng để nghiên cứu
- 2.2.4. Đánh giá độ độc của vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate
- 2.2.5. Thử nghiệm in vitro hiệu lực phòng vi sinh vật gây hại trên cây thanh long và cây lúa của vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate
- 2.2.6. Thử nghiệm hiệu lực phòng trừ bệnh hại trên cây thanh long và cây lúa của vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate trong thí nghiệm nhà lưới
- 2.2.7. Phương pháp xử lý số liệu
- CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU NANO Cu2O-Cu/ALGINATE VÀ HIỆU ỨNG KHÁNG BỆNH HẠI THỰC VẬT
- 3.1. Kết quả nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate
- 3.1.1. Hiệu suất chuyển hóa của Cu²⁺ thành Cu2O-Cu theo thời gian phản ứng
- 3.1.2. Sự chuyển hóa của chất khử N2H4 khi khử Cu²⁺ phụ thuộc vào thời gian
- 3.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ Cu²+ đến kích thước hạt nano Cu2O-Cu
- 3.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ chất khử N2H4 đến kích thước hạt Cu2O-Cu
- 3.1.5. Ảnh hưởng của nồng độ alginate đến kích thước hạt Cu2O-Cu
- 3.1.6. Ảnh hưởng của pH đến kích thước hạt nano Cu2O-Cu/alginate
- 3.1.7. Tối ưu hóa kích thước hạt nano Cu2O-Cu/alginate
- 3.2. Nghiên cứu các tính chất hóa lý đặc trưng của vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate
- 3.2.1 Nghiên cứu phổ UV-vis, giản đồ XRD, phổ FTIR và mô phỏng cấu trúc của nano Cu2O-Cu/alginate
- 3.2.2. Nghiên cứu độ bền của hệ keo nano Cu2O-Cu/alginate theo thời gian
- 3.2.3 Nghiên cứu chế tạo nano Cu2O-Cu/alginate dạng bột
- 3.2.4. Xác định hàm lượng Cu trong mẫu nano composite Cu2O-Cu/alginate
- 3.3. Độc tính của vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate
- 3.4. Nghiên cứu hiệu lực kháng vi sinh vật gây bệnh thực vật của vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate
- 3.4.1. Hiệu lực kháng nấm Neoscytalidium dimidiatum, nấm Pyricularia oryzae và kháng vi khuẩn Xanthomonas sp. của vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate
- 3.4.2. Thí nghiệm phòng trừ bệnh đốm nâu thanh long, đạo ôn và bạc lá lúa trong điều kiện nhà lưới
- 3.5. Nghiên cứu hàm lượng Cu được tích lũy trong nông sản sau khi sử dụng vật liệu nano Cu2O-Cu/alginate
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
- NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN