Luận án Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano lai trên cơ sở hạt nano bạc và nano carbon định hướng ứng dụng trong kháng khuẩn và cảm biến quang SERS

Tên luận án:

Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano lai trên cơ sở hạt nano bạc và nano carbon định hướng ứng dụng trong kháng khuẩn và cảm biến quang SERS

Ngành:

Không được cung cấp trong tài liệu.

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung vào việc tổng hợp và ứng dụng các vật liệu nano lai dựa trên hạt nano bạc (Ag-NPs) và vật liệu nano carbon (nC), bao gồm ống nano carbon đa vách (MWCNTs) và graphene oxit (GO). Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ nano, nghiên cứu này hướng đến việc kết hợp đặc tính kháng khuẩn vượt trội của Ag-NPs với khả năng tương thích sinh học và điện tử của nC nhằm tạo ra các vật liệu tiên tiến với các đặc tính vật lý và sinh học mới.

Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu quy trình chế tạo các vật liệu nano lai Ag-nC, khảo sát các tính chất của chúng, và thử nghiệm khả năng ứng dụng trong kháng khuẩn cũng như cảm biến quang SERS. Các nội dung nghiên cứu bao gồm xây dựng quy trình công nghệ chế tạo và đặc trưng hóa-lý của Ag-NPs, Ag/MWCNTs, Ag/GO; đánh giá hoạt tính và cơ chế kháng khuẩn của các hệ vật liệu nano lai đối với vi khuẩn *Escherichia coli* và *Staphylococcus aureus*; và thử nghiệm ứng dụng trong cảm biến quang SERS để phát hiện chất màu hữu cơ (xanh methylene) trong nước.

Các đóng góp mới của luận án bao gồm việc làm chủ công nghệ chế tạo vật liệu nano lai Ag/MWCNTs và Ag/GO bằng phương pháp hóa học ướt, làm rõ cơ chế kháng khuẩn của các hệ vật liệu này, và chứng minh khả năng tăng cường độ tán xạ Raman bề mặt của cấu trúc nano lai. Kết quả thực tiễn cho thấy vật liệu nano lai có hoạt tính kháng khuẩn tốt hơn hạt nano bạc đơn lẻ và hiệu suất cảm biến SERS vượt trội, mở ra tiềm năng ứng dụng trong công nghệ diệt khuẩn và phát hiện nhanh các chất ô nhiễm trong nước. Luận án cũng đề xuất điều khiển kích thước và hình dạng hạt nano bạc thông qua nguồn bức xạ và chất hoạt động bề mặt, tối ưu hóa điều kiện tổng hợp vật liệu nano lai.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Lý do chọn đề tài
  • 2. Mục tiêu của luận án
  • 3. Nội dung nghiên cứu
  • 4. Đối tượng nghiên cứu
  • 5. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu
  • 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
  • 7. Những đóng góp mới của luận án
  • 8. Cấu trúc của luận án

• Chương 1: TỔNG QUAN

  • 1.1. Hạt nano bạc kim loại (Ag-NPs)
    • 1.1.1. Tính chất của hạt nano bạc kim loại
      • a, Hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm, diệt virus
      • b,. Tính chất quang
    • 1.1.2. Một số ứng dụng của hạt nano bạc kim loại
      • a, Ứng dụng cho các màng lọc nước, lọc khí và khử trùng
      • b,. Ứng dụng trong cảm biến
  • 1.2. Các vật liệu nano carbon
    • 1.2.1. Ông nano carbon (CNTs)
    • 1.2.2. Graphene oxit (GO)
  • 1.3. Vật liệu nano lai giữa hạt nano bạc và nano carbon (Ag-nC)
    • 1.3.1. Giới thiệu
    • 1.3.2. Tính chất và tiềm năng ứng dụng của vật liệu nano lai Ag-nC
      • 1.3.2.1. Tính chất diệt vi sinh vật và ứng dụng trong khử trùng
      • 1.3.2.2. Tính chất quang và ứng dụng cho cảm biến SERS

• Chương 2. Vật liệu nano lai Ag/MWCNTs

  • 2.1. Thực nghiệm và các phương pháp nghiên cứu
    • 2.1.1. Chế tạo hạt nano bạc (Ag-NPs) theo phương pháp quang hóa
    • 2.1.2. Chế tạo Ag/MWCNTs theo quy trình 2 bước sử dụng phương pháp hóa học
  • 2.2. Cấu trúc và tính chất của hạt nano bạc kim loại (Ag-NPs)
    • 2.2.1. Ảnh hưởng của nguồn bức xạ
    • 2.2.2. Ảnh hưởng của pH dung dịch
    • 2.2.3. Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt
  • 2.3. Cấu trúc và tính chất của vật liệu nano lai Ag/MWCNTs
    • 2.3.1. Sự hình thành của hạt nano bạc trên ống nano carbon đã biến tính (f-MWCNTs)
    • 2.3.2. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến sự hình thành của vật liệu nano lai Ag-MWCNTs
    • 2.3.3. Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến sự hình thành của vật liệu nano lai Ag-CNTs
  • 2.4. Kết luận chương 2

• Chương 3. Vật liệu lai Ag/GO

  • 3.1. Cấu trúc và tính chất của Ag/GO chế tạo theo phương pháp quang hóa (2 bước)
    • 3.1.1. Thực nghiệm
    • 3.1.2. Đặc trưng cấu trúc và tính chất của Ag/GO
  • 3.2. Cấu trúc và tính chất của vật liệu lai Ag/GO chế tạo theo phương pháp thủy nhiệt.
    • 3.2.1. Thực nghiệm
    • 3.2.2. Đặc trưng cấu trúc và tính chất của Ag/GO chế tạo theo phương pháp thủy nhiệt
      • a, Ảnh hưởng của pH dung dịch
      • b, Ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng AgNO3:PVP
  • 3.3. Kết luận chương 3

• Chương 4. Đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu nano lai trong diệt khuẩn và cảm biến quang SERS

  • 4.1. Thử nghiệm ứng dụng vật liệu nano lai trong diệt khuẩn
    • 4.1.1. Phương pháp thực nghiệm
      • a, Phương pháp khoanh giấy (vòng vô khuẩn)
      • b, Kĩ thuật lát cắt siêu mỏng trong hiển vi điện tử
    • 4.1.2. Hoạt tính diệt khuẩn
    • 4.1.3. Cơ chế diệt khuẩn
      • a,. Tương tác của Ag-NPs với tế bào vi khuẩn
      • b, Tương tác của Ag/MWCNTs với tế bào vi khuẩn
      • c, Tương tác của GO và Ag/GO với tế bào vi khuẩn
  • 4.2. Thử nghiệm ứng dụng vật liệu nano lai trong cảm biến quang SERS
    • 4.2.1. Phát hiện chất màu hữu cơ trong dung dịch nước
      • a, Đặc trưng SERS của hạt nano bạc Ag-NPs
      • b, Đặc trưng SERS của vật liệu nano lai Ag/MWCNTs
      • c, Đặc trưng SERS của vật liệu nano lai Ag-GO
    • 4.3.2. Hệ số tăng cường
  • 4.4. Kết luận chương 4

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • 1.
  • 2.
  • 3.
  • Kiến nghị về hướng nghiên cứu tiếp theo: