Tên luận án:
Nghiên cứu chế tạo, tính chất và khả năng ứng dụng của các vật liệu nano bạc tổ hợp Ag-polymer, Ag-TiO2-GO, Ag-CoFe2O4-GO
Ngành:
Khoa học vật liệu nano
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Tài liệu trình bày nghiên cứu toàn diện về chế tạo, đặc trưng và khả năng ứng dụng của ba hệ vật liệu nano bạc tổ hợp đa chức năng: Ag-polymer, Ag-TiO2-GO và Ag-CoFe2O4-GO. Đề tài xuất phát từ xu thế bùng nổ của công nghệ nano và nhu cầu về các vật liệu tiên tiến có khả năng giải quyết các thách thức công nghệ trong nhiều lĩnh vực.
Nghiên cứu đã làm chủ quy trình công nghệ chế tạo các hệ vật liệu này bằng phương pháp hóa học ướt, đồng thời khảo sát chi tiết các đặc trưng về cấu trúc hình thái, tính chất vật lý, hóa học và sinh học của chúng thông qua các kỹ thuật như nhiễu xạ tia X (XRD), hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phổ UV-vis, phổ hồng ngoại (FTIR) và từ kế mẫu rung (VSM).
Các kết quả nổi bật bao gồm:
- **Hệ Ag-polymer (AgNPs/PHMB)**: Đạt độ ổn định cao lên tới 180 ngày. Vật liệu này được ứng dụng thành công làm cảm biến đo màu để phát hiện ion Mn2+ với giới hạn phát hiện (LOD) 0,22 mM và thuốc bảo vệ thực vật Thiram với LOD 0,036 µM. Cơ chế ổn định và cơ chế phát hiện đã được giải thích rõ ràng.
- **Hệ Ag-TiO2-GO**: Thể hiện hoạt tính quang xúc tác vượt trội trong vùng ánh sáng khả kiến, phân hủy gần như hoàn toàn chất màu xanh methylen (MB) (~100%) trong 85 phút với hằng số tốc độ phản ứng k = 0,0483 phút⁻¹. Hiệu suất cao này được lý giải nhờ hiệu ứng plasmon bề mặt của hạt nano bạc và khả năng hấp phụ mạnh của GO.
- **Hệ Ag-CoFe2O4-GO**: Chứng minh khả năng đa chức năng với hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ đối với cả vi khuẩn Gram âm (E. coli) và Gram dương (S. aureus). Đồng thời, hệ vật liệu này còn có khả năng mang thuốc kháng sinh Chloramphenicol (CAP) với dung lượng 33,1 mg/g và thể hiện từ tính cao (Ms = 37 emu/g), thuận lợi cho việc thu hồi bằng từ trường ngoài trong các ứng dụng điều trị bệnh.
Những đóng góp của luận án bao gồm việc làm chủ công nghệ chế tạo, đánh giá chi tiết tính chất và khả năng ứng dụng thực tế của các vật liệu nano tổ hợp này trong các lĩnh vực y sinh và xử lý môi trường, mở ra triển vọng cho việc phát triển các sản phẩm công nghệ cao.
Mục lục chi tiết:
- Chương 1. TỔNG QUAN
- 1.1. Giới thiệu về hạt nano bạc
- 1.2. Vật liệu nano bạc tổ hợp với polymer (Ag-polymer)
- 1.2.1. Giới thiệu
- 1.2.2. Phương pháp chế tạo vật liệu Ag-polymer
- 1.2.2.1. Phương pháp In-situ
- 1.2.2.2. Phương pháp Ex-situ
- 1.2.3. Tính chất và khả năng ứng dụng của vật liệu Ag-polymer
- 1.3. Vật liệu nano bạc tổ hợp với titan ôxít và graphene ôxít (Ag-TiO2-GO)
- 1.3.1. Giới thiệu
- 1.3.2. Phương pháp chế tạo vật liệu Ag-TiO2-GO
- 1.3.3. Tính chất và khả năng ứng dụng của vật liệu Ag-TiO2-GO
- 1.4. Vật liệu nano bạc tổ hợp với coban ferrit và graphene ôxít (Ag-CoFe2O4-GO)
- 1.4.1. Giới thiệu
- 1.4.2. Phương pháp chế tạo vật liệu Ag-CoFe2O4-GO
- 1.4.3. Tính chất và khả năng ứng dụng của vật liệu Ag-CoFe2O4-GO
- Chương 2. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Ag-POLYMER VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN ĐO MÀU
- 2.2. Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu
- 2.2.1. Chế tạo vật liệu nano tổ hợp Ag-polymer theo phương pháp khử hóa học
- 2.2.2. Quy trình thực nghiên cứu nghiên cứu khả năng ứng dụng của vật liệu nano tổ hợp Ag-polymer trong cảm biến đo màu phát hiện ion Mn²⁺ và thuốc bảo vệ thực vật Thiram.
- 2.3. Đặc trưng hình thái, cấu trúc và tính chất của vật liệu nano tổ hợp Ag-polymer
- 2.3.1. Đặc trưng hình thái, cấu trúc
- 2.3.2. Đánh giá độ ổn định theo thời gian
- 2.3.3. Cơ chế ổn định hạt nano bạc bởi PHMB
- 2.4. Thử nghiệm khả năng ứng dụng vật liệu nano bạc tổ hợp với PHMB trong phát hiện ion Mn2+ và thuốc bảo vệ thực vật Thiram
- 2.4.1. Thử nghiệm vật liệu nano tổ hợp AgNPs/PHMB cho phát hiện ion Mn2+
- 2.4.2. Thử nghiệm vật liệu nano tổ hợp AgNPs/PHMB cho phát hiện Thiram
- 2.5. Kết luận chương 2
- Chương 3. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Ag-TiO2-GO VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG QUANG XÚC TÁC PHÂN HỦY CHẤT MÀU XANH METHYLEN TRONG VÙNG ÁNH SÁNG KHẢ KIẾN
- 3.2. Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu
- 3.2.2. Chế tạo vật liệu nano tổ hợp Ag-TiO2-GO
- 3.2.3. Quy trình thực nghiệm nghiên cứu khả năng ứng dụng vật liệu nano tổ hợp Ag-TiO2-GO trong quang xúc tác phân hủy MB trong vùng ánh sáng khả kiến
- 3.3. Đặc trưng hình thái, cấu trúc và tính chất của vật liệu nano tổ hợp Ag-TiO2-GO
- 3.3.1. Đặc trưng hình thái, cấu trúc
- 3.3.2. Đặc trưng liên kết
- 3.3.3. Tính chất quang của vật liệu
- 3.4. Thử nghiệm khả năng ứng dụng vật liệu nano tổ hợp Ag-TiO2-GO trong quang xúc tác phân hủy chất màu MB trong vùng ánh sáng khả kiến
- 3.4.1. Ảnh hưởng của pH
- 3.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ MB
- 3.4.3. Ảnh hưởng tỷ lệ GO
- 3.4.4. Ảnh hưởng của điều kiện chiếu sáng
- 3.5. Kết luận Chương 3
- Chương 4. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP Ag-CoFe2O4-GO VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN, MANG THUỐC CHLORAMPHENICOL
- 4.2. Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu
- 4.2.2. Quy trình chế tạo vật liệu nano tổ hợp Ag-CoFe2O4-GO
- 4.2.4. Quy trình thực nghiệm đánh giá khả năng kháng khuẩn
- 4.2.5. Quy trình thực nghiệm đánh giá khả năng mang thuốc CAP
- 4.2.5.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng mang thuốc CAP
- 4.2.4.2. Khảo sát khả năng nhả thuốc CAP
- 4.3. Đặc trưng hình thái, cấu trúc và tính chất của vật liệu nano tổ hợp Ag-CoFe2O4-GO
- 4.3.1. Đặc trưng hình thái, cấu trúc
- 4.3.2. Đặc trưng liên kết
- 4.3.2. Tính chất từ của vật liệu
- 4.4. Thử nghiệm khả năng kháng khuẩn và mang thuốc chloramphenicol của vật liệu nano tổ hợp Ag-CoFe2O4-GO
- 4.4.1. Thử nghiệm khả năng kháng khuẩn
- 4.4.2. Thử nghiệm khả năng mang thuốc
- 4.5. Kết luận chương 4
- KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ