Tên luận án:
Nghiên cứu sử dụng glucomannan để tổng hợp một số vật liệu và ứng dụng
Ngành:
Thông tin về ngành không được cung cấp trong văn bản.
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án "Nghiên cứu sử dụng glucomannan để tổng hợp một số vật liệu và ứng dụng" tập trung vào việc phát triển các vật liệu "xanh" từ glucomannan (GM) chiết xuất từ cây konjac, một polymer thiên nhiên có tiềm năng lớn trong lĩnh vực y sinh. Bối cảnh nghiên cứu nhấn mạnh sự bùng nổ của vật liệu mới từ nguyên liệu sinh học, với các polymer như GM có cấu trúc đa dạng, không độc hại, và có khả năng phân hủy sinh học.
Mục tiêu chính của luận án là tổng hợp và ứng dụng ba loại vật liệu chính:
- **Hydrogel konjac glucomannan/graphene oxide (KGM/GO):** Được tổng hợp thành công với điều kiện tối ưu (hàm lượng GO 15%, nhiệt độ 95°C, thời gian 8 giờ), đạt dung lượng hấp phụ xanh methylene (MB) cực đại 198,69 mg.g⁻¹, cao hơn các công bố trước. Quá trình hấp phụ MB là vật lý, tỏa nhiệt, tự xảy ra, tuân theo mô hình Langmuir và động học bậc hai, cho thấy tiềm năng loại bỏ chất màu cation.
- **Hydrogel konjac glucomannan-poly(acrylic acid) (KGM-PAA):** Được tổng hợp bằng phản ứng trùng ngưng, đạt tỷ lệ trương nở cao nhất 56,21 lần và khả năng tải thuốc 5-aminosalicylic acid (5-ASA) lên đến 20,39%, vượt trội so với các nghiên cứu trước. Hydrogel này có cấu trúc xốp, nhạy pH, và có khả năng giữ thuốc ở môi trường pH=1 và giải phóng hiệu quả ở pH=7,4, làm rõ mối quan hệ giữa tỷ lệ trương nở, độ rỗng với khả năng hấp thu – giải hấp 5-ASA.
- **Các tấm nano oxide kim loại xốp (Co3O4, NiO, α-Fe2O3):** Lần đầu tiên, glucomannan được sử dụng làm chất nền định hướng cấu trúc để tổng hợp thành công các tấm nano oxide kim loại có độ tinh thể cao (điều kiện tối ưu: muối kim loại nitrate 1,0 M trong ethanol 96°, nhiệt độ nung 600°C, tốc độ gia nhiệt 2°C/phút). Các vật liệu này có hình dạng tấm nano với độ dày 90-100 nm, cấu trúc xốp với hệ thống mao quản đa dạng.
Các ứng dụng nổi bật của các vật liệu này bao gồm: tấm nano NiO xốp thể hiện khả năng cảm biến khí H2S vượt trội, với độ nhạy cao ở nồng độ thấp và thời gian phục hồi nhanh; tấm nano α-Fe2O3 xốp hoạt động như một chất xúc tác hiệu quả cho phản ứng benzyl hóa benzene, đạt độ chuyển hóa hoàn toàn benzyl chloride trong vòng 1 phút và độ chọn lọc cao đối với diphenylmethane (94,9%), đánh dấu một thời gian phản ứng ngắn nhất được báo cáo. Luận án này cung cấp một phương pháp đơn giản, chi phí thấp, thân thiện với môi trường để chế tạo vật liệu nano từ GM, mở ra hướng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Mục lục chi tiết:
- Mở đầu
- Chương 1. Tổng quan
- 1.1. Tổng quan về glucomannan
- 1.2. Hydrogel
- 1.3. Phương pháp sử dụng polymer sinh học làm chất nền định hướng cấu trúc
- 1.4. Phản ứng friedel-crafts: benzyl hóa benzene
- 1.5. Cảm biến khí
- Chương 2. Phương pháp nghiên cứu
- 2.1. THỰC NGHIỆM
- 2.1.1. Hóa chất
- 2.1.2. Phương pháp tổng hợp hydrogel konjac glucomannan/graphene oxide (KGM/GO) và nghiên cứu quá trình hấp phụ xanh methylene (MB)
- 2.1.2.2. Phương pháp xác định điểm đẳng điện của vật liệu hydrogel KGM/GO
- 2.1.2.3. Ảnh hưởng của pH đến dung lượng hấp phụ MB của vật liệu hydrogel KGM/GO
- 2.1.2.4. Nghiên cứu động học hấp phụ MB lên vật liệu hydrogel KGM/GO
- 2.1.2.5. Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ
- 2.1.2.6. Nghiên cứu nhiệt động học
- 2.1.2.7. Nghiên cứu tái sử dụng vật liệu KGM/GO để hấp phụ màu MB
- 2.1.3. Phương pháp tổng hợp hydrogel konjac glucomannan-poly (acrylic acid) và khả năng tải - giải phóng 5-aminosalicylic acid
- 2.1.3.1. Phương pháp tổng hợp hydrogel konjac glucomannan-poly (acrylic acid)
- 2.1.3.2. Xác định tỷ lệ trương nở của hydrogel KGM-PAA
- 2.1.3.3. Xác định độ rỗng của hydrogel KGM-PAA
- 2.1.3.4. Nghiên cứu tính chất nhạy pH của hydrogel KGM-PAA
- 2.1.3.5. Nghiên cứu độ phân hủy sinh học của hydrogel KGM-PAA
- 2.1.3.6. Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ trương nở đến khả năng tải - giải phóng của hydrogel KGM-PAA
- 2.1.3.7. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng giải phóng 5-ASA của hydrogel KGM-PAA
- 2.1.4. Phương pháp tổng hợp các tấm nano oxide kim loại
- 2.1.5. Nghiên cứu tính chất nhạy khí của vật liệu nano NiO
- 2.1.6. Nghiên cứu hoạt tính xúc tác của vật liệu α-Fe2O3 cho phản ứng benzyl hóa vào nhân thơm
- 2.1.6.1. Phản ứng benzyl hóa các hợp chất thơm bằng phương pháp Friedel-Crafts
- 2.1.6.2. Phương pháp phân tích sắc ký khí ghép nối khối phổ (GC-MS)
- 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU
- 2.2.1. Hiển vi điện tử quét (SEM)
- 2.2.2. Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao (HR-TEM)
- 2.2.3. Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction, XRD)
- 2.2.4. Quang phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
- 2.2.5. Quang phổ hồng ngoại (FT-IR)
- 2.2.6. Quang phổ Raman
- 2.2.7. Đẳng nhiệt hấp phụ – khử hấp phụ nitơ
- 2.2.8. Phân tích nhiệt trọng lượng
- Chương 3. Kết quả và thảo luận
- 3.1. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG GLUCOMANNAN (KGM) ĐỂ TỔNG HỢP VẬT LIỆU HYDROGEL KONJAC GLUCOMANNAN/GRAPHENE OXIDE (KGM/GO) VÀ ỨNG DỤNG HẤP PHỤ XANH METHYLENE (MB)
- 3.1.1. Tổng hợp và đặc trưng graphene oxide (GO)
- 3.1.1.1. Phổ hồng ngoại (FT-IR)
- 3.1.1.2. Giản đồ nhiễu xạ tia X
- 3.1.2. Tổng hợp và đặc trưng hydrogel KGM/GO
- 3.1.2.1. Ảnh hưởng của các điều kiện tổng hợp KGM/GO đến khả năng hấp phụ MB
- 3.1.2.2. Đặc trưng vật liệu hydrogel KGM/GO-15
- 3.1.3. Nghiên cứu quá trình hấp phụ MB của hydrogel KGM/GO
- 3.1.3.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng hấp phụ MB
- 3.1.3.2. Động học quá trình hấp phụ MB
- 3.1.3.3. Đẳng nhiệt hấp phụ MB lên hydrogel KGM/GO-15
- 3.1.3.4. Nhiệt động học của quá trình hấp phụ MB lên hydrogel KGM/GO
- 3.1.3.5. Tái sử dụng KGM/GO trong hấp phụ MB
- 3.2. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KONJAC GLUCOMANNAN ĐỂ TỔNG HỢP HYDROGEL KONJAC GLUCOMANNAN – POLY (ACRYLIC ACID) VÀ ỨNG DỤNG TRONG NẠP – GIẢI PHÓNG 5 - ASA
- 3.2.1. Tổng hợp hydrogel konjac glucomannan-poly(acrylic acid)
- 3.2.1.1. Hình thái của hydrogel
- 3.2.1.2. Ảnh hưởng của các điều kiện tổng hợp đến tỷ lệ trương nở của hydrogels
- 3.2.2. Đặc trưng và tính chất của vật liệu hydrogel KGM-PAA
- 3.2.2.1. Đặc trưng về các thông số hóa lý
- 3.2.2.2. Đặc trưng về thành phần và hình thái vật liệu của mẫu M5
- 3.2.2.3. Khả năng tải - giải phóng 5-ASA
- 3.3. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG GLUCOMANNAN LÀM CHẤT NỀN ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC ĐỂ TỔNG HỢP MỘT SỐ TẤM NANO OXIDE KIM LOẠI VÀ ỨNG DỤNG
- 3.3.1. Tổng hợp nano Co3O4 dạng tấm
- 3.3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ Co(NO3)2 ban đầu
- 3.3.1.2. Ảnh hưởng của thể tích dung dịch Co(NO3)2
- 3.3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung
- 3.3.1.4. Ảnh hưởng của tốc độ gia nhiệt
- 3.3.2. Tổng hợp nano NiO dạng tấm và nano Fe2O3 dạng tấm
- 3.3.2.1. Tổng hợp nano NiO dạng tấm
- 3.3.2.2. Tổng hợp nano α-Fe2O3 dạng tấm
- 3.3.3. Đặc trưng của các vật liệu nano Co3O4, NiO, Fe2O3 dạng tấm
- 3.3.4. Vai trò định hướng cấu trúc của konjac glucomannan
- 3.3.5. Nghiên cứu định hướng ứng dụng của các tấm nano oxide thu được
- 3.3.5.1. Ứng dụng của tấm nano NiO trong cảm biến khí
- 3.3.5.2. Ứng dụng tấm nano α-Fe2O3 làm xúc tác cho phản ứng benzyl hóa vào nhân thơm
- Kết luận
- Danh mục các công trình liên quan đến luận án
- Tài liệu tham khảo