Tóm tắt luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn trên Silica dùng làm chất kháng khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ Gamma Co-60

Chia sẻ: Hoang Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST

Báo xấu

164
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với kết cấu nội dung gồm 3 chương, tóm tắt luận văn thạc sĩ "Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn trên Silica dùng làm chất kháng khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ Gamma Co-60" trình bày tổng quan về vật liệu nano, hạt nano kim loại, nghiên cứu và thực nghiệm chế tạo bạc nano gắn trên Silica dùng làm chất kháng khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ Gamma Co-60,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn trên Silica dùng làm chất kháng khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ Gamma Co-60

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PTN CÔNG NGHỆ NANO NGUYỄN THỊ KIM LAN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BẠC NANO GẮN TRÊN SILICA DÙNG LÀM CHẤT KHÁNG KHUẨN BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾU XẠ GAMMA Co-60 Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nanô (Chuyên ngành đào tạo thí điểm) TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN QUỐC HIẾN Thành phố Hồ Chí Minh - 2012
ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1 3 TỔNG QUAN 3 1.1. Giới thiệu vật liệu nano: 3 1.2.Hạt nano kim loại 3 1.3. Ứng dụng của vật liệu nano 4 1.4. Giới thiệu sơ lược về công nghệ bức xạ 5 1.5. Silica (Silic dioxide - SiO2) 8 CHƢƠNG 2 9 NGHIÊN CỨU - THỰC NGHIỆM 9 2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất, thiết bị và dụng cụ 9 2.2. Phương pháp 10 CHƢƠNG 3 13 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 13 3.1. Phổ hấp thụ UV-Vis của Ag nano/SiO2 sau chiếu xạ 13 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ Ag+ đến kích thước hạt Ag nano 15 3.3. Khảo sát kích thước hạt và cấu trúc đặc trưng của Ag 15 nano 3.4. Hoạt tính kháng nấm của Ag nano/SiO2 17 3.5. Độ ổn định kích thước của Ag nano/SiO2 khi phối trộn 19 trong sơn nước 3.6. Hoạt tính kháng nấm Aspergillus niger var Tieghn của 19 sơn nước đã được pha trộn với Ag nano/SiO2 KẾT LUẬN 21 DANH MỤC BÀI BÁO, BÁO CÁO KHOA HỌC LIÊN 22 QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN VĂN
1 MỞ ĐẦU Khoa học và công nghệ nano là lĩnh vực đang phát triển nhanh chóng hiện nay. Những thành tựu trong nghiên cứu và công nghệ nano được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như điện tử, lý, hóa, sinh học, y dược, môi trường,.. . Vật liệu ở thang đo nano có những tính chất đặc biệt do sự thu nhỏ kích thước và tăng diện tích bề mặt. Một trong số đó, bạc kim loại kích thước nano thu hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu. Bạc nano có vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất thủy tinh, gốm sứ, xúc tác và xử lý các vấn đề nhiễm khuẩn do bạc nano có hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm cao. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu chế tạo và ứng dụng bạc nano được thực hiện. Một số phương pháp được áp dụng để chế tạo bạc nano như khử hóa học, khử quang học, sol-gel, chiếu xạ,.. . Phương pháp chiếu xạ được sử dụng khá phổ biến do sản phẩm của quá trình phân ly bức xạ nước là tác nhân khử mạnh, khử bạc ion thành bạc nguyên tử. Trong quá trình chế tạo cần sử dụng các chất ổn định để hạt bạc tạo thành ở kích thước nano và hạn chế quá trình kết tụ. Nhiều nghiên cứu sử dụng polyme polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl pyrrolidon (PVP), chitosan (CTS), alginat, polyacrylate,.. làm chất ổn định hạt bạc nano. Sản phẩm tạo thành là dung dịch keo bạc nano ứng dụng làm nước rửa vết thương, khẩu trang y tế, dung dịch khử mùi cơ thể. Mặt khác, một số công trình nghiên cứu sử dụng vật liệu vô cơ như silica (SiO2), zeolit, titannia (TiO2), alumina (Al2O3),.. để chế tạo bạc nano ứng dụng trong các lĩnh vực xúc tác, cảm biến, tán xạ Raman, xử lý nước. Trong đó SiO2 được sử dụng phổ biến để gắn bạc nano do SiO2 có tính bền nhiệt, bền hóa học, tạo hệ phân tán trong suốt, kháng kết khối.
2 Ở trong nước, nghiên cứu chế tạo bạc nano kim loại gắn trên hạt SiO2 hầu như chưa được thực hiện. Xuất phát từ những vấn đề như đã trình bày ở trên, cùng với mong muốn tạo sản phẩm Ag nano gắn trên SiO2 có thể pha vào sơn nước ứng dụng trong các môi trường có nhiều vi khuẩn, vi nấm gây bệnh như bệnh viện, trường học, trạm xe công cộng,.. chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “ Nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn trên silica dùng làm chất kháng khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ gamma Co-60”. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 1. Mục tiêu: Ứng dụng phương pháp chiếu xạ gamma Co-60 để chế tạo bạc nano gắn trên SiO2 (Ag nano/SiO2) để làm hoạt chất kháng nấm và vi khuẩn dùng trong sơn nước. 2. Nội dung nghiên cứu: - Chế tạo mẫu Ag nano/SiO2. - Khảo sát liều xạ chuyển hóa bão hòa Ag+ → Ag0 và cấu trúc đặc trưng của Ag nano bằng phương pháp phổ UV-Vis, TEM và XRD - Đánh giá hoạt tính kháng nấm của Ag nano/SiO2. - Khảo sát độ ổn định kích thước của Ag nano/SiO2 khi phối trộn trong sơn bằng chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) theo thời gian. - Đánh giá hoạt tính kháng nấm của sơn đã được pha trộn với Ag nano/SiO2 bằng phương pháp gây độc môi trường nuôi cấy, đổ đĩa và phun dịch sinh khối nấm lên màng sơn.
3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu vật liệu nano: 1.1.1. Tính chất chung của vật liệu nano 1.1.1.1. Hiệu ứng bề mặt Hiệu ứng bề mặt có tác dụng với tất cả các giá trị kích thước, hạt càng bé thì hiệu ứng càng lớn, diện tích bề mặt tăng và ngược lại. 1.1.1.2. Hiệu ứng kích thƣớc Thuật ngữ nano chỉ áp dụng cho những vật có kích thước trong khoảng từ 0,1 đến 100 nm. Hiệu ứng kích thước làm cho vật liệu có những tính chất khác biệt so với vật liệu khối. 1.1.2. Phân loại vật liệu nano 1.1.2.1. Phân loại theo hình dáng của vật liệu Đặt tên theo số chiều bị giới hạn ở kích thước nano: hạt nano là vật liệu nano 3 chiều, dây nano là vật liệu nano 2 chiều và màng mỏng là vật liệu nano 1 chiều. 1.1.2.2. Phân loại theo tính chất vật liệu thể hiện sự khác biệt ở kích thƣớc nano  Vật liệu nano kim loại  Vật liệu nano bán dẫn  Vật liệu nano từ tính  Vật liệu nano sinh học 1.2. Hạt nano kim loại Hạt nano kim loại là một khái niệm để chỉ các hạt có kích thước nano được tạo thành từ các kim loại.
4 1.2.1. Tính chất của hạt nano kim loại Hạt kim loại kích thước nano thể hiện đầy đủ các tính chất như quang, điện, từ, nhiệt. 1.2.2. Chế tạo hạt nano kim loại  Từ trên xuống (top-down approach)  Từ dưới lên (bottom-up approach) Bao gồm các phương pháp như laser, khử hóa học, sinh học, hóa lý, vật lý.. . 1.3. Ứng dụng của vật liệu nano 1.3.1. Ứng dụng của vật liệu nano nói chung Vật liệu nano có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y dược, vật liệu, sinh học.. . 1.3.2. Ứng dụng của bạc nano và tính chất kháng khuấn 1.3.2.1. Ứng dụng của bạc nano Bạc nano là một trong những chất được tập trung nghiên cứu do khả năng kháng khuẩn cao, thân thiện môi trường, tương hợp sinh học,.. . Nhiều sản phẩm chứa bạc nano đã được thương mại hóa như máy giặt, tủ lạnh, máy điều hoà không khí, mỹ phẩm, các sản phẩm dành cho trẻ em như bình sữa, ca uống nước,.. . 1.3.3.2. Tính chất kháng khuấn Oxi hoá protein Phóng thích ion Sự phá vỡ màng tế bào Tạo gốc oxi phản ứng Phá hủy DNA (ROS) Sự gián đoạn chuyển điện tử Hình 1.6: Minh họa cơ chế kháng khuẩn của Ag nano
5 Ag nano kháng được nhiều loại vi khuẩn, vi nấm và vi rút. Hoạt tính kháng khuẩn của Ag nano có thể là do tương tác của Ag nano với màng vi khuẩn gây ra sự thay đổi và phá hủy cấu trúc màng tế bào dẫn đến làm chết tế bào vi khuẩn. 1.4. Giới thiệu sơ lƣợc về công nghệ bức xạ Hóa học bức xạ là một lĩnh vực nghiên cứu về tương tác của bức xạ ion hóa (γ, X, dòng điện gia tốc...) lên các hệ hóa học. Do năng lượng bức xạ cao nên khi đi qua môi trường vật chất làm cho nhiều hạt bị ion hóa và kích thích phát sinh ra gốc tự do... từ đó xảy ra các phản ứng hóa học theo những phương hướng khác nhau. 1.4.1. Một số khái niệm và định nghĩa 1.4.2. Công nghệ bức xạ và các lĩnh vực bức xạ 1.4.3. Nguồn bức xạ Nguồn bức xạ được dùng thông thường nhất là nguồn gamma phát ra từ đồng vị phóng xạ Co60 (Co60 được điều chế trong các lò phản ứng hạt nhân) và đồng vị phóng xạ Cs-137 (Cs-137 được tách từ nguồn nhiên liệu đã cháy của lò phản ứng hạt nhân) và nguồn bức xạ không hạt nhân là dòng điện tử gia tốc phát ra từ máy gia tốc điện tử. 1.4.4. Các điều kiện ảnh hƣởng đến quá trình biến tính bức xạ Các giải thích về quá trình xảy ra trong dung dịch nước đều dựa trên cơ sở lý thuyết gốc tự do của sự phân ly bức xạ nước. 1.4.4.1. Thuyết tự do về sự phân ly bức xạ nƣớc H2O ^^^ H2, H2O2, H•, •OH, e-aq, H3O+
6 1.4.4.2. Các sản phẩm phân ly bức xạ nƣớc và tính chất của chúng Trừ H2 các sản phẩm phân ly bức xạ nước rất hoạt động đặc biệt là H, OH, e-aq. 1.4.4.3. Cơ chế Ag+ + e-aq → Ago (1.19) Ag+ + H  Ago + H+ (1.20) e-aq và H được tạo ra trong quá trình xạ ly nước là tác nhân khử mạnh sẽ khử ion bạc (Ag+) thành bạc nguyên tử (Ago). Những nguyên tử này tạo thành dạng dimmer khi kết hợp với Ag+, quá trình kết tụ theo từng bậc và tiếp tục kết tụ thành cluster bạc lớn hơn. Ago + Ago  Ag2 (1.21) Ago + Ag+  Ag+2 (1.22) Agn + Ag+  Ag+n+1 (1.23) Ag+n+1 + e-aq  Agn+1 (1.24) Nguyên tử bạc tạo thành luôn có xu hướng bị gốc OH oxi hoá trở lại thành bạc ion. Vì vậy, alcohol (etanol, iso-propanol...) có vai trò quan trọng trong bắt gốc OH ngăn cản quá trình oxi hóa bạc nguyên tử thành bạc ion.  OH + CH3CH2OH  CH3CHOH + H2O (1.25)  H + CH3CH2OH  CH3CHOH + H2 (1.26) Gốc thứ cấp CH3CHOH là gốc khử, tiếp tục khử Ag+n+1 thành dạng Agon+1. Ag+2 + CH3CHOH  Ag2 + CH3CHO + H+ (1.27)
7 Bạc nguyên tử tạo thành kết hợp với nhau thành cụm và tiếp tục phát triển thành hạt lớn hơn. Để hạn chế các nguyên tử bạc kết tụ, sử dụng chất ổn định có những tính chất hoá lý phù hợp chế tạo bạc nano thông qua liên kết phối hợp và hiệu ứng không gian. Khi đưa Ag+ vào dung dịch keo SiO2 tạo nên sự cân bằng giữa Ag+ hấp thụ ở bề mặt SiO2 (Ag+ad) và Ag+ trong dung dịch. Ag+ + (SiO2) ↔ SiO2 Ag+ (=Ag+ad) (1.28) Cơ chế quá trình khử Ag+ trong hệ phân tán SiO2 có thể xảy ra theo 2 bước: e-aq e-aq a) b) Hình1.11: Cơ chế của quá trình khử Ag+ ở bề mặt hạt SiO2 - Sự khuếch tán của e-aq đến hạt SiO2 (a) - Sự khuếch tán e-aq dọc theo bề mặt hạt để tác dụng với Ag+ được hấp thu (b) Hệ keo SiO2 được tạo thành bởi các hạt mang điện tích âm. Khi thêm AgNO3, Ag+ có thể hấp thu trên hạt SiO2 và khi hệ phân tán được chiếu xạ, Ag+ trên bề mặt SiO2 bị khử tạo thành cluster kim loại bạc bao bọc bề mặt hạt SiO2. Môi trường dung dịch Hạt keo Hình 1.12: Phản ứng bề mặt trên hạt SiO2
8 1.5. Silica (Silic dioxide - SiO2) 1.5.1. Giới thiệu chung về SiO2 SiO2 trong tự nhiên ở dạng cát và thạch anh, là vật liệu dồi dào trên bề mặt trái đất. SiO2 được sử dụng chủ yếu để sản xuất thủy tinh, sợi quang học, gốm sứ, xi măng, kem đánh răng, sợi chịu nhiệt, mỹ phẩm. 1.5.2. Cấu trúc tinh thể SiO2 Hình 1.13: Cấu trúc tinh thể SiO2 1.5.2.1. Dạng kết tinh Trong tinh thể, một nguyên tử Si tạo bốn liên kết cộng hóa trị với bốn nguyên tử oxi nằm ở các đỉnh của tứ diện. Mỗi nguyên tử O lại liên kết với hai nguyên tử Si ở hai tứ diện khác nhau. 1.5.2.2. Dạng vô định hình SiO2 dạng vô định hình có sự lắp ghép một cách ngẫu nhiên các đơn vị SiO4, tạo ra cấu trúc không tuần tự. 1.5.3. Tính chất của SiO2 1.5.3.1. Tính chất vật lý Công thức phân tử SiO2, khối lượng mol 60,084 (g/mol), dạng bột màu trắng, tỉ trọng 2,634 (g/cm3), nhiệt độ nóng chảy 1650 ( 75) o C, độ tan trong nước 0,012 (g/100ml). 1.5.3.2. Tính chất hóa học
9 SiO2 là một hợp chất tương đối trơ, không bị các axit hòa tan trừ axit flohydric (HF). Dung dịch kiềm tác dụng rất chậm với SiO2 kể cả khi đun sôi. 1.5.4. Ứng dụng SiO2 1.5.4.1. Vai trò của SiO2 trong lớp phủ SiO2 có hình thái học hạt dạng chuỗi (chain-like particle morphology). Trong dung dịch, các chuỗi liên kết với nhau theo liên kết hydro tạo mạng lưới 3 chiều, tạo thành bẫy phân tử chất lỏng và làm tăng độ nhớt. 1.5.4.2. SiO2 trong chất rắn, bột. Khi thêm vào bột, SiO2 giúp tạo dòng và ngăn kết khối. CHƢƠNG 2 NGHIÊN CỨU - THỰC NGHIỆM 2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất, thiết bị và dụng cụ 2.1.1. Nguyên vật liệu, hóa chất  Bạc nitrat (AgNO3) và etanol tinh khiết phân tích, Trung Quốc.  Silica (SiO2): kích thước hạt 0,2-0,3m (diện tích bề mặt ~ 200 m2/g), công ty Cabot - Mỹ.  Nước cất 1 lần.  Môi trường nuôi cấy vi nấm: Sabourou, Himedia, Ấn Độ.  Chủng vi nấm phân lập từ tường nhà được định danh là: Aspergillus niger var Tieghn và Penicillium citrinum Thom. 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ
10  Máy đo phổ quang học UV-2401PC, Shimadzu, Nhật Bản. Nguồn gamma Co-60 (SVST Co-60) với suất liều 1,3 kGy/h. Cân phân tích, máy khuấy từ, tủ sấy và nhiều thiết bị dụng cụ phòng thí nghiệm khác, Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ, Tp. HCM.  Máy đo TEM: JEM-1400, JEOL, Nhật bản, Phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia Vật liệu Polymer và Composite, Đại học Bách khoa, Tp. HCM.  Máy đo FE-SEM S4800 HITACHI, Nhật bản, Khu công nghệ cao, Tp. HCM.  Máy đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD): X Pert' Pro, Panalytical, Hà Lan, Trung tâm Hạt nhân Tp. 2.2. Phƣơng pháp 2.2.1. Chế tạo Ag nano/SiO2 bằng phƣơng pháp chiếu xạ gamma Co-60 Khảo sát nồng độ SiO2 tối ƣu: khi cho SiO2 vào etanol, ở nồng độ SiO2 thấp có hiện tượng tách lớp SiO2 và etanol, tăng dần hàm lượng SiO2 để đạt được hệ phân tán dạng paste (bột nhão) và nồng độ SiO2 khảo sát tối ưu là 9%. Chế tạo 3 mẫu Ag nano/SiO2 (M1, M2, M3) theo nồng độ Ag+ có công thức: SiO2 9% / Etanol 80% / Ag+ từ 5mM đến 20 mM SiO2 cho vào etanol, ngâm trương, khuấy đều trong 1 giờ, nồng độ SiO2 là 9%. Hòa tan AgNO3 trong nước cất, cho từ từ dung dịch AgNO3 vào hệ phân tán SiO2 đạt nồng độ 5, 10 và 20 mM, khuấy đều trong 30 phút. Đưa hỗn hợp Ag+/SiO2 vào lọ thủy tinh có nắp đậy và
11 chiếu xạ trên nguồn gamma Co-60 tại Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ, TP HCM. 2.2.2. Xác định các đặc trƣng tính chất của Ag nano/SiO2 2.2.2.1. Đo phổ UV-Vis Mẫu Ag+/SiO2 sau khi chiếu xạ, pha loãng bằng nước cất đến nồng độ 0,1 mM, cho vào cuvet thạch anh (1 cm), quét phổ trong dải bước sóng từ 200-800 nm. 2.2.2.2. Tạo mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột Mẫu M1, M2 và M3 sau khi đạt được liều xạ chuyển hóa bão hòa ở dạng bột nhão (paste), đổ ra đĩa thủy tinh, sấy ở nhiệt độ 60oC và nghiền bi tạo thành bột mịn. 2.2.2.3. Chụp ảnh TEM Ag nano/SiO2 chế tạo được tại liều xạ bão hòa được chụp ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua. 2.2.2.4. Đo phổ XRD Mẫu bột Ag nano/SiO2 với hàm lượng bạc ~ 1,8% (10 mM) được đo nhiễu xạ tia X, phổ quét trong vùng 2 = 10-80o. Từ phổ XRD tính kích thước tinh thể trung bình của hạt bạc nano (t) theo phương trình Debye-Scherrer: t (Ao) = 0,9   / (  cos). Trong đó:  = 1,54 Ao, : góc Bragg, : độ rộng một nửa chiều cao đỉnh cực đại (Radian). 2.2.2.5. Xác định hàm lƣợng bạc trong mẫu Hàm lượng bạc trong mẫu được xác định bằng máy đo quang phổ hấp thu nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometric - AAS) tại Trung tâm Phân tích Dịch vụ Thí nghiệm Tp. HCM.
12 2.2.2.6. Khảo sát độ ổn định kích thƣớc của Ag nano/SiO2 khi phối trộn trong sơn Ag nano/SiO2 dạng bột với hàm lượng Ag+ ban đầu 10 mM được hòa vào sơn nước (chưa có chất kháng nấm) đạt nồng độ 100 ppm, khấy trong 1h, tốc độ khuấy 1000 vòng/phút. Khảo sát độ ổn định kích thước Ag nano/SiO2 khi trộn trong sơn bằng ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM) theo thời gian: vừa pha xong, sau 3 tháng và sau 6 tháng. 2.2.2.7. Khảo sát hoạt tính kháng nấm của Ag nano/SiO2 2.2.2.7.1. Phƣơng pháp đếm khuẩn lạc Phương pháp đếm khuẩn lạc cho phép xác định số lượng tế bào vi sinh vật còn sống hiện diện trong mẫu. Tế bào sống là tế bào có khả năng phân chia tạo thành khuẩn lạc trên môi trường chọn lọc. 2.2.2.7.2. Mô tả quá trình thực nghiệm vi sinh Hoạt tính kháng nấm của Ag nano/SiO2 được đánh giá bằng phương pháp gây độc môi trường nuôi cấy: Xác định phần trăm ức chế sự phát triển nấm Aspergillus ( ~ 106 CFU/ml) và Penicillium ( ~ 104 CFU/ml) của bột Ag nano/SiO2 theo dãy nồng độ là: 30, 50, 70, 100 và 150 ppm Ag nano. Phương pháp kiểm tra tổng số bào tử nấm mốc và % ức chế nấm theo công thức sau: η (%) = 100  ( N1 – N2 ) / N1 (2.2) N1: số khuẩn lạc trong đĩa đối chứng (không có Ag nano/SiO2) N2: Số khuẩn lạc trong đĩa của mẫu khảo sát (có Ag nano/SiO2) 2.2.2.8. Đánh giá khả năng kháng nấm Aspergillus niger var Tieghn của sơn đã đƣợc pha trộn với Ag nano/SiO2
13 - Khảo sát ở điều kiện nhiệt độ thường nhiều hơi ẩm Sơn nước có và không có Ag nano/SiO2 được sơn lên các tấm đan, cấy nấm Aspergillus lên màng sơn. Các tấm đan đặt trong môi trường không khí có nhiều hơi ẩm, được tưới nước hằng ngày và quan sát theo thời gian. - Khảo sát trong điều kiện phòng thí nghiệm Sơn nước có và không có Ag nano/SiO2 được sơn lên vải PE, để khô sau 2 ngày và tiến hành thí nghiệm đánh giá khả năng ức chế nấm Aspergillus niger var Tieghn của màng sơn có chứa Ag nano/SiO2 (nồng độ Ag nano 100 ppm) với số khuẩn lạc nấm trong dung dịch nước là 103 CFU/mL. CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1. Phổ hấp thụ UV-Vis của Ag nano/SiO2 sau chiếu xạ Hình 3.1: Phổ UV-Vis mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ 5mM theo liều xạ, a) 0 kGy, b) 4 kGy, c) 8 kGy, d) 12 kGy, e) 16 kGy, f) 20 kGy
14 Phổ UV-Vis của Ag nano/SiO2 sau chiếu xạ xuất hiện đỉnh hấp thụ đặc trưng max ~ 411 nm trong khi phổ trước chiếu xạ không có. Khi liều xạ tăng, mật độ quang (OD) tăng và max là 408-426 nm trong khoảng liều xạ tương ứng từ 4-20 kGy. Khảo sát liều xạ chuyển hóa (Ag+  Ag0) bão hòa Đối với mẫu Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ ban đầu 5 mM, OD tăng đến liều xạ 12 kGy thì đạt giá trị ổn định.Vì vậy 12 kGy là liều xạ cần thiết để chuyển 5 mM Ag+ thành Ago. Khảo sát tương tự, kết quả hình 5a cho thấy Dbh của các mẫu Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ 10 và 20 mM tương ứng là 24 và 36 kGy. a) b) Hình 3.2: Phổ UV-Vis mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ 10 mM (a) và 20 mM (b) theo liều xạ 2 5 mM 10 mM 1.5 20 mM OD 1 0.5 0 0 20 40 60 L iÒu x¹ (k Gy) Hình 3.3: Đồ thị OD theo liều xạ của các mẫu sau chiếu xạ Khảo sát tương tự hình 3.2 và 3.3 cho thấy Dbh của các mẫu Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ 10 và 20 mM tương ứng là 24 và 36 kGy.
15 3.2. Ảnh hƣởng của nồng độ Ag+ đến kích thƣớc hạt Ag nano Hình 3.4: Phổ UV-Vis tại Dbh của Ag nano/SiO2 có nồng độ Ag+ 5, 10 và 20 mM Bảng 3.1: OD, max của Ag nano/SiO2 Nồng độ Ag+ (mM) OD max, nm 5 1,42 418,5 10 1,13 439,0 20 0,49 447,5 Kết quả hình 3.4, bảng 3.1 cho thấy khi tăng nồng độ Ag+ thì max của Ag nano/SiO2 (dạng paste) tăng và OD giảm hay nồng độ Ag+ càng cao, Ag nano tạo thành có kích thước hạt càng lớn. 3.3. Khảo sát kích thƣớc hạt và cấu trúc đặc trƣng của Ag nano 20 mM a) 10 mM 36 kGy 5 mM 24 kGy 12 kGy b) Hình 3.5: Phổ UV-Vis (a) và ảnh chụp (b) của mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột khô. So sánh max và OD của Ag nano/SiO2 trước và sau khi sấy khô thấy rằng sau khi sấy khô max tăng, OD giảm có thể là do sự liên kết
16 giữa các hạt Ag nano/SiO2 sau khi sấy khô. Các mẫu Ag nano/SiO2 dạng bột được sử dụng phân tích kích thước hạt, hình dạng tinh thể thông qua chụp ảnh TEM và phổ XRD. Kết quả phân tích hàm lượng bạc trong mẫu Ag nano/SiO2 (nồng độ Ag+ ban đầu 10 mM) là khoảng 11.360 ppm. a) b) c) d ~5-20 (nm) d ~15-30 (nm) d ~20-40 (nm) Hình 3.6: Ảnh TEM mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban đầu a) 5 mM, b) 10 mM và c) 20 mM. Kích thước hạt bạc nhỏ hơn 40 nm đối với cả ba nồng độ, mẫu Ag nano/SiO2 với nồng độ Ag+ ban đầu 5, 10 và 20 mM có kích thước hạt tương ứng khoảng 5-20, 15-30 và 20-40 nm. Hình 3.7: Phổ XRD SiO2 (a), Ag nano/SiO2 (nồng độ Ag+ ban đầu 10 mM) (b) Phổ XRD của SiO2 (hình 3.7 a) có 1 đỉnh ở vị trí 2 = 21,9o, chứng tỏ hạt SiO2 có cấu trúc vô định hình. Trong khi đó phổ XRD của Ag nano/SiO2 (hình 3.7 b), ngoài đỉnh đặc trưng của SiO2 còn có
17 4 đỉnh đặc trưng của bạc kim loại ở vị trí 2 = 37,96o; 44,23o; 64,22o và 77,23o tương ứng với các mặt phẳng tinh thể (111), (200), (220) và (311) chứng tỏ bạc nano tạo thành có cấu trúc lập phương tâm mặt. Ag nano/SiO2 nồng độ Ag+ 10 mM có kích thước tinh thể trung bình hạt bạc nano là 23 nm tính theo công thức Debye-Scherrer. Tính toán tương tự mẫu Ag nano/SiO2 nồng độ Ag+ 5 và 20 mM có kích thước tinh thể trung bình Ag nano tương ứng là 19,9 và 25,4 nm. 3.4. Hoạt tính kháng nấm của Ag nano/SiO2 Nồng độ Ag nano càng cao hiệu quả kháng nấm càng mạnh. Hiệu quả kháng nấm Aspergillus đạt được là 64, 71, 81, 82, 96% và đối với nấm Penicillium là 26, 59, 86, 91, 92% tương ứng với nồng độ Ag nano 30, 50, 70, 100, 150 ppm. Hiệu quả kháng nấm của Ag nano/SiO2 phụ thuộc vào kích thước, hình dạng hạt Ag nano, cấu trúc tế bào nấm và thời gian tiếp xúc của Ag nano với vi sinh vật. Bảng 3.2: Hoạt tính kháng nấm của Ag nano/SiO2 theo nồng độ Ag nano Tên mẫu CFU/ml η (%) Aspergillus Penicillium Aspergillus Penicillium ĐC 1,8×106 2,7×104 0 0 5 30 ppm 6,4×10 2,0×104 64 26 50 ppm 5,2×105 1,1×104 71 59 5 70 ppm 3,4×10 3,7×103 81 86 5 100 ppm 3,1×10 2,5×103 82 91 150 ppm 7,1×104 2,0×103 96 92
18 Nấm Aspergillus 20 0% 18 16 (CFU/ml)  105 14 12 10 8 64% 71% 6 81% 82% 4 96% 2 0 0 30 50 70 100 150 Nồng độ Ag nano (ppm) Hình 3.8: Hoạt tính kháng nấm Aspergillus của Ag nano Nấm Penicillium 30 0% (CFU/ml)  103 25 26% 20 15 59% 10 86% 91% 92% 5 0 0 30 50 70 100 150 Nồng độ Ag nano (ppm) Hình 3.9: Hoạt tính kháng nấm Penicillium theo nồng độ Ag nano ĐC 30 ppm 50 ppm 70 ppm 100 ppm 150 ppm Hình 3.10: Kích thước khuẩn lạc nấm Penicillium theo nồng độ Ag nano