B GIÁO DC VIN HÀN LÂM KHOA HC
VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGH VIT NAM
HC VIN KHOA HC VÀ CÔNG NGH
LÊ TH ANH PHƯƠNG
NGHIÊN CU TNG HP ĐỊNH HƯỚNG NG DNG
CA VT LIU CARBON CU TRÚC NANO
T NGUN CHITIN
TÓM TT LUN ÁN TIẾN SĨ KHOA HC VT CHT
Ngành: Hóa lý thuyết và Hóa
M số: 9 44 01 19
HÀ NI 2025
Công trình đưc hoàn thành ti: Hc vin Khoa hc Công
ngh, Vin Hàn lâm Khoa hc và Công ngh Vit Nam
Người hướng dn khoa hc 1: PGS.TS. Nguyễn Đình Thành
Người hướng dn khoa hc 2: TS. Nguyễn Thanh Định
Phn bin 1: ..................................................................
Phn bin 2: ..................................................................
Phn bin 3: ..................................................................
Lun án s đưc bo v trước Hội đồng chm lun án tiến cp
Hc vin, hp ti Hc vin Khoa hc Công ngh, Vin Hàn
lâm Khoa hc Công ngh Vit Nam vào hi ....... gi .......’,
ngày ........... tháng .......... năm 2025.
th tìm hiu lun án ti:
1. Thư viện Hc vin Khoa hc và Công ngh
2. Thư viện Quc gia Vit Nam
1
LI M ĐẦU
1. Lý do chọn đềi
Vt liu sinh hc có cu trúc phân cp lấy ý tưởng t t nhiên
thường được phát trin bng cách t lp ráp phân t ca các nguyên
t vi và nano [1]. T lp ráp nhiu lp t polyme sinh học, đặc bit
các lp tinh th lng, là mt cách phng sinh học đáng tin cậy
để chế to vt liu bn vng vi cu trúc phân cp, giống như vật liu
sinh học vi mô/nano được tìm thy trong t nhiên [2]. Các loi polyme
sinh học, đặc bit các polysaccharide vi cu trúc phân cp và kh
năng tự lắp ráp, được s dng làm khuôn mu sinh hc ngun
carbon để tng hp vt liu trng thái rn với các đặc tính vượt tri
nh kh năng bắt chước, sao chép và biến đổi [1,2].
Chitin ngun polysaccharide phong phú th hai trong t
nhiên sau cellulose loi polyme sinh học được ng dng rng rãi
trong nhiều lĩnh vực khác nhau nh các đặc tính như tính tương thích
sinh hc, phân hy sinh học, không đc, kh năng hp ph... [3]. T
lâu, các nhà khoa học đã phát triển ra các vt liu mi t ngun gc
ban đầu là chitin. Khi thủy phân trong môi trưng acid, các si chitin
định hình t nhiên b phá v hình thành các vùng tinh th vi
cu trúc nano hình que. Các tinh th nano chitin hình que này th
ổn định trong nước t t chc thành các tinh th lng (LC) d hướng
mt nồng độ ti hn [4]. Năm 1992, Kresge cộng s đã mt
bước đột phá v tng hp khuôn mu cho vt liu xp vi kh năng
đặc bit là th thu gi các t chc tinh th lng cu trúc phc tp
khi đông đặc để to nên mt vt liu mi. T đó, tinh thể lng chitin
được s dụng như một khuôn mẫu định hướng cho các vt liu khác.
Ngoài ra, da vào kh năng tự lp ráp do s bay hơi (EISA), các tinh
th lng sau khi trn ln, lắp ráp bay hơi dung môi s to thành mt
2
vt liu phân lớp độ bền học cao hơn các đơn chất ban đầu.
Chng hn, lp ráp các LC ca tm nano GO và si nano chitin bng
phương pháp EISA tạo thành một giá đỡ phân lp cho vic lp ráp các
chất khác để to nên vt liu mi vi nhiều ưu điểm ni trội hơn. TiO2
mt oxide kim loại đang được nghiên cu rng rãi bi kh năng xúc
tác quang hc ca nó. Tuy nhiên, TiO2 nhược điểm là ch th hin
hot tính xúc tác quang trong ánh sáng t ngoại; thêm vào đó, nó khó
tách và thu hi ra khi dung dch sau khi thc hin phn ng, dẫn đến
kh năng gây ô nhiêm thứ cp. Vic lp ráp cht bán dn TiO2 vi các
giá đỡ phân lp thành mt vt liu có cu trúc giống như xà cừ là mt
cách tiếp cn kh thi để chế to màng quang xúc tác hiu qu đồng
thi ci thiện được nhược điểm ca nó. Các t hp nanohybrid
TiO2/rGO/chitin này có th kích hot các chức năng như một màng lai
vô cơ - hữu cơ quang xúc tác cho các ng dụng môi trường [5]. Trong
các màng dựa trên chitin như vậy, các lp nano GO th cha các
ht nano TiO2 để to thành mt d liên kết bán dn-graphene vi c
tương tác hiệp đng có th có, điu này có th tạo điều kin thun li
cho vic chuyn giao diện tích điện ch để ci thin hiu sut phn
ng [6]. S kết hp bắt chước c này không ch th to ra mt
loi màng xúc tác quang mới để phân hủy quang hóa, tách nước và x
không khí còn làm cho chúng hu ích cho việc lưu tr chuyn
hóa năng lượng và cm biến khí.
Chitosan mt dng deacetyl hóa của chitin, được điều chế
bng cách x chitin vi base mạnh. Tương tự như chitin tự nhiên,
chitosan vn gi được cu trúc phân cp phc tp s hu nhng
đặc tính giá tr cao, mt ngun tài nguyên tái tạo để phát trin
các ng dng trong truyn ti thuc, cht to gel, cht hp th và công
ngh mô. Ngoài ra, chitosan một polyme cation, thường được proton
3
hóa trong acid để hòa tan thành dung dch đồng nht. Dung dch
chitosan có tính acid th t lp ráp bi chính hoc vi các cht
ph gia khi sấy kđể to thành màng chc năng với t chc phân
cp. Cu trúc chitosan th được s dng làm khuôn mu cho các
vt liu trng thái rắn để to ra các cu trúc xp phân cp vi din
tích b mặt cao. Hơn nữa, chitosan còn ngun cung cấp carbon để
nghiên cu và phát trin các loi vt liu carbon cho ng dụng lưu trữ
chuyển đổi năng lượng [7]. Sau quá trình carbon hóa chuyển đổi,
cu trúc xp phân cp của đại phân t chitosan và/hoc si nano
th được bo tn trong vt liu carbon ngun gc sinh hc. Tính
cht hóa hc bn vng ca chitosan, kết hp vi cu trúc, thành phn
và kh năng tự lp ráp ca nó, rt hp dẫn để khai thác, tn dng cho
vic ci tiến, đổi mi các vt liu chức năng tiên tiến nhằm tăng cường
ng dng cho vt liu. Bn thân chitosan có th được biến thành dng
hòa tan trong ớc để to gel, si màng hoc thm chí th tri
qua quá trình carbon hóa để phân hy thành các thanh nano carbon
phát quang [8]. Tuy nhiên, dường như vẫn chưa chú trọng khai thác
chức năng của chitosan vừa như là khuôn mẫu va là ngun carbon.
Trên sở các đc tính trên ca chitin chitosan, Lun án
với đề tài: “Nghiên cu tng hợp và định hướng ng dng ca vt
liu carbon cu trúc nano t ngun chitin” được thc hin.
2. Mc tiêu nghiên cu
- Nghiên cu tng hp n vt liu xúc tác quang da trên
khuôn mu kh năng tự lp ráp tinh th lng ca chitin, TiO2
GO; Đánh giá khả năng ng dng ca vt liu trong xúc tác quang hc.
- Da vào kh năng làm khuôn mu và ngun carbon ca
chitosan, tng hp vt liu carbon và silica mao quản trung bình, đồng
thi nghiên cu kh năngng dng ca vt liu carbon mới được to ra.