CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM THỦY TINH KHÁNG KHUẨN SỬ DỤNG NANO BẠC

MỤC LỤC TÓM TẮT v DANH MỤC HÌNH ix DANH MỤC BẢNG BIỂU x LỜI MỞ ĐẦU xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 1.1. Giới thiệu vật liệu nano Ag 1 1.1.1. Khái niệm nano Ag 1 1.1.2. Các đặc tính cơ bản của Bạc kim loại 1 1.1.3. Tính kháng khuẩn của nano Ag (cơ chế diệt nấm khuẩn của nano Ag) 2 1.2. Các phương pháp tổng hợp hạt nano Ag 3 1.2.1. Phương pháp khử hóa học 3 1.2.2. Phương pháp vật lý 4 1.2.3. Phương pháp sinh học 4 1.3. Các phương pháp phủ nano Ag lên thủy tinh. 4 1.3.1. Các phương pháp phủ màng Solgel 4 1.3.2. Phương pháp in lưới 7 1.4. Ứng dụng của nano Ag 8 1.4.1. Đối với xúc tác 8 1.4.2. Đối với chăn nuôi thủy sản 8 1.4.3. Xử lý môi trường: 10 1.5. .Tổng quan về dừa 11 1.5.1. Giới thiệu chung dừa 11 1.5.2. Giới thiệu chung về nước cốt dừa và công nghệ sản xuất nước cốt dừa 12 1.5.3. Quy trình nấu nước cốt dừa để chiết xuất thành tinh dầu dừa 14 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG Pháp NGHIÊN CỨU 15 2.1. Vật liệu 15 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 15 2.1.2. Dụng cụ thiết bị Hóa chất 15 2.2. Phương pháp nghiên cứu 17 2.2.1. Quy trình nghiên cứu 17 2.2.2. Bố trí thí nghiệm 21 2.2.3. Phương pháp phân tích và sử lý số liệu 26 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 27 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo ra resinate Ag 27 3.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ và tỷ lệ NaOH cho vào dầu dừa(RCOOH) để tạo ra xà phòng dầu dừa(RCOONa) có pH =78 27 3.1.2. Ảnh hưởng của lượng AgNO3 cho vào xà phòng dầu dừa(RCOONa) để có lượng resinate Ag không dư AgNO3 29 3.2. Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến lớp phủ nano trên thủy tinh 31 3.2.1. Ảnh hưởng lượng dầu dừa ban đầu (RCOOH) cho vào resinate Ag (RCOOAg) để dược lớp phủ đều và đẹp 31 3.2.2. Ảnh hưởng của phương pháp phủ đến chất lượng kính lam sau khi nung 32 3.3. Xác định nhiệt độ thích hợp để các chất hữu cơ có thể cháy hết 32 3.3.1. Khảo sát bằng thực nghiệm 32 3.3.1. Khảo sát bằng phương pháp đo DCS và TGA của resinate Ag 34 3.3.2. Khảo sát bằng phương pháp đo DCS của mẫu thủy tinh 35 3.4. Xác định kích thước Ag trong resinate Ag( trước khi nung và sau khi nung) 35 3.4.1. Phương pháp chụp TEM 35 3.4.2. Phương pháp XRD 39 3.5. Khảo sát thành phần nguyên tố có trong mẫu kính lam đã phủ đã nung 40 3.5.1. Quan sát bề mặt kính lam (SEM) Khảo sát kích thước của nano Ag trên kính lam đã phủ đã nung qua phương pháp SEM 40 3.5.2. Phân tích thành phần nguyên tố của kính lam(EDX) 43 3.6. Đánh giá kết quả phủ nano Ag trên kính lam qua phương pháp UV vis 44 3.7. Đánh giá độ kháng khuẩn của nano Ag trên những chủng vi khuẩn đai diện 46 3.7.1. 46 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51 4.1. Kết luận 51 4.2. Kiến Nghị 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 55 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, vật lý, hóa học, 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, solgel, 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. Từ những ưu điểm của nano bạc cũng như tính hữu ích, sự khác biệt của phương pháp tạo resinate bạc từ dầu dừa là hết sức cần thiết với mục tiêu xa hơn là tạo ra sản phẩm thân thiện môi trường và người sử dụng, tận dụng nguồn nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam với giá thành có tính cạnh tranh. Chúng em đặc biệt nghiên cứu vật liệu thủy tinh phủ nano bạc bằng chất mang là dầu dừa. Một loại chất hữu cơ rất phổ biến ở Việt Nam. 2. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI  Nghiên cứu chế tạo xà phòng dầu dừa và lớp phủ Resinate bạc.  Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng vật liệu: Loại dung môi tích hợp để tăng khả năng trộn lẫn từ cấu tử đầu; nhiệt độ quá trình phản ứng; sấy và nung; thời gian phản ứng.  Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài.  Xác định một số chỉ tiêu nguyên liệu. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU a. Đối tượng nghiên cứu: Lớp phủ resinate bạc từ xà phòng của dầu dừa (coconut), khả năng diệt khuẩn vật liệu thủy tinh sau khi phủ resinate bạc. b. Phạm vi nghiên cứu: Phòng thí ngiệm. 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp chế tạo mẫu: Chế tạo mẫu dung dịch resinate bạc hữu cơ bằng phương pháp hóa học, sau đó phủ lớp resinate bạc lên bề mặt thủy tinh theo phương pháp phủ lụa. Phương pháp xác định các đặc tính của dung dịch keo và vật liệu. + Phương pháp chụp ảnh TEM: Đánh giá hình dạng và kích thước chất hữu cơ trong dung dịch. + Phương pháp phân tích SEM: Chụp bề mặt kính lam đã phủ, nung nhằm xác định sự phân bố và kích hạt của Ag trên bề mặt kính. + Phương pháp hồng ngoại FTIR: Đánh giá các đặc trưng hóa lý của dung dịch keo. + Phương pháp phân tích nhiệt vi sai và nhiệt trọng lượng (DTA, TGA): Đánh giá sự ổn định của lớp phủ với nhiệt độ. + Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X XRD: cho ta biết sự có mặt hay không có mặt của tinh thể nano bạc. + Phương pháp phân tích EDX chụp mặt cắt ngang kính lam đã phủ, nung phân tích đường EDX nguyên tố bạc. Mục đích xác định bề dày lớp phủ và thành phần các nguyên tố của thủy tinh sau khi phủ Ag. + Phương pháp đo góc tiếp xúc: Đánh giá khả năng kỵ nước của lớp phủ. + Phương pháp đo độ truyền qua UVVIS: Đánh giá độ trong suốt của lớp phủ. + Kiểm tra tính kháng khuẩn của thủy tinh sau khi phủ bạc tại Trung tâm công nghệ sinh học phân tử, trường Đại học khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia TP.HCM. 5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học: + Nghiên cứu chế tạo thành công lớp resinate bạc từ xà phòng của dầu dừa phủ lên bề mặt thủy tinh. + Nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố công nghệ đến các đặc trưng của lớp phủ. Ý nghĩa thực tiễn: Sự thành công của đề tài chắc chắn sẽ góp phần vào quá trình phát triển của vật liệu phủ cao cấp cho các sản phẩm thủy tinh xây dựng và dân dụng, đặc biệt đối với ngành y tế là nơi cần dùng nhiều thủy tinh, sự ra đời của thủy tinh phủ bạc có khả năng diệt khuẩn cao, nó sẽ giúp nâng cao sức khỏe cộng đồng. Tương lai xa, vật liệu thủy tinh diệt khuẩn này có thể là vật liệu thay thế các nhu cầu thiết yếu của con người như màn hình điện thoại thông minh, kính đeo, khẩu trang, …