TỔNG HỢP XANH NANO BẠC VÀ NANO VÀNG TỪ DỊCH CHIẾT CÂY BỒ CÔNG ANH MỞ ĐẦU Trong nhiều thập niên vừa qua, công nghệ nano phát triển nhanh chóng đầy triển vọng khoa học vật liệu đại Theo sau sản phẩm từ vật liệu nano cải tiến ngày để phục vụ lĩnh vực đời sống người Nhờ có đặc tính hóa học vật lý riêng chúng mà hạt nano có nhiều ứng dụng nhiều lĩnh vực khoa học đời sống Các hạt nano bạc nano vàng báo cáo không độc hại, an tồn cho mơi trường có hoạt tính kháng khuẩn [8] AuNPs quan sát thấy có hoạt tính việc hỗ trợ chuẩn đoán điều trị bệnh ung thư [9] AgNPs có hoạt tính kháng khuẩn hiệu tốt việc tiêu diệt loài vi khuẩn, virut bào tử nấm Có nhiều phương pháp nghiên cứu khác công bố để tổng hợp AgNPs AuNPs, chủ yếu thường sử dụng phương pháp hóa học xanh, sử dụng dịch chiết từ nguồn ngun liệu thực, khơng sử dụng hóa chất độc hại, thân thiện với môi trường Trong nghiên cứu này, AgNPs AuNPs tổng hợp cách sử dụng dịch chiết Bồ Công Anh (danh pháp Lactuca indica) để làm tác nhân khử Ở Việt Nam, Bồ Công Anh biết đến vị thuốc dân gian dùng để chữa bệnh mụn nhọt sưng mủ, mụn đinh râu Quy trình cơng nghệ sử dụng dịch chiết thảo dược quy trình đơn giản nhất, chi phí thấp, dễ thực lành tính Vì lí chọn nghiên cứu đề tài “Tổng hợp xanh nano bạc nano vàng từ dịch chiết Bồ Công Anh” a) Mục tiêu đề tài “Tổng hợp ứng dụng nano bạc nano vàng sử dụng dịch chiết Bồ Công Anh” b) Nội dung đề tài - Tổng hợp hệ nano AgNPs AuNPs từ dịch chiết bồ công anh - Xác định đặc tính hóa lý hệ nano - Nghiên cứu xúc tác cho phản ứng phân hủy chất ô nhiễm c) Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Nghiên cứu giúp hiểu rõ tổng hợp nano bạc nano vàng nhờ phương pháp hóa học xanh - Tận dụng nguồn nguyên liệu xanh, thân thiện với môi trường dịch chiết từ bồ công anh để tổng hợp hạt nano CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.2 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NANO 1.2.1 Lịch sử hình thành phát triển cơng nghệ nano Cơng nghệ nano phát triển khoa học công nghệ mới, công nghệ nano định nghĩa xuất vật chất có kích thước nhỏ khoảng từ đến 100 nm Richard Zsigmondy giải thưởng Nobel hóa học năm 1925, ơng người đưa khái niệm nanomet Ông đặt thuật ngữ nanomet để mô tả rõ ràng đặc điểm kích thước hạt ơng người đo kích thước hạt keo vàng kính hiển vi Năm 1959 Caltech, Richard Feynman người đoạt giải Nobel Vật Lý năm 1965 Ông giới thiệu khái niệm tiếp cận vật liệu cấp độ nguyên tử, ý tưởng chứng minh xác Đó lý mà ông coi cha đẻ công nghệ nano đại Năm 1974, Norio Taniguchi nhà khoa học người Nhật ông định nghĩa công nghệ nano chủ yếu bao gồm việc xử lý, tách chiết, đồng biến dạng vật liệu nguyên tử phân tử Vào năm 1980, công nghệ nano bắt đầu phát triển mạnh mẽ Kroto, Smalley Curl khám phá fullerene dạng thù hình carbonl, dạng phân tử lớn tạo nhiều nguyên tử carbon C20, C60 Khoa học công nghệ nano tiến xa Iijima, nhà khoa học Nhật Bản, phát triển ống nano cacbon Công nghệ nano trở thành tảng cho ứng dụng cơng nghiệp Ví dụ, dược phẩm, cơng nghệ nano có tác động mạnh mẽ đến thiết bị y tế cảm biến chẩn đoán sinh học, hệ thống dẫn truyền thuốc đầu dò hình ảnh Trong ngành công nghiệp thực phẩm mỹ phẩm, việc sử dụng vật liệu nano tăng đáng kể cho việc cải tiến sản xuất.[ CITATION Hul151 \l 1033 ] 1.2.2 Khái niệm công nghệ nano Công nghệ nano ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo ứng dụng cấu trúc, thiết bị hệ thống việc điều khiển hình dáng, kích thước quy mơ nanomet (nm, nm = 10 −9 m) đối tượng vật liệu nano [ CITATION htt \l 1033 ] 1.1 GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU NANO 1.2.3 Khái niệm vật liệu nano Vật liệu nano đối tượng nghiên cứu công nghệ nano Kích thước vật liệu nano trải khoảng rộng, từ vài nanomet đến vài trăm nanomet phụ thuộc vào chất vật liệu tính chất cần nghiên cứu[ CITATION htt1 \l 1033 ] Vật liệu nano loại vật liệu có cấu trúc hạt, sợi, ống, mỏng, 1.2.4 Phân loại vật liệu nano Về trạng thái vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng khí Vật liệu nano tập trung nghiên cứu nay, chủ yếu vật liệu rắn, sau đến chất lỏng khí Về hình dáng vật liệu, người ta phân thành loại sau: - Vật liệu nano khơng chiều (cả ba chiều có kích thước nano, khơng chiều tự cho điện tử), ví dụ: đám nano, hạt nano - Vật liệu nano chiều vật liệu hai chiều có kích thước nano, điện tử tự chiều, ví dụ: dây nano, ống nano - Vật liệu nano hai chiều vật liệu chiều có kích thước nano, hai chiều tự do, ví dụ: màng mỏng Ngồi có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite có phần vật liệu có kích thước nm, cấu trúc có nano khơng chiều, chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau[ CITATION htt1 \l 1033 ] 1.3 HẠT NANO BẠC 1.3.1 Giới thiệu hạt nano bạc Tùy thuộc vào nồng độ khác AgNO mà nano bạc tạo thành có kích cỡ từ 0,1 đến 100 nm có màu từ vàng đến nâu đen dung dịch keo, nano bạc có tượng cộng hưởng plasmon bề mặt Nano bạc có diện tích bề mặt riêng lớn nên có tính chất tối ưu so với bạc kích cỡ lớn Nano bạc ổn định nhiệt độ cao, chi phí sản xuất thấp, có tính kháng khuẩn, kháng nấm, khử mùi hiệu quả, không gây hại cho sức khỏe người động vật nhiễm nano (khoảng nồng độ < 100ppm)[ CITATION Pam05 \l 1033 ] 1.3.2 Ứng dụng hạt nano bạc Các hạt nano bạc có vai trò chất nghiên cứu xúc tác, lĩnh vực y sinh học Nano bạc có vai trò to lớn lĩnh vực công nghệ phát sinh học phân tử với độ nhạy cao, xúc tác, cảm biến sinh học thuốc; nano bạc cơng nhận có tác dụng ức chế diệt khuẩn mạnh với hoạt động chống nấm, chống viêm[ CITATION ElC11 \l 1033 ][ CITATION Rav11 \l 1033 ] Một ý tưởng vô đặc biệt, loại quần áo với việc áp dụng hạt nano bạc tạo khả diệt vi khuẩn gây mùi khó chịu quần áo trở thành thực Ứng dụng hữu ích áp dụng số mẫu quần áo thể thao đặc biệt sử dụng loại quần lót khử mùi [ CITATION htt \l 1033 ] Ngoài ra, nano bạc dùng để chế tạo trang có tẩm nano bạc dùng để diệt vi khuẩn, chế tạo nước rửa tay khô Kết hợp với dịch chiết từ loài thảo dược khác để chế tạo thành sản phẩm có chức diệt khuẩn thân thiện Bột nano bạc trộn với sơn tạo sơn kháng khuẩn phủ lên phím điện thoại di động, tường nhà bề mặt cần bảo vệ Với khả kháng khuẩn tuyệt vời nano bạc giữ cho bề mặt không bị nhiễm khuẩn làm tăng tính thẩm mỹ tuổi thọ cơng trình Nano bạc ứng dụng mỹ phẩm đưa vào loại gel, phấn nghiên cứu để điều chế sản phẩm khử mùi với khả kháng khuẩn nhiều sử dụng rộng rãi chế phẩm làm đẹp hãng Nano Cyclic (Mỹ), Nanopoly (Hàn Quốc), Nanogist Co Ltd (Hàn Quốc)… 1.4 HẠT NANO VÀNG 1.4.1 Giới thiệu hạt nano vàng Các hạt nano vàng có nhiều kích cỡ khác Các hạt nano, theo tiêu chuẩn American Society for Testing and Materials (ASTM), hạt có kích thước giới hạn nano (nanoscale dimensions) từ 1nm đến 100 nm Nano vàng điều chế theo nhiều phương pháp khác Tùy thuộc vào kích thước hạt, hình dạng, phương pháp tổng hợp mà AuNPs tạo màu có sắc khác màu đỏ, hồng, tím 1.4.2 Ứng dụng hạt nano vàng Các hạt nano vàng sử dụng ghi nhãn sinh học,đực biệt khoa học y sinh học bao gồm cung cấp thuốc, chụp mô, khối u, xạ trị quang phổ xét nghiệm sắc ký miễn dịch mầm bệnh mẫu bệnh phẩm [ CITATION Kum11 \l 1033 ] Cho đến hạt nano vàng ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất chip, thiết bị chẩn đoán nghiên cứu chữa bệnh, có bệnh ung thư Khơng vậy, AuNPs dùng kem dưỡng da tính chống oxy hóa khả kích thích sản sinh collagen Nano vàng giúp trình dẫn dắt hoạt chất vitamin B3 thẩm thấu vào da nhanh sâu hơn, giúp da trẻ hóa gia tăng hiệu suất làm trắng da 1.5 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XÚC TÁC CỦA NANO BẠC VÀ NANO VÀNG 1.5.1 Giới thiệu 4-nitrophenol 4-Nitrophenol gọi p- nitrophenol 4-hydroxynitrobenzen hợp chất phenolic có nhóm nitro vị trí đối diện nhóm hydroxyl vòng benzen Hợp chất nitro thơm sử dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp hóa chất, sử dụng sản xuất thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc nhuộm, chất làm dẻo, thuốc diệt nấm thuốc nổ nguy hiểm thải môi trường Đặc biệt, 4nitrophenol quan Bảo vệ Môi trường Mỹ (United States Environmental Protection Agency, viết tắt EPA) liệt kê chất gây ô nhiễm ưu tiên tính hòa tan ổn định cao nước 4-nitrophenol tồn thời gian dài nước bề mặt đất mà không bị phân hủy tích tụ đất sâu vơ thời hạn [ CITATION AiL13 \l 1033 ] 4-nitrophenol, hợp chất độc hại khó phân hủy sinh học làm tổn thương hệ thần kinh trung ương, gan, thận máu người động vật Hơn nữa, làm hỏng ty thể ức chế chuyển hóa lượng người động vật [ CITATION Nar14 \l 1033 ] Vì vậy, việc khử chuyển đổi 4-Nitrophenol quan trọng môi trường Hạt nano kim loại có vai trò xúc tác việc khử phân hủy thuốc nhuộm Bởi có nhiều ứng dụng tiềm hiệu chi phí nên AgNPs AuNPs quan tâm để phát triển nghiên cứu 1.5.2 Giới thiệu Metyl orange Metyl orange chất bột tinh thể màu da cam, khơng tan dung mơi hữu cơ, khó tan nước nguội, dễ tan nước nóng Hình 1-2: Công thức cấu tạo Metyl Orange Các chất gây ô nhiễm môi thuốc nhuộm đặc biệt thuốc thuộm từ ngành cơng nghiệp dệt may có thuốc nhuộm metyl orange Metyl organe, độc tính cao gây ung thư, gây đột biến không phân hủy sinh học tạo nhiều vấn đề kích ứng da, tổn thương gan thận, gây ngộ độc hệ thần kinh trung ương người vật [ CITATION Uma18 \l 1033 ] Do đó, phát triển phương pháp thân thiện với môi trường để giảm methyl orange mơi trường nước Vì vậy, việc nghiên cứu tổng hợp AgNPs AuNPs để khảo sát khả xúc tác chúng với tác chất methyl orange quan trọng 1.5.3 Giới thiệu Rhodamine B Rhodamine B hợp chất hóa học thuốc nhuộm Nó thường sử dụng thuốc nhuộm đánh dấu để xác định hướng lưu tốc dòng chảy Nó sử dụng rộng rãi ứng dụng cơng nghệ sinh học kính hiển vi huỳnh quang, phân tích dòng chảy tế bào Hình 1-3: Công thức cấu tạo Rhodamine B Tại California, Rhodamine B bị nghi ngờ chất gây ung thư, sản phẩm chứa phải dán nhãn cảnh báo Tại New Jersy, bảng dẫn an tồn hóa chất nêu có chứng hạn hẹp khả gây ung thư thí nghiệm động vật, khơng có chứng người.[ CITATION htt2 \l 1033 ] 1.5.4 Ứng dụng khả xúc tác nano bạc nano vàng Khả xúc tác AgNPs AuNPs hiệu quả, ổn định, dễ chuẩn bị, thân thiện với môi trường tiết kiệm chi phí chúng có tiềm cho ứng dụng cơng nghiệp Q trình khử với diện hạt nano kim loại NaBH kỹ thuật nhanh chóng để loại bỏ chất gây nhiễm khỏi nguồn nước Khả phản ứng nano kim loại mạnh kim loại hạt tương ứng kích thước nhỏ diện tích bề mặt lớn chúng Trong số hạt nano kim loại, hạt nano bạc nano vàng thu hút ý đặc biệt tính ổn định, tính dẫn điện tốt, hoạt tính xúc tác cao, kháng khuẩn, chống virut kháng nấm [ CITATION Ros16 \l 1033 ] 1.6 TỔNG QUAN VỀ LÁ BỒ CÔNG ANH 1.6.1 Đặc điểm bồ cơng anh Bồ cơng anh hay gọi diếp hoang, diếp dại, rau bồ cóc, mót mét, mũi mác, diếp trời, rau mũi cày loài thân thảo Sống năm hai năm - Giới: Plantae - Bộ: Asterales - Thuộc họ Cúc (Asteraceae) - Chi: Lactuca - Loài: L.indica - Danh pháp: Lactuca indica Hình 1-4: Cây bồ cơng anh Thân khơng lơng, thường cao 60 – 200 cm, phần thân thường đơn chẻ nhánh Các phía không lông, đơn mọc cách Phiến dài dạng hình mũi mác, kích thước phiến dài từ 13 – 25 cm, rộng từ 1,5 – 11 cm, đầu nhọn, hình nêm men cuống, cuống thường ngắn men cuống tới tận nách Mép nguyên xẻ thùy có cưa thô to Mặt phiến màu xanh lục, mặt xanh xám Các mọc phía gần đỉnh sinh hoa thường nhỏ thẳng Hoa mọc đầu ngọn, đầu cành Hoa tự hình chùy, đầu cụm hoa rộng khoảng cm; cuống dài 10 – 25 mm, mọc thẳng Hoa thường có màu vàng nhạt 1.6.2 Phân bố Đông Nam Á, Ấn Độ, Nhật Bản, Đài Loan miền nam Trung Quốc Thường mọc hoang dại ven đường, sườn đồi nhiều nắng, cao độ từ thấp tới trung bình Ít trồng Có hai dạng indivisa (được trồng với thẳng-mũi mác, không xẻ thùy) runcinata với thn dài, xẻ thùy sâu hình lơng chim 1.6.3 Tác dụng dược lý công dụng Bồ công anh sử dụng loại thuốc dân gian chống viêm, kháng khuẩn Bồ công anh vị thuốc dân gian để chữa bệnh sưng vú, tắc tia sữa, mụn nhọt sưng mủ hay bị mụn nhọt, mụn đinh râu Ngồi ra, dùng uống chữa bệnh đau dày, ăn uống tiêu Sử dụng dịch chiết Bồ Cơng Anh q trình khử ion Ag + thành kim loại Ag Phương pháp khử từ dịch chiết thảo dược xem cơng nghệ mới, có tính ưu việt phương pháp hóa học truyền thống làm giảm đáng kể chất thải độc hại Quy trình cơng nghệ sử dụng dịch chiết quy trình đơn giản nhất, có chi phí thấp dễ thực Các nghiên cứu cho thấy thành phần dịch chiết thảo dược phần lớn có hai tác nhân khử ổn định Tuy nhiên tỷ lệ hai tác nhân loài thảo dược khác PHỤ LỤC 45 Phụ lục : Kích thước trung bình hạt nano bạc 46 47 Phụ lục : Kích thước trung bình hạt nano vàng 48 49 Phụ lục : Thế zeta dung dịch nano bạc 50 51 Phụ lục : Thế zeta dung dịch nano vàng 52 Phụ lục : Phổ XRD nano bạc 53 Phụ lục : Phổ XRD nano vàng 54 Phụ lục : Phổ FTIR nano bạc Phụ lục : Phổ FTIR nano vàng 55 Phụ lục : Phổ FTIR cao dịch chiết bồ công anh Phụ lục : Kết phân tích nhiệt TG-DTA AgNPs 56 Phụ lục : Kết phân tích nhiệt TG-DTA AuNPs 57 Phụ lục : Kết đo EDX AgNPs 58 Phụ lục : Kết đo EDX AuNPs 59 ... đề tài Tổng hợp ứng dụng nano bạc nano vàng sử dụng dịch chiết Bồ Công Anh b) Nội dung đề tài - Tổng hợp hệ nano AgNPs AuNPs từ dịch chiết bồ công anh - Xác định đặc tính hóa lý hệ nano - Nghiên... giúp hiểu rõ tổng hợp nano bạc nano vàng nhờ phương pháp hóa học xanh - Tận dụng nguồn nguyên liệu xanh, thân thiện với môi trường dịch chiết từ bồ công anh để tổng hợp hạt nano CHƯƠNG TỔNG QUAN... nghệ sử dụng dịch chiết thảo dược quy trình đơn giản nhất, chi phí thấp, dễ thực lành tính Vì lí tơi chọn nghiên cứu đề tài Tổng hợp xanh nano bạc nano vàng từ dịch chiết Bồ Công Anh a) Mục