Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn (Luận văn thạc sĩ)

69 17 0
  • Loading ...
1/69 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 02/04/2019, 07:38

Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩnChế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGUYỄN VĂN ĐÔNG CHẾ TẠO NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT QUANG CỦA CÁC HẠT NANO BẠC NHẰM ỨNG DỤNG TRONG DIỆT KHUẨN CHUYÊN NGÀNH: QUANG HỌC THÁI NGUYÊN – 2018 LỜI CẢM ƠN Trước hết, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới TS Phạm Minh Tân TS Vũ Xn Hòa - Những người Thầy tận tình hướng dẫn truyền cho kiến thức, kinh nghiệm nghiên cứu khoa học suốt q trình hồn thành luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô Khoa Vật lý Công nghệ Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên, suốt hai năm qua, truyền đạt kiến thức q báu để chúng tơi hồn thành tốt luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu thầy cô giáo Trường THPT Chuyên Hưng Yên, nơi công tác tạo điều kiện để tơi tham gia khóa học hồn thành luận văn Cuối tơi xin cảm ơn tới gia đình bạn bè Những người ln bên cạnh ủng hộ tôi, cho lời khun động viên tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2018 Học viên Nguyễn Văn Đông MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU i DANH MỤC HÌNH VẼ ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hạt nano 1.1.1 Các hạt vi cầu 1.1.2 Chấm lượng tử 1.1.3 Các hạt kim loại 1.2 Hạt nano bạc 1.2.1 Sơ lược tính chất đặc tính bạc 1.2.2 Tính chất vật lý Ag 1.2.3 Tính chất quang nano bạc 1.2.3.1 Phổ hấp thụ plasmon (absorption plasmon spectra) 1.2.3.2 Hiệu ứng tán xạ Raman tăng cường bề mặt 1.2.3.3 Sự phụ thuộc tính chất quang vào kích thước hạt 1.2.3.4 Sự phụ thuộc tính chất quang vào hình dạng hạt –lý thuyết Gans 12 1.2.4 Một số phương pháp chế tạo hạt nano bạc 14 1.2.4.1 Phương pháp khử hóa học 14 1.2.4.2 Phương pháp khử sinh học 16 1.2.4.3 Phương pháp khử vật lý 16 1.2.4.4 Phương pháp quang hóa chế tạo nano Ag sử dụng đèn LED xanh 18 1.3 Ứng dụng hạt nano bạc 22 1.3.1 Ứng dụng diệt khuẩn 22 1.3.2 Các ứng dụng khác 24 1.3.2.1 Trong y tế, mỹ phẩm 24 1.3.2.2 Vật dụng, trang thiết bị 25 1.3.2.3 Xử lý môi trường: Màng lọc nước thải nano bạc 25 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 26 2.1 Hóa chất dụng cụ 26 2.1.1 Thiết bị 26 2.1.2 Hóa chất 26 2.2 Chế tạo hạt nano bạc phương pháp quang hóa (Chiếu đèn LED) 26 2.2.1 Chuẩn bị 26 2.2.2 Các bước tiến hành thực nghiệm 27 2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thơng số phản ứng đến q trình hình thành hạt nano bạc 29 2.2.3.1 Thay đổi độ pH dung dịch mầm 29 2.2.3.2 Thay đổi nồng độ chất khử NaBH4 dung dịch mầm 30 2.2.3.3 Thay đổi thời gian chiếu LED, nhiệt độ 30 2.3 Khảo sát tính kháng khuẩn hạt keo nano bạc với khuẩn Escherichia coli (E coli) Salmonella 36 2.4 Các phương pháp khảo sát đặc trưng vật liệu 36 2.4.1 Hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 36 2.4.2 Nhiễu xạ tia X (XRD) 37 2.4.3 Phổ hấp thụ 38 CHƯƠNG KẾT QUẢ THẢO LUẬN 41 3.1 Phổ hấp thụ hạt nano bạc (AgNPs) 41 3.2 Hình thái kích thước hạt 43 3.3 Phân tích cấu trúc 46 3.4 Khảo sát điều kiện ảnh hưởng đến chất lượng mẫu 46 3.4.1 Thời gian chiếu LED 47 3.4.2 Ảnh hưởng độ pH 49 3.4.3 Ảnh hưởng nồng độ chất khử NaBH4 52 3.5 Thử nghiệm tính kháng khuẩn 54 KẾT LUẬN HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Danh mục dung dịch hóa chất dùng thực nghiệm 27 Bảng 2.2: Thay đổi độ pH dung dịch mầm 30 Bảng 2.3: Thay đổi nồng độ chất khử NaBH4 dung dịch mầm 30 Bảng 2.4: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=6,0 31 Bảng 2.5: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=7,4 32 Bảng 2.6: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=8,5 33 Bảng 2.7: Thay đổi thời gian chiếu LED với mẫu pH=9,4 34 Bảng 2.8: Thay đổi thời gian chiếu LED thay đổi tỷ lệ nồng độ [NaBH4]/[AgNO3] 35 Bảng 3.1: Cực đại hấp thụ plasmon mầm hạt nano bạc chiếu LED theo thời gian 49 i DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Biểu diễn vùng bước sóng phát quang chấm lượng tử có kích thước khác làm từ số vật liệu Hình 1.2 Sự dao động plasmon hạt nano bạc tác dụng xạ điện từ Hình 1.3 (A) Phổ UV-vis (B) màu dung dịch nano bạc có kích thước từ 5-100 nm Hình 1.4 Phổ hấp thụ cộng hưởng Plasmon hạt nano vàng kích thước 9, 22, 48 99 nm 11 Hình 1.5 Sự phụ thuộc phổ hấp thụ plasmon bề mặt vào kích thước nano vàng với tỷ lệ tương quan: R = 2,7; R = 3,3 12 Hình 1.6 Cấu trúc hóa học citrate 18 Hình 1.7 Phổ hấp thụ dung dịch tiền chất Ag trước sau thêm NaBH4…… 19 Hình 1.8 Phổ hấp thụ dung dịch hỗn hợp gồm AgNO3, citrate BSPP 19 Hình 1.9 Mơ hình oxi hóa citrate theo đề xuất Redmond, Wu Brus 20 Hình 1.10 Tổng quát trình phát triển nano Ag dạng đĩa tam giác từ Ag dạng cầu 21 Hình 1.11 Một số hình dạng tiêu biểu trình chuyển đổi hình thái học theo Ref 21 Hình 1.12 Cấu trúc tế bào 22 Hình 1.13 Ảnh TEM tế bào vi khuẩn E coli không tiếp xúc với hạt bạc (a) tiếp xúc với hạt bạc (b) hình ảnh phóng đại (c d) 23 Hình 1.14 Ứng dụng nano bạc vào trang y tế thuốc bơi khử trùng 24 Hình 1.15 Ứng dụng nano bạc vào thiết bị công nghệ 25 Hình 2.1 Sơ đồ tạo mầm 28 Hình 2.2 Hệ thống chiếu LED tạo hạt nano bạc 29 Hình 2.3 Thử nghiệm diệt khuẩn E coli Salmonella hạt nano bạc 36 ii Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử truyền qua 37 Hình 2.5 Minh họa mặt hình học định luật nhiễu xạ Bragg 38 Hình 2.6 Sơ đồ hệ đo phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến 39 Hình 2.7 Mô tả định luật Lambert-Beer 39 Hình 2.8 Sơ đồ hệ đo hấp thụ quang UV-Vis 40 Hình 3.1 Phổ hấp thụ plasmon hạt AgNPs sau chế tạo phương pháp cảm quang kích thích LED (mẫu có pH=9,4) gồm: mầm, hạt AgNPs sau chiếu LED 2h 5h 41 Hình 3.2 Hình thái kích thước hạt AgNPs chế tạo phương pháp cảm quang chiếu sáng đèn LED 2h (a), (b) - Ảnh TEM hạt AgNPs mầm độ phóng đại khác (d) – phân bố mật độ kích thước hạt hình (b) (c)- Ảnh TEM hạt đĩa AgNPs dạng tam giác (f)- Ảnh TEM phóng to đĩa AgNPs dạng tam giác 45 Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu AgNPs với [NaBH4]:[AgNO3]=5:1, 100 µl TSC (2,5 mM) Đường mầu đỏ thể mẫm đường mầu đen đĩa nano dạng tam giác sau chiếu LED 2h 46 Hình 3.4 Ảnh hưởng thời gian chiếu LED (công suất 0,51 mW/cm2) lên phát triển mẫu AgNPs có pH=8,5 (a)- Phổ hấp thụ mầm 11 mẫu tăng dần thời gian chiếu LED (0,5h; 1h; 1,5h; 2h; 2,5h; 3h; 3,5h; 4h; 5h; 36h 76h) (b)- Vị trí đỉnh phổ cực đại thay đổi theo thời gian chiếu LED (c) – Phần phóng to vị trí cực đại phổ hấp thụ plasmon phụ thuộc vào thời gian chiếu LED khoảng 0-5h (d)- Ảnh chụp kỹ thuật số mầu sắc dung dịch chứa AgNPs theo thời gian chiếu LED 48 Hình 3.5 Phổ hấp thụ mẫu mầm với độ pH khác (pH=6; 7,4; 8,5; 9,4) 49 Hình 3.6 Ảnh hưởng pH lên phổ hấp thụ plasmon AgNPs (a)pH=6; (b)-pH=7,4; (c)-pH=8,5 (d)-pH=9,4 50 iii Hình 3.7 So sánh phổ hấp thụ plasmon mẫu có pH khác ứng với thời gian chiếu sáng khác (a)- 1h; (b)- 2h; (c)- 4h (d)-5h 52 Hình 3.8 Phổ hấp thụ hạt AgNPs mầm với tỷ lệ [NaBH4]:[AgNO3] thay đổi: 5:1; 5:2; 5:3; 5:4 5:5 53 Hình 3.9 Ảnh hưởng nồng độ chất khử lên phổ hấp thụ plasmon AgNPs thời gian chiếu LED khác (a)- 1h; (b)- 2h; (c)- 3h (d)-4h 54 Hình 3.10 Thử kháng khuẩn mầm AgNPs vi khuẩn Salmonella khuẩn E coli (a) - mẫu mầm AgNPs với tỷ lệ nồng độ [NaBH4]/[AgNO3]=5:4 [NaBH4]:[AgNO3]=5:5, KS kháng sinh penicillin làm đối chứng (b) – Mẫu mầm AgNPs với tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:4 [NaBH4]:[AgNO3]=5:5 55 iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tên đầy đủ Tên tiếng Việt AgNPs Silver nanoparticles Nano bạc SPR Surface Plasmon Resonace Cộng hưởng Plasmon bề mặt UV-Vis Ultraviolet − Visible Máy đo quang phổ hấp thụ TEM Transmission Electron Kính hiển vi điện tử truyền Microsscopy qua FTIR E coli Fourrier Transformation Infrared spectroscopy Escherichia coli Phổ hồng ngoại Vi khuẩn E coli v MỞ ĐẦU Trên giới, công nghệ nano trở thành cách mạng để đổi sáng tạo sản phẩm công nghệ Ứng dụng vật liệu kích thước nano vấn đề quan tâm nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ nano Trong năm gần vật liệu có kích thước nano đặc biệt quan tâm nghiên cứu chế tạo ứng dụng nhiều lĩnh vực Khi kích thước vật liệu giảm xuống đến thang nano mét vật liệu bị chi phối hiệu ứng giam cầm lượng tử Chính có hiệu ứng mà vật liệu có tính chất đặc biệt tạo nguồn cảm hứng cho nhà khoa học nghiên cứu Những nghiên cứu vật liệu có kích thước nano phong phú đa dạng nghiên cứu chế tạo vật liệu (vật liệu bán dẫn, vật liệu quang học, thông tin quang, ), nghiên cứu tính chất cấu trúc, tính chất quang, tính chất điện - từ, ứng dụng Các vật liệu nano thể tính chất quang, điện tử từ đặc biệt mà vật liệu khối khơng có Bằng điều khiển thay đổi kích thước nano chúng, tính chất quang học kiểm sốt để làm tăng chức quang đặc biệt tạo tính chất quang tích phân nhiều chức vào linh kiện đa chức Đặc biệt vật liệu cấu trúc nano ứng dụng tốt y sinh Từ lâu, bạc nano biết đến chấttính kháng khuẩn hiệu Bạc nano có khả hạn chế tiêu diệt phát triển nấm mốc, vi khuẩn chí virut Bạc dạng muối bạc sử dụng rộng rãi từ đầu kỷ XIX đến kỷ XX để điều trị vết bỏng khử khuẩn Các nghiên cứu bạc có khả tiêu diệt đến 650 loài vi khuẩn [1] So với phương pháp khử khuẩn truyền thống, bạc có hiệu diệt khuẩn cao, không tạo sản phẩm phụ gây độc với môi trường, nước sau khử khuẩn khơng bị tái nhiễm Hiệu bạc tăng lên gấp nhiều lần kích thước nano So với bạc kích thước micro lớn hơn, hạt nano bạc có diện tích bề mặt lớn, phân bố môi trường làm tăng khả tiếp xúc với chất tham gia, làm tăng hiệu làm việc vật liệu 3.3 Phân tích cấu trúc Để xác định cấu trúc tinh thể AgNPs sau chế tạo đo phổ nhiễu xạ tia X trường Đại học Bách khoa Hà Nội Kết Hình 3.3 xác nhận rằng, mẫu mầm (đường mầu đỏ) chế tạo ([NaBH4]:[AgNO3]=5:1, 100 µl TSC (2,5 mM) ) có cấu trúc lập phương tâm mặt (FCC), có mặt tinh thể (111), (200), (220) (311) tương ứng với đỉnh nhiễu xạ góc theta: 37,93; 44,23; 65,07 76,97 Điều chứng tỏ hạt nano chế tạo nano bạc [28] Đường mầu đen Hình 3.3 phổ nhiễu xạ tia X đĩa nano mặt (220) (311) bị dịch đến vị trí góc 63,98o 77,29o tương ứng, thay vị trí góc theta 65,07o 76,7o trường hợp mầm Tuy nhiên, thuộc dạng cấu trúc lập phương tâm mặt (được so sánh với thẻ pdf số 04-0783) Điều giải thích hạt mầm nhận photon chiếu tới, chúng hấp thụ lượng để ưu tiên phát triển hạt theo hướng (111) phần lượng chuyển thành nhiệt dao động mạng tinh thể làm méo mạng dẫn đến hai mặt (220) (311) bị dịch so với mầm (dạng cầu) Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu AgNPs với [NaBH4]:[AgNO3]=5:1, 100 µl TSC (2,5 mM) Đường mầu đỏ thể mầm đường mầu đen đĩa nano dạng tam giác sau chiếu LED 2h 3.4 Khảo sát điều kiện ảnh hưởng đến chất lượng mẫu Trong thực tế, để điều khiển kích thước hình dạng AgNPs cần điều chỉnh tham số chế tạo mẫu Tuy nhiên, phương pháp cảm quang để tạo 46 AgNPs có kích thước mong muốn phụ thuộc nhiều tham số công nghệ chế tạo Do đó, khn khổ luận văn này, khảo sát số tham số ảnh hưởng lên kết mẫu chế tạo Các tham số ảnh hưởng trình bày chi tiết phần 3.4.1 Thời gian chiếu LED Như phần phổ hấp thụ (Hình 3.1) trình bày, thời gian chiếu LED tăng làm xuất dao động tứ cực ưu tiên dẫn đến hạt mầm AgNPs phát triển dị hướng tạo thành đĩa nano dẹt dạng tam giác Trên sở lý thuyết này, để khảo sát ảnh hưởng thời gian chiếu LED lên phát triển hạt AgNPs, lựa chọn phương pháp phổ hấp thụ plasmon để nghiên cứu Hình 3.4 cho thấy phụ thuộc phổ hấp thụ plasmon vào thời gian chiếu LED (cơng suất 0,51 mW/cm2) pH=8,5 Trên Hình 3.4 a cho thấy có xuất thêm đỉnh phổ hấp thụ plasmon chiếu LED so với mẫu mầm khơng chiếu (chỉ có đỉnh) Ở vị trí đỉnh phổ 404 nm cho thấy, cường độ hấp thụ mẫu 0,5h 1h chiếu LED tăng lên so với mầm Điều chứng tỏ hình thành hạt dạng mầm diễn kích thích photon, đồng thời hình thành thêm hạt AgNPs dạng đĩa (hoặc tựa cầu) phổ có xuất thêm đỉnh plasmon (nhú nhỏ) bước sóng 331 nm đỉnh thứ 602,4 nm 619 nm (xem bảng 3.1) Đây tượng phát đề tài so với công bố trước [29] Tuy nhiên, mẫu có thời gian chiếu LED dài (từ 1,5h đến 5h) cường độ hấp thụ plasmon 404 nm có xu hướng giảm theo thời gian phản ứng Quan sát cho thấy, AgNPs dạng cầu chuyển sang dạng đĩa dẹt chậm theo q trình phản ứng quang hóa Kết phù hợp với công bố Lee cộng năm 2014 Ở vị trí đỉnh phổ thứ (phía sóng dài) mẫu chiếu LED có xu hướng dịch phía sóng dài cường độ tăng hấp thụ tăng (thể chi tiết Hình 3.4 b c Bảng 3.1) Điều chứng tỏ, hình thành hạt nano bạc dạng đĩa dẹt tăng cường, kích thước tăng hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Mie Trong đó, vị trí đỉnh phổ thứ (331 nm) khơng thay đổi có cường độ tăng nhẹ 47 Điều bề dày đĩa tăng theo thời gian chiếu sáng hay thời gian kích thích dao động tứ cực tăng Hình 3.4 Ảnh hưởng thời gian chiếu LED (công suất 0,51 mW/cm2) lên phát triển mẫu AgNPs có pH=8,5 (a)- Phổ hấp thụ mầm 11 mẫu tăng dần thời gian chiếu LED (0,5h; 1h; 1,5h; 2h; 2,5h; 3h; 3,5h; 4h; 5h; 36h 76h) (b)- Vị trí đỉnh phổ cực đại thay đổi theo thời gian chiếu LED (c) – Phần phóng to vị trí cực đại phổ hấp thụ plasmon phụ thuộc vào thời gian chiếu LED khoảng 0-5h (d)- Ảnh chụp kỹ thuật số mầu sắc dung dịch chứa AgNPs theo thời gian chiếu LED Đặc biệt hơn, hai mẫu chiếu LED thời gian 36h 76h đỉnh phổ vị trí 404 nm bị hồn tồn Thay vào đó, chúng xuất thêm đỉnh phổ hấp thụ plasmon bước sóng 834 835 nm Đây hình thành đĩa dẹt dạng tam giác cụt trình bày phần Trong thời gian chiếu dài dao động tứ cực tăng mạnh kích thước đĩa tăng Quan sát hình 3.4 b c cho thấy rõ dịch đỉnh mẫu 48 Hình 3.4 d ảnh chụp kỹ thuật số mẫu sau chiếu sáng đến 5h Theo thời gian chiếu sáng, màu sắc dung dịch chứa hạt AgNPs thay đổi tương ứng Khi thời gian chiếu dài mầu xanh lục đậm Hiện tượng giải thích theo lý thuyết Mie Gans mầu sắc hạt nano kim loại q phụ thuộc vào kích thước hình dạng hạt Bảng 3.1: Cực đại hấp thụ plasmon mầm hạt nano bạc chiếu LED theo thời gian Mẫu Mẫu chiếu LED Mầm Thời gian chiếu LED 0h λmax1 (nm) λmax2 (nm) λmax3 (nm) 404,5 0,5h 1h 1,5h 2h 2,5h 3h 3,5h 4h 5h 36h 331 331 331 331 331 331 331 331 331 331 331 404,5 404,5 404,5 404,5 404,5 404,5 404,5 404,5 404,5 602,4 619,7 620,6 635 639 649 656 658 665 679 683 805 835 834 λmax4 (nm) 3.4.2 Ảnh hưởng độ pH Tham số thứ có ảnh hưởng đến hình thành AgNPs độ pH môi trường chứa hạt Cách thay đổi pH môi trường chứa hạt điều khiển từ tạo mầm trình bày Chương Hình 3.5 Phổ hấp thụ mẫu mầm với độ pH khác (pH=6; 7,4; 8,5; 9,4) 49 76h Để nghiên cứu ảnh hưởng độ pH, phương pháp phổ hấp thụ plasmon lựa chọn để phân tích tính chất quang hạt AgNPs Hình 3.5 thể phổ hấp thụ plasmon mầm pH khác nhau: pH=6; 7,4; 8,5; 9,4 Chúng ta thấy rằng, vị trí cực đại hấp thụ mẫu ứng với pH khác bước sóng khoảng 402 nm Riêng mẫu với pH=6 có cực đại hấp thụ dịch sóng ngắn (398 nm), chứng tỏ hạt nano mầm tạo thành có kích thước nhỏ so với mầm lại Hình 3.6 Ảnh hưởng pH lên phổ hấp thụ plasmon AgNPs (a)pH=6; (b)-pH=7,4; (c)-pH=8,5 (d)-pH=9,4 Giai đoạn tiếp theo, mầm phát triển thành hạt có dạng tam giác nhờ chiếu sáng đèn LED với điều kiện (công suất, nhiệt độ) Các kết khảo sát trình bày Hình 3.6 Hình 3.7 phổ hấp thụ plasmon Hình 3.6 phổ hấp thụ dung dịch hạt AgNPs pH =6; 7,4; 8,5 9,4 thay đổi theo thời gian chiếu Đối với mẫu pH=6 pH=7,4 cho 50 thấy thời gian chiếu LED tăng đến 3h đỉnh phổ thứ (ứng với dao động tứ cực) bước sóng 652 nm dịch phía sóng dài, sau tiếp tục chiếu đến 14,5h cực đại hấp thụ lại dịch phía sóng ngắn đồng thời hình thành thêm cực đại hấp thụ 980 nm Đây thời gian mà tam giác cụt góc hình thành phân tích phần Đối với mẫu có pH =8,5 pH=9,4 tượng phát triển hạt mầm chiếu sáng diễn giống Các cực đại plasmon sóng dài có xu hướng dịch đỏ xuất thêm đỉnh phổ hấp thụ vùng hồng ngoại gần thời gian chiếu LED đến 5h lâu Trên Hình 3.7 biểu diễn ảnh hưởng pH lên mẫu thông qua nghiên cứu phổ hấp thụ plasmon thời gian chiếu LED 1h; 2h; 4h 5h Đối với thời gian chiếu LED 1h 2h mẫu có pH=9 cho cường độ hấp thụ mạnh bước sóng 403 nm cường độ phía sóng ài thấp so với mẫu pH khác lại Các mẫu có pH=6 pH=7,4 cường độ đỉnh phổ sóng dài lớn Điều chứng tỏ hình thành hạt nano dạng đĩa pH thấp nhanh môi trường pH cao Tuy nhiên, chiếu sáng dài đến 4h 5h trở lên mẫu có pH=6 pH=7,4 có hình thành đỉnh phía sóng dài nhanh hình thành dạng tam giác cụt Kết quan sát chứng tỏ rằng, thời gian chiếu sáng dài với độ pH thấp dao động tứ cực ưu tiên mạnh chiếm ưu Như vậy, qua nghiên cứu thay đổi phổ hấp thụ plasmon lên mẫu có độ pH khác cho thấy có ảnh hưởng rõ dệt lên hình thành hạt nano bạc dị dướng Đâu tham số quan trọng cần nghiên cứu chi tiết Đối với hạt nano kim loại nói chung nano bạc nói riêng mơi trường chứa hạt nano có ảnh hưởng mạnh lên tính chất quang hạt Do đó, qua nghiên cứu cho thấy độ pH mơi trường đóng góp ảnh hưởng đáng kể lên hình thành cấu trúc nano bạc dị hướng 51 Hình 3.7 So sánh phổ hấp thụ plasmon mẫu có pH khác ứng với thời gian chiếu sáng khác (a)- 1h; (b)- 2h; (c)- 4h (d)-5h 3.4.3 Ảnh hưởng nồng độ chất khử NaBH4 Trong phần này, luận văn trình bày ảnh hưởng nồng độ chất khử NaBH4 lên tạo thành mầm Các tỷ lệ [NaBH4]:[AgNO3] chọn nghiên cứu là: 5:1; 5:2; :5:3; 5:4 5:5 Sở dĩ cần thiết phải nghiên cứu nồng độ chất khử nồng chất khử tăng tăng khả tạo thành Ag0, điều dẫn tới kích thước hạt AgNPs thành đổi Trong giới hạn luận văn này, đề tài dùng phổ hấp thụ plasmon để khảo sát ảnh hưởng nồng độ NaBH4 lên hình thành hạt nano mầm Từ ảnh hưởng lên hình thành hạt nano đĩa dạng tam giác Hình 3.8 phổ hấp thụ plasmon mẫu mầm với tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3] khác Kết Hình 3.8 cho thấy rằng, mẫu có tỷ lệ [NaBH4]:[AgNO3]=5:1 5:2 có độ hấp thụ cao (có OD~1) cực đại hấp thụ 401 nm, chứng có hạt mầm có dạng cầu kích thước đồng Tuy nhiên, mẫu mầm có tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:3; 52 5:4 5:5 có cực đại hấp thụ dịch phía sóng dài có độ bán rộng phổ lớn Điều chứng tỏ hạt mầm tạo thành có kích thước lớn Kết giải thích là: lượng ion bạc tăng lượng chất khử cần thiết để khử Ag+ thành Ag0 nhỏ lượng AgNO3 giảm Do đó, hạt AgNPs mầm tạo thành có kích thước lớn Hình 3.8 Phổ hấp thụ hạt AgNPs mầm với tỷ lệ [NaBH4]:[AgNO3] thay đổi: 5:1; 5:2; 5:3; 5:4 5:5 Tiếp đến, mầm chiếu sáng theo thời gian chiếu khác kết khảo sát phổ hấp thụ plasmon Hình 3.9 Hình 3.9 thể phổ hấp thụ plasmon mẫu với tỷ lệ nồng độ khác với thời gian chiếu sáng có cơng suất LED 1h; 2h 3h 4h Quan sát phổ hấp thụ plasmon cho thấy, mẫu chiếu LED thời gian 1h hầu hết vị trí đỉnh phổ bước sóng 401 nm khơng có thay đổi Cường độ phổ giảm dần tăng nòng độ Ag+ Riêng mẫu có tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:5 thời gian bắt đầu có hình thành đỉnh phổ thứ bước sóng 550 nm, chứng tỏ có hình thành cấu trúc nano bạc dị hướng mẫu lại có dạng tựa cầu Nếu tiếp tục chiếu sáng, mẫu nhận lượng photon chiếu tới tăng hình thành hạt nano dị hướng tăng theo đỉnh phổ phía sóng dài dần xuất (quan sát Hình 3.9b) mầu sắc dung dịch biến đổi tương ứng Quan sát phổ hấp thụ Hình 3.9c 3.9d cho thấy kết nhận tương tự Riêng mẫu có tỷ lệ nồng độ 53 [NaBH4]:[AgNO3]=5:5 theo thời gian chiếu sáng ln có tốc độ hình hành cấu trúc dị hướng lớn so với mẫu lại Do đó, tỷ lệ nồng độ nên dùng để chế tạo hạt nano bạc có hình dạng khác Hình 3.9 Ảnh hưởng nồng độ chất khử lên phổ hấp thụ plasmon AgNPs thời gian chiếu LED khác (a)- 1h; (b)- 2h; (c)- 3h (d)-4h 3.5 Thử nghiệm tính kháng khuẩn Như trình bày mục tiêu đề tài đặt chế tạo hạt nano bạc để nhằm ứng dụng diệt khuẩn, mẫu sau chế tạo thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn số loại khuẩn Kết cho thấy, có AgNPs mầm có hoạt tính kháng khuẩn chủng khuẩn Salmonella E coli đĩa nano bạc dạng tam giác khơng có hoạt tính Các hạt keo mầm AgNPs ức chế vùng rộng chủng vi khuẩn Salmonella gây bệnh nồng độ thử nghiệm 100μl/giếng Vùng kháng khuẩn mẫu với nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:4 [NaBH4]:[AgNO3]=5:5 21 mm 54 22 mm, khuẩn E coli vùng kháng khuẩn chưa rõ ràng hoàn toàn Với khuẩn E coli kết cho thấy vùng kháng khuẩn cho nồng đồng tương ứng 11 mm 10 mm Điều chứng tỏ mầm AgNPs sản sinh ion Ag+ hấp phụ bề mặt hạt nano mà ức chế vi khuẩn Bên cạnh đó, kết đối chứng với kháng sinh penicillin (0.862 mg/giếng) có độ rộng vùng ức chế tương ứng 45 mm Tuy đề tài chưa tìm thấy hoạt tính kháng khuẩn đĩa nano bạc, chắn với hạt nano kim loại có góc cạnh dạng đĩa tam giác cho nhiều ứng dụng khác Đặc biệt tăng trưởng tán xạ Raman bề mặt (SERS) Để nghiên cứu ứng dụng cần có nhiều thời gian hơn, nên hướng nghiên cứu đề tài Hình 3.10 Thử kháng khuẩn mầm AgNPs vi khuẩn Salmonella khuẩn E coli (a) - mẫu mầm AgNPs với tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:4 [NaBH4]:[AgNO3]=5:5, KS kháng sinh penicillin làm đối chứng (b) – Mẫu mầm AgNPs với tỷ lệ nồng độ [NaBH4]:[AgNO3]=5:4 [NaBH4]:[AgNO3]=5:5 55 KẾT LUẬN HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO  KẾT LUẬN Luận văn tập trung vào chế tạo hạt keo nano bạc dạng cầu dạng khác nhau; nghiên cứu tính chất quang chúng thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn Salmonella E coli Đề tài đạt số kết lý thú, cụ thể: - Chế tạo thành công hạt nano bạc dạng cầu có kích thước chủ yếu khoảng 14 nm Đây hạt nano để làm mầm phát triển thành dạng nano khác (đĩa tam giác, đĩa tam giác cụt, lục giác, ) - Khảo sát tính chất quang hạt nano bạc chế tạo Kết cho thấy, phổ hấp thụ plasmon hạt nano dạng đĩa có xuất cực đại hạt AgNPs dạng cầu có cực đại Đây dao động lưỡng cực trường điện từ tứ cực tương ứng Các kết từ phổ hấp thụ plasmon cho nano bạc có hình dạng khác thu phù hợp với lý thuyết Mie lý thuyết Gans - Cấu trúc đĩa nano bạc chế tạo phương pháp chiếu ánh sáng LED không thay đổi so với mẫu nano bạc dạng cầu (mầm), nhiên có biến đổi góc theta tương ứng với hai mặt (220) (311) Đây tượng méo mạng ảnh hưởng nhiệt sinh hấp thụ photon đèn LED dẫn đến làm biến dạng dao động mạng tinh thể - Đã khảo sát tham số công nghệ ảnh hưởng lên chất lượng mẫu Từ khảo sát tính chất quang tương ứng - Đã thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn hạt AgNPs sau chế tạo Kết cho thấy có hạt AgNPs mầm có hoạt tính kháng khuẩn chủng khuẩn Salmonella E coli Đây mục tiêu đặt đề tài  HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 56 Tuy đĩa tam giác nano bạc chưa có hoạt tính kháng khuẩn, chứa đựng nhiều tính chất quang lý thú khả ứng dụng Do đó, hướng nghiên cứu đề tài là: - Nghiên cứu chi tiết có hệ thống cơng nghệ chế tạo hạt nano bạc đa hình dạng Từ tìm tham số cơng nghệ tối ưu để chế tạo AgNPs có kích thước hình dạng mong muốn - Nghiên cứu khả ứng dụng AgNPs dạng đĩa dẹt, ứng dụng tăng trưởng tán xạ Raman bề mặt, hay hiệu ứng quang nhiệt, 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] N Dagalakis, J Flink, P Stasikelis, J F Burke, and I V Yannas, “Design of an artificial skin Control of pore structure ,” J Biomed Mater Res., vol 14, no 4, pp 511–528, 1980 [2] Kenneth J Klabunde, “Nanoscale Materials in Chemistry“, 2001, pp 121 [3] P V Tiến, “Tính chất quang hạt nano vàng dùng đánh dấu sinh học” Khoá luận tốt nghiệp vật lí kỹ thuật, 2007 [4] Sondi I and Salopek-Sondi B (2004) "Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on E coli as a model for Gram-negative bacteria," Journal of Colloid and Interface Science ,Vol 275, pp 177-182 [5] Krutyakov Y A., A A Kudrinskiy, A Y Olenin, and G V Lisichkin (2008) "Synthesis and properties of silver nanoparticles: advances and prospects" Russ Chem Rev., 77 (3), pp 233–257 [6] Agnihotri S., S Mukherji, and S Mukherji (2014) "Size- controlled silver nanoparticles synthesized over the range 5–100 nm using the same protocol and their antibacterial efficacy." RSC Adv., (8), pp 3974– 3983 [7] Đỗ Thị Xuân Thu, Nguyễn Thị Ngọc Thùy, Cao Văn Dư (2009) "Tổng hợp nanocomposite Ag/PVA phương pháp khử hóa học." Báo cáo nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Lạc Hồng Lạc Hồng [8] Campion A and P Kambhampati (1998) "Surface-enhanced Raman scattering Chem." Soc Rev, 27, pp 241–250 [9] N L Pacioni, C D Borsarelli, V Rey, and A V Veglia, “Synthetic Routes for the Preparation of Silver Nanoparticles A Mechanistic Perspective,” in Silver Nanoparticle Applications, 2015 [10] Y C Lu and K S Chou, "A simple and effective route for the synthesis of nano-silver colloidal dispersions," Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers, 2008, 39, 673-678 58 [11] Y Badr and M A Mahmoud, "Enhancement of the optical propertied of poly vinyl alcohol by doping with silver nanopartic", J Appl Polym Sci., 2006, 99, 3608-3614 [12] B Taneja, B Ayyub, and R Chandra, "Size dependence of the optical spectrum in nanocrystalline silver", Physical Review B, 2002, 65, 1-6 [13] H Jiang, "Variable frequency microwave synthesis of silver nanoparticles", J Nanopart Res., 2006, 8, 117-124 [14] D K Lee and Y S Kang, "Synthesis of silver nanocrystallites by a new thermal decomposition method and their characterization", ETRI Journal, 2004, 26 (3), 252-256 [15] Can Xue, Gabriella S Me´traux, Jill E Millstone, and Chad A Mirkin, “Mechanistic Study of Photomediated Triangular SilverNanoprismGrowth”, Chem Soc , 2008 , 130 (26), pp.8337-8344 [16] Mathieu Maillard, Pinray Huang,and Louis Brus, “Silver Nanodisk Growth by SurfacePlasmon Enhanced Photoreduction ofAdsorbed [Ag+]”, AmericanChemicalSociety, Published on Web 10/03/2003 [17] Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty (2009), Vi sinh vật học, Nhà xuất giáo dục [18] Dhermendra K Tiwari1, J Behari, P Sen (2008), "Time and dose- dependent antimicrobial potential of Ag nanoparticles synthesized by top-down approach"; CURRENT SCIENCE 95 No (5), tr 647 – 655 [19] Nelson Durán, Priscyla D Marcato, Roseli De Conti, Oswaldo L Alves, Fabio T M Costa, Marcelo Brocchi (2010), "Potential use of Silver Nanoparticles on pathogenic bacteria, their toxicity and possible mechanisms of action"; J Braz Chem Soc 21, No (6), tr 949-959 [20] Pavel Dibrov, Judith Dzioba, Khoosheh K Gosink, Claudia C Hase (2002), "Chemiosmotic Mechanism of Antimicrobial Activity of Ag+ in Vibrio cholerae"; Antimicrobial Agents and Chemotherapy 46 No.8, tr 2668 – 2670 59 [21] A T Le et al., “Synthesis of oleic acid-stabilized silver nanoparticles and analysis of their antibacterial activity,” Mater Sci Eng C, no 30 (6), pp 910–916, 2010 [22] Z Xiu, Q Zhang, H L Puppala, V L Colvin, and P J J Alvarez, “Negligible particle-specific antibacterial activity of silver nanoparticles,” Nano letters pp 4271–4275, 2012 [23] N A Bakar, J G Shapter, M M Salleh, and A A Umar, “Self-Assembly of High Density of Triangular Silver Nanoplate Films Promoted by 3Aminopropyltrimethoxysilane,” pp 209–221, 2015 [24] R Jin, Y C Cao, E Hao, G S Metraux, G C Schatz, and C A Mirkin, “Controlling Anisotripic Nanoparticle Growth Through Plasmon Excitation,” Nature, vol 425, no 4, pp 487–490, 2003 [25] Z Yi et al., “Convenient synthesis of silver nanoplates with adjustable size through seed mediated growth approach,” Trans Nonferrous Met Soc China (English Ed., vol 22, no 4, pp 865–872, 2012 [26] X Zheng, Y Peng, J R Lombardi, and X Cui, “Photochemical growth of silver nanoparticles with mixed-light irradiation,” Colloid Polym Sci., pp 911–916, 2016 [27] Q Zhang, N Li, J Goebl, Z Lu, and Y Yin, “A systematic study of the synthesis of silver nanoplates: Is citrate a ‘magic’ reagent?,” J Am Chem Soc., vol 133, no 46, pp 18931–18939, 2011 [28] P Raveendran, J Fu, and S L Wallen, “Completely ‘Green’ Synthesis and Stabilization of Metal Nanoparticles,” J Am Chem Soc., vol 125, no 46, pp 13940–13941, 2003 [29] S W Lee et al., “Effect of temperature on the growth of silver nanoparticles using plasmon-mediated method under the irradiation of green LEDs,” Materials (Basel)., vol 7, no 12, pp 7781–7798, 2014 60 ... pháp chế tạo nano bạc theo phương pháp quang hóa sử dụng ánh sáng xanh đèn LED phương pháp có nghiên cứu thực Chính chúng tơi thực đề tài: Chế tạo nghiên cứu tính chất quang hạt nano bạc nhằm ứng. .. (vật liệu bán dẫn, vật liệu quang học, thông tin quang, ), nghiên cứu tính chất cấu trúc, tính chất quang, tính chất điện - từ, ứng dụng Các vật liệu nano thể tính chất quang, điện tử từ đặc biệt... Phương pháp quang hóa chế tạo nano Ag sử dụng đèn LED xanh 18 1.3 Ứng dụng hạt nano bạc 22 1.3.1 Ứng dụng diệt khuẩn 22 1.3.2 Các ứng dụng khác 24 1.3.2.1 Trong y
- Xem thêm -

Xem thêm: Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn (Luận văn thạc sĩ), Chế tạo và nghiên cứu tính chất quang của các hạt nano bạc nhằm ứng dụng trong diệt khuẩn (Luận văn thạc sĩ)

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay