Chế Tạo Polymer In Dấu Phân Tử Trên Hạt Nano Silica Để Cảm Biến Ion Đồng

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Ion kim loại

1.2. Nguồn gốc và tác hại của ion kim loại

1.3. Một số phương pháp xác định ion kim loại

1.3.1. Phương pháp quang phổ

1.3.2. Phương pháp điện hóa

1.3.3. Phương pháp quang học

1.4. Polymer in dấu phân tử

1.4.1. Khái quát về polymer in dấu phân tử

1.4.2. Cơ sở lý thuyết về tổng hợp MIP

1.4.2.1. Phân tử khuôn mẫu

1.4.2.2. Monomer và chất liên kết ngang

1.4.3. Quá trình tổng hợp polymer in dấu phân tử

1.4.4. Quá trình rửa giải phân tử khuôn mẫu

1.5. Ứng dụng của MIP. Polymer in dấu phân tử trên nền hạt nano silica

1.5.1. Kỹ thuật in dấu lõi-vỏ

1.5.2. Hạt nano silica

1.5.3. Khái quát về quá trình in dấu phân tử trên nền hạt nano silica

1.6. Cảm biến đo màu

1.6.1. Giới thiệu chung

1.6.2. Chỉ thị xylenol orange

1.7. Nghiên cứu trong và ngoài nước

1.7.1. Nghiên cứu trong nước

1.7.2. Nghiên cứu ngoài nước

2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Hóa chất và thiết bị

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.3. Sơ đồ quy trình nghiên cứu

2.4. Tổng hợp hạt nano silica

2.5. Chế tạo polymer in dấu phân tử

2.5.1. Quy trình polymer hóa trên nền hạt nano silica

2.5.2. Quy trình in dấu phân tử trên nền polymer

2.6. Phương pháp đánh giá

2.6.1. Kiểm tra sự đổi màu của chỉ thị XO

2.6.2. Khảo sát độ hấp thụ ion Cu2+ ở các nồng độ khác nhau của SiO2@MIP

2.6.3. Khảo sát khả năng hấp phụ chọn lọc của SiO2@MIP

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Khảo sát hình thái và cấu trúc của SiO2@MIP

3.2. Kết quả tán xạ ánh sáng động

3.3. Kết quả nhiễu xạ tia X

3.4. Kính hiển vi điện tử quét

3.5. Kính hiển vi điện tử truyền qua

3.6. Quang phổ hồng ngoại khả kiến

3.7. Khả năng hấp phụ của vật liệu SiO2@MIP

3.8. Cơ chế hấp phụ của SiO2@MIP

3.9. Khả năng cảm biến ion đồng (II)

3.9.1. Sự đổi màu của chỉ thị XO

3.9.2. Độ hấp phụ ion Cu2+ của SiO2@MIP

3.10. Khả năng hấp phụ chọn lọc SiO2@MIP

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Chế Tạo Polymer In Dấu Phân Tử

Chế tạo polymer in dấu phân tử trên nền hạt nano silica là một lĩnh vực nghiên cứu đang thu hút sự chú ý trong ngành hóa học. Công nghệ này không chỉ giúp phát triển các cảm biến ion kim loại mà còn mở ra nhiều ứng dụng trong phân tích môi trường. Việc sử dụng nano silica làm nền cho polymer giúp tăng cường tính chọn lọc và độ nhạy của cảm biến. Nghiên cứu này nhằm mục tiêu chế tạo và ứng dụng polymer in dấu phân tử trong việc phát hiện ion đồng, một trong những ion kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường.

1.1. Khái Niệm Về Polymer In Dấu Phân Tử

Polymer in dấu phân tử (MIP) là loại polymer được thiết kế để nhận diện và hấp phụ các phân tử mục tiêu. Quá trình chế tạo MIP bao gồm việc sử dụng các monomer chức năng và phân tử khuôn mẫu để tạo ra các khoang liên kết có hình dạng tương thích với phân tử mục tiêu.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Hạt Nano Silica

Hạt nano silica đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện tính chất của polymer in dấu phân tử. Chúng không chỉ cung cấp bề mặt lớn mà còn giúp tăng cường khả năng hấp phụ ion kim loại, đặc biệt là ion đồng.

II. Vấn Đề Ô Nhiễm Ion Đồng Trong Môi Trường

Ô nhiễm ion đồng là một vấn đề nghiêm trọng trong môi trường nước, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh vật. Nguồn gốc của ô nhiễm này chủ yếu đến từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Việc phát hiện và xử lý kịp thời ion đồng là rất cần thiết để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

2.1. Nguồn Gốc Ô Nhiễm Ion Đồng

Ion đồng thường xuất hiện trong nước thải từ các nhà máy sản xuất, mạ điện và nông nghiệp. Sự tích tụ của ion đồng trong môi trường có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.

2.2. Tác Hại Của Ion Đồng Đối Với Sức Khỏe

Ion đồng có thể gây ra các vấn đề về tiêu hóa, thần kinh và thậm chí là ung thư nếu nồng độ vượt quá giới hạn cho phép. Việc phát hiện sớm và chính xác ion đồng là rất quan trọng.

III. Phương Pháp Chế Tạo Polymer In Dấu Phân Tử

Phương pháp chế tạo polymer in dấu phân tử trên nền hạt nano silica bao gồm nhiều bước quan trọng. Quy trình này không chỉ đảm bảo tính chọn lọc mà còn tối ưu hóa khả năng hấp phụ ion đồng. Các bước chính bao gồm tổng hợp hạt nano silica, polymer hóa và in dấu phân tử.

3.1. Quy Trình Tổng Hợp Hạt Nano Silica

Hạt nano silica được tổng hợp thông qua phương pháp sol-gel, tạo ra các hạt có kích thước nhỏ và bề mặt lớn, phù hợp cho việc chế tạo polymer in dấu phân tử.

3.2. Quy Trình Polymer Hóa

Quy trình polymer hóa diễn ra trong môi trường kiểm soát, sử dụng các monomer chức năng để tạo ra polymer có khả năng nhận diện ion đồng.

IV. Ứng Dụng Của Polymer In Dấu Phân Tử Trong Cảm Biến Ion Đồng

Polymer in dấu phân tử được ứng dụng rộng rãi trong việc phát hiện ion đồng trong môi trường nước. Các cảm biến này có khả năng phát hiện nhanh chóng và chính xác nồng độ ion đồng, giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.

4.1. Khả Năng Phát Hiện Ion Đồng

Cảm biến sử dụng polymer in dấu phân tử cho thấy khả năng phát hiện ion đồng với độ nhạy cao, cho phép xác định nồng độ ion đồng trong các mẫu nước khác nhau.

4.2. Đánh Giá Tính Chọn Lọc Của Polymer

Tính chọn lọc của polymer in dấu phân tử được đánh giá thông qua khả năng hấp phụ ion đồng so với các ion kim loại khác, cho thấy hiệu quả vượt trội trong việc phát hiện ion đồng.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Và Thảo Luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy polymer in dấu phân tử trên nền hạt nano silica có khả năng hấp phụ ion đồng cao hơn so với các vật liệu khác. Các phương pháp phân tích như quang phổ UV-Vis và tán xạ ánh sáng động đã được sử dụng để xác định hiệu quả của polymer.

5.1. Phân Tích Hình Thái Và Cấu Trúc

Hình thái và cấu trúc của polymer in dấu phân tử được phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét, cho thấy sự hình thành các khoang liên kết đặc hiệu với ion đồng.

5.2. Kết Quả Đánh Giá Khả Năng Hấp Phụ

Kết quả cho thấy polymer in dấu phân tử có khả năng hấp phụ ion đồng cao, với độ hấp phụ tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong dung dịch.

VI. Kết Luận Và Triển Vọng Tương Lai

Nghiên cứu về chế tạo polymer in dấu phân tử trên nền hạt nano silica mở ra nhiều triển vọng trong việc phát triển các cảm biến ion kim loại. Tương lai, công nghệ này có thể được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như môi trường, y tế và công nghiệp.

6.1. Triển Vọng Ứng Dụng Trong Thực Tiễn

Công nghệ polymer in dấu phân tử có tiềm năng lớn trong việc phát triển các cảm biến ion kim loại, giúp cải thiện chất lượng nước và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai

Nghiên cứu có thể mở rộng để phát triển các polymer in dấu phân tử cho các ion kim loại khác, từ đó tạo ra các giải pháp hiệu quả hơn trong việc xử lý ô nhiễm môi trường.

Chế Tạo Polymer In Dấu Phân Tử Trên Nền Hạt Nano Silica Và Ứng Dụng Trong Cảm Biến Ion Đồng