I. Tổng quan về Luận Văn Thạc Sĩ
Luận Văn Thạc Sĩ với chủ đề 'Tổng Hợp Và Ứng Dụng Nanocellulose Trong Công Nghệ Hóa Học Xúc Tác' được thực hiện bởi Đặng Bảo Trung tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. HCM. Nghiên cứu tập trung vào việc tổng hợp nanocellulose từ hai nguồn nguyên liệu: thân mềm (lục bình) và thân cứng (vỏ trấu), đồng thời ứng dụng vật liệu này trong lĩnh vực hóa học xúc tác. Luận văn được bảo vệ vào ngày 10/01/2013, với sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Ngọc Hạnh. Nghiên cứu này đóng góp vào sự phát triển của công nghệ nano và khoa học vật liệu, đặc biệt trong việc tạo ra các chất xúc tác hiệu quả và thân thiện với môi trường.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của Luận Văn Thạc Sĩ là tổng hợp nanocellulose từ hai nguồn nguyên liệu khác nhau và ứng dụng nó trong công nghệ hóa học xúc tác. Nghiên cứu nhằm xác định cấu trúc, hình thái và kích thước của nanocellulose thông qua các phương pháp phân tích như FT-IR, XRD, TGA và TEM. Đồng thời, nghiên cứu cũng tập trung vào việc tổng hợp xúc tác PdNPs@NC và ứng dụng nó trong phản ứng ghép đôi cacbon-cacbon Suzuki, một phản ứng quan trọng trong tổng hợp hữu cơ.
1.2. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp tổng hợp hóa học để tạo ra nanocellulose từ lục bình và vỏ trấu. Quá trình bao gồm các giai đoạn kiềm hóa, tẩy trắng và thủy phân trong môi trường axit. Các đặc tính của vật liệu được phân tích bằng các kỹ thuật hiện đại như FT-IR, XRD, TGA và TEM. Ngoài ra, nghiên cứu cũng tổng hợp xúc tác PdNPs@NC và khảo sát hiệu quả của nó trong phản ứng Suzuki.
II. Tổng hợp và đặc tính của nanocellulose
Nghiên cứu tập trung vào việc tổng hợp nanocellulose từ hai nguồn nguyên liệu: lục bình và vỏ trấu. Quá trình tổng hợp bao gồm các bước kiềm hóa, tẩy trắng và thủy phân axit. Các đặc tính của nanocellulose được xác định thông qua các phương pháp phân tích như FT-IR, XRD, TGA và TEM. Kết quả cho thấy nanocellulose có cấu trúc tinh thể, kích thước nano và độ bền nhiệt cao, phù hợp cho các ứng dụng trong công nghệ hóa học và vật liệu nano.
2.1. Tổng hợp từ lục bình
Quá trình tổng hợp nanocellulose từ lục bình bao gồm các giai đoạn kiềm hóa, tẩy trắng và thủy phân axit. Kết quả phân tích XRD cho thấy sản phẩm có cấu trúc tinh thể với kích thước nano. Phổ FT-IR xác nhận sự hiện diện của các nhóm chức -OH, trong khi TGA cho thấy độ bền nhiệt cao của vật liệu. Ảnh TEM cho thấy hình thái sợi nano với kích thước đồng đều.
2.2. Tổng hợp từ vỏ trấu
Tương tự, nanocellulose được tổng hợp từ vỏ trấu thông qua các bước kiềm hóa, tẩy trắng và thủy phân axit. Kết quả XRD cho thấy cấu trúc tinh thể, trong khi FT-IR xác nhận sự hiện diện của các nhóm chức -OH. TGA cho thấy độ bền nhiệt cao, và TEM cho thấy hình thái sợi nano với kích thước nhỏ hơn so với nanocellulose từ lục bình.
III. Ứng dụng của nanocellulose trong công nghệ xúc tác
Nghiên cứu đã tổng hợp xúc tác PdNPs@NC và ứng dụng nó trong phản ứng ghép đôi cacbon-cacbon Suzuki. Kết quả cho thấy xúc tác này có hiệu suất cao, với độ chuyển hóa đạt 95.84% sau 2 giờ phản ứng. Xúc tác cũng có khả năng thu hồi và tái sử dụng mà không làm giảm đáng kể hoạt tính. Điều này mở ra tiềm năng ứng dụng của nanocellulose trong các phản ứng hóa học xúc tác, đặc biệt là trong tổng hợp hữu cơ và hóa dược.
3.1. Tổng hợp xúc tác PdNPs NC
Xúc tác PdNPs@NC được tổng hợp bằng cách cố định các hạt nano palladium lên bề mặt nanocellulose. Kết quả phân tích XRD và TEM cho thấy sự phân bố đồng đều của các hạt nano palladium trên bề mặt nanocellulose. Phổ FT-IR xác nhận sự hiện diện của các nhóm chức -OH, tạo điều kiện thuận lợi cho việc cố định palladium.
3.2. Ứng dụng trong phản ứng Suzuki
Xúc tác PdNPs@NC được ứng dụng trong phản ứng ghép đôi cacbon-cacbon Suzuki giữa 4’-iodoacetophenone và phenyl boronic axit. Kết quả cho thấy độ chuyển hóa cao (95.84%) sau 2 giờ phản ứng. Xúc tác cũng có khả năng thu hồi và tái sử dụng mà không làm giảm đáng kể hoạt tính, chứng tỏ tiềm năng ứng dụng lớn trong công nghệ xúc tác.
IV. Kết luận và giá trị thực tiễn
Luận Văn Thạc Sĩ đã thành công trong việc tổng hợp nanocellulose từ hai nguồn nguyên liệu và ứng dụng nó trong công nghệ hóa học xúc tác. Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng lớn của nanocellulose trong việc tạo ra các chất xúc tác hiệu quả và thân thiện với môi trường. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực khoa học vật liệu và hóa học ứng dụng, đồng thời góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp hóa chất.
4.1. Đóng góp khoa học
Nghiên cứu đã đóng góp vào việc phát triển phương pháp tổng hợp nanocellulose từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên, đồng thời mở ra hướng ứng dụng mới trong công nghệ xúc tác. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của khoa học vật liệu và hóa học ứng dụng.
4.2. Giá trị thực tiễn
Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng ứng dụng của nanocellulose trong việc tạo ra các chất xúc tác hiệu quả và thân thiện với môi trường. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất, dược phẩm và vật liệu, góp phần vào sự phát triển bền vững của các ngành này.
