BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ------------------------------------- LÊ NGHIÊM ANH TUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NANO SILICA TỪ TRO VỎ TRẤU VÀ VẬT LIỆU LAI NANO SILICA/CHITOSAN ỨNG DỤNG LÀM CHẤT KHÁNG NẤM BỆNH THỰC VẬT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC TP.HCM – 2021 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ …….***………… LÊ NGHIÊM ANH TUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NANO SILICA TỪ TRO VỎ TRẤU VÀ VẬT LIỆU LAI NANO SILICA/CHITOSAN ỨNG DỤNG LÀM CHẤT KHÁNG NẤM BỆNH THỰC VẬT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Chuyên ngành: Hóa vô cơ Mã số : 9.13 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Bùi Duy Du 2. Nguyễn Quốc Hiến TP.HCM – 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những nội dung trong luận án này do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của cán bộ hướng dẫn khoa học. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong luận án khác. Tác giả luận án NCS. Lê Nghiêm Anh Tuấn i LỜI CẢM ƠN Luận án này được hoàn thành tại Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, với sự hỗ trợ kinh phí của đề tài NAFOSTED 106-NN. Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã nhận được nhiều sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các nhà khoa học, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Trước hết, tôi xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Bùi Duy Du, PGS. Nguyễn Quốc Hiến đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến TS. Lại Thị Kim Dung cùng tập thể Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng; cảm ơn Phòng Nghiên cứu và Phát triển – Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai Công nghệ Bức xạ TP.HCM (VINAGAMMA) đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi tổng hợp vật liệu và thử hoạt tính kiểm soát bệnh cây trồng trong thời gian thực hiện luận án. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban Lãnh đạo Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Công nghệ Hóa học và Khoa Hóa học đã giúp đỡ tôi tận tình và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi để hoàn thành luận án. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè và những người thân đã luôn luôn quan tâm, khích lệ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả luận án NCS. Lê Nghiêm Anh Tuấn ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN . ii MỤC LỤC . iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT . vi DANH MỤC CÁC BẢNG. vii DANH MỤC CÁC HÌNH . viii MỞ ĐẦU . Nội dung chính của luận án . Ý nghĩa khoa học và thực tiễn . Cấu tạo, tính chất của nano silica, oligochitosan và vật liệu lai của chúng. Vật liệu lai nano silica/oligochitosan. Nghiên cứu tổng hợp nano silica, oligochitosan và nano silica/oligochitosan. Tổng hợp nano silica. Nghiên cứu điều chỉnh khối lượng phân tử chitosan thành oligochitosan . Nghiên cứu tổng hợp vật liệu lai nano silica/oligochitosan . Hoạt tính kháng vi sinh vật của nano silica, oligochitosan và vật liệu lai nano silica/oligochitosan. Một số nghiên cứu về hoạt tính kháng vi sinh vật của nano silica. Hoạt tính kháng vi sinh vật của oligochitosan. Hoạt tính kiểm soát bệnh thực vật của vật liệu lai nano silica/chitosan. Triển vọng của việc sử dụng vật liệu nano silica/oligochitosan làm chất kiểm soát bệnh thực vật. Kết luận phần tổng quan tài liệu. Nguyên liệu và hóa chất . Điều chế nano silica từ tro vỏ trấu. Điều chế oligochitosan khối lượng phân tử từ 3. Điều chế vật liệu lai nano silica/oligochitosan. Xác định độc tính của vật liệu lai nano silica/oligohitosan. Nghiên cứu in vivo hiệu lực kiểm soát bệnh đốm nâu trên cây thanh long của vật liệu nano silica, oligochitosan và nano silica/oligochitosan. Nghiên cứu in vivo hiệu lực kiểm soát bệnh đạo ôn lá và bạc lá lúa của vật liệu lai nano silica/oligochitosan. Nghiên cứu hiệu lực kiểm soát bệnh nấm hồng trên cây cao su của vật liệu lai nano silica/oligochitosan. Các phương pháp và kỹ thuật sử dụng trong nghiên cứu. Phương pháp đo giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD). Phương pháp đo phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) . Phương pháp đo phổ hồng ngoại (FT-IR). Phương pháp chụp ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) . Phương pháp đo phổ sắc ký lọc gel (GPC) . Phương pháp đo quang phổ tử ngoại khả kiến (UV-vis) . Phương pháp đo thế điện kép zeta . KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Thành phần hóa học của phế thải tro vỏ trấu trước và sau xử lý HCl. Kết quả điều chế nano silica bằng phương pháp nhiệt phân. Điều chế nano silica bằng phương pháp nhiệt phân tro vỏ trấu. Điều chế nano silica bằng phương pháp nhiệt phân gel SiO2/CS. Thành phần và tính chất hóa lý của nano silica. Kết quả điều chế oligochitosan bằng cách xử lý chitosan bởi H2O2 kết hợp với chiếu xạ tia Co-60. Ảnh hưởng của liều chiếu xạ đến sự suy giảm khối lượng phân tử của chitosan. Nghiên cứu đặc trưng liên kết và cấu trúc mạng tinh thể của oligochitosan. Kết quả điều chế vật liệu lai nano silica/oligochitosan. Điều chế vật liệu lai nano silica/oligochitosan bằng phương pháp phối trộn. Điều chế vật liệu lai nano silica/oligochitosan bằng phương pháp kết tủa nano silica trong dung dịch oligochitosan. Tính chất hóa lý đặc trưng của vật liệu lai nano SiO2/OC3000. Nghiên cứu độ ổn định của vật liệu lai nano silica/oligochitosan . Xác định độc tính của vật liệu lai nano SiO2/OC3000. Độc tính qua đường miệng . Độc tính qua đường tiếp xúc da . Thử nghiệm in vivo khả năng kiểm soát bệnh đốm nâu cây thanh long của nano SiO2/OC. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử oligochitosan đến hoạt độ của enzyme chitinase và hiệu quả kiểm soát bệnh đốm nâu thanh long. Hiệu ứng kích kháng của vật liệu nano SiO2/OC3000 đến hoạt độ enzyme chitinase và khả năng kiểm soát bệnh đốm nâu thanh long. Hiệu lực kiểm soát in vivo bệnh đạo ôn và bạc lá trên lúa của nano SiO2/OC. Hiệu lực kiểm soát bệnh đạo ôn lá trên lúa của nano SiO2/OC. Hiệu lực kiểm soát bệnh bạc lá trên lúa của nano SiO2/OC. Hiệu lực kháng bệnh nấm hồng Corticium salmonicolor trên cây cao su. Hiệu lực in vitro kháng nấm hồng Corticium salmonicolor của nano SiO2/OC. Hiệu lực kiểm soát bệnh nấm hồng trên cây cao su của nano SiO2/OC .95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.99 MỘT SỐ ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN .100 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .101 TÀI LIỆU THAM KHẢO .118 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CS Chitosan cs cộng sự CSB Chỉ số bệnh CTAB Cetyltrimethylammonium bromide DNS Axit 3,5-dinitrosalicylic EDX Tán xạ năng lượng tia X FT-IR Phổ hồng ngoại GPC Sắc ký lọc gel IC50 Nồng độ ức chế tối thiểu 50% nấm bệnh KLPT Khối lượng phân tử LD50 Độc tính cấp - Liều gây chết 50% qua đường miệng nano SiO2 Nano silica nano SiO2/OC3000 Nano silica/oligochitosan khối lượng phân tử 3.mol-1 OC Oligochitosan OC3000 Oligochitosan có khối lượng phân tử 3.mol-1 OC5000 Oligochitosan có khối lượng phân tử 5.mol-1 OC7000 Oligochitosan có khối lượng phân tử 7.mol-1 OD Optical density TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua TEOS Tetraethoxysilane TLB Tỉ lệ bệnh TMOS Tetramethoxysilane XRD Nhiễu xạ tia X Co-60 Tia gamma Coban đồng vị 60 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2. Khối lượng phân tử và thời gian lưu của các mẫu chuẩn Pullulan . Thành phần hóa học của phế thải công nghiệp tro vỏ trấu. Thành phần tro vỏ trấu sau khi xử lý với axit HCl 2N, thời gian 2 giờ. Hàm lượng SiO2 trong nano silica điều chế bằng nhiệt phân tro vỏ trấu. Dữ liệu phổ FT-IR của nano silica được điều chế bằng nhiệt phân tro vỏ trấu và nhiệt phân gel SiO2/CS. Khối lượng phân tử của các mẫu chitosan theo liều chiếu xạ và chu kỳ chiếu xạ. Dữ liệu phổ FT-IR của vật liệu lai nano SiO2/OC. Thế điện kép (ζ) của dung dịch keo nano SiO2/OC3000. Kết quả thử độc tính cấp qua đường miệng trên chuột của vật liệu nano SiO2/OC3000. Tỷ lệ nhạy cảm của chuột tiếp xúc với vật liệu lai nano SiO2/OC3000. Tỉ lệ bệnh và chỉ số bệnh đốm nâu thanh long xử lý với OC3000, OC5000 và OC7000 trong phương pháp lây nhiễm nấm bệnh. Tỉ lệ bệnh và chỉ số bệnh đốm nâu thanh long xử lý vật liệu OC3000, nano SiO2, và nano SiO2/OC3000 bằng phương pháp lây nhiễm nấm bệnh. Hiệu quả kiểm soát bệnh đạo ôn lá lúa sau khi xử lý bằng vật liệu lai nano SiO2/OC3000 . Hiệu quả kiểm soát bệnh bạc lá lúa sau khi xử lý với vật liệu lai nano SiO2/OC3000 . Hiệu lực kiểm soát bệnh nấm hồng trên cây cao su khi xử lý vật liệu lai nano SiO2/OC3000, nano SiO2 và OC3000.95 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Cấu trúc phân tử của silica [1]. Sự hấp thụ silicic trong cây lúa (a) và silica trong vỏ trấu (b). Công thức cấu tạo của chitosan. Mô phỏng hình thành liên kết giữa silica và chitosan [26]. Ảnh TEM của nano silica tổng hợp từ vỏ trấu: a) [29]; b) [30]; c) [31]; d) [45]. Sơ đồ cơ chế bắt hydro của gốc tự do hydroxyl cắt mạch chitosan [60]. Mô phỏng liên kết phối trí giữa SiO2 và chitosan [45, 65]. Cơ chế kháng vi sinh vật của chitosan và oligochitosan [69]. Cơ chế kích kháng sinh học trên cây trồng khi có tác động của oligoglucan, oligochitosan [104]. Vết bệnh đốm nâu trên dây, quả thanh long. Vết bệnh đạo ôn lá lúa (a); Bệnh bạc lá trên lúa (b). Vết bệnh nấm hồng trên cây cao su (a); Vết bệnh nấm hồng gây hại nặng (b). Quy trình điều chế nano silica bằng phương pháp nhiệt phân tro vỏ trấu. Quy trình điều chế nano silica bằng cách nhiệt phân gel SiO2/CS. Quy trình điều chế oligochitosan có khối lượng phân tử khác nhau. Quy trình điều chế vật liệu nano SiO2/OC bằng phương pháp phối trộn. Quy trình điều chế vật liệu lai nano silica/oligochitosan bằng phương pháp kết tủa nano SiO2 trong dung dịch oligochitosan. Phản ứng thủy phân chitin bằng enzyme chitinnase. Phản ứng của đường khử với thuốc thử DNS. Đường chuẩn tương quan giữa khối lượng phân tử và thời gian lưu của Pullulans chuẩn. Phổ EDX của tro vỏ trấu ban đầu (a) và tro vỏ trấu sau xử lý axit (b). Tro vỏ trấu đã xử lý axit HCl (a) và nano silica (nhiệt phân tro vỏ trấu). Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của nano silica khi nhiệt phân tại: (A, a) 700 oC; (B, b) 750 oC và (C; c) 800 oC. Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của nano silica phụ thuộc vào tỉ lệ: (A; a) SiO2/CS ~ 1/1; (B; b) SiO2/CS ~ 2/1; (C; c) SiO2/CS ~ 4/1 và (D; d) SiO2/CS ~ 6/1. Sự phụ thuộc của kích thước hạt nano silica vào tỉ lệ khối lượng SiO2/CS.
Luận án tiến sĩ hóa học: Chế tạo nano silica từ tro vỏ trấu và vật liệu lai nano silica-chitosan ...
Luận án tiến sĩ hóa học nghiên cứu chế tạo nano silica từ tro vỏ trấu, ứng dụng vật liệu lai nano silica-chitosan làm chất kháng nấm bệnh thực vật.
Trường đại học
Học viện Khoa học và Công nghệChuyên ngành
Hóa vô cơNgười đăng
Ẩn danhThể loại
Luận án tiến sĩPhí lưu trữ
35 PointMục lục chi tiết
THÔNG TIN CHI TIẾT
Tác giả: Lê Nghiêm Anh Tuấn
Người hướng dẫn: TS. Bùi Duy Du
Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Đề tài: Nghiên cứu chế tạo nano silica từ tro vỏ trấu và vật liệu lai nano silica/chitosan ứng dụng làm chất kháng nấm bệnh thực vật
Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản: 2021
Địa điểm: TP.HCM
Nghiên cứu chế tạo nano silica từ tro vỏ trấu và ứng dụng kháng nấm bệnh thực vật là một tài liệu khoa học đột phá, tập trung vào việc tận dụng nguồn nguyên liệu tự nhiên như tro vỏ trấu để chế tạo nano silica. Nghiên cứu này không chỉ mang lại giải pháp bền vững trong xử lý chất thải nông nghiệp mà còn mở ra tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp, cụ thể là khả năng kháng nấm bệnh thực vật. Điều này giúp giảm thiểu việc sử dụng hóa chất độc hại, bảo vệ môi trường và nâng cao năng suất cây trồng.
Để hiểu sâu hơn về các phương pháp chế tạo vật liệu nano và ứng dụng của chúng, bạn có thể tham khảo Luận văn thạc sĩ nghiên cứu chế tạo bạc nano gắn trên silica dùng làm chất kháng khuẩn bằng phương pháp chiếu xạ gamma co 60, nghiên cứu này cũng tập trung vào việc sử dụng silica làm giá mang cho các hạt nano kháng khuẩn. Ngoài ra, Luận văn thạc sĩ chế tạo nano bạc trên giá mang montmorillonite cung cấp thêm góc nhìn về việc ứng dụng vật liệu nano trong lĩnh vực kháng khuẩn. Để mở rộng kiến thức về các phương pháp tổng hợp nano, bạn có thể xem Luận văn thạc sĩ hóa học nghiên cứu tổng hợp biến tính nano nio và khảo sát khả năng ứng dụng, tài liệu này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về quy trình và ứng dụng của các vật liệu nano trong hóa học.
Mỗi liên kết trên là cơ hội để bạn khám phá sâu hơn về thế giới vật liệu nano và ứng dụng đa dạng của chúng trong thực tiễn.
Trích đoạn nội dung tài liệu
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ