Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo nanocomposite từ nanoôxít từ tính, nano bạc và nano cacbon ...

• Tác giả: Lê Thành Huy
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Tâm
• Trường học: Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ Hoá học & Môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo nanocomposite từ nanoôxít từ tính, nano bạc và nano cacbon cho ứng dụng y sinh và môi trường
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: Hạt nano ôxít sắt từ tính Fe3O4 (FO-NPs) và hạt nano ferit từ tính (MFe2O4- NPs) (M là kim loại chuyển tiếp)
• 1.1. Cấu trúc tinh thể của Fe3O4-NPs và MFe2O4-NPs
• 1.2. Các phương pháp chế tạo Fe3O4-NPs và MFe2O4-NPs
• 1.3. Tính chất của hạt nano Fe3O4-NPs và MFe2O4-NPs
• 1.4. Một số ứng dụng của hạt nano IONPs và MFe2O4-NPs
• 1.5. Hạt nano bạc (Ag-NPs)
• 1.5.1. Giới thiệu về Ag-NPs
• 1.5.2. Các phương pháp chế tạo Ag-NPs
• 1.5.3. Tính chất của Ag-NPs
• 1.5.4. Một số ứng dụng của Ag-NPs
• 1.6. Vật liệu nano cacbon
• 1.6.1. Giới thiệu về vật liệu nano cacbon
• 1.6.2. Các phương pháp chế tạo vật liệu nano cacbon
• 1.6.3. Tính chất và ứng dụng của vật liệu nano cacbon
• 1.7. Các vật liệu nano tổ hợp trên cơ sở các hạt nano từ tính với nano bạc và nano cacbon
• 1.8. Chế tạo và tính chất của các vật liệu nano tổ hợp trên cơ sở các hạt nano từ tính với nano bạc và nano cacbon
• 1.9. Tiềm năng ứng dụng của các vật liệu nano tổ hợp trên cơ sở các hạt nano từ tính với nano bạc và nano cacbon
• 1.10. Cơ sở lý thuyết về hấp phụ
• 1.10.1. Các dạng hấp phụ
• 1.10.2. Hấp phụ trong môi trường nước
• 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Hóa chất & dụng cụ thí nghiệm
• 2.2. Thực nghiệm chế tạo hệ vật liệu nano tổ hợp FO-Ag NPs
• 2.3. Thực nghiệm chế tạo hệ vật liệu nano tổ hợp MFO-Ag NPs
• 2.4. Thực nghiệm chế tạo hệ vật liệu nano tổ hợp MFO-C NPs
• 2.5. Khảo sát khả năng kháng khuẩn của vật liệu nano tổ hợp FO-Ag và MFO-Ag
• 2.6. Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu nano tổ hợp MFO-C NPs
• 2.7. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng vật liệu
• 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP FO-Ag
• 3.1. Đặc trưng hóa lý và hoạt tính sinh học của vật liệu nano tổ hợp FO-Ag chế tạo theo quy trình 2 bước (đồng kết tủa + quang hóa)
• 3.2. Cấu trúc và các tính chất của vật liệu nano tổ hợp FO-Ag chế tạo theo quy trình 2 bước
• 3.3. Khả năng kháng khuẩn của vật liệu nano tổ hợp FO-Ag chế tạo theo quy trình 2 bước
• 3.4. Cấu trúc và tính chất của vật liệu nano tổ hợp FO-Ag chế tạo theo quy trình 1 bước (thủy nhiệt)
• 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ muối tiền chất đến đặc trưng hóa lý của vật liệu nano tổ hợp FO-Ag
• 3.6. Ảnh hưởng của độ pH dung dịch đến đặc trưng hóa lý của vật liệu nano tổ hợp FO-Ag
• 3.7. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến đặc trưng hóa lý của vật liệu nano tổ hợp FO-Ag
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP MFO-Ag
• 4.1. Cấu trúc và tính chất của vật liệu nano MnFe2O4 (MFO-NPs) chế tạo theo phương pháp đồng kết tủa
• 4.2. Ảnh hưởng của độ pH đến cấu trúc và tính chất từ của MFO-NPs
• 4.3. Ảnh hưởng của nồng độ muối tiền chất [Mn2+] đến cấu trúc và tính chất từ của MFO-NPs
• 4.4. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến cấu trúc và tính chất từ của MFO-NPs
• 4.5. Đặc trưng hóa lý của vật liệu nano tổ hợp MFO-Ag chế tạo theo phương pháp hóa học ướt (2 bước): đồng kết tủa và quang hóa
• 4.6. Khả năng kháng khuẩn của vật liệu nano tổ hợp MFO-Ag
• 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA HỆ VẬT LIỆU NANO TỔ HỢP MFO-C
• 5.1. Cấu trúc và tính chất của vật liệu nano tổ hợp MFO-C
• 5.2. Khả năng hấp phụ As (V) của vật liệu nano tổ hợp MFO-C
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nanocomposite

Nanocomposite là một loại vật liệu mới, được tạo ra từ sự kết hợp của các thành phần nano như nanoôxít từ tính, nano bạc, và nano cacbon. Những vật liệu này không chỉ có tính chất vật lý và hóa học độc đáo mà còn mang lại nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực y sinh và môi trường. Việc nghiên cứu chế tạo nanocomposite từ các thành phần này nhằm tối ưu hóa tính năng và ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực khác nhau. Đặc biệt, nano bạc được biết đến với khả năng kháng khuẩn cao, trong khi nano cacbon lại có khả năng hấp phụ tốt, tạo ra một sự kết hợp lý tưởng cho các ứng dụng trong y sinh và xử lý môi trường.

1.1. Tính chất của vật liệu nano

Các vật liệu nano như nanoôxít từ tính và nano bạc có nhiều tính chất nổi bật. Nanoôxít từ tính có khả năng cảm ứng từ mạnh, giúp dễ dàng tách biệt và thu hồi sau khi sử dụng. Nano bạc không chỉ có khả năng kháng khuẩn mà còn có tính dẫn điện tốt, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng trong y sinh. Nano cacbon, với cấu trúc bề mặt lớn và tính ổn định cao, cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất hấp phụ của các chất ô nhiễm trong môi trường.

II. Phương pháp chế tạo nanocomposite

Việc chế tạo nanocomposite từ nanoôxít từ tính, nano bạc, và nano cacbon thường sử dụng các phương pháp như đồng kết tủa, thủy nhiệt, và quang hóa. Các phương pháp này không chỉ giúp tạo ra các hạt nano với kích thước đồng đều mà còn đảm bảo tính chất vật lý và hóa học của chúng. Chẳng hạn, phương pháp đồng kết tủa cho phép tạo ra các hạt nano bạc trên bề mặt của nanoôxít từ tính, trong khi phương pháp thủy nhiệt có thể tạo ra các cấu trúc phức tạp hơn. Những phương pháp này đã được chứng minh là hiệu quả trong việc tối ưu hóa tính năng của nanocomposite cho các ứng dụng trong y sinh và môi trường.

2.1. Các phương pháp chế tạo

Các phương pháp chế tạo nanocomposite bao gồm nhiều kỹ thuật khác nhau. Phương pháp đồng kết tủa thường được sử dụng để tạo ra các hạt nano bạc trên bề mặt của nanoôxít từ tính. Phương pháp thủy nhiệt cho phép tạo ra các cấu trúc phức tạp hơn, trong khi phương pháp quang hóa giúp cải thiện tính chất quang học của vật liệu. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng, và việc lựa chọn phương pháp phù hợp sẽ phụ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu và ứng dụng cụ thể.

III. Ứng dụng của nanocomposite trong y sinh và môi trường

Các nanocomposite từ nano bạc, nanoôxít từ tính, và nano cacbon đã cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn trong lĩnh vực y sinh và xử lý môi trường. Trong y sinh, nanocomposite có thể được sử dụng để phát triển các hệ thống vận chuyển thuốc, điều trị bệnh, và kháng khuẩn. Trong khi đó, trong lĩnh vực môi trường, chúng có khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm, như kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ độc hại. Việc kết hợp các thành phần này không chỉ nâng cao hiệu suất mà còn mở ra nhiều cơ hội mới cho các ứng dụng thực tiễn.

3.1. Ứng dụng trong y sinh

Trong lĩnh vực y sinh, nanocomposite từ nano bạc và nanoôxít từ tính đã được nghiên cứu để phát triển các hệ thống vận chuyển thuốc hiệu quả. Nano bạc với khả năng kháng khuẩn cao có thể được sử dụng để tạo ra các vật liệu kháng khuẩn cho các thiết bị y tế. Hơn nữa, nanoôxít từ tính có thể được sử dụng trong các liệu pháp điều trị tăng thân nhiệt, giúp tăng cường hiệu quả điều trị. Những ứng dụng này không chỉ cải thiện hiệu quả điều trị mà còn giảm thiểu tác dụng phụ cho bệnh nhân.

3.2. Ứng dụng trong xử lý môi trường

Trong lĩnh vực xử lý môi trường, nanocomposite có khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm như kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ độc hại. Nano cacbon với cấu trúc bề mặt lớn có thể hấp phụ hiệu quả các ion kim loại, trong khi nanoôxít từ tính giúp dễ dàng thu hồi vật liệu sau khi xử lý. Việc phát triển các hệ vật liệu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất xử lý mà còn giảm thiểu chi phí và tác động đến môi trường.