Luận án tiến sĩ về nghiên cứu điều chế vật liệu mới từ chitosan

• Tác giả: Đặng Thị Thanh Nhàn
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Định
• Trường học: Đại học Huế
• Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
• Đề tài: Nghiên Cứu Điều Chế Một Số Vật Liệu Mới Từ Chitosan
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Huế

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. VẬT LIỆU CHITOSAN, CHITOSAN TAN TRONG NƯỚC
• 2.1.1. Sơ lược về chitosan
• 2.1.2. Chitosan tan trong nước
• 2.2. VẬT LIỆU POLYMER DẪN POLYTHIOPHENE/CHITOSAN
• 2.3. SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG CHẤT NỀN ĐỊNH HƯỚNG CẤU TRÚC DỰA TRÊN POLYMER SINH HỌC
• 2.4. SƠ LƯỢC VỀ VẬT LIỆU ANOT PIN LITI-ION DỰA TRÊN SPINEL COBALT FERRITE
• 2.5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.5.1. Điều chế chitosan tan trong nước và một số vật liệu từ chitosan tan trong nước
• 2.5.2. Tổng hợp polythiophene/chitosan và ứng dụng trong phân tích điện hóa
• 2.5.3. Tổng hợp COFE2O4/Carbon và ứng dụng trong pin liti-ion
• 2.6. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU
• 2.6.1. Phổ hồng ngoại
• 2.6.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X
• 2.6.3. Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ nitơ
• 2.6.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét
• 2.6.5. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua
• 2.6.6. Phân tích nhiệt trọng lượng
• 2.6.7. Phổ tán xạ năng lượng tia X
• 2.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA
• 2.7.1. Phương pháp von – ampe vòng
• 2.7.2. Phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. ĐIỀU CHẾ VÀ ĐẶC TRƯNG CÁC VẬT LIỆU TỪ CHITOSAN TAN TRONG NƯỚC
• 3.1.1. Điều chế, đặc trưng chitosan và chitosan tan trong nước
• 3.1.2. Điều chế hydrogel chitosan
• 3.1.3. Điều chế và đặc trưng aerogel WSC-glyoxal
• 3.1.4. Điều chế và đặc trưng vi cầu chitosan
• 3.1.5. Điều chế và đặc trưng màng chitosan
• 3.2. TỔNG HỢP POLYTHIOPHENE/CHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH ĐIỆN HÓA
• 3.2.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu polythiophene/chitosan
• 3.2.2. Một số đặc trưng vật liệu polythiophene/chitosan
• 3.2.3. Đánh giá ứng dụng biến tính điện cực than thủy tinh để phát hiện đồng thời axit uric, xanthin, hypoxanthin và cafein
• 3.3. TỔNG HỢP NANOCOMPOSITE CoFe2O4/CARBON VÀ ỨNG DỤNG LÀM ANOT PIN LITI - ION
• 3.3.1. Tổng hợp và đặc trưng vật liệu CoFe2O4/chitosan
• 3.3.2. Tổng hợp và đặc trưng vật liệu CoFe2O4/Carbon
• 3.3.3. Đánh giá khả năng ứng dụng vật liệu CoFe2O4/Carbon làm anot trong pin Liti-ion
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về chitosan

Chitosan là một polymer sinh học có nguồn gốc từ chitin, được chiết xuất từ vỏ động vật giáp xác. Với cấu trúc sợi nano, chitosan chứa nhiều nhóm chức có khả năng hoạt động hóa học, cho phép nó tham gia vào nhiều phản ứng hóa học khác nhau. Đặc biệt, tính chất chitosan cho phép nó tạo phức với các ion kim loại, mở ra nhiều ứng dụng trong lĩnh vực hóa học và vật liệu. Chitosan có khả năng tự phân hủy sinh học, tính tương thích sinh học cao và hoạt tính kháng khuẩn, làm cho nó trở thành một vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng trong y sinh học và bảo quản thực phẩm. Tuy nhiên, chitosan có nhược điểm là khó tan trong nước, điều này hạn chế khả năng ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực. Do đó, nghiên cứu điều chế chitosan tan trong nước là một hướng đi quan trọng nhằm khắc phục nhược điểm này.

II. Điều chế chitosan tan trong nước

Việc điều chế chitosan tan trong nước thường được thực hiện thông qua các phản ứng hóa học như cắt mạch hoặc tạo dẫn xuất. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc cắt mạch có thể làm giảm độ dài của mạch polymer, dẫn đến việc giảm hoạt tính hóa lý của chitosan. Do đó, nghiên cứu nhằm duy trì tính nguyên thể của sợi chitosan trong quá trình điều chế là rất cần thiết. Các phương pháp như phản ứng N-acetyl hóa hoặc Maillard có thể được áp dụng để tạo ra các dẫn xuất có khả năng tan trong nước mà không làm giảm đáng kể tính chất của chitosan. Điều này không chỉ giúp mở rộng khả năng ứng dụng của chitosan trong các lĩnh vực như y sinh học mà còn trong các ứng dụng thực phẩm, nơi mà tính tương thích sinh học là rất quan trọng.

III. Tổng hợp vật liệu polythiophene chitosan

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu polythiophene/chitosan đã chỉ ra rằng việc kết hợp chitosan với các polymer dẫn điện như polythiophene có thể cải thiện đáng kể độ dẫn điện của vật liệu. Các sản phẩm composite này không chỉ có hoạt tính sinh học tốt mà còn có khả năng kháng oxy hóa cao. Việc sử dụng polythiophene trong khung của chitosan mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong lĩnh vực điện tử và quang học. Đặc biệt, vật liệu này có thể được sử dụng để phát hiện đồng thời các hợp chất như axit uric, xanthin, hypoxanthin và cafein thông qua các phương pháp phân tích điện hóa. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của polythiophene/chitosan trong các ứng dụng thực tiễn.

IV. Nghiên cứu nanocomposite CoFe2O4 carbon

Nghiên cứu sử dụng chitosan làm vật liệu định hướng cấu trúc để tổng hợp nanocomposite CoFe2O4/carbon đã cho thấy khả năng ứng dụng cao trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Vật liệu nanocomposite này có thể được sử dụng làm anot trong pin Liti-ion, nhờ vào khả năng dẫn điện và tính ổn định cao. Việc đánh giá khả năng ứng dụng của vật liệu này trong pin Liti-ion cho thấy hiệu suất Coulomb tốt và khả năng sạc-xả ổn định qua nhiều chu kỳ. Điều này không chỉ khẳng định giá trị của chitosan trong việc phát triển vật liệu mới mà còn mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và ứng dụng trong công nghệ năng lượng tái tạo.