Hoàng lộc 1019082-khóa luận tốt nghiệp

SVTH: NGUYỄN HOÀNG LỘC GVHD: PGS.TS. LÊ VĂN HIÊU

Khoa luân tôt nghiêp 10TYS niên khoa 2010 – 2014

i

MỤC LỤC

DANH MỤC VIÊT TẮT ...................................................................................... IV

DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... V

DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH ẢNH ............................................................... VI

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... VIII

MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NANO BẠC, NANO TIO2,

POLYPROPYLENE. ......................................................................................... 3

NANO BẠC:.................................................................................................... 3

Giơi thiêu vê nano bac ................................................................................ 3

Tính chất nano bac ..................................................................................... 3

Đặc tính kháng khuẩn của nano bac ........................................................... 5

Tổng hợp hat nano bac bằng phương pháp khử hóa học: .......................... 6

Ứng dụng của hat nano bac: ....................................................................... 7

TITAN DIOXIDE TiO2: .................................................................................. 9

Giơi thiêu vê TiO2 ...................................................................................... 9

Cấu trúc tinh thể ......................................................................................... 9

Tính quang xúc tác của vât liêu TiO2: ...................................................... 11

Tổng hợp TiO2 bằng phương pháp sol-gel: .............................................. 14

Ứng dụng của TiO2 ................................................................................... 17

POLY PROPYLENE ..................................................................................... 19

Giơi thiêu vê vât liêu nanocomposite: ...................................................... 19

Giơi thiêu vê poly propylene (PP): ........................................................... 20

Ứng dụng của PP: ..................................................................................... 21

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC: ............................ 23

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ........................................ 24

NHIỄU XẠ TIA X (XRD): ........................................................................... 24

PHỔ HẤP THỤ UV-Vis: .............................................................................. 25

Giơi thiêu vê phổ hấp thu UV-Vis: .......................................................... 25



ii

Nguyên lý hoat động: ............................................................................... 26

KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ TRUYỀN QUA (TEM): .................................... 27

KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM): .................................................... 27

PHƯƠNG PHÁP QUÉT NHIỆT VI SAI (DSC): ......................................... 28

Giơi thiêu vê DSC: ................................................................................... 28

Tính năng của DSC: ................................................................................. 28

PHƯƠNG PHÁP ĐO UỐN: .......................................................................... 28

CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP NANO BẠC, NANO TIO2, TIO2-AG VÀ

NANOCOMPOSITE PP/TIO2-AG ................................................................... 30

TỔNG HỢP NANO BẠC ............................................................................. 30

Hóa chất: ................................................................................................... 30

Quá trình thực nghiêm: ............................................................................. 30

Cơ chê ổn đinh hat nano bac: [12] ........................................................... 31

TỔNG HỢP NANO TiO2 .............................................................................. 32

Hóa chất: ................................................................................................... 32


TỔNG HỢP TiO2-NANO Ag: ....................................................................... 33


TỔNG HỢP NANOCOMPOSITE PP/TiO2 - Ag ......................................... 34

Hóa chất .................................................................................................... 34

Quy trình thực nghiêm ............................................................................. 34

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ........................................................ 35

KÊT QUẢ TỔNG HỢP NANO BẠC: .......................................................... 35

KÊT QUẢ TỔNG HỢP NANO TiO2: .......................................................... 37

KÊT QUẢ TỔNG HỢP TiO2-NANO Ag: .................................................... 39

KÊT QUẢ TỔNG HỢP NANOCOMPOSITE PP/TiO2-Ag: ........................ 42

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG DIỆT KHUẨN CỦA DUNG DỊCH NANO Ag

VÀ NANOCOMPOSITE PP/TiO2 – NANO Ag ............................................... 47

KÊT LUẬN ........................................................................................................... 48

HƯỚNG PHÁT TRIỂN........................................................................................ 49



iii

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 50

Tài liêu tiêng Viêt ................................................................................................. 50

Tài liêu tiêng Anh: ................................................................................................ 51

PHỤ LỤC ............................................................................................................. 53



iv

DANH MỤC VIẾT TẮT

Ag : Bạc.

CO2: Khí Carbon Dioxide.

H2O: Nước.

PP/TiO2-nano Ag: Nhựa PP độn TiO2-nano Ag.

PP: Poly Propylene

SEM: Kính hiển vi điện tử quét.

TEM: Kính hiển vi điện tử truyền qua.

TiO2: Titanium Dioxide.

TiO2-nano Ag: Titan dioxide pha tạp nano bạc.

UV: Tia tử ngoại.

UV-Vis: tử ngoại-ánh sáng khả kiến, nói tới phép đo UV-Vis.

XRD: Nhiễu xạ tia X.



v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Một sô tính chất vât ly của tinh thể rutile va anatase ................................ 10

Bảng 1.2 Nhiêt độ chuyển pha của TiO2 ................................................................... 11

Bảng 1.3 Năng lượng oxy hoa của một sô tác nhân oxy hoa manh .......................... 13

Bảng 1.4 Ưu-nhược điểm của sol-gel ....................................................................... 17

Bảng 1.5 Tính chất của PP isotactic .......................................................................... 20

Bảng 4.1 Bảng giá tri nhiêt độ thủy tinh hóa (Tg), nhiêt độ chảy (Tm) và nhiêt độ

kêt tinh (Tc) của PP, vât liêu TiO2 – nano Ag 1% wt và 3%wt. ............................... 43



vi

DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Dao động của đám mây electron khi bi chiêu sáng ..................................... 4

Hình 1.2 Màu sắc của dung dich nano bac ................................................................. 5

Hình 1.3 Cấu trúc của vi khuẩn E. Coli ...................................................................... 6

Hình 1.4 Cấu truc tinh thể các dang thu hình của TiO2 .............................................. 9

Hình 1.5 Ô mang cơ sơ khác nhau của TiO2 theo thư tự tư trái sáng phải: Rutile,

Brookite, Anatase ...................................................................................................... 10

Hình 1.6 Phản ưng quang xuc tác của TiO2 .............................................................. 12

Hình 1.7 Các mưc thê oxy hoa – khử của TiO2 ........................................................ 12

Hình 1.8 Quá trình thủy phân .................................................................................... 15

Hình 1.9 Các tính chất của polymer nanocomposite. ............................................... 19

Hình 2.1 Máy nhiễu xa tia X (Bruker D8 Advance) ................................................. 25

Hình 2.2 Mô hình của một máy đo UV-Vis .............................................................. 26

Hình 2.3 Máy Jeol 6600 ............................................................................................ 27

Hình 3.1 Quy trình tổng hợp nano bac ...................................................................... 30

Hình 3.2 Công thưc cấu tao của PVP ........................................................................ 31

Hình 3.3 Cơ chê ổn đinh hat nano bac của PVP ....................................................... 31

Hình 3.4 Quy trình tổng hợp sol TiO2 ....................................................................... 32

Hình 3.5 Quy trình pha tap nano Ag vào TiO2 ......................................................... 33

Hình 3.6 Quy trình xử lý dung dich thành bột. ......................................................... 33

Hình 4.1 Dung dich nano bac sau khi tổng hợp. ....................................................... 35

Hình 4.2 Phổ UV-Vis của dung dich nano Ag .......................................................... 35

Hình 4.3 Ảnh TEM của dung dich nano bac ............................................................. 36

Hình 4.4 Xác đinh độ rộng vùng cấm của TiO2 ........................................................ 37

Hình 4.5 Giản đồ XRD của các mẫu bột TiO2 được nung ơ các nhiêt độ khác nhau.

................................................................................................................................... 37

Hình 4.6 Phổ UV-Vis của TiO2-nano Ag vơi các nồng độ pha tap khác nhau. ........ 39

Hình 4.7 Ảnh TEM của bột TiO2 – nano Ag nung ơ 500oC ..................................... 40



vii

Hình 4.8 Giản đồ XRD của các mẫu bột TiO2 – nano Ag vơi tỷ lê pha tap Ag khác

nhau (nung ơ 500oC) ................................................................................................. 41

Hình 4.9 Giản đồ DSC của PP nguyên chất. ............................................................. 42

Hình 4.10 Giản đồ DSC của PP/TiO2 – nano Ag (1% wt chất độn). ........................ 42

Hình 4.11 Giản đồ DSC của PP/TiO2 – nano Ag (3% wt chất độn). ........................ 43

Hình 4.12 Ứng suất uôn của composite vơi ham lượng TiO2 – nano Ag ................. 45

Hình 4.13 Độ giãn dài của composite vơi ham lượng TiO2 – nano Ag .................... 45

Hình 4.14 Ảnh SEM bê mặt của composite PP/TiO2 – nano Ag .............................. 46



viii

LỜI CẢM ƠN

Trong suôt bôn năm học tâp va ren luyên dươi giảng đương trương Đai học

Khoa học Tự nhiên – Đai học Quôc gia TP Hồ Chí Minh, vơi long yêu nghê, sự tân

tâm, hêt long truyên đat của thây cô em đa tích luy được rất nhiêu kiên thưc cung

như các ky năng cân thiêt trong cuộc sông.

Lơi đâu tiên, em xin chân thanh bay to long biêt ơn đên Thây PGS.TS. Lê Văn

Hiêu va Cô ThS. Huynh Nguyễn Thanh Luân đa tân tình hương dẫn và tao mọi điêu

kiên để em hoan thanh tôt khoa luân tôt nghiêp nay.

Tiêp theo, em xin cảm ơn các Thây Cô va anh chi Cán Bộ tre Khoa Khoa học

Vât liêu, Bộ môn Vât liêu Tư va Y sinh, các phong thí nghiêm Ky thuât cao, Vât ly

Ứng dụng, Hoa phân tích, Vi sinh va các ban trong lơp đa tao điêu kiên thuân lợi,

động viên va giup đơ em trong suôt quá trình lam khoa luân.

Cuôi cung, con xin chân thanh cảm ơn ba me – ngươi đa sinh con ra, dương

dục con, nuôi con khôn lơn, tao mọi điêu kiên vât chất lẫn tinh thân, luôn ủng hộ và

động viên cho con, là một điểm tựa vững chắc cho con an tâm học tâp đên ngay

hôm nay.

Nguồn kiên thưc thì vô tân va thơi gian thực hiên khoa luân con han chê nên

trong quá trình thực hiên se không tránh khoi những thiêu sot, em chân thành cảm

ơn những gop y vô cung quy giá va chân thanh của Quy Thây Cô.

Tp.Hồ Chí Minh, ngay 19 tháng 7 năm 2014

Sinh viên thực hiên

NGUYỄN HOÀNG LỘC



1

MỞ ĐẦU

Vi khuẩn luôn tồn tai mọi nơi, xung quanh sinh vât sông. Vơi điêu kiên môi

trương thích hợp, chúng sinh sôi nhanh, manh me và dẫn đên nhiêu tác hai nghiêm

trọng cho sinh vât sông va môi trương xung quanh. Chính vì thê, các nhà khoa học

đang nghiên cưu các vât liêu kháng khuẩn để có thể ngăn chặn được sự phát triển

của vi khuẩn cung như ngăn ngưa các ảnh hương xấu mà chúng gây ra.

Những tác động dễ nhân biêt nhất của vi khuẩn gồm 3 loai. Thư nhất, vi khuẩn

phân hủy chất hữu cơ làm thưc ăn hong, màu vải bi sơn, bay màu v.v. Thư hai là

mùi hôi. Thư ba là vấn đê sưc khoe. Khi tiêp xúc vơi vi khuẩn nhiêu thì hê miễn

dich của chúng ta se không thể đáp ưng kip thơi va rõ rang nguy cơ mắc bênh se

tăng lên.

Vât liêu đang được các nhà khoa học quan tâm là Titanium dioxide (TiO2).

TiO2 là một trong những vât liêu phổ biên va đây tiêm năng không chỉ nhơ tính

quang xúc tác mà còn những tính chất hoa ly khác như tính quang điên tử, độ bên

và thân thiên vơi môi trương. Tính quang xúc tác có khả năng oxi hoa các chất hữu

cơ va khử kim loai nặng nên TiO2 đây tiêm năng trong ưng dụng diêt khuẩn và xử lí

môi trương. Tuy nhiên, do TiO2 có vùng cấm rộng nên tính chất quang xúc tác chỉ

xảy ra ơ vùng ánh sáng UV (4% ánh sáng mặt trơi) dẫn đên hiêu suất xúc tác giảm.

Để tăng hiêu suất, các nha khoa học đa biên tính TiO2 bằng nhiêu phương

pháp khác nhau như đưa thêm các kim loai, oxide kim loai,v.v vao trong mang tinh

thể TiO2 và nano bac là một nguyên tô đáng quan tâm bơi khả năng kháng khuẩn

vôn có của nó. Ngoài ra, nano bac còn thu hep độ rộng vùng cấm của TiO2 vê vùng

ánh sáng khả kiên. Các hat nano bac (Ag) se được tao ra trong môi trương dung

dich, sau đo được pha tap vao dung dich sol TiO2 vơi một tỉ lê tôi ưu, tao ra một

dung dich hôn hợp TiO2 – nano Ag.

Để mang vât liêu diêt khuẩn tiêp cân vơi đơi sông, các nhà khoa học đang tiên

hành tao ra một loai vât liêu nanocomposite diêt khuẩn bằng cách đưa chất diêt

khuẩn ơ dang hat nano vào nhựa. Và loai nhựa phổ biên nhất hiên nay là

polypropylene do nó có tính chất cơ ly tôt, gia công tôt, giá thành re, độ ổn đinh hóa



2

học cao va đặc biêt khi kêt hợp vơi chất độn có khả năng kháng khuẩn thì

polypropylen cang được ưng dụng nhiêu hơn trong đơi sông như nhựa gia dụng

(hộp, khay đựng thưc ăn, đê ôp lưng điên thoai, chai nươc, bình sữa...), công nghiêp

dêt, công nghiêp bao bì đong goi thực phẩm [15]. Chính vì vây, em xin được trình

bay đê tài “Bước đầu nghiên cứu chế tạo vật liệu nhựa có tính năng khử khuẩn”.



3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NANO BẠC,

NANO TiO2, POLYPROPYLENE.

NANO BẠC:

Giới thiệu về nano bạc

Hat nano bac la các hat co kích thươc tư 1 nm đên 100 nm.

Cấu hình electron của bac: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1.

Bán kính nguyên tử bac: 0.288 nm.

Bán kính ion bac: 0.23 nm.

Tính chất nano bạc

1.1.2.1. Đăc tinh chung cua nano bạc

Nano bac la vât liêu co diên tích bê mặt lơn hơn vât liêu khôi nên co khả năng

giải phong nhiêu ion Ag+ hơn, do đo hat nano bac co khả năng kháng khuẩn tôt hơn.

Các hat nano bac co hiên tượng cộng hương Plasmon bê mặt. Hiên tượng nay

lam cho các dung dich chưa hat nano bac co mau sắc khác nhau phụ thuộc vao nồng

độ va kích thươc hat nano.

Độ bên hoa học cao, không bi biên đổi dươi tác dụng của ánh sáng va các tác

nhân oxy hoa – khử thông thương.

Ổn đinh ơ nhiêt độ cao [7], [8].

1.1.2.2. Hiệu ứng cộng hưởng plasmon bề măt:

Ở kích thươc nano met, các hat nano kim loai, đặc biêt la kim loai quy (vang,

bac, đồng, platin) co một hiêu ưng đặc biêt lam cho chung co mau sắc khác nhau

khi ánh sáng truyên qua – đo chính la hiêu ưng “Cộng hương Plasmon bê mặt”

(Surface Plasmon resonace – SPR) [5].

Trong kim loai, các electron tách ra khoi liên kêt vơi nguyên tử chuyển thanh

các electron dẫn chuyển động tự do được gọi la plasma khí điên tử. Khi co ánh sáng

kích thích, những chuyển động của các electron dẫn nay tao ra song truyên dọc theo

bê mặt kim loai – song điên tư bê mặt. Hiên tượng nay gọi la “Plasmon bê mặt” của

kim loai.



4

Sự kích thích của plasmon bê mặt bơi ánh sáng gọi la “Cộng hương Plasmon bê

mặt” – SPR. Hiên tượng nay co được khi tân sô ánh sáng tơi cộng hương vơi tân sô

dao động plasma của các electron dẫn trên bê mặt kim loai.

Co thể giải thích hiên tượng nay như sau: Khi co ánh sáng, tưc la co điên tư

trương tương tác vơi hat nano kim loai câu, dao động của vecto điên trương va

vecto tư trương của ánh sáng lam cho các electron dẫn dao động, tao ra song mât độ

điên tử lan truyên trong plasma điên tử ơ kim loai. Điêu nay được mô tả như sau:

Hình 1.1 Dao động cua đam mây electron khi bi chiếu sang

Thông thương, các dao động bi dâp tắt nhanh bơi các sai hong mang hoặc bơi

chính các nut mang tinh thể. Nhưng khi kích thươc của kim loai nho hơn quang

đương tự do trung bình thì không con hiên tượng dâp tắt nữa ma điên tử se dao

động cộng hương vơi ánh sáng kích thích. Khi dao động như vây, các điên tử se

phân bô lai trong hat nano lam cho hat nano bi phân cực điên tao thanh một lương

cực điên.

Các hat nano bac co hiêu ưng hấp thụ va tán xa ánh sáng rất manh do hiêu ưng

“cộng hương Plasmon bê mặt”. Mau sắc dung dich cung do hiêu ưng nay gây ra.

Hat nano vang, bac, đồng thể hiên bươc song cộng hương trong vung ánh sáng khả

kiên. Điêu nay co nghia la se co một phân ánh sáng khả kiên bi hấp thụ, một phân bi

phản xa. Phân ánh sáng bi phản xa se quy đinh mau của hat nano kim loai đo [8].



5

Ví dụ: Hat nano bac kích thươc nho se hấp thụ ánh sáng trong vung phổ mau tư tím

đên lục (400 – 500 nm) trong khi đo no lai phản xa ánh sáng mau vang (600 nm)

nên ta thấy dung dich co mau vang tơi vàng nâu [18].

Hình 1.2 Màu sắc cua dung dich nano bạc

Đăc tính kháng khuẩn cua nano bạc

1.1.3.1. Giới thiệu về vi khuẩn E. Coli:

E. coli thuộc họ vi khuẩn Enterobacteriaceae va thương được sử dụng làm

sinh vât mô hình cho các nghiên cưu vê vi khuẩn.

Escherichia coli (thương được viêt tắt là E. coli) hay con được gọi là vi khuẩn

đai tràng là một trong những loài vi khuẩn chính ky sinh trong đương ruột của động

vât máu nóng (bao gồm chim va động vât có vú). Vi khuẩn này cân thiêt

trong quá trình tiêu hóa thưc ăn va la thanh phân của khuẩn lac ruột.

Trong nươc thải thương có rất nhiêu loai vi khuẩn có hai, chúng là các vi trùng

tư nguồn nươc thải sinh hoat, đặc biêt la nươc thải bênh viên. Trong đo vi khuẩn

E.coli là loai vi khuẩn đặc trưng cho sự nhiễm trung nươc. Chỉ sô E. coli chính là

sô lượng vi khuẩn nay co trong 100 ml nươc. Ươc tính môi ngày môi ngươi bài tiêt

khoảng 2.1011 E. coli [3].

E. coli co đương kính khoảng ~1μm, chiêu dai 2μm [25].



6

Hình 1.3 Cấu trúc cua vi khuẩn E. Coli

1.1.3.2. Cơ chế diệt khuẩn:

Tính kháng khuẩn của nano bac dược giải thích theo một sô cơ chê sau:

Vơi tính chất xuc tác, nano bac vô hiêu hoa các enzyme ma vi khuẩn va nấm

cân cho quá trình trao đổi chất của tê bao dẫn đên rôi loan quá trình biên dương của

vi khuẩn. Tác động nay lam cho vi khuẩn bi tiêu diêt nhanh chong [6], [7].

Hat nano bac liên kêt vơi các nhom chưa phosphor trong phân tử DNA lam rôi

loan quá trình sao chep DNA lam chêt vi khuẩn [8], [20].

Các hat nano bac tương tác vơi nhom –SH của các protein, enzyme trên mang

tê bao dẫn đên sự thay đổi hình thái va gia tăng tính thấm của mang. Sự vân chuyển

vât chất qua mang tăng lam vơ mang tê bao vi khuẩn [8], [10].

Nano bac giup ta tao ra các oxy hoat tính tư trong nươc hoặc không khí tương

tác vơi các lipid mang lam tổn thương mang [11].

Tổng hợp hạt nano bạc bằng phương phap khử hóa học:

Phương pháp hoa học tổng hợp hat nano bac trong dung dich thương gồm 3

thành phân: tiên chất kim loai, chất khử và chất ổn đinh hay chất bao.

Quá trình tao ra dung dich nano bac gồm 2 giai đoan: tao mâm tinh thể và phát triển

tinh thể. Vì thê kích thươc và hình dang hat nano bac phụ thuộc rất nhiêu vào 2 giai



7

đoan này. Ta có thể kiểm soát 2 giai đoan nay thông qua điêu chỉnh các thông sô

phản ưng như nhiêt độ, pH, tiên chất kim loai, chất khử hay chất ổn đinh [19].

Ứng dụng cua hạt nano bạc:

Nano bac được đưa vao sử dụng vơi mục đích kháng khuẩn va ngăn ngưa sự

phát triển của vi khuẩn. Một nghiên cưu của trương đai học y khoa ODENSE cho

thấy nano bac không co tương tác manh vơi cơ thể con ngươi va cung không la tác

nhân gây độc. Chính vì thê nano bac không ảnh hương sưc khoe con ngươi va được

xem la vô hai [22].

Nano bac la tác nhân gop phân lam trong sach môi trương, không phải la chất

độc vơi cơ thể con ngươi.

Hiên nay, trên thi trương đa co rất nhiêu các loai sản phẩm nano bac được bay

bán như: tủ lanh nano bac diêt khuẩn, khẩu trang nano bac, bình sữa phủ nano bac,

kem đánh răng nano bac,… Các sản phẩm nay đa cho thấy ưng dụng rộng rai của

nano bac trong thực tê [22].

Nano bac con co ưng dụng trong xuc tác vơi diên tích bê mặt lơn va năng

lượng bê mặt cao. Khi được lam xuc tác, các hat nano bac được phủ lên chất mang

như silica phăng. Chung co tác dụng giữ cho các hat nano bac bám trên chất mang.

Đồng thơi lam tăng độ bên, tăng tính xuc tác, keo dai thơi gian hoat động của chất

xuc tác. Ví dụ: xuc tác nano bac dung trong viêc oxy hoa các hợp chất hữu cơ,

chuyển hoa ethylene thanh ethylene oxide dung cho các phản ưng khử các hợp chất

nitro, lam chất phụ gia cải tiên khả năng xử ly NO va khí CO của xuc tác FCC, xuc

tác trong phản ưng khử thuôc nhuộm bằng NaBH4 [22].

Thông thương, xử ly nguồn nươc dung các tác nhân hoa học như: clo, các dẫn

xuất của no, idod. Các tác nhân vât ly: tia UV, bưc xa, … Sử dụng các hat nano bac

trong linh vực nay cung la hương đi mơi va hưa hen nhiêu tiêm năng lơn. Hiên nay,

ngươi ta sử dụng PU co bao phủ bac tao ra mang lọc nươc co tính năng diêt khuẩn

cao [22].

Ngoai ra, nano bac hiên nay con được ưng dụng trong nganh dêt may. Trong

thơi gian dai, nganh dêt may sử dụng các hợp chất CuSO4, ZnSO4 đưa vao vải tao ra



8

các sản phẩm sach co khả năng diêt khuẩn. Tuy nhiên, các tác nhân trên không đáp

ưng được yêu câu cơ bản. Vì thê nano bac vơi tính năng diêt khuẩn tư 98 – 99%

được nghi tơi. Hiên nay, nano bac đa được đưa vao xơ sợi của nganh dêt may, ưng

dụng trong các sản phẩm co tính sát khuẩn cao: quân áo, găng tay dung trong y tê va

các sản phẩm tránh mui hôi.



9

TITAN DIOXIDE TiO2:

Giới thiệu về TiO2

Titandioxide TiO2 la một chất xuc tác quang hoa thân thiên vơi mội trương.

TiO2 la một loai vât liêu rất phổ biên trong cuộc sông hằng ngay của chung ta.

Chung được sử dụng rất nhiêu trong viêc pha chê tao mau sơn, mau đen, my phẩm

va cả trong thực phẩm. Ngay nay, lượng TiO2 được tiêu thụ hang năm lên tơi 3 triêu

tấn.

Hiên nay, TiO2 đang được các nha khoa học nghiên cưu va phát triển một cách

rộng rai vơi nhiêu công dụng như: chông bám bẩn, khả năng tự lam sach, xử ly

nươc va không khí, diêt vi khuẩn, virus, nấm môc va đặc biêt la tiêu diêt tê bao ung

thư.

Cấu trúc tinh thể

Titandioxide TiO2 la chất rắn mau trắng, khi đun nong co mau vang, khi lam

lanh thì trơ lai mau trắng. Tinh thể TiO2 co độ cưng cao, kho nong chảy (nhiêt độ

nong chảy 1870oC) [2].

Ngoai dang vô đinh hình, tinh thể TiO2 co 3 dang thu hình thương gặp trong tự

nhiên la anatase (tetragonal), rutile (tetragonal) va brookite (orthorhombic).

Hình 1.4 Cấu truc tinh thể cac dạng thu hinh cua TiO2

Dang rutile la dang bên vững va phổ biên nhất của TiO2 trong tự nhiên (dươi

dang thach anh, khoáng rutile), co mang lươi tư phương trong đo môi ion Ti4+ được

ion O2- bao quanh kiểu bát diên. Đây la kiên truc điển hình của hợp chất co công



10

thưc MX2. Hai dang con lai (anatase va brookite) la dang giả bên va đêu co thể

chuyển thanh rutile ơ nhiêt độ cao (700oC) nhưng hiêm gặp trong tự nhiên. Đặc biêt

dang brookite thể hiên tính chất khác hăn hai dang rutile va anatase, nhưng rất hiêm

gặp nên ít được nghiên cưu.

Bảng 1.1 Một sô tinh chất vât ly cua tinh thể rutile va anatase

Hình 1.5 Ô mạng cơ sở khac nhau cua TiO2 theo thứ tự tư trai sang phải: Rutile,

Brookite, Anatase

Cac thông sô Rutile Anatase

Cấu truc tinh thể Tư diên Tư diên

Thông sô mang a (Å) 4.58 3.78

c (Å) 2.95 9.49

Khôi lượng riêng (g/cm3) 4.25 3.895

Chiêt suất 2.75 2.54

Độ rộng vung cấm (eV) 3.05 3.25

Nhiêt độ nong

chảy

1830 –

1850oC

Ở nhiêt độ cao

chuyển

thanh rutile



11

Ở kích thươc lơn, rutile la cấu hình tinh thể bên nhất. Sự chuyển pha se diễn ra

theo thư tự anatase – brookite – rutile. Thu hình brookite la trang thái trung gian khi

thu hình anatase chuyển thanh rutile. Khi co sự chuyển pha thì khôi lượng riêng của

TiO2 tăng dân theo thư tự trên.

Bảng 1.2 Nhiệt độ chuyển pha cua TiO2

Dang thu hình của TiO2 Nhiêt độ hình thanh pha

Anatase 450 – 600oC

Brookite 750oC

Rutile 800– 900oC

Tính quang xúc tác cua vât liệu TiO2:

1.2.3.1. Khái niệm:

Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ưng quang hóa bằng

chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat nhân năng lượng ánh sáng se

chuyển sang dang hoat hoa * Cat, sau đo * Cat se chuyển năng lượng sang cho chất

thải và chất thải se bi biên đổi sang dang mong muôn.

Ưu điểm:

o Hiêu suất phân hủy cao tai nhiêt độ phong.

o Không cân các chất phụ gia, xảy ra được trong môi trương ẩm.

o Hiêu suất lượng tử cao đôi vơi các tác nhân ơ thể khí.

o Khả năng oxy hoa hoan toan các hợp chất hữu cơ thanh CO2 va H2O.

o Xuc tác không đắt tiên, không độc hai.

o Xử ly được nhiêu hợp chất hữu cơ.

o Hoat tính xuc tác không mất đi bơi các chất hữu cơ co chưa Cl.

Hơn nữa, phương pháp nay thích hợp cho các hê thông lắp ráp ơ những quy

mô nho. Phản ưng quang xuc tác xảy ra trên chất xuc tác bán dẫn (TiO2 vơi tia tử

ngoai bươc song nho hơn 380 nm) hay TiO2 pha tap nito sử dụng vơi ánh sáng khả

kiên.



12

1.2.3.2. Cơ chế cua hiệu ứng quang xúc tác:

Quang xuc tác phân hủy hợp chất hữu cơ do cặp điên tử va lô trông sinh ra sau

khi hấp thụ ánh sáng chiêu tơi

TiO2 + hv e- + h+ (1.1)

Hình 1.6 Phản ứng quang xuc tac cua TiO2

Dươi tác dụng của ánh sáng tử ngoai (UV), các điên tử tư vung hoa tri chuyển

lên vung dẫn thanh các điên tử tự do, để lai các lô trông ơ vung hoa tri. Điên tử va

lô trông khuêch tán ra bê mặt, phản ưng vơi H2O va O2 hấp thụ trên bê mặt mang

tao ra các gôc co khả năng oxy hoa – khử các chất hữu cơ [17].

Vê nguyên tắc, điên tử muôn khử một chất, mưc năng lượng của cực tiểu vung

dẫn phải âm hơn thê khử của chất đo va lô trông muôn oxy hoa một chất, mưc năng

lượng của cực đai vung hoa tri phải dương hơn thê oxy hoa của chất đo. Mưc không

của giản đồ thê được xác đinh bằng thê oxy hoa – khử của nguyên tử hydro H.

Hình 1.7 Cac mức thế oxy hoa – khử cua TiO2



13

Trên giản đồ thê (hình 1.7) thê oxy hoa của lô trông ơ vung hoa tri la +2.53V,

dương hơn thê của oxy hoa của gôc hydroxyl la +2.27V nên lô trông co thể oxy hoa

H2O để tao gôc hydroxyl •OH:

H2O + h+ •OH + H+ (1.2)

Thê khử của điên tử ơ vung dẫn la -0.52V âm hơn thê khử của gôc superoxide

•O-2 la -0.28V nên điên tử co thể khử O2 để tao gôc superoxide:

O2 + e- •O-2 (1.3)

Phương trình (1.2) va (1.3) cho sản phẩm la gôc hydroxyl •OH co tính oxy hoa

rất manh (manh gấp 2 lân so vơi Cl, manh hơn cả O3) se oxy hoa các chất hữu cơ

trên bê mặt tao ra các sản phẩm phân hủy (CO2 va H2O).

Gôc superoxide •O-2 co tính khử co khả năng khử các ion kim loai thành kim

loai-> lọc, loai chúng ra khoi môi trương nươc.

Bảng 1.3 Năng lượng oxy hoa cua một sô tac nhân oxy hoa mạnh

Tác nhân Năng lượng oxy hoa tương đôi (eV)

F 3.06

HO• 2.80

O• 2.42

O3 2.08

H2O2 1.78

Cl2 1.36

ClO2 1.27

O2 1.23



14

Do vây no co khả năng phân hủy hoản toan các chất hữu cơ bên vững, tôc độ

phản ưng nhanh hơn O3 hang tỷ lân. Mặt khác, TiO2 ơ dang anatase co hoat tính

quang xuc tác cao hơn dang rutile. Điêu nay được giải thích dựa vao cấu truc vung

năng lượng. Dang anatase co năng lượng vung cấm la 3.2 eV tương đương vơi một

lượng tử ánh sáng co bươc song 388 nm. Dang rutile co năng lượng vung cấm la 3.0

eV tương đương vơi lượng tử ánh sáng co bươc song 413 nm [14], [16].

Hiêu ưng phân hủy hợp chất hữa cơ được ưng dụng trong nhiêu linh vực diêt

khuẩn vì vi khuẩn đêu la những chất hữu cơ (các dang sông, co mang tê bao va đêu

tao nên tư các lipid khác nhau) nên bi phá hủy ơ bất cư hình thái nao. Nhơ vây, vât

liêu TiO2 được ưng dụng lam sach nguồn nươc, không khí, các bê mặt…

Trong quá trình quang xuc tác, hiêu suất lượng tử co thể bi giảm bơi sự tái hợp kêt

hợp của các electron va lô trông:

e- + h+ TiO2 + E (1.4)

Trong đo, E la năng lượng được giải phong ra dươi dang bưc xa điên tư hoặc

dươi dang nhiêt. Để tăng hiêu suất lượng tử ta tăng tôc độ chuyển điên tử va giảm

độ tái kêt hợp điên tử – lô trông. Khi đo, “bẫy điên tích” được sử dụng để thuc đẩy

sự bẫy điên tử va lô trông ơ bê mặt, tăng thơi gian tồn tai của electron va lô trông

trên bê mặt chất xuc tác bán dẫn. “Bẫy điên tích” co thể được tao ra bằng cách biên

tính bê mặt chất bán dẫn như đưa thêm kim loai, chất biên tính.

Tổng hợp TiO2 bằng phương phap sol-gel:

1.2.4.1. Đinh nghĩa sol-gel:

Sol – Gel la phương pháp hoa học ươt tổng hợp các phân tử huyên phu dang

keo rắn trong chất long, sau đo tao thanh nguyên liêu lương pha của bộ khung chất

rắn, được chưa đây dung môi cho đên khi xảy ra quá trình chuyển tiêp sol – gel

1.2.4.2. Các phản ứng trong quá trình sol-gel:

Trong quá trình sol – gel các phân tử trung tâm trải qua 2 phản ưng hoa học cơ

bản: phản ưng thủy phân va phản ưng ngưng tụ (dươi xuc tác acid hoặc bazo) để

hình thanh một mang lươi trong toan dung dich [4].



15

Phản ứng thuy phân

Phản ưng thủy phân thay thê nhom alkoxide (–OR) trong liên kêt kim loai –

alkoxide bằng nhom hydroxyl (–OH) để tao thanh liên kêt kim loai – hydroxyl [1].

Thủy phân

M(OR)x + nH2O M(RO)x-n(OH)n + nROH (1.5)

Ester hoa

M(OR)x + xH2O M(OH)x + xROH (1.6)

Dươi đây la mô hình phản ưng thủy phân

Các thông sô ảnh hương đên quá trình thủy phân la pH, bản chất va nồng độ

xuc tác, nhiêt độ, dung môi, tỉ sô r = nH2O/nM [8].

Phản ứng ngưng tụ

Phản ưng ngưng tụ tao nên liên kêt kim loai – oxide – kim loai, la cơ sơ cấu

truc cho các mang oxide kim loai. Hiên tượng ngưng tụ diễn ra liên tục lam cho liên

kêt kim loai – oxide – kim loai không ngưng tăng lên cho đên khi tao ra một mang

lươi kim loai – oxide – kim loai trong toan dung dich.

Hình 1.8 Quá trình thuy phân



16

Phản ưng diễn ra theo 2 kiểu:

- Ngưng tụ rượu:

M(OH)(OR)n-1 + M(OR)n (OR)n-1M-O-M(OR)n-1 + ROH (1.7)

- Ngưng tụ nươc:

M(OH)(OR)n-1 + M(OH)(OR)n-1 (OR)n-1M-O-M(OR)n-1 + H2O (1.8)

Trong những điêu kiên thích hợp, sự ngưng tụ diễn ra liên tục va phá hủy

polymer, tái tao thanh những hat keo lơn, tư đo tao thanh các polymer lơn hơn [2].

Các thông sô ảnh hương chủ yêu: độ pH, bản chất va nồng độ của chất xuc tác,

nhiêt độ, dung môi, tỉ sô mol H2O/M [8].

Tom lai, hai phản ưng thủy phân – ngưng tụ xảy ra đồng thơi va co môi quan

hê vơi nhau. Do đo, chung ta phải bảo quản các precusor nơi khô ráo va môi trương

nhiêt độ thấp để tránh sự kêt tủa va hư hong.

1.2.4.3. Cac giai đoạn chinh trong Sol – Gel

Tao dung dich sol: Alkoxide kim loai bi thủy phân va ngưng tụ, tao thanh

dung dich sol gồm những hat oxide kim loai nho phân tán trong dung dich sol. Sau

đo dung dich co thể được dung để phủ mang hoặc dung chê tao gel khí hay gel khôi.

Gel hoa (gelation): Những hat sol hình thanh liên kêt. Độ nhơt dung dich tiên ra vô

han do sự hình thanh mang lươi oxide kim loai ba chiêu trong dung dich.

Thiêu kêt (sintering): Đây la quá trình kêt chặt khôi mang, được điêu khiển bơi

năng lượng phân giơi. Thông qua quá trình nay gel se chuyển tư pha vô đinh hình

sang tinh thể dươi tác dụng của nhiêt độ cao.

Trong toan bộ quá trình, hai phản ưng thủy phân – ngưng tụ quyêt đinh cấu

truc va tính chất của sản phẩm sau cung. Do đo, viêc kiểm soát tôc độ phản ưng

thủy phân – ngưng tụ la rất quan trọng [1].



17

Bảng 1.4 Ưu-nhược điểm cua sol-gel

Ưu điểm Nhược điểm

- Co thể tao ra mang phủ liên kêt mong

để mang đên sự dính chặt rất tôt giữa vât

liêu kim loai va mang [1].

- Co thể phun phủ lên các hình dang

phưc tap.

- Co thể sản xuất được sản phẩm co độ

tinh khiêt cao.

- Co thể tao mang day cung cấp cho quá

trình chông ăn mon.

- Co thể tao mang ơ nhiêt độ thương.

- La phương pháp hiêu quả, kinh tê, sản

xuất đơn giản, mang chất lượng cao.

- Liên kêt trong mang yêu.

- Độ chông mai mon yêu.

- Rất kho điêu khiển độ xôp.

- Dễ bi ran nưt khi xử ly ơ nhiêt độ cao.

- Chi phí cao đôi vơi những vât liêu thô.

- Hao hụt nhiêu trong quá trình tao mang

Ứng dụng cua TiO2

1.2.5.1. Trong quang xuc tac

Ứng dụng quan trọng nhất trong quang xuc tác la xử ly môi trương. TiO2 được

đánh giá la chất xuc tác quang hoa thân thiên vơi môi trương va hiêu quả nhất, sử

dụng rộng rai trong quá trình quang phân hủy các chất ô nhiễm khác nhau. TiO2 con

được sử dụng để diêt khuẩn, tiêu diêt tê bao ung thư, khử trung… nhơ khả năng oxy

hoa manh vơi hâu hêt các loai vi khuẩn, virus, nấm môc… Cơ chê diêt khuẩn nay

chủ yêu la do các lô trông va electron quang sinh co trên bê mặt xuc tác co tác dụng

phá hủy hoặc lam biên dang mang tê bao, lam đưt gay chuôi DNA của các vât liêu

sinh học, lam cho chung bất hoat hoặc bi tiêu diêt [9].

1.2.5.2. Trong pin măt trơi

Ứng dụng TiO2 trong pin mặt trơi rất quan trọng vì thê hê pin mặt trơi trươc co

nhược điểm lơn nhất la giá thanh quá cao, kho ưng dụng trong thực tê ơ diên rộng.

Michael Graetzel đa giải quyêt vấn đê nay bằng pin mặt trơi trên cơ sơ chất bán dẫn



18

TiO2 tẩm chất nhay quang (DSC). Ngay nay, pin mặt trơi nhay quang đang được

tiêp tục nghiên cưu va ưng dụng ơ nhiêu nươc trên thê giơi như Hoa Ky, Nhât Bản,

Australia, Trung Quôc…

1.2.5.3. Trong diệt khuẩn va khử trung

Quá trình quang xuc tác co thể phá hủy các vât liêu sinh học như vi khuẩn,

virus va nấm môc… Cơ chê diêt khuẩn nay chủ yêu la do các lô trông quang sinh,

electron quang sinh co trên bê mặt xuc tác co tác dụng phá hủy hoặc lam biên dang

thanh tê bao, lam đưt gay chuôi DNA của các vât liêu sinh học kể trên lam cho

chung bất hoat hoặc chêt ngay tưc khắc [13].

1.2.5.4. Ứng dụng khac

Vât liêu TiO2 con được sử dụng trong nhiêu linh vực khác như : vât liêu gôm,

chất tao mau, chất độn, lam vât liêu chê tao pin mặt trơi, lam cảm biên khí trong

môi trương ô nhiễm nặng, trong sản xuất bồn rửa tự lam sach bê mặt trong nươc,

lam vât liêu sơn trắng, tao mang lọc trong máy lam sach không khí, máy điêu hoa…



19

POLY PROPYLENE

Giới thiệu về vât liệu nanocomposite:

Vât liêu nano mơ đâu cho nhiêu đột phá trong nhiêu linh vực, trong đo

nanocomposite đang được tâp trung phát triển. Cấu trúc nano có những ảnh hương

trực tiêp đôi vơi cấu truc vung năng lượng và gián tiêp thay đổi cấu trúc nguyên tử

liên quan gọi la giam ham lượng tử. Đôi vơi loai composite thông thương được gia

cương bằng chất độn ơ kích cơ micro vào mang polymer thương phải hy sinh một

vài tính chất khác để đat được tính chất mong muôn. Con polymer độn ơ kích thươc

nano hay gọi la nanocomposite đa mơ ra những cánh cửa để vượt qua những han

chê ma phương pháp cu hay gặp phải.

Nanocomposite có thể đat được thêm những tính chất như sau:

Hình 1.9 Các tính chất cua polymer nanocomposite.



20

Giới thiệu về poly propylene (PP):

1.3.2.1. Sơ lược về nhựa PP:

Poly propylene là một poly anken mach thăng, có công thưc cấu tao như sau:

Polypropylene là vât liêu sợi để tổng hợp nhựa có giá thành hợp lý. Ngoài ra,

no được sử dụng phổ biên, rộng rãi nhơ mang nhiêu tính chất vê cơ ly, hoa học phù

hợp vơi mục đích sử dụng. Tính chất của no thay đổi theo khôi lượng phân tử, cách

tổng hợp cung như chất tham gia đồng trùng hợp vơi nó.

1.3.2.2. Tính chất cua nhựa PP:

Lấy Polypropylene isotactic hay còn gọi là PP có cấu truc đồng hương minh

họa cho tính chất PP như sau:

Bảng 1.5 Tính chất cua PP isotactic

Properties Values

Moisture regain (%) <0.1

Melting point (oC) 160-175

Softening point (oC) 140-160

Tg (oC) 40

Density (g/cm3) 0.9

Specific heat (J.g-1.oC-1) 1.6

Mn 106

Polydispersibility (Mw/Mn) 9-11

Heat of combustion (kJ.g-1) 44

Heat of fusion (J.g-1) 21

Limiting oxygen index (%) 17.4

Decomposition range (oC) 328-410



21

Ưu điểm cua PP:

Polypropylene là sợi tổng hợp nhe nhất vơi khôi lượng riêng là 0,91g/cm3. PP

co độ cưng cao hơn so vơi Polyethylene (PE), trong suôt, không hút ẩm, không độc

hai. PP ít bi biên tính bơi hoa chất, sợi PP chiu được tác dụng của đa sô các loai acid

và kiêm. Nấm môc không tăng trương được trên PP va côn trung cung không thể

tấn công nó. Polypropylene dễ gia công=> tăng hiêu suất, tiêt kiêm năng lượng. PP

dai chắc va chiu nhiêt tôt hơn một sô loai polymer vơi nhiêt độ nong chảy trên

160oC. Khả năng dẫn nhiêt của PP thấp hơn so vơi những loai sợi khác.

Nhược điểm cua PP:

Tuy nhiên, PP vẫn thuộc loai nhựa có nhiêt độ nóng chảy thấp và dễ cháy. Nó

không thể nhuộm sau khi tổng hợp nên màu của PP khá han chê. PP không bên vơi

nhiêt, tia UV và khả năng phục hồi kém so vơi polyester va nylon. Để vượt qua

những han chê này, nanocomposite là một trong những lựa chọn tôt nhất. Nhiêu nhà

nghiên cưu đa nghiên cưu theo hương nay va đa sản xuất ra được những

nanocomposite vơi bac, kem, TiO2, v.v.

Ứng dụng cua PP:

Vơi những ưu điểm nêu trên, PP được sử dụng khá nhiêu trong đơi sông. Ứng

dụng của sợi PP được sử dụng rộng rãi trong màng bao, phủ sàn nhà, trong y tê,

công nghiêp xe hơi, dêt may, bọc tương,v.v Đôi vơi linh vực may mặc, PP đang

hương vào dêt kim, ví dụ như đồ tắm, đồ thể thao, vơ, v.v.

Bao bọc mềm:

PP là vât liêu được ưa chuộng để tao nên các màng bọc, bao bì như bao bọc

thực phẩm, thuôc lá hay bọc quân áo, v.v bơi PP có giá thành re và dai chắc.



22

(Hình minh họa)

Bao bọc cứng:

Vơi khôi lượng phân tử, cách chê tao hay chất đồng trùng hợp khác nhau, PP

có thể co độ cưng để dùng làm vât dụng để chưa như chai, lọ nhựa PP, hộp, thùng,

v.v.

(Hình minh họa)

Vât dụng hang ngay:

Vơi tính bên, khá trơ, PP co thể được sử dụng để lam vât dụng trong nha, đồ nội

thất, va-li, tui xách, đồ chơi tre em v.v.



23

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC:

Ngoai nươc: Một sô công trình công bô gân đây, cụ thể là Binyu Yu và các

cộng sự [26] đa tổng hợp màng TiO2 – nano Ag và ưng dụng diêt khuẩn, Mansor

Bin Admad và các cộng sự [27] đa tổng hợp màng sinh học nanocomposite Ag có

khả năng kháng khuẩn bằng phương pháp khử hóa học, Hebeish và các cộng sự [28]

đa sử dụng sợi TiO2 pha tap nano Ag ưng dụng trong vải chông khuẩn và quang xúc

tác. Bên canh đo con co các tác giả nghiên cưu ưng dụng nhựa có nano Ag trong

màng bọc thực phẩm, đong goi thưc ăn,… Kêt quả của LinFeng cho thấy các hat

nano Ag phân tán đêu vào nhựa PP, và có khả năng diêt trên 92% vi khuẩn

Escherichia Coli và Staphylococcus aureus.

Trong nươc: Hiên nay ngoai hương nghiên cưu sơ khơi của nhóm thực hiên đê

tai thì chưa co công bô nghiên cưu nao trong nươc cho thấy viêc chê tao vât liêu

nanocomposite trên nên polymer phôi trộn vơi TiO2 – nano Ag nhằm tao ra loai vât

liêu có khả năng diêt và kháng khuẩn.Vì vây, viêc nghiên cưu chê tao vât liêu gia

dụng nhựa chưa nano Ag và TiO2 , có khả năng diêt khuẩn, tự làm sach bê mặt và

thân thiên vơi môi trương để phòng bênh và phòng ngưa lây nhiễm bênh nhằm ưng

dụng trong y tê va đơi sông hằng ngày của con ngươi là vấn đê mang tính thơi sự,

co y nghia khoa học và thực tiễn cao.



24

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

NHIỄU XẠ TIA X (XRD):

Tia X được khám phá bơi W.C.RÖentgen vao năm 1985. Nhiễu xa tia X là

hiên tượng các chùm tia X nhiễu xa trên các mặt tinh thể của chất rắn do tính tuân

hoàn của cấu trúc tinh thể tao nên các cực đai và các cực tiểu nhiễu xa.Trong khoa

học vât liêu cung như trong nhiêu ngành khoa học khác, ky thuât xác đinh cấu trúc

tinh thể bằng tia X là một công cụ hữu ích va đắc lực cho viêc tìm ra ẩn sô cấu trúc

của vât liêu.

Nguyên lý hoạt động

Xét một chum tia X co bươc sóng chiêu tơi một tinh thể chất rắn dươi góc

tơi . Sự nhiễu xa chỉ xảy ra ưng vơi một sô hương nhất đinh của tia tơi so vơi các

mặt của tinh thể. Đôi vơi những tinh thể có tính tuân hoàn, các mặt tinh thể se cách

nhau những khoảng đêu đặn d, có vai trò giông như các cách tử nhiễu xa và tao ra

hiên tượng nhiễu xa của các tia X. Nêu quan sát các chùm tia tán xa theo phương

phản xa (bằng góc tơi) thì hiêu quang lộ giữa các tia tán xa trên các mặt là

L = 2.d.sin.

Như vây, để có cực đai nhiễu xa thì góc tơi phải thoa man điêu kiên hiệu

quang lộ bằng số nguyên lần bước sóng:

L = 2.d.sin = n

Vơi n: sô nguyên biểu thi bâc nhiễu xa, n= 1, 2,...

: bươc sóng của tia X.

d: khoảng cách của 2 lơp tinh thể.

: góc giữa tia tơi và mặt phăng phản xa.



25

Hình 2.1 Máy nhiễu xạ tia X (Bruker D8 Advance)

PHỔ HẤP THỤ UV-Vis:

Giới thiệu về phổ hấp thu UV-Vis:

Vùng phổ UV-Vis là vùng nằm ơ cân UV cho đên cân IR. Được xác đinh tư

khoảng 180-1100nm.

Đây la vung phổ đa được nghiên cưu nhiêu và được áp dụng nhiêu vê mặt

đinh lượng.

Quá trình đinh lượng được tiên hành bằng cách đo ơ một vai bươc sóng hấp

thu của hợp chất, sau đo áp dụng đinh luât Lambert-Beer để tính toán.

Nhiêu thê hê thiêt bi ra đơi dựa trên phương pháp nay, va ngay cang tôi ưu hóa

quá trình.



26

Vùng phổ nay thương được chia làm 3 vùng chủ yêu: cân UV (185–400 nm),

khả kiên (400–700 nm) và cân hồng ngoai (700–1100 nm).

Nguyên lý hoạt động:

Nguồn gôc của sự hấp thụ trong vùng này chủ yêu là sự tương tác của các

photon của bưc xa vơi các ion hay phân tử của mẫu.

Sự hấp thụ chỉ xãy ra khi có sự tương ưng giửa năng lượng photon va năng

lượng các điên tử ngoài cùng (của ion hay phân tử) hấp thụ.

Kêt quả của sự hấp thụ là có sự biên đổi năng lượng điên tử của phân tử.

Sự hấp thụ năng lượng điên tử trong vùng sóng ánh sáng tử ngoai gân (190-

400nm) và khả kiên (400- 780nm) của các chất gây ra sự chuyển dich của các điên

tử tư trang thái cơ bản sang trang thái kích thích.

Biểu đồ biển diễn sự tương quan giữa cương độ hấp thu theo bươc sóng của

một chất được gọi là phổ UV-Vis của chất ấy trong điêu kiên xác đinh

Môi chất có khả năng hấp thụ ánh sáng ơ bươc sóng khác nhau nên nhơ đỉnh

hấp thụ trong phổ UV-Vis ta có thể xác đinh được đo co phải chất ta hương tơi hay

không.

Hình 2.2 Mô hình cua một may đo UV-Vis



27

KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ TRUYỀN QUA (TEM):

Là một thiêt bi nghiên cưu vi cấu trúc vât rắn, sử dụng chùm điên tử co năng

lượng cao chiêu xuyên qua mẫu vât rắn mong và sử dụng các thấu kính tư để tao

ảnh vơi độ phong đai lơn (có thể tơi hàng triêu lân), ảnh có thể tao ra trên màn

huynh quang, hay trên film quang học, hay ghi nhân bằng các máy chụp ky thuât sô.

Ta thấy rằng bươc sóng của điên tử nho hơn rất nhiêu so vơi bươc sóng ánh

sáng khả kiên nên viêc sử dụng song điên tử thay cho sóng ánh sáng se tao ra thiêt

bi co độ phân giải tôt hơn nhiêu kính hiển vi quang học.

TEM hiên tai vẫn là một công cụ nghiên cưu manh và hiên đai trong nghiên

cưu vê cấu trúc vât rắn, được sử dụng rộng rãi trong vât lý chất rắn, khoa học vât

liêu, công nghê nanô, hóa học, sinh học, y học... và vẫn đang trong quá trình phát

triển vơi nhiêu tính năng va độ manh mơi.

KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM):

Kính hiển vi điên tử quét (Scanning Electron Microscope) là một loai kính

hiển vi điên tử có thể tao ra ảnh vơi độ phân giải cao của bê mặt mẫu vât bằng cách

sử dụng một chum điên tử (chùm các electron) hep quét trên bê mặt mẫu. Viêc tao

ảnh của mẫu vât được thực hiên thông qua viêc ghi nhân và phân tích các bưc xa

phát ra tư tương tác của chum điên tử vơi bê mặt mẫu vât [23].

Hình 2.3 Máy Jeol 6600

http://vi.wikipedia.org/wiki/Electron

http://vi.wikipedia.org/wiki/Th%E1%BA%A5u_k%C3%ADnh_t%E1%BB%AB

http://vi.wikipedia.org/wiki/Quang_h%E1%BB%8Dc

http://vi.wikipedia.org/wiki/K%C3%ADnh_hi%E1%BB%83n_vi_quang_h%E1%BB%8Dc

http://vi.wikipedia.org/wiki/V%E1%BA%ADt_l%C3%BD_ch%E1%BA%A5t_r%E1%BA%AFn

http://vi.wikipedia.org/wiki/Khoa_h%E1%BB%8Dc_v%E1%BA%ADt_li%E1%BB%87u

http://vi.wikipedia.org/wiki/Khoa_h%E1%BB%8Dc_v%E1%BA%ADt_li%E1%BB%87u

http://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%B4ng_ngh%E1%BB%87_nano

http://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%B3a_h%E1%BB%8Dc

http://vi.wikipedia.org/wiki/Sinh_h%E1%BB%8Dc

http://vi.wikipedia.org/wiki/Y_h%E1%BB%8Dc



28

Nguyên lý hoat động: Điên tử được phát ra tư sung phong điên tử, được tăng

tôc và hội tụ thanh chum điên tử hep nhơ hê thông thấu kính tư, sau đo quet trên bê

mặt vât liêu nhơ các cuộng quet tinh điên. Độ phân giải của SEM được xác đinh tư

kích thươc của chum điên tử hội tụ. Độ phân giải còn phụ thuộc vao tương tác giữa

bê mặt vât liêu va điên tử.

PHƯƠNG PHÁP QUÉT NHIỆT VI SAI (DSC):

Giới thiệu về DSC:

La phương pháp phân tích nhiêt mà ơ đo độ chênh lêch vê nhiêt độ ΔT giữa

hai mẫu chuẩn và mẫu nghiên cưu được duy trì bằng 0. Thay vao đo ngươi ta se xác

đinh Enthalpy của quá trình này bằng cách xác đinh lưu lượng nhiêt vi sai cân để

duy trì mẫu vât liêu và mẫu chuẩn trơ ơ cùng nhiêt độ. Nhiêt độ nay thương được

lâp trình để quét một khoảng nhiêt độ bằng cách tăng tuyên tính ơ một tôc độ xác

đinh.

Tinh năng cua DSC:

DSC cho ta thông tin vê sự chuyển pha của vât chất. Trong những nghiên cưu

vê chuyển pha ngươi ta thương sử dụng phương pháp nay vì no thương cho thông

tin trực tiêp vê năng lượng chuyển pha. DSC có thể đo được các hiên tượng chuyển

pha: nhiêt nóng chảy, kêt tinh, thủy tinh hóa hay nhiêt của phản ưng hóa học của

polymer.

PHƯƠNG PHÁP ĐO UỐN:

Các đặc tính uôn, như độ bên va các ưng suất uôn được xác đinh bằng

phương pháp thí nghiêm ASTM D790.

Mẫu thí nghiêm la vât liêu composite tiêt diên hình chữ nhât được đặt tải

theo chê độ uôn 3 điểm hoặc uôn 4 điểm.

Ứng suất sợi lơn nhất khi bi phá hủy ơ mặt (thơ) chiu keo của mẫu được gọi

la độ bên uôn của vât liêu.

Độ bên uôn trong thí nghiêm uôn 3 điểm được xác đinh dựa trên ly thuyêt

dâm của vât liêu đồng nhất.



29

Các ưng suất uôn được tính toán tư hê sô goc của đương cong tải trọng – độ

võng.

Pmax - tải trọng lơn nhất khi mẫu bi phá hong

b - chiêu rộng; h = chiêu cao va L – chiêu dai mẫu

m la độ dôc (hê sô goc) của đương cong tải trọng – độ võng

maxUF 2

3

2

P L

bh

3

F 3E

4

mL

bh



30

CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP NANO BẠC, NANO

TiO2, TiO2-Ag và

NANOCOMPOSITE PP/TiO2-Ag

TỔNG HỢP NANO BẠC

Hóa chất:

Polyvinyl Pirrolidone PVP (C6H9NO)n, xuất xư: Ấn Độ

Ethanol C2H5OH, xuất xư: Trung Quôc

Bac Nitrate AgNO3, xuất xư: Trung Quôc

Quá trình thực nghiệm:

Bươc 1: Cân 0,4g PVP cho vào lọ có nắp đây, khuấy chung vơi 20ml

Ethanol ơ nhiêt độ 70oC trong vong 1h để PVP tan hêt.

Bươc 2: Cho 0,02g AgNO3 vào dung dich trên, tiêp tục khuấy ơ 70oC

trong 15 phút.

Bươc 3: Sau 15 phút, dung dich có màu vàng, tắt máy đặt dung dich

xuông máy khuấy, lấy cá tư ra va đây kín nắp.

Hình 3.1 Quy trình tổng hợp nano bạc

PVP+

Ethanol

Khuấy 1h

ở 70oC Cho

AgNO3

vào

Sol Ag-NPs

Khuấy 15’

ở 70oC



31

Cơ chế ổn đinh hạt nano bạc: [12]

Hình 3.2 Công thức cấu tạo cua PVP

PVP được tổng hợp tư phản ưng trung hợp các Vinylpyrrolidone – một plymer

ưa nươc va hoa tan trong nươc, không độc, sử dụng phổ biên trong linh vực y tê.

Kêt quả nghiên cưu cho thấy các hat bac hấp thụ manh lên bê mặt của PVP,

chuôi polyvinylpyrrolidone tao ra hiêu ưng không gian, ngăn cản sự kêt hợp giữa

các hat. Cơ chê ổn đinh hat nano bac của PVP gồm các giai đoan:

Đâu tiên, PVP chuyển một cặp electron tư nguyên tử oxy va nito trên mach

sang các orbital s va p các ion bac tao liên kêt phôi trí vơi ion bac.

Thuc đẩy sự hình thanh nhân của kim loai bac.

Chuôi PVP ngăn cản sự kêt tụ của các hat bac do hiêu ưng không gian.

Hình 3.3 Cơ chế ổn đinh hạt nano bạc cua PVP



32

TỔNG HỢP NANO TiO2

Hóa chất:

Titanium Tetraisopropoxide TTIP - Ti(OC3H7)4, xuất xư: Merck

Iso propanol (CH3)2CHOH, xuất xư: Trung Quôc

Metanol CH3OH, xuất xư: Trung Quôc

Acid acetic CH3COOH, xuất xư: Trung Quôc


Bươc 1: 10ml TTIP khuấy chung vơi 11ml acid acetic trong bình có nắp đây 30

phút ơ nhiêt độ phòng, nắp đây kín.

Bươc 2: Sau 30 phút, cho vào hôn hợp trên 3ml Isoprpanol, tiêp tục khuấy 30

phút.

Bươc 3: Sau 30 phút, cho vào hôn hợp 9,5ml Methanol và tiêp tục khuấy 30 phút.

Bươc 4: Sau 30 phút, tắt máy khuấy, đem dung dich xuông va để 2 ngay để dung

dich TiO 2 ổn đinh.

Hình 3.4 Quy trình tổng hợp sol TiO2

Kh

uấy

30

’

Khuấy

30’

CH3COOH

Ti(OC3H7)4

(CH3)2CHOH

CH3OH

Sol

TiO2

trong

suôt Kh

uấy

30

’



33

TỔNG HỢP TiO2-NANO Ag:


3.3.1.1. Pha tạp nano Ag vào nền TiO2:

Hình 3.5 Quy trình pha tạp nano Ag vào TiO2

3.3.1.2. Quá trình xử lý tạo bột:

Hình 3.6 Quy trình xử lý dung dich thành bột.

Dung dich

TiO2-

nano Ag

Bột TiO2-

nano Ag

Bột TiO2-

nano Ag

Sấy

100oC

24 giơ

Nung

500oC

2 giơ



34

TỔNG HỢP NANOCOMPOSITE PP/TiO2 - Ag

Hóa chất

Nhựa polypropylene của hãng Exxon Mobil-USA.

Bột TiO2 – nano Ag đa điêu chê ơ trên.

Quy trình thực nghiệm

Quy trình thực nghiêm được thực hiên bằng phương pháp phôi trộn nóng chảy

giữa hôn hợp bột TiO2 – nano Ag vơi nhựa nên PP trên máy trộn kín Haake

Rheomix (Đưc). Qua quá trình khảo sát điêu kiên gia công trên máy dựa theo giản

đồ ngẫu lực phôi trộn Torque thì cho thấy sau quá trình trộn tai nhiêt độ 180oC

trong vòng 2 phút thì nhựa PP đa chảy đêu đồng nhất vơi giản đồ ngẫu lực Torque

đa giảm và ổn đinh. Tiêp theo hôn hợp bột TiO2 – nano Ag được nap vào trong máy

và tiêp tục phôi trộn vơi nhựa PP nóng chảy vơi thơi gian 2 phut trươc khi mẫu

được lấy ra đưa vao máy ep gia nhiêt nhằm ep đinh hình mẫu để khảo sát tính chất

cơ ly.



35

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

KẾT QUẢ TỔNG HỢP NANO BẠC:

Hình 4.1 Dung dich nano bạc sau khi tổng hợp.

Hình 4.2 Phổ UV-Vis cua dung dich nano Ag

Theo [21], tỷ lê sô mol PVP:Ag để hat nano Ag nhân được co độ ổn đinh cao

và phân bô đồng đêu là 3:5 ưng vơi phổ hấp thu như hình 4.2



36

Tư phổ UV-Vis xuất hiên đỉnh cộng hương plasmon bê mặt tai vi trí bươc

song 411 nm, điêu này chưng to có sự hình thành nano Ag. Dung dich hat keo nano

Ag được chê tao ổn đinh vơi thơi gian 2 tháng.

Tư ảnh TEM (hình 4.3) của dung dich nano Ag cho thấy các hat keo nano Ag

có dang hình câu, phân bô đồng đêu va kích thươc trong khoảng 3 nm – 5 nm.

(a) (b)

Hình 4.3 Ảnh TEM cua dung dich nano bạc

(a) thang 100nm; (b) thang 20nm



37

KẾT QUẢ TỔNG HỢP NANO TiO2:

2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0

0

2

4

6

8

10 Dd TiO2

h

h

Hình 4.4 Xac đinh độ rộng vùng cấm cua TiO2

Sau quá trình thủy phân va ngưng tụ, tư phổ UV-Vis của sol TiO2 (hình 4.4),

có thể xác đinh được độ rộng vùng cấm quang Eg = 3,32 eV. Điêu này chưng to sol

TiO2 đa được hình thành.

20 30 40 50 60 70

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

A(204)

R(112)

inte

nsi

ty

2

3000C

4000C

9000C

A: Anatase

R: Rutile

3000C

5000C

9000C

A: Anatase

R: Rutile

A

R(110)

R(101)

A R

R(111)

R(210) A

R(211)

R(220)

A

A(101)

A

A(004) A(200) A(105)

A A A

Hình 4.5 Giản đồ XRD cua các mẫu bột TiO2 được nung ở các nhiệt độ khác nhau.



38

Dựa vào giản đồ XRD (hình 4.5), chúng tôi thấy ơ cả 3 mẫu bột đêu có sự xuất

hiên của các đỉnh đặc trưng của TiO2 ơ pha Anatase, thể hiên qua các đỉnh nhiễu xa

2θ = 25.3o, 37.8o, 48.1o, 54.7o, 62.6o tương ưng vơi các mặt mang (101), (004),

(200), (105) và (204). Bên canh đo, Mẫu bột nung ơ nhiêt độ 900oC có sự xuất hiên

của các đỉnh nhiễu xa 2θ = 27.3o, 36o, 41.1o, 44o, 54.2o, 56.5o, 68.9o tương ưng vơi

các mặt mang (110), (101), (111), (210), (211), (220), (112) đặc trưng cho TiO2 ơ

pha Rutile. Như vây, mẫu bột nung ơ 900oC có sự chuyển pha tư Anatase sang

Rutile.



39

KẾT QUẢ TỔNG HỢP TiO2-NANO Ag:

2.5 3.0 3.5

0

4

8

h

h

TiO2

0,5 %

1,0 %

1,5 %

2,0 %

Hình 4.6 Phổ UV-Vis cua TiO2-nano Ag với các nồng độ pha tạp khác nhau.

Dựa vào phổ UV-Vis (hình 4.6), ta thấy được đỉnh công hương plasmon bê

mặt của nano Ag, độ rộng vùng cấm Eg của TiO2 giảm khi có pha tap Ag. Khảo sát

tư 0.5%-1%, ta nhân thấy khi tăng nồng độ pha tap thì độ rộng vùng cấm TiO2 có

xu hương giảm đi, nhưng khi nồng độ pha tap tăng tư 1.5-2% thì động rộng vùng

cấm Eg lai tăng. Tư đo, ta thấy sự có mặt của nano Ag nồng độ 1% trong cấu trúc

TiO2 làm giảm đáng kể(giảm nhiêu nhất trong các nồng độ khảo sát) năng lượng

vùng cấm(tư 3.32eV xuông 3.12eV) tưc là bơ hấp thu dich chuyển vê bươc sóng

dai. Điêu này cho thấy sự cải thiên hiêu ưng quang xúc tác của TiO2 nhơ sự có mặt

của nano Ag trong cấu trúc vât liêu.



40

Hình 4.7 Ảnh TEM cua bột TiO2 – nano Ag nung ở 500oC

Tư ảnh TEM (hình 4.7) thu được ta thấy sự tồn tai các hat Ag kích thươc nano

khoảng 6 – 10 nm được gắn trên bê mặt của vât liêu nên TiO2 vơi kích thươc trung

bình khoảng 30 – 60 nm. Viêc gắn kêt này se được khăng đinh thông qua giản đồ

XRD.



41

Hình 4.8 Giản đồ XRD cua các mẫu bột TiO2 – nano Ag với tỷ lệ pha tạp Ag khác

nhau (nung ở 500oC)

Tư giản đồ XRD của 3 mẫu bột TiO2 pha tap nano Ag vơi nồng độ pha tap

1%, 2% và 3% nung ơ nhiêt độ 500oC, ta nhân thấy cả ba mẫu đêu có sự xuất hiên

các đỉnh nhiễu xa đặc trưng của Ag và TiO2. Đôi vơi TiO2 có sự xuất hiên của các

mặt mang (101), (004), (200), (211), (213), (116), (220) va (215) tương ưng vơi các

đỉnh nhiễu xa 2θ = 25.30, 37.70, 48.10, 55.20, 62.10, 68.80, 70.30 và 73.00 đặc trưng

cho pha anatase.Bên canh đo, trong giản đồ có sự xuất hiên của các mặt mang

(110), (101), (111), (211) va (002) đặc trưng cho pha rulite tương ưng vơi đỉnh

nhiễu xa ơ 2θ = 27.50, 36.10, 41.20, 54.30 và 62.70. Do đo, chung tôi kêt luân rằng ơ

500oC có sự tồn tai đồng thơi của cả 2 pha anatase và rulite. Giản đồ XRD còn cho

thấy được các đỉnh nhiễu xa tai 2θ = 38.10, 44.20 và 77.40 tương ưng vơi các mặt

mang (111), (200) và (311) của nano Ag. Viêc đo cho thấy rằng đa co sự pha tap

giữa Ag vào TiO2. So sánh cương độ của các mẫu ta thấy, nồng độ pha tap bac vào

TiO2 cang cao thì cương độ XRD càng cao.



42

KẾT QUẢ TỔNG HỢP NANOCOMPOSITE PP/TiO2-Ag:

Khảo sát tính chất cơ ly:

Nhằm khảo sát đặc tính nhiêt của vât liêu khi có sự hiên diên của vât liêu TiO2

– nano Ag, quá trình phân tích nhiêt vi sai (DSC) đa được tiên hành trên các mẫu

PP vơi ham lượng chất độn được thay đổi tư 1% wt đên 3% wt.

Hình 4.9 Giản đồ DSC cua PP nguyên chất.

Hình 4.10 Giản đồ DSC cua PP/TiO2 – nano Ag (1% wt chất độn).



43

Hình 4.11 Giản đồ DSC cua PP/TiO2 – nano Ag (3% wt chất độn).

Bảng 4.1 Bảng giá tri nhiệt độ thuy tinh hóa (Tg), nhiệt độ chảy (Tm) và nhiệt độ kết

tinh (Tc) cua PP, vât liệu TiO2 – nano Ag 1% wt và 3%wt.

Mẫu khảo sát Tg (oC) Tc(oC) Tmonset (oC)

PP nguyên chất -68,72 111,88 164,96

PP/TiO2 – nano

Ag

1% wt -68,64 114,55 163,24

3% wt -68,40 111,71 164,26

Quá trình phân tích DSC trên các mẫu vât liêu được thực hiên thành 2 vòng

lặp quét vơi tôc độ quét 10oC/phut. Vong quet đâu tiên được thực hiên nhằm loai bo

giá tri lich sử nhiêt của PP (thermal history) vơi nhiêt độ quét được trải dài tư nhiêt

độ phòng 30oC đên 200oC, sau đo mẫu được quét nguội đên -80oC va cho gia tăng

nhiêt trơ lai đên trên giá tri nhiêt độ chảy của vât liêu (200oC). Quá trình quét nhiêt

nay đa cho thấy mẫu PP nguyên chất có nhiêt độ chảy bắt đâu (Tm onset) tai

164,96oC và nhiêt độ kêt tinh lai tai 111,88oC.



44

Thông thương vơi sự phân bô đồng nhất ơ cấu trúc nano của chất độn (TiO2 –

nano Ag) trong polime nên (PP) thì dẫn đên trương hợp se có sự tương tác tôt giữa

hai pha và làm giảm độ linh động của các mach PP. Như vây vât liêu se cân một

năng lượng hấp thụ nhiêt lơn hơn để các mach polime chuyển trang thái và làm cải

thiên các giá tri nhiêt độ chảy và nhiêt độ thủy tinh hoa. Tuy nhiên cung co trương

hợp pha phân bô cấu trúc nano và các mach polime nay đêu trơ va không co sự

tương tác manh vơi nhau thì se xảy ra trương hợp hâu như mẫu composite không có

sự thay đổi đáng kể vê các giá tri nhiêt như đang khảo sát ơ đây. Kêt quả sô liêu trên

hình 4.9, hình 4.10, hình 4.11 và bảng 4.1 cho thấy sự hiên diên của chất độn TiO2 –

nano Ag trong mẫu, vơi ham lượng tư 1% wt đên 3% wt hâu như không gây ảnh

hương đên đặc tính nhiêt của vât liêu và cho thấy không có sự tương tác cụ thể nào

giữa TiO2 – nano Ag vơi polime nên. Điêu này thể hiên qua sự không thay đổi rõ rêt

của các giá tri Tg và Tm (bảng 4.1).

Ngoai ra, tuy không rõ rang nhưng kêt quả nay cung cho thấy mặc dù giá tri

nhiêt độ kêt tinh (Tc ~112oC) của vât liêu hâu như không thay đổi nhiêu nhưng khả

năng kêt tinh lai của mẫu có chất độn TiO2 – nano Ag được cải thiên rõ rêt, nhất là

trong trương hợp 3% wt chất độn (hình 4.11). Khi đo, giá tri nhiêt lượng toa ra tăng

tư 517,64 mJ đên 575,91 mJ. Điêu này cho thấy vât liêu TiO2 – nano Ag đong vai

tro như chất tao mâm tinh thể và giúp cho quá trình kêt tinh lai của các mach PP

diễn ra một cách dễ dang hơn.

Theo các quy trình tổng hợp nhựa, khi cho chất độn TiO2 vào nên nhựa thì

TiO2 có khả năng gây oxy hoa va phân hủy quang hóa khi vât liêu hấp thụ ánh sáng

dẫn đên tính chất cơ ly giảm. Do đo, chung tôi đa tiên hanh đo uôn theo tiêu chuẩn

ASTM D790 vơi tôc độ uôn là 5 mm/ph.



45

PP Ag-TiO2/PP (1%) Ag-TiO2/PP (3%)

40

42

44

46

48

50

52

54

flexura

l str

ength

(N

/mm

2)

flexural strength

Hình 4.12 Ứng suất uôn cua composite với ham lượng TiO2 – nano Ag

(1%wt và 3%wt).

PP Ag-TiO2/PP (1%) Ag-TiO2/PP (3%)

5

6

7

8

9

10

11

12

elo

ng

atio

n (

mm

)

elongation

Hình 4.13 Độ giãn dài cua composite với ham lượng TiO2 – nano Ag

(1%wt và 3%wt).

Tư hình 4.12 chúng tôi thấy rằng khi cho TiO2 – nano Ag vào nên nhựa PP thì

ưng suất uôn cực đai tăng lên so vơi chất nên nhựa PP nguyên chất. Vơi nồng độ



46

TiO2 – nano Ag là 3%wt thì ưng suất uôn cực đai là tôt nhất va đat giá tri 51,9551

N/mm2 va độ giãn dài cho giá tri cao nhất là 0,8210 mm (hình 4.13).

Như vây, tư kêt quả so sánh độ uôn ơ trên, có thể kêt luân được rằng khi cho

chất độn TiO2 – nano Ag 3% wt vào nên nhựa PP thì tính chất cơ ly của nhựa, đặc

biêt là giá tri ưng suất được cải thiên rõ rêt.

Như vây, phân tích nhiêt DSC va đo uôn khăng đinh chất độn TiO2 – nano Ag

không làm ảnh hương đên đặc tính nhiêt của nên nhựa PP va lam tăng tính cơ ly của

vât liêu.

Nhằm khảo sát phân bô của chất độn TiO2 – nano Ag trên bê mặt vât liêu

PP/TiO2 – nano Ag, chúng tôi tiên hanh đo ảnh SEM.

Hình 4.14 Ảnh SEM bề măt cua composite PP/TiO2 – nano Ag



47

Tư ảnh SEM (hình 4.14) cho thấy xuất hiên các hat TiO2 – nano Ag hình tròn

màu trắng trên bê mặt nhựa vơi kích thươc trung bình khoảng 30 – 60 nm phù hợp

vơi kêt quả TEM của bột TiO2 – nano Ag (hình 4.7). Tuy nhiên các hat phân bô

không đồng đêu và xuất hiên nhiêu trong các lô xôp.

Tư các kêt quả trên, chúng tôi tiêp tục tiên hành khảo sát khả năng diêt khuẩn

của vât liêu TiO2 – nano Ag/PP đa chê tao được.

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG DIỆT KHUẨN CỦA DUNG DỊCH NANO Ag

VÀ NANOCOMPOSITE PP/TiO2 – NANO Ag

Đôi với dung dich nano Ag

Kêt quả kiểm nghiêm của viên Pasteur Tp.HCM vơi quy trình sử dụng phương

pháp JIS Z 2801:2006 [23] đa chưng to khả năng diêt khuẩn của dung dich nano

Ag. Trong thơi gian tiêp xúc 15 phút, dung dich nano Ag có thể diêt hoàn toàn 2

chủng vi khuẩn E.coli va B.Subtillis (99,8824% đôi vơi vi khuẩn E.coli và

99,9365% đôi vơi vi khuẩn B.Subtillis). (Đính kem phiêu kiểm nghiêm).

Đôi với composite PP/TiO2 – nano Ag

Tư ảnh SEM (hình 4.14) đa cho phep khăng đinh sự tồn tai của TiO2 và Ag

trên bê mặt nhựa PP. Vì vây, khả năng diêt khuẩn của vât liêu nhựa là kêt quả có thể

dự báo được. Kêt quả kiểm tra tai viên Pasteur Tp.HCM vê tính năng diêt khuẩn của

vât liêu composite PP/TiO2 – nano Ag ma chung tôi đa chê tao được, cho thấy mẫu

có khả năng diêt hoàn toàn 99,999% vi khuẩn E.coli sau thơi gian tiêp xúc 24 giơ.

(Đính kem phiêu kiểm nghiêm).



48

KẾT LUẬN

Vơi mục đích tổng hợp vât liêu TiO2 – nano Ag và pha tap vât liêu TiO2 –

nano Ag vào nên nhựa và tìm hiểu khả năng diêt khuẩn của nanocomposite này

nhằm ưng dụng trong đơi sông, trong nghiên cưu nay, chung tôi đa thu được những

kêt quả sau:

1. Đa tổng hợp thành công hat nano Ag có dang hình câu, cho độ ổn đinh cao

nhằm pha tap trong chất nên TiO2.

2. Đa tổng hợp thành công vât liêu TiO2 bằng phương pháp sol – gel, đây la

phương pháp co nhiêu ưu điểm trong viêc pha tap kim loai vào trong chất nên

TiO2. Tư kêt quả nghiên cưu tính chất quang của Ag và TiO2 chung tôi đa xác

đinh được nồng độ pha tap tôi ưu la 1%. Tư giản đồ XRD, có thể khăng đinh

dược rằng, nano Ag được pha tap hoàn toàn vào trong chất nên TiO2. Tư viêc

tổng hợp thành công vât liêu TiO2 – nano Ag, chúng tôi sử dụng vât liêu này

làm chất độn vào nên nhựa PP nhằm chê tao vât liêu nhựa co tính năng khử

khuẩn.

3. Đa chê tao thành công vât liêu nhựa PP/TiO2 – nano Ag vơi tính chất cơ ly

tăng so vơi nhựa PP nguyên chất.

4. Kêt quả khảo sát tính năng diêt khuẩn theo phương pháp JIS Z 2801:2006

tai viên Pasteur Tp. HCM [23] cho thấy, vât liêu PP/TiO2-Ag có khả năng khử

khuẩn đat 99,9% sau 24h.

Các kêt quả nghiên cưu đa đat được cho thấy chung tôi đa hoan thanh các mục

tiêu đê ra.



49

HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Trong các nghiên cưu tiêp theo, chúng tôi se tiêp tục chê tao các vât liêu

nanocomposite PP/TiO2 – nano Ag vơi tỷ lê chất độn (TiO2 – nano Ag) khác nhau

va xác đinh được điêu kiên tôi ưu cho viêc chê tao vât liêu nhựa vưa diêt khuẩn tôt

vưa có tính chất cơ ly được nâng cao nhằm triển khai ưng dụng trong thực tê.



50

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

[1] Nguyễn Thi Kim Cương. (2011). Luân văn Thac si Vât ly. ĐH Khoa học Tự

nhiên, Hồ Chí Minh.

[2] Pham Văn Viêt, Lê Văn Hiêu, Nguyễn Si Hoai Vu, Lê Chính Tâm. (2011). Chê

tao vât liệu câu truc nano TiO2 bằng phương phap Sol - Gel, nhưng tiên bộ cua

quang học quang phô va quang tư va ưng dung lần 6.

[3]Hoang Duy Phong (2012), Khoa luân tôt nghiêp, NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU

TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI GIAI ĐOẠN XỬ LÝ HIẾU KHÍ NƯỚC THẢI BÚN BẰNG

THIẾT BỊ AEROTEN, ĐH dân lâp Hải Phong.

[4] Lưu Mai Loan. (n.d.). Luân văn thac si.

[5] Nguyễn Thi Kim Giang. (n.d.). Luân văn thac si - Nghiên cưu điêu chê vât liệu

TiO2 biên tinh kich thước nano met va khao sat kha năng quang xuc tac cua chung.

[6] Lê khắc Tôp. (n.d.). Tao mang bằng phương phap Sol - Gel.

[7] Pham Thi Thu Ha. (2011). Tông hơp nano Ag/TiO2 nhằm ưng dung trong quang

xuc tac, Khoa luân tốt nghiệp ĐH Khoa học Tự nhiên - TP Hồ chí Minh.

[8] Nguyễn Ngọc Hung. (2011). Nghiên cưu chê tao hat nano bac va kha năng sat

khuân cua no, Khoa luân tốt nghiệp trương ĐH Công nghê - ĐH Quôc gia Ha Nội.

[9] Thac si. Ngô Thi Thuy Dương (2012). Luân Văn Thac Si Chuyên Nganh hoa

hưu cơ

[10] Nguyễn Đưc Hữu, Nguyễn Hoai Ha, Trân mâu Danh. (2005). Chê tao va ưng

dung hat nano tư tinh trong y sinh học. Báo cáo hội nghi Vât ly toan quôc lân thư

VI.

[11] Đô Thi Xuân Thu, Nguyễn Thi Ngọc Thuy. (2011). Tông hơp nanocomposite

Ag/PVA bằng phương phap khư hoa học. Bien Hoa.

[12] Bui Thanh Hương. (2005). Luân Văn Tiên si Hoa học. Hồ Chí Minh: Công

nghê Hoa học.



51

[13] Huynh Nguyễn Thanh Luân. (2010). Luân văn tốt nghiệp. ĐH Khoa học Tư

nhiên, Hồ Chí Minh.

[14] Nguyễn Đưc Nghia. (2007). Công nghệ hoa học nano. Ha Nội: NXB Đai học

Khoa học Tự nhiên va Công nghê Ha Nội.

Tài liệu tiếng Anh:

[15]: J.J. Wu, G.J. Lee, Y.S. Chen, T.L. Hu (2012), “The synthesis of nano

silver/polypropylene plastics for antibacterial application”, Current Applied

Physics, Vol.12, pp.89-95.

[16] Jeonghwan Kim, Bart Van der Bruggen. (2010). The use of nanoparticles in

polymeric and ceramic membrane structures: Review of manufacturing procedures

and performance improvement for water treatment, Environmental Pollution.

[17] G.G. Lenzi, C.V.B.Favero, L.M.S. Colpini, H. Bernabe, M.L. Baesso, S.

Specchia, O.A.A. Santos. (2011). Photocatalytic reduction of Hg (II) on TiO2 and

Ag/TiO2 prepared bay Sol- Gel and impregnation methods. Desalination, 241 - 247.

[18] Professor Gary Halada, Synthesis of Silver Nanoparticles Laboratory Report

(Lab I)

[19] Quang Huy Tran, Van Quy Nguyen and Anh-Tuan Le (Published 14 May

2013), Silver nanoparticles: synthesis, properties, toxicology, applications and

perspectives.

[20] Ngô Võ Thanh Kê, Nguyễn Thi Phương Phong. (2009). Investigation of

antibacterial activity of cotton fabric incorporating nano silver colloid. Journal of

Physics.

[21] Angshuman Pal, Sunil Shah, Surekha Devi (2009), Microwave-assisted

synthesis of silver nanoparticles using ethanol as a reducing agent, Materials

Chemistry and Physics 114, pp.530–532.

[22] Nikolaj L.Kildeby, Ole z.andersen, Ramus E.roge, Tomlarsen, Rene Petrsen,

Jacob F.Riis, (2005) Silver Nanoparticle.



52

[23] Mungkalasiri, Jitti and Bedel, Laurent and Emieux, Fabrice and Dore, Jeanne

and N. R. Renaud, François and Sarantopoulos, Christos and Maury, Francis

Chemical Vapor Deposition, Vol. 16 (n° 1-3), pp. 35-41, 2010, ISSN 0948-1907.

[24] Geraldine C. Schwartz, Kris V. Srikrishnan (2006), Handbook of

Semiconductor Interconnection Technology, Second Edition

[25] Benno Muller-hill, 1996, The Lac Operon: A Short History Of A Genetic

Paradigm, Publisher: Walter de Gruyter. Berlin. New York. Part 3.2 pp.134

[26] Binyu Yu, Kar Man Leung, Qiuquan Guo, Woon Ming Lau and Jun Yan,

Synthesis of Ag–TiO2 composite nano thin film for antimicrobial application.

[27] Mansor Bin Ahmad, Jenn Jye Lim, Kamyar Shameli, Nor Azowa Ibrahim, Mei

Yen Tay and Buong Woei Chieng, Antibacterial activity of silver

bionanocomposites synthesized by chemical reduction route.

[28] A.A. Hebeish, M.M. Abdelhady, A.M. Youssef, TiO2 nanowire and TiO2

nanowire doped Ag-PVP nanocomposit forantimicrobial and self-cleaning cotton

textile.



53

PHỤ LỤC

Science

Hoàng lộc 1019082-khóa luận tốt nghiệp