Tiến Sĩ Nghiên cứu chế tạo vàng nano và một số ứng dụng

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NĂM 2015MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1. VẬT LIỆU VÀNG NANO .4
1.1.1. Tính chất cộng hưởng plasmon bề mặt 4
1.1.2. Tổng hợp vàng nano dạng cầu .8
1.1.3. Tổng hợp vàng nano dạng thanh 11
1.1.4. Cấu trúc của vàng nano dạng thanh .15
1.1.5. Cơ chế phát triển của vàng nano dạng thanh .16
1.1.6. Một số khái niệm liên quan đến vàng nano dạng thanh 19
1.2. GIỚI THIỆU VỀ CHITOSAN 20
1.2.1. Cấu trúc của chitosan 20
1.2.2. Độ deacetyl hóa của chitosan .20
1.2.3. Phản ứng N-acetyl hóa chitosan tạo chitosan tan .22
1.3. ỨNG DỤNG VÀNG NANO ĐỂ XÁC ĐỊNH MELAMIN
TRONG SỮA .23 1.3.1. Giới thiệu về melamin 23
1.3.2. Sử dụng vàng nano để xác định hàm lượng melamin trong sữa .24
1.4. ỨNG DỤNG ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH VÀNG NANO ĐỂ XÁC
ĐỊNH HÀM LưỢNG AXIT URIC BẰNG PHưƠNG PHÁP
VON-AMPE HÒA TAN .25
1.4.1. Giới thiệu phương pháp von-ampe hòa tan .25
1.4.2. Các điện cực sử dụng trong phương pháp von-ampe hòa tan 26
1.4.3. Sử dụng điện cực biến tính vàng nano để xác định axit uric bằng phương
pháp von-ampe hòa tan 27
1.5. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VÀNG NANO 29
1.5.1. Giới thiệu về vi khuẩn 29
1.5.2. Ứng dụng kháng khuẩn của vàng nano 30
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC
NGHIỆM
2.1. MỤC TIÊU 32
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .32
2.3. CÁC PHưƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .32
2.3.1. Phương pháp phổ tử ngoại - khả kiến (Uv-Vis) 32
2.3.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) .34
2.3.3. Phương pháp quang phổ hồng ngoại (IR) .34
2.3.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 36
2.3.5. Phương pháp sắc ký thẩm thấu gel (GPC) .37
2.3.6. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) 37
2.3.7. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) .38
2.3.8. Phổ phản xạ khuếch tán tử ngoại – khả kiến (UV-Vis/DR) .39
2.3.9. Phương pháp phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) 40
2.3.10. Phương pháp đo độ nhớt .40 2.3.11. Phương pháp phân tích điện hóa .41
2.3.12. Phương pháp thống kê 42
2.4. THỰC NGHIỆM 43
2.4.1. Hóa chất .43
2.4.2. Điều chế chitosan tan trong nước 44
2.4.3. Tổng hợp vàng nano dạng cầu bằng phương pháp khử sử dụng
chitosan tan trong nước làm chất khử vừa làm chất ổn định 45
2.4.4. Tổng hợp vàng nano dạng thanh bằng phương pháp phát triển
mầm sử dụng CTAB làm chất bảo vệ 49
2.4.5. Nghiên cứu sử dụng vàng nano dạng cầu để xác định melamin trong
mẫu sữa .53
2.4.6. Nghiên cứu chế tạo điện cực vàng nano để xác định axit uric bằng
phương pháp von-ampe hòa tan 56
2.4.7. Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của vàng nano .58
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. TỔNG HỢP VÀNG NANO DẠNG CẦU BẰNG PHƯƠNG PHÁP
KHỬ SỬ DỤNG CHITOSAN TAN TRONG NƯỚC LÀM CHẤT KHỬ VÀ
CHẤT ỔN ĐỊNH .60
3.1.1. Điều chế chitosan tan trong nước .60
3.1.2. Tổng hợp vàng nano dạng cầu .67
3.2. TỔNG HỢP VÀNG NANO DẠNG THANH BẰNG PHưƯƠNG PHÁP
PHÁT TRIỂN MẦM SỬ DỤNG CTAB LÀM CHẤT BẢO VỆ 90
3.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vàng nano dạng thanh 91
3.2.2. Cơ chế hình thành vàng nano dạng thanh . 108
3.2.3. Tính chất, hình thái và cấu trúc của vật liệu vàng nano dạng thanh 109
3.3. ỨNG DỤNG VÀNG NANO ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG
MELAMIN TRONG SỮA . 111 3.3.1. Kết quả thiết lập đường chuẩn 112
3.3.2. Cơ chế phản ứng giữa vàng nano và melamin . 115
3.3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng . 116
3.3.4. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp 117
3.3.5. Xác định melamin trong mẫu sữa . 119
3.3.6. Ảnh hưởng của một số ion, aminoacetic axit và vitamin C đến
quá trình xác định melamin trong sữa . 121
3.4. NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH VÀNG NANO
ĐỂ XÁC ĐỊNH AXIT URIC BẰNG PHưƠNG PHÁP VON-AMPE
HÒA TAN . 123
3.4.1. Khảo sát đặc tính điện hóa của các loại điện cực . 125
3.4.2. Nghiên cứu quá trình biến tính điện cực 127
3.4.3. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu hòa tan . 130
3.4.4. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp 135
3.4.5. Áp dụng thực tế 138
3.5. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA VÀNG NANO146
Kết luận chính của luận án 151
Danh mục các công trình của tác giả
Tài liệu tham khảo
Phụ lục
MỞ ĐẦU
Vàng nano là một trong những vật liệu kích thước nano đang thu hút sự quan
tâm của nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước bởi những tính chất quang học độc
đáo của chúng, đặc biệt là hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (surface plasmon
resonance, SPR) [35], [39], [81], [93], [102], [126] và những ứng dụng to lớn của
chúng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như xúc tác [4], [19], [87], điện hóa [26],
[45], [104], [105], cảm biến sinh học [40], [93], [103], khuếch đại tán xạ Raman bề
mặt (surface enhanced Raman scattering, SERS) [32], đặc biệt là trong y học để
chẩn đoán và điều trị ung thư [18], [39], [40], [126].
Cho đến nay, đã có nhiều phương pháp khác nhau được nghiên cứu để tổng
hợp vàng nano như phương pháp chiếu xạ [1], [23], [65], [66], phương pháp khử
hóa học [4], [12], [43], khử sinh học [13], [43], [52], phương pháp điện hóa [63],
[122], phương pháp quang hóa [70], phương pháp phát triển mầm [10], [17], [40],
[115], [127], . Mỗi phương pháp đều tạo ra các hạt vàng nano với hình dạng, kích
thước khác nhau như dạng cầu, dạng thanh, dạng sợi, hình tam giác, hình lăng trụ,
hình tứ diện, hình lập phương, . [28], [31], [70]. Chẳng hạn, để tổng hợp ra vàng
nano dạng cầu thì phương pháp phổ biến nhất là sử dụng tác nhân khử hóa học như
NaBH hay natri citrate [4], [12]. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là
sử dụng các tác nhân độc hại, gây ảnh hưởng đối với môi trường. Gần đây, các nhà
khoa học đã sử dụng "phương pháp xanh” (green method) [13], [37], [80], [92] để
tổng hợp vàng nano dạng cầu với mục đích khắc phục hạn chế nói trên. Trong khi
đó, để tổng hợp vàng nano dạng thanh thì phương pháp được cho là tối ưu nhất cho
đến thời điểm hiện tại là phương pháp phát triển mầm [70], [93], [96]. Sản phẩm tạo
thành từ phương pháp này có độ đơn phân tán, có thể kiểm soát được tỷ lệ
dài/ngang (tỷ lệ cạnh) bằng cách thay đổi các yếu tố ảnh hưởng [70], [96].