Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
1
-NANO/ CARBON
NANOTUBES (CNTs)/ COTTON
STUDY ON SYNTHESIS OF COMPOSITES CONTAINING Ag-NANO/CARBON
NANOTUBES (CNTs)/ COTTON AND THEIR APPLICATIONS ON TREATING
BACTERIUM-CONTAMINATED WATER
Lớp 07H5, Khoa Hóa, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng
Lớp 08H5, Khoa Hóa, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng
Khoa Hóa, Trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng
TÓM TẮT
Vật liệu kháng khuẩn dựa trên cơ sở" bạc nano hạt (Nanoparticle silver)" hiện đang được đầu tư
nghiên cứu rất nhiều trên thế giới nhờ khả năng diệt khuẩn rất tốt và không gây độc đối với sức khỏe con
người.Trong đề tài nghiên cứu này, chúng tôi đã tổng hợp thành công vật liệu "Silver nanoparticles/
carbon nanotubes/ cotton" và thiết kế hệ thống lọc nước sử dụng loại vật liệu này. Kết quả thu được, bạc
nano hạt có kích thước 5 ÷ 6 nm được phân tán rất tốt trên CNTs và cotton bằng các phương pháp vật
lý. Nhờ tác dụng của dòng điện, hệ thống lọc có khả năng diệt khuẩn đến >95% trong thời gian chỉ sau
một vài giây tiếp xúc với lưu lượng nước chảy qua vật liệu lọc là 40000 L/h.m
2
.
ABSTRACT
Antibacterial materials based on silver nanoparticles have being researched and developed widely in
the world thanks to their good ability of bacterial deactivation and non-toxicity. In this study, we have
successfully synthesized the “Silver nanoparticles/ Carbon nanotubes/ cotton” composite and designed a
water filter system based on this material. The results of this study show that the silver nanoparticles are
homogenously distributed of 5 ÷ 6 nm in size. They are dispersed very well on CNTs and this Ag-
nano/CNTs composite was coated on cotton by simple wet impregnation. The positive effect of an electric
current on the anti-bacterial property of the material has been demonstrated. Our system can deactivate
more than 95% of bacteria in water with contact time of only several seconds corresponding to flow rate
of 40000 L/h.m
2
.
1.
2
2
k
Tuy nhiên cho t kháng vi sinh vt ca nano bc vc hiu bit rõ ràng. Bng
các k thut chp nh kính hin t i cao (TEM, t qu nghiên cu cho
thy, ht nano bc bám dính vi các thành phn tích âm trên b mt t bào vi khun, virut làm thay
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
2
i tính thm và s hô hp ca màng t bào. Ngoài ra, các ht bc nh chui vào trong t
bào, kt hp vi các enzym hay DNA có cha nhóm sunfua hoc phosphate gây bt hot enzym hay DNA
dn gây cht t bàoa, bc nano có kh i phóng Ag
+
u qu dit khun ca
bc nano [1].
u ch bc kim lc nano có th tin hành bng nhi
c xem là r tin và ít ri ro nhng
nano bc kim lou ch trong dung dch bng cách hoàn nguyên bc t b hay
trc tip t bng có mt cht hvà các cht phân tán (các polymer tan trong
c).
n loi vt liu lc m Ag nano ht phân tán trên carbon
nanotubes trên nn vm kt hc tính dit khun tuyt vi ca Ag nano và kh n
n và b mt riêng ln ca CNTs ch to ra vt liu có hiu qu kháng khun tt và mang tính ng
dng cao. Không nhng th, theo nhng nghiên cu g
có kh p ph vi khun và góp phng hiu qu dit khun ca h thng [2]. Nh nhng
m ni b, s bn hóa cao, vc s dng trong h thng này
t li phân tán Ag nano và CNTs. Bên cc l xp gia các si cotton nm
trong khong t 10 t nhiu so vc vi khun, tránh s tc nghn h thng
lc [3].
Kt qu th nghim cho thy kh t khun ca vt liu rt tt và có kh ng dng trong
thc t.
2.
Quá trình thc nghic chia làm 3 ph. Ph th nh ch dung dch bc nano, ph ti
theo là ti hành phân tán ht nano bc trên CNTs CNTs lên v cotton. Ph cu cùng là
t khu c h th lc.
2.1.
2.1.1 Hóa chất
AgNO
3
, NH
4
OH, glucose
Nam, methanol, HNO
3
Xilong chemical company, ethanol Guangdong
Guanghua chemical factory, polyvinylalcohol (PVA-217 có
Singapore .
2.1.2 Dụng cụ thí nghiệm
-
VC750, t
2.2. m
t
NIHESEM
nano/ CNTs-fun4800-NIHE (10V)
ss-
i hành hóa Hi Quan Min Trung Tng cc Hi quan.
.
2.3. ch keo bc nano
Cho vào cc th tinh chu nhit 100 ml dung dch bc nitrat (AgNO
3
) 10
-3
M và 30ml ethanol 99%.
Tip tc cho 2.5 ml dung d thc hin phn g to phc bc ammoni [Ag(NH
3
)
2
]
+
.
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
3
ch và tin hành khu t nhi ng trong vòng 1h. Ph ng
Tollens x ra khi cho 0.2g glucose vào dung dch nghiên c và khu t i tác dng c
áp th khi dung dch chuym b vngc dung
dch keo bc nano.
2.4. s (CNTs)
Carbon nanotubes (CNT
(CVD)[4]
2
O
3
.
CNTs trên hình 1.
Hình 1: Dây chuyền tổng hợp CNTs theo phương pháp CVD
HNO
3
sau: cho 5 g CNTs vào bình cu axit HNO
3
63%
axit-CNT70
o
C, p
axit vào môi .
hình 2. CNTs CNT
-
g tính. CNT
OH, .
Hình 2: Hệ thống chức hóa CNTs bằng acid HNO
3
đặc ở nhiệt độ 70
o
C.
2.5. Ag-nano/CNTs-funct/cotton
Sau khi chc hóa CNTs bng acid HNO
3
, nh s p t gi nhóm chc COOH to ra trên
b mt CNTs và Ag, to thành t phn g Tollens s c phân tán trên n CNTs bng
nhit Autoclave
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
4
o
C 24 h. T l kh ng c Ag/CNTs-funct
2/1. Mu c sau quá trình thy nhit s c lc chân không và s
o
C. M r
Ag-nano /CNTs-funct bng thit b hi n t
EDX), và
Fourrier (FT-IR).
phân tán Ag-nano/CNTs-funct lên trên v cotton b t.
Cho 0,1 g Ag-nano/CNTs-funct vào trong 30ml dung dch methanol và khu siêu âm
trong 5 phút. Tin hành t t dung dc lên trên t vi. T vi lc dng cht liu
c là 2,5cm x 10 cm. Sau khi s khô vc vt liu lc Ag/CNTs-
funct/Cotton.
2.6. ánh giá kh t khu ca
hình 3
40000L/h.m
2
K -20, -10, 0,
Hình 3: Hệ thống lọc nước
T giá
vào Trích 1ml
o
C trong 24h
nêu trên. cho
thao tác . Ag-nano/ CNTs-
funct/cotton
.
3.
3.1. K
[Ag(NH
3
)
2
]
+
(aq)
+
Ag
o
, hình 4
[6]
nano.
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
5
còn
Hình 4: Dung dịch keo bạc nano
3.2. V-nano/CNTs-funct/cotton
trình bày trên hình 5
30nm.
Hình 5: Ảnh TEM của CNTs
Trong CNTs
không CNTs k
a CNTs -COOH, -CNTs.
--hình 6
1743 cm
-1
nhóm C = O trong
COOH [7].
HNO
3
3
còn
trong CNTs
2
O
3
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
6
Hình 6. Phổ hồng ngoại của CNTs và CNTs-funct
s-
trình bày trên hình 7. phân
tán trên CNTs-funct
Hình 7: SEM của Ag nano hạt/CNTs-funct
SEM trên -nano/CNTs-funct trên hình 7
-6 nm ph.
phân tích rình bày trên hình 8 cho
a Ag nano trên CNTs-funct.
Element
Weight%
Atomic%
C K
69.36
95.19
Zr L
4.68
0.84
Ag L
25.96
3.97
Totals
100.00
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
7
Hình 8: Ảnh SEM và kết quả phân tích nguyên tố bằng EDX của vật liệu tổ hợp Ag-nano/CNTs-funct.
-EDX trên hình 8 CNTs-
funct /CNT3. Tuy nhiên,
CNTs.
hình 9.
Ag/CNTs = 2/1 .
Hình 9: Ảnh chụp SEM/ EDX của Ag/CNTs-funct có xuất hiện tinh thể Ag
Squá ln
CNTs-funct, sau khi phân tán trên CNTs-funct
CNTs-funct
.
Element
Weight%
Atomic%
C K
72.93
95.83
Fe K
0.87
0.25
Zr L
3.19
0.55
Ag L
23.00
3.37
Totals
100.00
Element
Weight%
Atomic%
C K
27.81
77.58
Ag L
72.19
22.42
Totals
100.00
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
8
Ag- nano/CNTs-funct
-nano/CNTs-
SEM -nano/CNTs-funct
hình 10. Ag nano hạt/CNTs-funct
-
Hình 10: Vật liệu Ag nano/ CNTs-funct/ cotton
3.3. -nano/CNTs-funct/cotton
hình 11.
Hình 11: Sự phát triển của khuẩn lạc trên mẫu nước trước khi lọc (trái) và sau khi lọc (phải).
hình 12.
-
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
9
. nó
khi
[3] . Quá trình này
[3]
t d Ag
+
[3].
82
95
56
81
72
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
-20 -10 0 10 20
Hình 12: Ảnh hưởng của hiệu điện thế sử dụng đến hiệu quả diệt khuẩn của Ag-nano/CNTs-funct/Cotton.
-nano/ CNTs-funct/cotto
-ân tán r
CNTs-funct
,
-nano
.
Chúng tôi xin chân thành c ng dn nhit tình ca PGS.TS.Nguycô
Nguyn Th Hng Cúc ph trách phòng thí nghim Vi sinh, các thy cô giáo ph trách các phòng thí
nghim ca khoa Hóa, i hc Bách Khoa cùng vi s hp tác t nghiên cu và sn
xut: Vin Hóa Hc Công Nghip, Trung tâm Phân tích và Phân loi hàng hóa Hi Quan Min Trung
Tng cc H tr cho chúng tôi thc hin tài này.
TI LIU THAM KHO
[1] Mritunjai Singh, Shinjini Singh, S.Prasad, I.S.Gambhir, Nanotechnology in medicine and
antibacterial effect of silver nanoparticles Digest Journal of Nanomaterials and
Biostructures Vol 3, No 3, p.115-122,september 2008
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 8 Đại học Đà Nẵng năm 2012
10
[2] Akasaka, Tsukasa, Matsuoka, Makoto, Hashimoto, Takeshi; Abe, Shigeaki; Uo, Motohiro;
Watari, Fumio, The bactericidal effect of carbon nanotube/agar composites irradiated with
near-Materials Science and Engineering: B, 173(1-
3): 187-190
[3] David T. Schoen, Alia P. Schoen, Liangbing Hu, Han Sun Kim, Sarah C. Heilshorn, and Yi
High Speed Water Sterilization Using One-Nano Lett.,
10, 2010
[4]
chTuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên
cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng, 2010
[5]
synthesis of silver nano particles with highly efficient anti-Polyhedron
26, 4419–4426,2007
[6]
Tạp chí Phát Triển
KH&CN, tập 12, số 03, 2009
[7]