Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano composite agsilica ứng dụng để xử lý một số loại nấm gây bệnh trên cây đậu tuơng

1
PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Hàng năm trên thế giới, bệnh cây gây ra những tổn thất to lớn cho nền
nông nghiệp. Chúng phá hủy đến 537,3 triệu tấn các loại nông sản, chiếm
11,6 % tổng sản lượng nông nghiệp trên thế giới. Và một trong những loại cây
nông nghiệp có giá trị kinh tế cao trên thế giới và ở nước ta bị nấm bệnh làm
hại nhiều nhất là cây đậu tương. Ở nước ta hiện nay, biện pháp chủ yếu và
phổ biến trong phòng trừ bệnh hại cho cây đậu tuơng là sử dụng thuốc hóa
học đặc hiệu. Mặc dù biện pháp này có hiệu lực cao đối với các bệnh hại trên
lá, nhưng chưa đem lại hiệu quả mong muốn đối với các bệnh nấm trong đất.
Không những thế thuốc hóa học để lại dư lượng trong đất, nước và nông sản,
ảnh hưởng xấu tới môi trường sinh thái và sức khỏe con người. Mặt khác,
việc sử dụng nhiều loại thuốc hóa học với liều lượng cao trong thời gian dài
đã làm mất cân bằng quần thể vi sinh vật có ích trong đất, tạo điều kiện để
nấm bệnh, các loài côn trùng có hại cho cây đậu tuơng kháng thuốc. Dư lượng
thuốc trong sản phẩm nông nghiệp và đất đã làm ô nhiễm nguồn nước ngầm,
môi trường, đặc biệt gây tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe con người, vật
nuôi. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, tốc độ tăng trưởng sử
dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) ở nước ta khoảng 5%/năm. Nhu cầu về
thuốc BVTV của cả nước hiện khoảng 50.000 tấn/năm, tương đương với giá
trị 500 triệu USD trong đó bao gồm cả ba loại chính là thuốc trừ sâu và côn
trùng, thuốc diệt nấm, thuốc diệt cỏ.
Vì vậy việc tìm kiếm, nghiên cứu và đưa vào sử dụng các kỹ thuật mới
làm tăng hiệu quả phòng trừ bệnh hại do nấm gây ra mà không gây ô nhiễm
môi trường là nhu cầu cấp bách của ngành trồng trọt của nước ta cũng như ở
trên thế giới. Vì thế tôi đã lựa chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo
vật liệu nano composite Ag/Silica ứng dụng để xử lý một số loại nấm gây
bệnh trên cây đậu tuơng”.
2

1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Chế tạo được vật liệu nano composite Ag/Silica và đánh giá được một
số đặc trưng vật lý của vật liệu.
Đánh giá hiệu lực diệt ba loại nấm Fusarium oxysporium, Rhizoctinia
solani, Colletotrichum sp. của vật liệu nano composite Ag/Silica.
1.3. Mục đích nghiên cứu
Nhằm ứng dụng rộng rãi kỹ thuật tiên tiến này trong lĩnh vực nông
nghiệp ở nước ta để bảo vệ hạt giống cây nông nghiệp bằng vỏ bọc có thành
phần Ag/Silica và một số chất cần thiết cho sự phát triển của cây.
1.4. Ý nghĩa của đề tài
1.4.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu
Vận dụng những kiến thức đã học từ các môn dinh dưỡng cây trồng,
môn biện pháp sinh học trong xử lý môi trường, môn vi sinh vật vào nghiên
cứu thực tiễn trong quá trình thí nghiệm về nấm, nghiên cứu chế tạo vật liệu
nano composite Ag/Silica nhằm nâng cao kỹ thuật chuyên ngành.
Tích lũy kinh nghiệm cho bản thân: giúp cho em có thêm kinh nghiệm
về các thao tác thực hành trong phòng thí nghiệm, khả năng đọc, nghiên cứu
tài liệu. Mở ra cho mình cái nhìn tổng quan hơn khi nghiên cứu chế tạo vật
liệu nano composite Ag/Silica, và rút ra những bài học về tính kiên trì, niềm
đam mê đối với người làm khoa học.
1.4.2. Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất
Đối với ngành nông nghiệp, đề tài mang đến một kỹ thuật mới nhằm
bảo vệ cây trồng trong giai đoạn nảy mầm, mang lại lợi ích thiết thực trong
việc nâng cao sản lượng cây trồng.
Việc thay thế các chất diệt nấm trong đất bằng việc bọc hạt giống
chống nấm không sử dụng hóa chất độc hại có tác dụng thiết thực trong bảo
vệ môi trường và bảo vệ sức khỏe người sản xuất nông nghiệp.
3
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Các cơ sở nghiên cứu của đề tài
2.1.1. Tình hình bệnh nấm gây hại trên cây đậu tương
Cây đậu tương là cây thực phẩm có hiệu quả kinh tế lại dễ trồng. Sản
phẩm từ cây đậu tương được sử dụng rất đa dạng như dùng trực tiếp hạt hoặc
chế biến thành đậu phụ, ép thành dầu đậu nành, nước tương, làm bánh kẹo,
sữa đậu nành đáp ứng nhu cầu đạm trong khẩu phần ăn hàng ngày của
người cũng như gia súc. Ngoài ra, trồng đậu tương còn có tác dụng cải tạo đất
nhờ hoạt động cố định nitơ của vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trên rễ cây họ đậu.
Nhu cầu đậu tương của nước ta rất lớn nhưng sản xuất trong nước đáp
ứng chưa được tới 10%. Tổng sản lượng đậu tương năm 2005 là 292.700 tấn,
năm 2011 là 350.000 tấn. Tổng nhập khẩu đậu tương năm 2008 là 138.853
tấn (trị giá 107,257 triệu USD), tăng đều qua các năm, và năm 2012 là
1.289.000 tấn (trị giá 777,3 triệu USD). Theo Hiệp hội thức ăn chăn nuôi Việt
Nam, năm 2012, cả nước nhập 3,3 triệu tấn khô đậu nành các loại về phục vụ
cho nhu cầu sản xuất thức ăn chăn nuôi. Đậu tương là mặt hàng nông sản
chiến lược mà Chính phủ đã ưu tiên nghiên cứu và khuyến khích các địa
phương phát triển sản xuất. Đậu tương đang được trồng tại 25 trong số 63
tỉnh thành cả nước, với khoảng 65% diện tích tại các khu vực phía Bắc và
35% tại các khu vực phía Nam. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã
có kế hoạch đẩy mạnh phát triển sản xuất đậu tương theo hướng hàng hóa.
Trong đó, tập trung phát triển đậu tương vụ Đông, Xuân ở phía Bắc, nâng
tổng diện tích đậu tương phía Bắc lên 200.000 ha vào năm 2015 và 250.000
ha vào 2020, đồng thời áp dụng tiến bộ kỹ thuật nâng cao năng suất và chất
lượng đậu tương thương phẩm
4
Trên thế giới, nấm Fusarium oxysporium, Rhizoctonia solani và
Colletotrichum sp. gây thiệt hại nghiêm trọng đối với năng suất của nhiều loại
cây trồng như cây ngũ cốc (lúa, ngô, khoai tây), cây rau (lạc, đậu đỗ, cà chua,
cải bắp, xà lách), cây ăn quả và cây công nghiệp (bông). Nấm gây ra các triệu
chứng thối đen rễ, lở cổ rễ, thối gốc thân, thối thân, khô vằn, thối lá và thiệt

hại 11,6 % tổng sản lượng nông nghiệp trên thế giới (nguồn tin của FAO,
2004). Một trong những loại cây nông nghiệp có giá trị kinh tế cao trên thế
giới và ở nước ta bị hai loại nấm Fusarium oxysporium và Rhizoctinia solani
làm hại nhiều nhất là cây đậu tương. Có đến 97% sản lượng cây lấy dầu trên
thế giới được lấy từ 8 loại cây trồng là: hướng dương, đậu tương, cọ trong
đó đậu tương chiếm 30-35% sản lượng dầu thực vật [6]. Tại Việt Nam trong
10 năm qua diện tích trồng đậu tương bình quân mỗi năm là khoảng 150 - 200
nghìn hécta. Trong đó, các tỉnh phía bắc chiếm 82,6% diện tích trồng và
78,8% sản lượng đậu tương cả nước.
Với nấm Fusarium oxysporium hại đậu tương lưu tồn trong đất và trong
xác cây bệnh. Nấm xâm nhiễm vào rễ qua các vết thương (do cơ học hoặc do
tuyến trùng chích hút rễ) sau đó phát triển lên thân, chủ yếu làm nghẽn sự vận
chuyển nước và chất dinh dưỡng trong cây, gây ra hiện tượng vàng lá và héo
cây, ngoài ra nấm còn tiết chất độc hại cây. Những nhận xét trên cũng tương
tự với kết quả của tác giả Burgess L. W. Nấm Fusarium oxysporium hại đậu
tương tương đối phổ biến ở các vùng chuyên canh như Bắc Giang, Đông Anh,
Gia Lâm. Nấm Fusarium oxysporium là nấm đa thực, được phát hiện ở khắp 3
vùng Bắc Trung Nam. Trên đậu tương nấm gây vàng lá, rễ bị thối, cây dễ
dàng nhổ lên khỏi mặt đất. Bệnh hại nặng trên những ruộng ẩm ướt. Nấm
bệnh lưu tồn trong đất và trong xác cây bệnh. Nấm xâm nhiễm vào rễ qua các
vết thương (do cơ học hoặc do tuyến trùng chích hút rễ), phát triển lên thân,
chủ yếu làm nghẽn sự vận chuyển nhờ nước và chất dinh dưỡng trong cây,
gây ra hiện tượng vàng lá và héo cây, ngoài ra nấm còn tiết độc chất hại cây.
Nấm Rhizoctinia solani gây bệnh cháy lá. Bệnh này đã được ghi nhận
5
trên đậu tương trồng ở vùng nhiệt đới và bán nhiệt đới. Bệnh được ghi nhận
đầu tiên ở Philippines vào năm 1918; sau đó, ở Ấn Độ, Mã Lai, Mexico,
Puerto Rico, miền nam Trung Quốc, Taiwan và Louisiana, Mỹ. Bệ nh cháy lá
làm giảm năng suất đậu tương tới 70% ở Brazil, 60% ở Ấn Độ
Ở Việt Nam, nấm Rhizoctinia solani gây héo cây con hoặc héo khô cây

đậu tương. Cây con thường bị úng và teo tóp lại ở gốc thân, cây bị ngã ngang
khi lá còn xanh tươi, sau đó lá héo. Bệnh thường phát triển mạnh vào khoảng
5-10 ngày sau gieo hạt. Trên cây lớn, bệnh xâm nhiễm ở thân, làm cho mô vỏ
bị thối hay nâu đen, viền vùng thối không đều đặn và có màu nâu đỏ, phần
bệnh hơi lõm vào, sau thân bị nứt ra, lá cháy khô rồi rụng dần. Trên cây
trưởng thành, nấm gây triệu chứng thối lá, thối quả. Trên vùng bị bệnh có thể
tìm thấy những hạch nấm. Bệnh được phát hiện dễ dàng qua sợi nấm, hạch
nấm. Chúng phát triển ngay trên vết bệnh ở gốc thân, phát triển lan lên thân
và vùng đất quanh gốc cây. Rễ cây bị thối và thường có màu nâu đỏ.
Bệnh lở cổ rễ Rhizoctinia solani thường xâm nhập vào cây khi cây vừa
nhú mầm và sau 7 ngày tuổi là thời điểm bệnh bắt đầu phát triển. Bệnh này
thường xuất hiện ở phần rễ của cây. Bên cạnh đó nấm bệnh còn có thể cạnh
tranh thức ăn, chất dinh dưỡng của hạt giống, làm cho hạt giống không thể
nảy mầm. Ban đầu vết bệnh chỉ là một chấm nhỏ màu đen ở gốc thân, cổ rễ
sau đó lan rộng ra gốc thân và bọc quanh cổ rễ, bộ phận bị bệnh bị thối mục,
màu đen ủng nước hoặc hơi khô, cổ rễ bị héo tóp, bộ phận lá thân bị héo rũ
nhưng vẫn giữ được màu xanh ở lá. 5-6 ngày bị héo rũ và chết hàng loạt trên
đồng ruộng, để lại từng chòm vạt trống khuyết cây
Còn với nấm Colletotrichum sp. gây hại trên nhiều loại cây trồng có giá
trị như: cây có múi, ớt, đậu tương, cà chua….Trên đậu tương nấm gây hại trên
thân, cuống lá, quả trên cây khi quả gần chín. Vết bệnh màu nâu tối hay đỏ
nâu. Giai đoạn cuối trên mặt các vết bệnh có những chấm màu đen. Quả bị
nhiễm bệnh, hạt thường nhỏ, nhăn nheo. Bệnh lan truyền qua hạt giống, nấm
có thể gây thối hạt giống trước khi nảy mầm hay gây bệnh cho mầm đậu
6
tương. Trên thân mầm hay trên lá mầm có thể có những vết bệnh màu nâu
đen. Bệnh cây bị gây ra bởi nấm rất nghiêm trọng, làm giảm năng suất cây
trồng, thiệt hại lớn đối với ngưòi làm nông nghiệp.
2.1.2. Một số biện pháp phòng trừ bệnh nấm gây hại trên cây đậu tương
Trước tình hình bệnh nấm gây hại trên cây đậu tương đang ngày càng

nghiêm trọng cần phải có những biện pháp phòng trừ nấm gây bệnh để hạn
chế những tổn thất do nấm gây ra. Chính vì thế người làm nông nghiệp đã sử
dụng một số biện pháp phòng, trừ nấm bệnh thuờng gặp như các phương pháp
canh tác: Làm sạch cỏ, cày bừa, lật đất để vùi hạch nấm, đốt thân cây khô sau
khi thu hoạch, gieo cấy với mật độ thích hợp, bón phân N - P – K cân đối
hoặc dùng một số thuốc hóa học đặc trị nấm như: Validacin, Anvil, Rovral,
Monceren, Topsin-M, Carbenzim…
Tuy nhiên, hiệu quả phòng trừ của những biện pháp này vẫn chưa đem
lại hiệu quả mong muốn. Thông thường, ký sinh gây hại vùng rễ cây trồng
thường rất khó phát hiện và phòng trừ kịp thời vì khi chúng ta phát hiện triệu
chứng thể hiện trên cây (héo, vàng lá) thì ký sinh đã tấn công và hủy hoại một
phần mô cây ký chủ nằm phía dưới mặt đất. Do vậy việc phòng bệnh cây
thường tốn kém, không mang lại hiệu quả cao và cần kết hợp nhiều biện pháp
phòng trừ để mang lại hiệu quả kịp thời. Không những thế việc sử dụng nhiều
loại thuốc hóa học với liều lượng cao trong thời gian dài đã làm mất cân bằng
quần thể vi sinh vật có ích trong đất, tạo điều kiện để nấm bệnh, các loài côn
trùng có hại cho cây trồng kháng thuốc. Dư lượng thuốc trong sản phẩm nông
nghiệp và đất đã làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, môi trường, gây tác hại
nghiêm trọng đối với sức khỏe con người và vật nuôi. Ở một số nước phát
triển, nhiều loại hóa chất bảo vệ thực vật phòng trừ nấm, bệnh đã bị hạn chế
hoặc cấm sử dụng.
7
Ở Việt Nam, một trong những biện pháp phòng trừ nấm đã được nghiên
cứu thực hiện rất sớm là ứng dụng các vi sinh vật đối kháng nấm bệnh cây và
đã đạt được những thành tựu sau: i) Sử dụng vi sinh vật đối kháng nấm như
một sinh vật chức năng trong sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh; ii) Tạo được các
chế phẩm lên men xốp sử dụng nhóm vi nấm Trichoderma để phòng trừ nấm gây
bệnh cây trồng, tuy nhiên tác dụng phòng trừ bệnh của chúng còn chậm.
Trong những năm gần đây biện pháp bọc hạt giống bằng lớp vỏ có thành
phần là các chất bảo vệ thực vật, các chất dinh dưỡng có tác dụng làm giảm

tác hại của nấm trong đất tới cây trồng trong giai đoạn nảy mầm đã được áp
dụng thành công ở nhiều nước. Ngoài ra để hạn chế nấm gây hại trên cây
người ta đã nghiên cứu sử dụng dung dịch nano bạc thay cho các hóa chất
chống nấm lâu nay đã được sử dụng
Nhưng do nấm tồn tại trong đất nên dù nano bạc có khả năng hạn chế
nấm rất tốt cũng không thể phun trực tiếp xuống đất, như thế vừa tốn hoá chất
mà hiệu quả mang lại không cao. Vì thế, cần phải đưa nano bạc lên vật mang
thích hợp và vật mang thích hợp nhất là silica vì silica có thể hút ẩm nhờ hiện
tượng mao dẫn ở hàng triệu khoang rỗng li ti của nó, nano bạc bị hút vào và
bám vào chỗ rỗng bên trong các hạt. Một lượng silica gel cỡ một thìa cà
phê có diện tích tiếp xúc cỡ một sân bóng đá. Mặt khác, silica có giá thành rẻ,
rất phổ biến. Chế tạo vật liệu Ag/Silica để ứng dụng xử lý một số loại nấm
gây bệnh bằng cách bọc hạt giống. Trong điều kiện ở nước ta hiện nay hai
biện pháp này có thể kết hợp sử dụng để đem lại hiệu quả bảo vệ cây trồng,
không làm ô nhiễm môi trường.
8
2.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
2.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ngày nay nguyên tố bạc được thừa nhận là chất sát trùng tự nhiên mạnh
nhất và ít độc nhất có mặt trên trái đất. Với kích thước nano, bạc thể hiện
nhiều tính năng khử trùng ưu việt hơn so với các tác nhân khử trùng khác, do
đó ngày càng được quan tâm nghiên cứu ứng dụng. Việc sử dụng nano bạc để
cải biến các vật liệu truyền thống như chế tạo lớp phủ nano composit trên cơ
sở polyme/nano Ag bám dính tốt trên bề mặt các vật liệu trơ (như gạch men,
kim loại, nhựa ), sản xuất băng gạc khử trùng dùng trong y tế, vải vóc, quần
áo phủ nano bạc, đồng thời đảm bảo tính năng bền nước, bền môi trường và
diệt vi khuẩn, thực sự là một thành tựu đáng kể của công nghệ nano trong lĩnh
vực khử trùng. Các sản phẩm nano bạc ngày càng được ứng dụng rộng rãi
trong các cơ sở y tế, trường học, bệnh viện, trại lính và các địa điểm công
cộng khác, nơi thường có nguy cơ lây lan bệnh cao

Nano bạc được các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm ứng dụng trong
khử trùng chủ yếu là do các hạt nano bạc có năng lượng bề mặt rất lớn nên
khi tiếp xúc với môi trường nước chúng trở thành như một “kho chứa” để giải
phóng từ từ các ion bạc vào dung dịch, nhờ vậy lượng bạc “trong kho” không
bị các thành phần trong dung dịch vô hiệu hóa nhanh như vậy, có thể nói các
hạt nano bạc làm duy trì đặc tính diệt vi sinh vật của ion bạc. Khả năng ứng
dụng nano bạc trong việc khử trùng đã dẫn đến việc xuất hiện nhiều công
trình nghiên cứu về cơ chế diệt vi sinh vật của ion bạc trong những năm gần
đây như trường hợp đối với muối bạc. Khi được thêm vào băng gạc, kem bôi,
bình xịt, vải v.v nano bạc thể hiện chức năng của tác nhân chống viêm
nhiễm và có tác dụng diệt khuẩn phổ rộng bằng cách phá hủy chức năng của
màng tế bào vi sinh vật và hoạt tính của các men [6, 11]. Nano bạc không chỉ
mạnh về khả năng diệt các vi sinh vật gây bệnh mà còn có khả năng ức chế sự
phát triển của các loại nấm, vì thế, việc lựa chọn nano bạc trong nghiên cứu là
rất phổ biến
9
Cho đến nay, theo các thông tin có được, vật liệu nano composite
Ag/Silica là thành phần trong vỏ bọc hạt giống để chống lại tác hại của nấm
và các vi sinh vật có hại tồn lưu trong đất cho cây đậu tương trong giai đoạn
nảy mầm chưa được nghiên cứu thực hiện ở nước ta mặc dầu hạt giống có vỏ
bọc nhập từ nước ngoài đã xuất hiện trên thị trường. Qua các thông tin khoa
học công nghệ nước ngoài về biện pháp bảo vệ cây trồng trong giai đoạn nảy
mầm này có thể thấy đây là một kỹ thuật mới có tiềm năng áp dụng lớn trong
trồng trọt do hiệu quả bảo vệ và kích thích tăng trưởng cây cũng như tác động
bảo vệ môi trường nhờ hạn chế việc đưa các chất bảo vệ thực vật trong đất
Số lượng kết quả nghiên cứu được công bố về hiệu lực khử nấm của
nano bạc rất ít so với số lượng các kết quả được công bố về hiệu lực khử
khuẩn của nano bạc nhưng trong thời gian gần đây có một số công trình cung
cấp nhiều số liệu về hiệu lực khử nấm của nano bạc. Công trình công bố các
số liệu về “tỷ lệ hạn chế” (inhibitoryrate) của dung dịch nano bạc với các hàm

lượng 10 ppm, 25 ppm, 50 ppm và 100 ppm đối với 18 loại nấm gây hại cho
12 loại cây trồng nông nghiệp. Hiệu ứng của các hạt nano bạc lên một số
chủng nấm trên da người được khảo sát. Kết quả nghiên cứu tác dụng của
nano bạc với các hàm lượng 5 ppm, 30 ppm, 130 ppm và 150 ppm đến
Fusarium oxysporum trong 3 môi trường nuôi khác nhau được công bố.
Tại nuớc ta các nghiên cứu về chế tạo nano bạc chủ yếu đuợc triển khai
tại một số Viện nghiên cứu thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam cụ thể như: Viện Hoá học, Viện Công nghệ môi truờng, Viện Khoa học
vật liệu, Học viện Quân sự bộ quốc phòng, các trưòng đại học Quốc gia,
truờng đại học Bách khoa tại Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh. Tuy nhiên
nano bạc đuợc biến tính trên vật mang thì chỉ tìm thấy ở một số công trình
công bố sau:
10
Bão, lũ lụt xảy ra thường xuyên với nước ta, khi đó các công trình vệ
sinh, cống rãnh, nước ngoài đồng ruộng bị ngập trong nước nên các chất
thải của người và gia súc, xác động thực vật cùng hòa vào khiến cho nguồn
nước bị ô nhiễm nghiêm trọng. Vì thế, xử lý nước phục vụ ăn uống và sinh
hoạt là việc làm cấp bách sau mỗi đợt lũ lụt xảy ra. Thầy giáo PGS.TSKH
Trần Hồng Côn truờng đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội, đã nghiên cứu
chế tạo ra bình lọc nước IET cho vùng lũ lụt có sử dụng vật liệu nano
composite Ag/Silica để lọc nước, loại bỏ được các hạt bẩn rất nhỏ kích cỡ vài
nano, khử mùi, lọc kim loại nặng như sắt, mangan, magie, tàn dư thuốc trừ
sâu, các chất bẩn hữu cơ vật liệu nano composite Ag/Silica được thầy chế
tạo theo cách: Ag
+
+ Silica → Ag/Silica. Tức là nano bạc sẽ được gắn lên
vật mang silica sau đó sẽ dùng chất khử là HCHO để khử hết luợng Ag dư
trong dung dịch. Nhưng khi đó Ag được gắn lên silica chưa được chặt chẽ,
khi nước chảy qua vật liệu thì Ag
+

đồng thời sẽ được giải phóng khỏi bề mặt
vật liệu, dẫn đến vật liệu không bền. Bên cạnh đó còn có một số công trình
nghiên cứu về phương pháp chế tạo và hiệu lực khử nấm của các nano
composit Ag-bentonite.
Ứng dụng Ag/Silica là thành phần trong vỏ bọc hạt giống đã chống lại
tác hại của một số loại nấm gây bệnh trong đất cho cây đậu tuơng chưa đuợc
tìm thấy trong các công trình nghiên cứu nào đuợc công bố trong nước.
2.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Một số công trình nghiên cứu trên thế giới về tác dụng diệt nấm của các
hạt nano bạc với nhiều cây trồng khác nhau cũng đã được công bố. Các kết
quả bước đầu cho thấy các hạt nano bạc có khả năng ức chế một số loại nấm
gây bệnh cho cây trồng .Trên thế giới, vấn đề nano bạc được các nhà nghiên
cứu hết sức quan tâm và chú trọng:
11
Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã xác định liều lượng bạc tối đa
không gây ảnh hưởng. Trên cơ sở đó Tổ chức EPA của Mỹ đã xác lập tiêu
chuẩn tối đa cho phép của bạc trong đối với sức khỏe con người là 10g (nếu
hấp thụ từ từ). Nghĩa là, nếu một người trong toàn bộ cuộc đời của mình (70
tuổi) ăn và uống vào 10g bạc, đảm bảo không có vấn đề gì về sức khỏe ,nước
uống của Mỹ là 0.1mg/lít, trong khi cộng đồng châu Âu áp dụng tiêu chuẩn
tối đa cho phép là 0.01mg/lít và tại LB Nga là 0.05mg/lít.
Nhằm đánh giá độc tính của bạc năm 1991 Cục Bảo vệ Môi trường của
Mỹ EPA đưa ra khái niệm liều chuẩn RFD (reference dose) là lượng bạc được
phép hấp thụ mỗi ngày mà không tác động xấu cho sức khỏe trong suốt cuộc
đời. Liều chuẩn được EPA chấp nhận là 5µg/kg/ngày. Như vậy, một người có
trọng lượng 70kg được phép tiếp nhận vào người tối đa 350µg bạc mỗi ngày.
Nồng độ bạc tối đa cho phép trong nước uống của Mỹ là 100µg/lít (EPA
1991). Nếu mỗi ngày uống 2lít nước thì con người nhận vào 200µg bạc, các
loại thực phẩm ăn vào mỗi ngày chiếm trung bình 90µg và phần còn lại dành
cho việc khác không quá 60µg.

Không chỉ ion bạc, mà các ion kim loại qúy khác như Au, Pt, Pd, Ir và
một số kim loại chuyển tiếp khác như Cu, Zn, Fe, Co, Ni cũng đều có khả
năng diệt khuẩn, nhưng chỉ có ion bạc thể hiện tính năng đó mạnh nhất. Ngày
nay các nhà y học có ý kiến thống nhất rằng bạc là một chất kháng vi khuẩn
tự nhiên có độc tính cao đối với hầu hết các loài vi sinh vật, có phổ diệt vi
khuẩn, nấm và virut rất rộng (trên dưới 650 loài, mà chúng không có khả
năng tạo đề kháng chống lại tác động của bạc do bạc ức chế quá trình chuyển
hóa hô hấp và vận chuyển chất qua màng tế bào vi sinh vật.
12
Nhờ vào những thành tựu lớn lao của công nghệ nano mà ngày nay
nguyên tố bạc dưới dạng các hạt nano đã trở thành vật liệu được ứng dụng
rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học - sản xuất như y học, nông nghiệp,
công nghiệp v.v
Liên quan đến cơ chế khử trùng của ion bạc, một số nhà nghiên cứu
nghiêng về các quá trình hóa-lý, chẳng hạn:
- Quá trình ôxy hóa nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn hoặc quá
trình phá hủy nguyên sinh chất bởi ôxy hòa tan trong nước với vai trò xúc
tác của bạc.
- Quá trình vô hiệu hóa men có chứa các nhóm –SH và –COOH; bằng
phá vỡ cân bằng áp suất thẩm thấu; bằng quá trình tạo phức với axit nucleic
dẫn đến thây đổi cấu trúc DNA của vi sinh vật.
- Tác động gián tiếp lên phân tử DNA bằng cách tăng số lượng các gốc
tự do dẫn đến làm giảm hoạt tính của các hợp chất chứa ôxy hoạt động.
- Ức chế quá trình vận chuyển các ion Na
+
và Сa
2+
qua màng tế bào.
Nano bạc được tổng hợp bằng nhiều phương pháp bao gồm phương pháp
khử ion bạc trong môi trường nước với sự có mặt của chất ổn định, khử ion

bạc trong các chất liệu có kết cấu xốp, và phương pháp khử ion bạc trên bề
mặt các vật liệu được chức năng hóa. Các phần tử nano bạc thể hiện những
tính chất nổi bật nhờ tỉ lệ diện tích bề mặt so với thể tích cao, nên được áp
dụng trong rất nhiều lĩnh vực hiện nay. Tuy nhiên, những ứng dụng này bị
hạn chế bởi giá thành cao và khả năng hoạt động của các phần tử nano. Để
khắc phục yếu điểm này, nano bạc đã được kết hợp với nhiều chất nền như
polymers, bột oxit vô cơ. Silica là một trong những chất nền có hiệu quả đối
với nano bạc [10].
Hiện nay, các hạt nano bạc được gắn lên silica được rất nhiều các nhà
khoa học trên thế giới quan tâm chế tạo nhằm ứng dụng cho mục đích khử
trùng một số vi khuẩn gây bệnh. Silica là dạng của anhyđrit axit silicsic có
cấu trúc lỗ xốp rất phát triển. mạng lưới của gel bao gồm các phân tử silic
13
nằm giữa các nguyên tử oxy. Silica dễ dàng hấp phụ các chất phân cực cũng
như các chất có tạo với nhóm hiđroxy các liên kết kiểu cầu hiđro. Silica có thể
tái sinh ở nhiệt độ <200
0
C. Ứng dụng các tính chất này, tác giả Trần Hồng Hà
đã nghiên cứu quá trình tách loại urani bằng cột silica. Kết quả chỉ ra rằng,
urani bị loại bỏ hoàn toàn khi cho chạy qua cột với dung môi HNO
3
4.5M.
Cột nhồi bằng silica có đường kính 0.2 - 0.5 mm, xử lý bằng HNO
3
5M [12].
Hiện nay, bạc cấy lên silica là một vật liệu kháng khuẩn rất hiệu quả
được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, nhiều
báo cáo đã đề cập đến quá trình tổng hợp bạc-silica dùng natri silicat làm tiền
chất chỉ giới hạn đến việc dùng duy nhất một loại axit HCl. Rõ ràng, natri
silicat đã vượt trội tất cả các loại tiền chất silica khác vì nó rẻ tiền và phù hợp

cho sản xuất công nghiệp trên quy mô lớn. Lợi thế này phải phù hợp với loại
acid được chọn cho phản ứng polyme hóa. Trong nghiên cứu của Askwar
Hilonga và các cộng sự đã khảo sát ảnh hưởng của các loại axit khác nhau
như HCl, HNO
3
và H
2
SO
4
lên cấu trúc và hoạt tính xúc tác quang của titan
rỗng. Trong nghiên cứu này thì natri silicate được sử dụng làm tiền chất silica.
Nghiên cứu này cũng đề cập đến các ion Al
3+
được thêm vào để cải thiện tính
chất của sản phẩm cuối cùng. Vì trên thực nghiệm, các ion Al
3+
làm tăng độ
bền hóa học của gel bạc-silica. Các ion Al
3+
làm giảm đáng kể sự biến mất
của các ion silica trong dung dịch nước và làm cho quá trình giải phóng ion
bạc chậm hơn. Các đặc tính của sản phẩm tạo thành cuối cùng được kiểm tra
bằng phương pháp BET. Kết quả đo bằng phương pháp BET đã cho thấy sản
phẩm bạc cấy lên silica dựa trên việc sử dụng axit H
2
SO
4
có những tính chất
tối ưu trong tất cả các trường hợp và thích hợp trong sản xuất công nghiệp
Nhưng chưa có công trình nghiên cứu, chế tạo nào về ion bạc kết hợp với

vật mang silica để làm thành phần bỏ bọc hạt giống giúp chống lại những tác
hại do nấm bệnh gây ra trên cây đậu tương nói riêng và các loại cây nông
nghiệp nói chung.
14
PHẦN 3
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu:
+ Vật liệu nano composite Ag/Silica
+ Ba loại nấm Fusarium oxysporium, Rhizoctinia solani,
Colletotrichum sp.
- Phạm vi nghiên cứu: trong Phòng thí nghiệm
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành
- Địa điểm nghiên cứu: Tầng 4 tòa nhà A30 Viện Công nghệ Môi
trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
- Thời gian nghiên cứu:05/2014 - 08/2014
3.3. Nội dung nghiên cứu
Với mục tiêu đặt ra ở trên, chúng tôi đã tiến hành một số nội dung
nghiên cứu sau:
- Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình hình thái kích thước của vật
liệu nano composite Ag/Silica
- Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng APTES đến hình thái kích thước
của vật liệu nano composite Ag/Silica
- Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ nano bạc đến hình thái kích thước
của vật liệu nano composite Ag/Silica
- Đánh giá khả năng diệt nấm Fusarium oxysporium, Rhizoctinia solani,
Colletotrichum sp. của vật liệu nano composite Ag/Silica.
15
3.4. Phương pháp nghiên cứu
3.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm

3.4.1.1. Thiết bị và hóa chất.
a. Hóa chất
Các hóa chất sử dụng cho việc tiến hành thực nghiệm bao gồm:
-Na
2
Si0
3
.9H
2
O
-AgNO
3
có độ tinh khiết PA (Merck).
-3-Aminopropyltriethoxysilane (APTES) nhập từ công ty Aldrich. Công
thức cấu tạo:
-NaBH
4
nhập khẩu từ hãng Merk.
-Nấm Fusarium oxysporium, Rhizoctinia solani, Colletotrichum sp.
-Môi trường nuôi cấy nấm
b. Thiết bị và dụng cụ
- Máy khuấy IKA RW 20 digital (Anh) tại viện công nghệ môi trường.
- Máy lắc Grant GLS 400 (Anh) tại viện công nghệ môi trường.
- Một số dụng cụ thủy tinh phổ biến trong phòng thí nghiệm: Pipet,
micro pipet, ống đong, đĩa peptri, cốc, bình thủy tinh và bình định mức tại
viện Công nghệ Môi trường.
3.4.1.2. Quy trình chế tạo vật liệu nano composit Ag/Silica.
Để chế tạo vật liệu nano composit Ag/Silicacó khả năng diệt khuẩn cao
chúng tôi tiến hành qua 3 bước sau: chế tạo các hạt Silicagel; chức năng hóa
bề mặt các hạt Silicagel bằng 3-aminopropyltriethoxysilane (3-APTES) để

gắn các nhóm amin (- NH
2
) lên bề mặt vật liệu silica. Cuối cùng ion Ag
+
được gắn lên nhóm amin và khử trực tiếp bằng NaBH
4
tạo thành vật liệu
composit Ag/Silica.
16
a. Quy trình chế tạo hạt silicagel
Chế tạo 5g SiO
2
(từ Na
2
SO
3
.9H
2
O M=284)
Bước 1: Cân 23,7g Na
2
SO
3
.9H
2
O cho vào cốc có chứa 500ml nước RO
khuấy đều bằng máy khuấy IKA RW20 trong 10 phút với tốc độ 1000
vòng/phút (dung dịch A)
Bước 2: Hút 4,5 ml H
2

SO
4
cho vào 9ml nước RO (pha loãng) rồi nhỏ từ
từ dung dịch pha loãng trên vào (1), khuấy trong 10 phút với tốc độ khuấy là
1000 vòng/phút (dung dịch B)
Bước 3: Nhỏ từ từ dung dịch B vào dung dịch A với tốc độ 10 giọt/phút
để thu được dạng gel của silica. Gel silica được già hóa 24h trước khi tiến
hành lọc rửa về pH trung tính và sấy khô trong tử sấy Membert ở 70
0
C trong
48h. Bột silicagel thu được bảo quản trong lọ có gioăng kín. Phương trình
phản ứng xảy ra như sau:
b. Chức năng hóa bề mặt silicagel bằng APTES
Tiến hành chức năng hóa bề mặt silicagel bằng APTES với 6 mẫu thí
nghiệm
Mẫu 1: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 1,5ml dung dịch APTES 1%
Mẫu 2: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 2ml dung dịch APTES 1%
Mẫu 3: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 2,5ml dung dịch APTES 1%
Mẫu 4: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 3ml dung dịch APTES 1%
17
Mẫu 5: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 3,5ml dung dịch APTES 1%
Mẫu 6: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 4ml dung dịch APTES 1%
Sau đó, các mẫu được lắc đều bằng máy vortex trong 5 phút. Tiếp theo,
dùng giấy màng nhôm bọc kín rồi cho vào sấy ở 80

0
C. Sau 3 giờ, vật liệu
được để nguội về nhiệt độ phòng và rửa bằng nước cất 2-3 lần để loại bỏ
APTES dư. Vật liệu sau đó được sấy khô trong tủ Melbert (Đức) ở 80
0
C trong
20h, cuối cùng thu được vật liệu silica đã được chức năng hóa (AFSBs) được bảo
quản trong bình nhựa.
c. Gắn nano bạc lên vật liệu amin_silicagel
Thực hiện gắn nano bạc lên vật liệu amin_silicagel theo các mẫu sau:
Cân 2 gam vật liệu silicagel đã được chức năng hóa (AFSBs) cho vào
ống nghiệm 1chứa sẵn 4ml dung dịch AgNO
3
0,25%
Cân 2 gam vật liệu silicagel đã được chức năng hóa (AFSBs) cho vào
ống nghiệm 2 chứa sẵn 4ml dung dịch AgNO
3
0,5%
Cân 2 gam vật liệu silicagel đã được chức năng hóa (AFSBs) cho vào
ống nghiệm 3 chứa sẵn 4ml dung dịch AgNO
3
0,75%
Cân 2 gam vật liệu silicagel đã được chức năng hóa (AFSBs) cho vào
ống nghiệm 4 chứa sẵn 4ml dung dịch AgNO
3
1%;
Mẫu được khuấy đều trong bóng tối bằng máy khuấy IKA RW 20
digital. Sau 4 giờ, vật liệu Ag
+
/ AFSBs được rửa nhẹ bằng nước cất 1 – 2 lần

để loại bỏ các ion Ag
+
tự do trong nước. Sau đó, Ag
+
/ AFSBs được phân tán
trong 50 ml nước cất và khuấy với tốc độ 500-7000v/phút. Tiếp theo, nhỏ từ
từ (3giọt/giây) dung dịch NaBH
4
0.05M vào hỗn hợp cho tới khi màu các hạt
vật liệu chuyển sang màu vàng đậm, thể hiện sự tạo thành các hạt nano bạc thì
dừng nhỏ NaBH
4
và khuấy thêm 5 phút nữa. Sau khi phản ứng hoàn thành,
18
mẫu được lọc và rửa sạch với nước cất. Cuối cùng, vật liệu Ag/Silica được
sấy khô tại 50
0
C trong 15 – 20 giờ. Quá trình tổng hợp nano bạc gắn trên
silica được mô tả trên hình 3.1.
Hình 3.1. Quá trình tổng hợp nano bạc gắn lên silica được chức năng hóa
(Ag-NPBs)
19
Toàn bộ quy trình chế tạo vật liệu Ag/Silica được tóm tắt trong sơ đồ
hình 3.2.
Hình 3.2 : Quy trình chế tạo vật liệu Ag/Silica
Lắc đều rồi ủ ở
80
0
C trong 2 giờ
Khuấy đều trong

4 giờ ở bóng tối
Rửa và sấy khô
vật liệu ở 80
0
C
Tốc độ 3-4
giọt/giây
Dung dịch APTES 1%
Dung dịch APTES 1%
Vật liệu silicagel
(kích thước 0.5 – 1mm)
Vật liệu silicagel
(kích thước 0.5 – 1mm)
Hỗn hợp
Silicagel và APTES
Hỗn hợp
Silicagel và APTES
Vật liệu Amin/silicagel
(AFSBs)
Vật liệu Amin/silicagel
(AFSBs)
Dung dịch AgNO
3
Dung dịch AgNO
3
Vật liệu
Ag
+
/amin_silicagel
(AFSB- Ag

+
)
Vật liệu
Ag
+
/amin_silicagel
(AFSB- Ag
+
)
Dung dịch NaBH
4
Dung dịch NaBH
4
Vật liệu Ag/Silica
(Ag- NPB)
Vật liệu Ag/Silica
(Ag- NPB)
20
3.4.1.3. Quy trình thí nghiệm đánh giá khả năng diệt nấm Fusarium
oxysporium, Rhizoctinia solani, Colletotrichum sp.của vật liệu Ag/Silica
Hình 3.3. Sơ đồ quy trình thí nghiệm đánh giá khả năng diệt nấm
Fusarium oxysporium, Rhizoctinia solani, Colletotrichum sp.
của vật liệu Ag/Silica
3.4.2. Phương pháp theo dõi
Pha chế môi trường nuôi cấy nấm
Đun sôi nhẹ và để môi trường
về nhiệt độ phòng
Trộn vật liệu Ag/Silica vào
môi trường nuôi nấm
Đổ môi trường ra đĩa petri

Đặt khối lượng nấm vào trong
đĩa petri đã được
đổ môi trường
Nuôi cấy trong tủ ấm
ở nhiệt độ 37
0
C
Đọc kết quả
sau 1,2 hay
3,6 ngày theo
từng loại nấm
21
Tiến hành theo dõi với 5 mẫu thí nghiệm
Mẫu 1: Hút 190ml Na
2
SO
3
.9H
2
O cho vào cốc thuỷ tinh, sau đó, thêm
7ml H
2
O rồi đo pH ban đầu của dung dịch và dung dịch được khuấy đều trong
thời gian 10 phút bằng máy khuấy IKA RW 20 với tốc độ 1000 vòng/phút.
Tiếp theo, nhỏ từ từ lượng H
2
SO
4
vào mẫu trên và khuấy đều thêm 10 phút
nữa. Đo pH cuối cùng của mẫu

Các mẫu 2, 3, 4, 5 làm tương tự theo lượng hoá chất cho vào trong
bảng sau
Bảng 3.1: Lượng hoá chất cho vào mỗi mẫu
M
1
M
2
M
3
M
4
M
5
Na
2
SO
3
.9H
2
O (ml) 190 190 190 190 190
H
2
O (ml) 7 6 5 4 3
H
2
SO
4
(ml) 3 4 5 6 7
pH ban đầu 11 11 11 11 11
pH cuối cùng 10,5 8,5 7 4 2

Kết quả ban đầu nhìn thấy mẫu M
2
và M
3
có tạo gel còn mẫu M
1
, M
4
,
M5 không tạo gel
Theo dõi sự ảnh hưởng của quá trình chức năng hóa bề mặt silicagel
bằng APTES 1% qua bảng 3.2
Mẫu 1: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 1,5ml dung dịch APTES 1%
Mẫu 2: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 2ml dung dịch APTES 1%
Mẫu 3: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 2,5ml dung dịch APTES 1%
Mẫu 4: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 3ml dung dịch APTES 1%
Mẫu 5: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 3,5ml dung dịch APTES 1%
22
Mẫu 6: cân 2 gam silicagel vào ống nghiệm, sau đó cho thêm vào ống
nghiệm 4ml dung dịch APTES 1%
Bảng 3.2 : Lượng hóa chất cho vào mẫu khi chức năng hóa bề mặt
silicagel bằng APTES 1%
Mẫu Khối lượng silica
(gam)
Thể tích APTES

1% (ml)
1 2 1.5
2 2 2
3 2 2.5
4 2 3
5 2 3.5
6 2 4
Theo dõi quá trình gắn nano bạc lên vật liệu amin_silicagel qua bảng 3.3 sau:
Bước 1: Chuẩn bị các mẫu sau
Mẫu 1: cho 2 gam khối lượng Silicagel vào cốc thuỷ tinh, sau đó thêm
4ml AgNO
3
với hàm lượng Ag là 0,25 % và khuấy đều bằng máy từ
Mẫu 2: cho 2 gam khối lượng Silicagel vào cốc thuỷ tinh, sau đó thêm
4ml AgNO
3
với hàm lượng Ag là 0,5 % và khuấy đều bằng máy từ
Tương tự như thế với mẫu 3, 4 nhưng với hàm lượng Ag là 0,75%; 1%
23
Bảng 3.3 : Lượng hóa chất cho vào mẫu trong quá trình gắn nano
bạc lên vật liệu amin_silicagel
Mẫu Khối lượng vật
liệu silicagel
(gam)
AgNO
3
(ml) Hàm lượng
AgNO
3
(%)

1 2 4 0,25
2 2 4 0,5
3 2 4 0,75
4 2 4 1
Bước 2: nhỏ từ từ (3giọt/giây) dung dịch NaBH
4
0.05M vào các mẫu
trên cho tới khi màu các hạt vật liệu chuyển sang màu vàng đậm, thể hiện sự
tạo thành các hạt nano bạc thì dừng nhỏ NaBH
4
.
Tương ứng với % AgNO
3
cao thì lượng NaBH
4
nhỏ vào mẫu đó sẽ có
màu vàng đậm nhanh hơn và chỉ cần hàm lượng NaBH
4
nhỏ vào là rất ít, chỉ
khoảng 0,5ml.
3.4.3. Phương pháp xử lý số liệu
3.4.3.1. Phương pháp Brunauer - Emmett – Teller ( BET ).
Diện tích bề mặt riêng của vật liệu Ag/Silica và đường kính lỗ xốp
được xác định bằng phương pháp BET. Trong phương pháp BET, thể tích của
khí được hấp phụ được đo ở nhiệt độ không đổi, khi đó nó là hàm của áp suất
và đồ thị được xây dựng là P/V(P
o
-P) theo P/P
o
. Xây dựng biểu đồ mà P/V(P

o
-
P) phụ thuộc vào P/P
o
sẽ nhận được một đoạn thẳng trong khoảng giá trị của
áp suất tương đối từ 0,05 đến 0,3. Độ nghiêng (tgα) và tung độ của điểm cắt
cho phép xác định thể tích của lớp phủ đơn lớp (lớp đơn phân tử) V
m
và hằng
số C.
Bề mặt riêng xác định theo phương pháp BET là tích số của số phân tử
bị hấp phụ nhân với tiết diện ngang của một phân tử chiếm chỗ trên bề mặt
vật rắn. Diện tích bề mặt riêng được tính theo công thức:
24
S= n
m
A
m
N (m
2
/g)
Trong đó:
S : diện tích bề mặt (m
2
/g).
n
m
: dung lượng hấp phụ (mol/g).
A
m

: diện tích bị chiếm bởi một phân tử (m
2
/phân tử).
N : số Avogadro ( số phân tử/mol) [11].
Trường hợp hay gặp nhất là hấp phụ vật lý của Nitơ (N
2
) ở 77K có tiết
diện ngang của N
2
bằng 0,162 nm
2
. Nếu V
m
được biểu diễn qua đơn vị cm
3
/g
và S
BET
là m
2
/g thì ta có biểu thức:
S
BET
= 4,35V
m
.
Diện tích bề mặt của được xác định bằng sự hấp phụ khí N
2
. Đường
hấp phụ đẳng nhiệt của N

2
được xác định ở vùng áp suất tương đối từ 0 tới 1
và ở nhiệt độ 77.35K.
3.4.3.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR).
Sử dụng phổ hồng ngoại (IR) để xác định được sự có mặt của nhóm
chức amin (-NH
2
) trên vật liệu silicagel sau khi chức năng hóa bề mặt
silicagel bằng APTES.
Nếu cho một chùm tia hồng ngoại đi qua một mẫu chất nào đó thì một
phần năng lượng của nó sẽ bị hấp thụ để kích thích sự chuyển mức dao động
của các phân tử trong mẫu. Nếu ghi sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào số
sóng ν ta thu được phổ hồng ngoại của mẫu
Cơ sở của phương pháp phổ hồng ngoại là định luật Lambert – Beer.
I = I
0
. 10
-εCl
25
Trong đó:
I
0
– Cường độ của tia sáng đơn sắc đi qua chất.
I – Cường độ của tia sáng sau khi đi qua chất
ε – Hệ số hấp thụ phân tử, ε là hằng số ở một bước sóng nhất định, nó phụ
thuộc vào bản chất của chất, bản chất dung môi, bước sóng và nhiệt độ. Đơn
vị của ε là l/mol.cm.
C – là nồng độ dung dịch (mol/l).
l – Độ dày của cuvet (cm).
Thực tế người ta thường dùng đại lượng mật độ quang D:

D = lg(I
0
/I) = εCl
Trong phổ hồng ngoại, độ hấp thụ ánh sáng thường được đo bằng đại
lượng truyền qua T.
T = (I/I
0
).100%
Các máy quang phổ hiện đại thường cho phổ biểu thị sự phụ thuộc của
T hoặc D vào số sóng ν. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của độ truyền qua (độ
hấp thụ) vào bước sóng được gọi là phổ hồng ngoại. Khi phân tử chất hấp thụ
năng lượng, các nguyên tử sẽ dao động quanh vị trí cân bằng làm độ dài liên
kết và góc hoá trị thay đổi tuần hoàn. Tuy nhiên, chỉ những dao động làm thay
đổi momen lưỡng cực mới xuất hiện tín hiệu hồng ngoại.Mỗi chất, mỗi nhóm
chức, mỗi liên kết có tần số đặc trưng riêng được thể hiện ở các pic trên phổ
hồng ngoại. Căn cứ vào tần số này, ta sẽ xác định được liên kết giữa các
nguyên tử, nhóm nguyên tử, từ đó xác định được cấu trúc phân tử.
3.4.3.3. Phương pháp hấp thụ nguyên tử UV – VIS. [7]
UV-VIS (Ultraviolet–visible spectroscopy) là phương pháp phân tích
sử dụng phổ hấp thụ hoặc phản xạ trong phạm vi vùng cực tím cho tới vùng
ánh sáng nhìn thấy được. Khi phân tử hấp thụ bức xạ UV-VIS, các electron