Luận án Nghiên cứu chế tạo và sử dụng vật liệu nano bạc, đồng, sắt để xử lý vi khuẩn lam độc trong thủy vực nước ngọt

ấm có 4 cánh 
(trƣởng thành) Ďƣợc lựa chọn và bổ sung vào bình tam giác chứa 100 mL môi 
trƣờng nuôi bèo (Ďã bổ sung 0; 0,01; 0,05; 0,1; 1 và 5 ppm dung dịch nano Ďồng) 
nhằm Ďánh giá Ďộc tính của vật liệu nano Ďồng Ďến sinh trƣởng của bèo Lemma sp. 
Kích thƣớc hạt vật liệu nano Ďồng sử dụng trong nghiên cứu trong khoảng 25-40 nm. 
Độc tính của nano Ďồng Ďến sinh trƣởng của bèo Ďƣợc theo dõi trong 7 ngày. Sinh 
trƣởng của bèo Ďƣợc Ďánh giá thông qua sự thay Ďổi về khối lƣợng bèo giữa ngày thí 
nghiệm cuối cùng so với ngày Ďầu tiên của thí nghiệm. Khả năng ức chế sinh trƣởng 
Ďƣợc tính bằng công thức sau [151]: 
 Hiệu suất ức chế tăng trƣởng của vật liệu Ďến bèo Lemna sp. (%) = [(sinh 
khối mẫu Ďối chứng - sinh khối mẫu thí nghiệm)/sinh khối mẫu Ďối chứng] x 100. 
 58 
2. Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của vật liệu nano đồng đến giáp xác Daphnia 
magna. 
D. magna Ďƣợc cung cấp bởi công ty Microbiotests Inc (Bỉ) và nuôi trong môi 
trƣờng COMBO (APHA, 2012) ở Ďiều kiện nhiệt Ďộ khoảng 210C ± 10C, chu kỳ 
sáng:tối là 16:8 giờ với cƣờng Ďộ chiếu sáng từ 500 - 800 lux [150]. Thức ăn cho D. 
magna sử dụng trong nghiên cứu này là tảo lục Chlorella vulgaris. Môi trƣờng và 
thức ăn Ďƣợc thay mới sau mỗi 2 ngày nuôi cấy cho Ďến khi Ďủ số lƣợng D. magna 
cho thí nghiệm kiểm tra Ďộc tính. 10 cá thể D. magna con (1 ngày tuổi) Ďƣợc lựa 
chọn ngẫu nhiên cho mỗi thí nghiệm kiểm tra Ďộc tính và nuôi riêng lẻ trong các 
bình thủy tinh 100 mL. D. magna Ďƣợc phơi nhiễm với vật liệu nano Ďồng ở 6 nồng 
Ďộ khác nhau [0,01; 0,05; 0,1; 1; 3 và 5 ppm] và môi trƣờng Ďối chứng (môi trƣờng 
không chứa vật liệu nano Ďồng). Kích thƣớc hạt vật liệu nano Ďồng sử dụng trong 
nghiên cứu trong khoảng 25-40 nm. Các nồng Ďộ thí nghiệm Ďƣợc lặp lại bốn lần. 
Độc tính của vật liệu nano Ďồng Ďến D. magna Ďƣợc tính bằng tỷ lệ % số lƣợng con 
sống/chết sau 24h và 48h. Ƣớc tính giá trị LC50 tại thời Ďiểm 24 và 48 giờ của nano 
Ďồng bằng phƣơng pháp Probit sử dụng phần mềm SPSS 23 [152]. 
2.5.5. Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của vật liệu nano đối với mẫu nước thực tế 
(mẫu nước hồ Tiền) 
Để nghiên cứu ảnh hƣởng ức chế của vật liệu nano Ďồng lên quần xã thực vật 
tự nhiên trong hệ sinh thái nƣớc ngọt, mô hình mô phỏng thu nhỏ Ďã Ďƣợc thực hiện 
với thể tích 10L. Nƣớc hồ Tiền (Đại Học Bách Khoa Hà Nội) Ďƣợc sử dụng cho thí 
nghiệm này vì Ďây là hồ nƣớc bị ô nhiễm phú dƣỡng Ďiển hình và có sự hiện diện 
ƣu thế của nhóm VKL Microcystis trong thành phần quần xã thực vật phù du, 
thƣờng xuyên gây ra hiện tƣợng “nở hoa” nƣớc trong hồ. Mẫu nƣớc sau khi lấy tại 
hồ Tiền Ďƣợc chuyển ngay về phòng thí nghiệm và tiến hành lọc với lƣới lọc bằng 
vải có kích thƣớc lỗ lớn Ďể loại bỏ các tạp chất thô nhƣ: lá cây và các loại rác vô cơ, 
hữu cơ khác. Dung dịch nano Ďồng có nồng Ďộ 1 ppm Ďƣợc sử dụng nhằm Ďánh giá 
khả năng ức chế sinh trƣởng của thực vật phù du và VKL Microcystis có mặt trong 
thành phần nƣớc hồ Tiền. Hai công thức thí nghiệm Ďã Ďƣợc bố trí, bao gồm: mẫu 
Ďối chứng (control, nƣớc hồ Tiền), nano Ďồng (nƣớc hồ Tiền bổ sung dung dịch nano 
Ďồng 1ppm). Các công thức thí nghiệm Ďƣợc lặp lại hai lần và Ďặt ở nhiệt Ďộ phòng 
dao Ďộng trong khoảng 25-280C và Ďƣợc khuấy trộn 4-5 lần/ngày. Các thông số thuỷ 
 59 
lý (nhiệt Ďộ, pH, oxi hoà tan), thuỷ hoá (NH4
+
-N và PO4
3-
-P) và sinh học Ďƣợc thu và 
phân tích ở các ngày D0, D1, D2, D3, D4 và D8. 
2.6. Các phƣơng pháp xác định sinh trƣởng của tảo 
2.6.1. Phương pháp xác định mật độ quang OD 
Hai chủng tảo Ďƣợc nuôi cấy và lấy mẫu theo chu kỳ Ďể xác Ďịnh Ďộng thái 
sinh trƣởng bằng cách thu sinh khối và Ďo mật Ďộ quang ở bƣớc sóng OD 680 nm. 
Để thực hiện phƣơng pháp, 4 mL mẫu sinh khối tảo Ďƣợc thu ở các thời Ďiểm khảo 
sát. Sau Ďó mẫu Ďƣợc Ďo mật Ďộ quang bằng máy Ďo quang phổ UV-VIS (Simadzu, 
Nhật Bản) ở bƣớc sóng 680 nm tại Viện Công nghệ Môi trƣờng, Viện Hàn lâm 
Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 
2.6.2. Phương pháp xác định mật độ tế bào 
Để Ďánh giá ảnh hƣởng của vật liệu nano Ďến sinh trƣởng của hai loại tảo, mật 
Ďộ tế bào thực vật nổi trong 1mL mẫu Ďƣợc Ďếm trên buồng Ďếm Sedgwick - Raffter 
(20mm x 50mm x 1mm) [153]. 
Số lƣợng tế bào Ďƣợc tính theo công thức nhƣ sau: 
N0 /mL = C x 
1000 mm
3
 LxDxWxS
 (1.3) 
 Trong Ďó: C: Số lƣợng tế bào Ďếm Ďƣợc 
 L: Chiều dài của mỗi thƣớc 
 D: Chiều sâu của thƣớc 
 W: Chiều rộng của thƣớc 
 S: Số ô Ďếm 
2.6.3. Phương pháp xác định hàm lượng Chla [154] 
Để Ďánh giá biến Ďộng mật Ďộ tảo và ảnh hƣởng của vật liệu nano Ďến sinh 
trƣởng của hai loại tảo, hàm lƣợng chla là một thông số Ďƣợc xác Ďịnh ở các thời 
Ďiểm khảo sát. Lấy một lƣợng thể tích nhất Ďịnh các dịch nuôi cấy VKL M. 
aeruginosa KG, tảo lục C. vulgaris và nƣớc hồ Tiền (Bách Khoa) lọc qua giấy lọc 
GF/C với kích thƣớc lỗ 45 µm (Whatman GF/C, Anh). Mẫu Ďƣợc chiết bằng acetone 
(90%). Hàm lƣợng chla Ďƣợc tính theo công thức của Lorezen (1967) nhƣ sau: 
Trƣớc axit: 
 ( 
 ) ( 
 ) (1.4) 
 60 
Sau axit: 
 ( 
 ) ( 
 ) (1.5) 
 (
 ⁄ ) 
( 
 ) 
 (1.6) 
Trong Ďó: 
 Ana: hấp thụ tại bƣớc sóng khi không có axit; 
 Aa: hấp thụ tại bƣớc sóng Ďã có axit; 
 v: là thể tích axeton ngâm mẫu (10mL); 
 V: là thể tích lọc mẫu (l); 
 l: khoảng cách quang học của cuvet (1cm). 
2.7. Các phƣơng pháp phân tích chất lƣợng môi trƣờng nƣớc 
Bên cạnh các chỉ tiêu sinh học, các thông số thủy lý và thủy hóa cũng Ďƣợc 
xác Ďịnh nhằm Ďánh giá chất lƣợng môi trƣờng trƣớc và sau xử lý với vật liệu nano. 
2.7.1. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu thủy lý, thủy hóa 
Các chỉ tiêu thủy lý bao gồm: nhiệt Ďộ, Ďộ oxy hòa tan (DO), Ďộ dẫn Ďiện 
tổng chất rắn hòa tan (TDS), pH Ďƣợc Ďo hàng ngày. Các chỉ tiêu này Ďƣợc Ďo bằng 
thiết bị Ďo nhanh WQC-DDK 24A (TOA, Nhật Bản). 
Các chỉ tiêu thủy hóa nhƣ: NH4
+ 
(mgN/l), PO4
3- (mgP/l), Ďƣợc thu mẫu sau 0, 
1, 2, 3, 4 và 8 ngày Ďặt thí nghiệm và Ďƣợc xác Ďịnh bằng phƣơng pháp so màu trên 
máy Ďo quang UV-VIS 2450, Shimadzu-Nhật. Xác Ďịnh hàm lƣợng các chỉ tiêu nói 
trên dựa theo các phƣơng pháp tiêu chuẩn của Mỹ [APHA, 1995]. 
2.7.2. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng NH4
+
(mg/L) 
Trong môi trƣờng kiềm, với sự có mặt của citrate trinatri và natri hypoclorit, 
ion amôni phản ứng với phenol tạo ra phức màu xanh, Ďồng thời sử dụng cyanua natri 
làm chất xúc tác của phản ứng. Phép so màu Ďƣợc thực hiện ở bƣớc sóng 630 nm. 
2.7.3. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng PO4
3- 
(mg/L) 
Trong môi trƣờng axit, các ion photphat PO4
3- phản ứng với amoni molybdat 
tạo thành phức chất photphomolybdic. Phức chất này phản ứng với axit ascobic cho 
dung dịch màu xanh. Phức chất kali antimoin tartrat Ďƣợc cho thêm vào Ďể thúc Ďẩy 
phản ứng và nhằm hạn chế ảnh hƣởng của quá trình thuỷ phân một số chất hữu cơ 
trong quá trình phản ứng. Phép so màu Ďƣợc thực hiện ở bƣớc sóng 885 nm. 
 61 
2.8. Các phƣơng pháp quan sát hình thái tế bào 
2.8.1. Phương pháp quan sát bề mặt tế bào 
Dịch nuôi cấy của VKL M. aeruginosa KG và tảo lục C. vulgaris Ďƣợc ly 
tâm (5000v/p) trong 10 phút Ďể thu sinh khối tế tào. Sau Ďó mẫu tế bào Ďƣợc xử lý 
trong dung dịch 2,5% glutaraldehyte/cacodylate 0,1M, pH = 7,2- 7,4. Sau khi rửa 
bằng dung dịch cacodylate 0,1M, mẫu tế bào Ďƣợc cố Ďịnh lại bằng dung dịch OsO4 
1% trong cacodylate 0,1M. Sau khi Ďể khô, mẫu Ďƣợc Ďƣa lên Ďế, phủ màng dẫn 
Ďiện Pt- Pd. Mẫu tế bào Ďƣợc quan sát dƣới kính SEM HITACHI S4800 tại Phòng 
kính hiển vi Ďiện tử, Viện vệ sinh Dịch Tễ trung ƣơng. 
2.8.2. Phương pháp quan sát cắt lát mỏng mẫu tế bào 
Dịch nuôi cấy của VKL M. aeruginosa KG và tảo lục C. vulgaris Ďƣợc ly 
tâm (5000v/p) trong 10 phút Ďể thu sinh khối tế tào. Mẫu các tế bào sau Ďó Ďƣợc xử 
lý trong dung dịch 2,5% glutaraldehyte/cacodylate 0,1M, pH= 7,2 - 7,4. Sau khi rửa 
bằng dung dịch cacodylate 0,1M, mẫu tế bào Ďƣợc cố Ďịnh lại bằng dung dịch OsO4 
1% trong cacodylate 0,1M. Sau Ďó mẫu sẽ Ďƣợc xử lý bằng cách kết tinh trong 
époxyrein; cắt lát siêu mỏng ở mức 50-100nm và nhuộm bằng Uranyl Acetate sẽ 
Ďƣợc quan sát lát cắt bằng kính hiển vi Ďiện tử truyền qua (TEM) ở các Ďộ phóng 
Ďại khác nhau Ďể quan sát sự khác biệt vi cấu trúc giữa tế bào Ďối chứng (không có 
sự tác Ďộng của vật liệu nano) và tế bào thí nghiệm (có sự tác Ďộng của vật liệu 
nano). Trong luận án này, mẫu tế bào Ďƣợc quan sát dƣới kính (TEM) JEOL 1010 
tại Phòng kính hiển vi Ďiện tử, Viện vệ sinh Dịch Tễ trung ƣơng. 
2.9. Phƣơng pháp thống kê và xử lý số liệu 
 Trong luận án này, chúng tôi sử dụng phƣơng pháp thống kê Ďể xử lý số liệu 
thực nghiệm và Ďánh giá Ďộ tin cậy của phƣơng pháp phân tích bằng các phần mềm 
nhƣ GraphPad 6; excel 2010; OriginPro 8 và SPSS 23.0 với ý nghĩa xác suất thống 
kê ρ < 0,05. Tất cả các thí nghiệm Ďều Ďƣợc lặp lại ba lần. 
 62 
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Tổng hợp vật liệu nano 
Với mục tiêu nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano Ďể xử lý VKL trong các 
thủy vực nƣớc ngọt nên việc khảo sát một số Ďặc trƣng của vật liệu Ďã Ďƣợc tiến 
hành. Nhƣ Ďã Ďề cấp trong chƣơng 2 của Luận án, các hạt nano kim loại bạc và 
Ďồng Ďƣợc tổng hợp bằng phƣơng pháp khử hóa học, vật liệu nano sắt từ Ďƣợc tổng 
hợp bằng phƣơng pháp Ďồng kết tủa. Đây Ďều là hai phƣơng pháp phổ biến Ďể chế 
tạo vật liệu nao kim loại và nano từ tính [3, 4, 23, 24, 38]. Tuy nhiên, tính chất và 
Ďặc trƣng của hạt nano Ďƣợc tổng hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: pH, nhiệt 
Ďộ, nồng Ďộ và tỷ lệ các chất tham gia phản ứng, tỷ lệ chất ổn Ďịnh Nếu các Ďiều 
kiện thực nghiệm không Ďƣợc kiểm soát tốt thì các hạt nano thu Ďƣợc thƣờng không 
Ďồng Ďều, phân bố với kích thƣớc rộng Ďồng thời Ďộ tinh thể kém Ďối với hạt nano 
kim loại và với hạt nano từ tính thì ngoài pha Fe3O4 có thể tồn tại các pha khác nhƣ 
α-Fe2O3 hay các hydroxit vô Ďịnh hình. 
Trong nhiều năm qua, các nghiên cứu thƣờng tập trung tổng hợp và khảo sát 
các tính chất của các mẫu hạt nano kim loại có kích thƣớc nanomet và các mẫu hạt 
nano Fe3O4 có kích thƣớc trong vùng siêu thuận từ [3, 4, 28, 155]. Các kết quả công 
bố chỉ ra rằng Ďặc trƣng của các hạt nano phụ thuộc nhiều vào kích thƣớc hạt, hình 
dạng và phƣơng pháp tổng hợp. Do Ďó, mỗi loại vật liệu khác nhau cần có các 
nghiên cứu cụ thể khác nhau. Vì vậy, trong phạm vi của luận án và trong nội dung 
của phần này chúng tôi sẽ tập trung tổng hợp và khảo sát một số Ďặc trƣng Ďiển hình 
của hạt nano kim loại có kích thƣớc nanomet và vật liệu hạt nano Fe3O4 có kích 
thƣớc trong vùng siêu thuận từ nhằm thu nhận vật liệu có Ďặc Ďiểm tối ƣu Ďể ứng 
dụng thực nghiệm xử lý VKL. 
3.1.1. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng tới đặc trưng của vật liệu nano bạc tổng 
hợp bằng phương pháp khử hóa học 
3.1.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nồng độ NaBH4/Ag
+
Để khảo sát ảnh hƣởng của tỷ lệ nồng Ďộ NaBH4/Ag
+
 trong phản ứng khử lên 
sự hình thành kích thƣớc, hình dạng và hiệu ứng cộng hƣởng Plasmon bề mặt của 
vật liệu nano bạc, chúng tôi tiến hành nghiên cứu các mẫu vật liệu Ďƣợc tổng hợp ở 
các tỷ lệ NaBH4/Ag
+
 khác nhau. Các mẫu Ďƣợc ký hiệu là M1, M2, M3, M4 và M5 
tƣơng ứng với tỷ lệ NaBH4/Ag
+
 lần lƣợt là 1/1; 1/2; 1/3; 1/4; 1/5. Kết quả nghiên 
 63 
cứu Ďƣợc thực hiện bằng các phép Ďo quang phổ UV-VIS và kính hiển vi Ďiện tử 
truyền qua (TEM). 
Trong phƣơng pháp khử hóa học, vật liệu bạc nano chủ yếu Ďƣợc Ďiều chế từ 
các phản ứng khử ion Ag+ trong dung dịch muối bạc thành Ag0 nhờ các tác nhân 
khử. Sự hình thành các hạt nano bạc có thể Ďƣợc giải thích theo phản ứng nhƣ sau: 
2AgNO3 + 2NaBH4 = 2Ag
0
 + B2H6 + H2 + 2NaNO3 
Tác nhân khử và nồng Ďộ Ag+ là yếu tố có tính chất quyết Ďịnh kích thƣớc, 
hình dáng hạt tạo thành [14]. Các tác nhân khử thƣờng Ďƣợc sử dụng nhƣ: NaBH4, 
các amine, aldehydes... [15]. Trong luận án này chúng tôi sử dụng NaBH4 vì Ďây là 
chất khử mạnh có xu hƣớng tạo ra các hạt nano bạc kích thƣớc nhỏ và Ďồng Ďều. Do 
Ďó, nồng Ďộ NaBH4 là một trong những yếu tố quyết Ďịnh và ảnh hƣởng trực tiếp 
Ďến quá trình hình thành sản phẩm nano bạc. Nồng Ďộ NaBH4 không Ďƣợc quá lớn 
Ďể tránh quá trình phản ứng xảy ra quá nhanh, các hạt bạc nano tạo thành dễ có khả 
năng keo tụ. 
Hình 3.1. Phổ UV-VIS các mẫu nano Ag phụ thuộc tỷ lệ nồng độ NaBH4/Ag
+
Hình 3.1 trình bày kết quả Ďo phổ UV-VIS của các mẫu vật liệu nano bạc 
tổng hợp bằng phƣơng pháp khử hóa học ở các tỷ lệ NaBH4/Ag
+
 khác nhau. Kết quả 
cho thấy phổ UV-VIS của các mẫu Ďều hấp thụ bƣớc sóng dao Ďộng trong khoảng 
từ 390 - 430 nm. Đây cũng là khoảng dao Ďộng phổ UV-VIS Ďặc trƣng của dung 
dịch keo nano bạc, cƣờng Ďộ của Ďỉnh cao tƣơng ứng với nồng Ďộ của các hạt nano 
trong nƣớc của dung dịch Ďo [156]. Phổ hấp thụ quang học của các hạt nano kim 
loại bị chi phối bởi bề mặt cộng hƣởng Plasmon. Vị trí và hình dạng phổ hấp thụ 
của các hạt nano phụ thuộc mạnh vào kích thƣớc hạt, hằng số Ďiện môi và bề mặt 
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
300 400 500 600 700
Đ
ộ
 h
ấ
p
 p
h
ụ
 (
a
.u
.)
Bƣớc sóng (nm) 
M1
M2
M3
M4
M5
 64 
vật liệu hấp thụ [13]. Kết quả này chứng minh các hạt vật liệu bạc thu Ďƣợc có kích 
thƣớc nano. Khi tăng lƣợng chất khử NaBH4 vào dung dịch phản ứng thì hiệu suất 
hình thành các hạt nano bạc sẽ tăng và Ďạt cực Ďại ở tỷ lệ 1:2, kết quả này thể hiện 
khá rõ trên hình 3.1. Nếu tiếp tục tăng hàm lƣợng chất khử NaBH4 dƣ cũng không 
làm tăng thêm hiệu suất tạo vật liệu nano, nên trong thực tế không cần thiết sử dụng 
NaBH4 dƣ. 
Hình 3.2. Ảnh TEM của nano Ag phụ thuộc vào tỷ lệ nồng độ BH4
-
/Ag
+
Để xác Ďịnh kích thƣớc và hình thái học của hạt nano bạc, dựa vào kết quả Ďo 
TEM của các mẫu nano bạc Ďiều chế theo tỷ lệ nồng Ďộ BH4
-
/Ag
+
 trên hình 3.2 ta 
thấy: tất cả các mẫu nano bạc Ďiều chế Ďƣợc Ďều có kích thƣớc nano và nhỏ hơn 20 
nm. Kết hợp với kết quả Ďo UV-VIS của dung dịch nano bạc có thể thấy rằng tỷ lệ 
nồng Ďộ NaBH4/Ag
+ là 1:4 có chất lƣợng tốt nhất và ổn Ďịnh nhất. Tỷ lệ này cũng 
phù hợp với một số kết quả nghiên cứu trƣớc Ďây [3, 157]. Khi tiến hành tổng hợp 
hạt nano bạc bằng phƣơng pháp khử hóa học với tỷ lệ NaBH4/Ag
+ 
là 1:4, Mansour 
và cs. (2013) Ďã thu Ďƣợc các hạt nano bạc có kích thƣớc trong khoảng 10-17 nm và 
bƣớc sóng hấp thụ của phổ UV-VIS là 430 nm [3]. Bằng phƣơng pháp tƣơng tự, kết 
quả nghiên cứu của Basavaraj và cs. (2012) cũng chỉ ra rằng các hạt nano bạc thu 
Ďƣợc có Ďỉnh hấp thụ UV-VIS nằm trong khoảng 400 - 500nm và Ďƣờng kính các 
hạt nano trung bình 44 - 56,55 nm [157]. 
M3 M4 M5 
M
1 
M2 
 65 
Hình 3.3. Lực đẩy của hạt nano Ag khi hấp phụ BH4
-
 (M
0
-các hạt nano Ag) [158] 
Hơn nữa, trong quá trình tổng hợp cần lƣợng dƣ chất khử mới tránh Ďƣợc 
hiện tƣợng oxi hoá. Do vậy, khi ion Ag+ chƣa bị khử hoàn toàn, chúng Ďƣợc hấp 
phụ trên bề mặt hạt và tạo thành các mixen gồm nhân bạc, một lớp chất bảo vệ và 
lớp Ďiện kép của Ag+ và BH4
-. Nhờ lớp Ďiện kép này mà các hạt Ag nano mang Ďiện 
tích cùng dấu và chúng Ďẩy nhau, tránh Ďƣợc hiện tƣợng keo tụ (Hình 3.3) [158]. Từ 
những kết quả khảo sát thu Ďƣợc ở trên, tỷ lệ nồng Ďộ NaBH4/Ag
+ Ďƣợc chọn là 1/4. 
3.1.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất ổn định chitosan 
Để AgNPs phân tán tốt trong dung môi, tránh kết tụ, AgNPs Ďƣợc làm bền 
hóa trong các chất hữu cơ, các polyme. Các tác nhân bền hóa thƣờng Ďƣợc dùng 
hiện nay nhƣ: chitosan, citrat, PVP, PVA, CTAB, các loại Ďƣờng Một số polyme 
phổ biến Ďƣợc sử dụng là: polyetylen glycol (PEG) [3], polyvinyl pyrolidon (PVP) 
[159], polyvinyl alcol (PVA) [160] Ngoài tác dụng làm pha phân tán, ổn 
Ďịnh AgNPs, các polyme còn làm tăng Ďộ tƣơng thích sinh học của nano bạc trong 
các ứng dụng diệt tảo, xử lý ô nhiễm môi trƣờng. Trong luận án này chúng tôi sử 
dụng chất ổn Ďịnh là chitosan. Để tăng Ďộ Ďồng Ďều và tính ổn Ďịnh của các hạt 
nano, chống lại quá trình co cụm, kết tụ các hạt nano bạc với nhau thì cần phải khảo 
sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng chất phân tán chitosan ở các nồng Ďộ khác nhau. Vật 
liệu nano bạc Ďƣợc Ďiều chế với nồng Ďộ 500 mg/L, tỷ lệ mol [Citric]/[Ag+]: 3, các 
mẫu Ďƣợc ký hiệu là M6, M7, M8, M9 và M10 tƣơng ứng với nồng Ďộ chitosan lần 
lƣợt là 100, 200, 300, 400 và 500 mg/L. Kết quả nghiên cứu Ďƣợc thực hiện bằng 
các phép Ďo quang phổ UV-VIS và kính hiển vi Ďiện tử truyền qua (TEM). 
Kết quả Ďo UV-VIS trên hình 3.4 chỉ ra rằng các mẫu vật liệu Ďiều chế Ďƣợc 
hấp thụ ở bƣớc sóng Ďặc trƣng của nano bạc là 400-430 nm. Bƣớc sóng hấp thụ cực 
Ďại có xu hƣớng tăng khi nồng Ďộ chitosan trong dung dịch tăng. Tuy nhiên, Ďể 
 66 
Ďánh giá mức Ďộ Ďồng Ďều về kích thƣớc hạt giữa các mẫu cần xem xét Ďến các ảnh 
TEM của vật liệu nano bạc thu Ďƣợc. 
Hình 3.4. Phổ UV-VIS của nano bạc phụ thuộc vào nồng độ chitosan 
Ảnh TEM của các mẫu nano bạc phụ thuộc vào nồng Ďộ chitosan Ďƣợc thể 
hiện trên hình 3.5. Hình 3.5 cho thấy khi nồng Ďộ chitosan trong dung dịch nhỏ 
(100 mg/L) và khá lớn (500 mg/L) thì các hạt nano bạc thu Ďƣợc không Ďồng Ďều 
và kích thƣớc hạt lớn, sự tập hợp giữa các hạt nano bạc dễ dàng xảy ra. Độ Ďồng 
Ďều của kích thƣớc các hạt bạc nano tăng dần khi hàm lƣợng chitosan tăng từ 200 - 
400 nm. Tại nồng Ďộ chitosan là 300 mg/L thì các hạt nano bạc thu Ďƣợc có kích 
thƣớc Ďồng Ďều nhất và Ďều nhỏ hơn 20 nm. 
Hình 3.5. Ảnh TEM của nano bạc phụ thuộc vào nồng độ chitosan 
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
350 400 450 500 550 600
Đ
ộ
 h
ấ
p
 p
h
ụ
 (
a
.u
) 
Bƣớc sóng (nm) 
M6
M7
M8
M9
M10
M6 M7 
M8 M9 M10 
 67 
Chitosan là một polysacarit mạch thẳng Ďƣợc cấu tạo từ các D-glucosamine 
(Ďã deaxetyl hóa) liên kết tại vị trí β-(1-4) (Hình 3.6). Phân tử chitosan có các nhóm 
phân cực -OH và -NH2 có ái lực mạnh với ion Ag
+ và các phân tử Ag kim loại. 
Hình 3.6. Cấu tạo phân tử của chitosan (https://vi.wikipedia.org/wiki/Chitosan) 
Theo một số kết quả nghiên cứu Ďã công bố, các hạt nano bạc sau khi hình 
thành sẽ Ďƣợc làm bền theo cơ chế sau [161, 162]: 
- Bƣớc 1: các ion Ag+ Ďƣợc hấp phụ vào Chitosan 
R-NH2 + H
+
  R-NH3
+
R-NH2 + Ag
+
 → R-NH2Ag
+
R-NH3
+
 + Ag
+
 → R-NH2Ag
+
 + H
+
R-NH2Ag
+
 + H2O → AgOH + R-NH3
+
- Bƣớc 2: phản ứng tạo thành phức chitosan/nano bạc (Cs/AgNPs) 
2AgOH  2Ag+ + 2OH-  Ag2O + H2O 
Ag2O + R’CH2OH → R’CHO + 2Ag + 2H2O 
Ag2O + R’CHO → R’COO
-
 + 2Ag + 2H2O 
Theo cơ chế này, Ďầu tiên ion Ag+ sẽ tạo liên kết với nhóm -NH2 của 
chitosan, vì nó nhận Ďƣợc cặp electron tự do của nguyên tử N và do sự cạnh tranh 
hấp phụ của ion Ag+, ion H+ Ďối với nguyên tử N. Thêm vào Ďó, phức R-NH2Ag
+
 bị 
thủy phân với H2O tạo thành AgOH. Tiếp theo Ďến bƣớc 2 là quá trình tạo phức 
chitosan/nano bạc, do sản phẩm AgOH không bền nên tiếp tục bị thủy phân thành 
Ag2O, Ag2O tiếp tục bị khử bởi nhóm CH2-OH của chitosan tạo thành Ag
0
 và nhóm 
CH2–OH bị oxy hóa thành nhóm aldehyde (-CHO). Nhóm -CHO tiếp tục khử Ag2O 
tạo thành Ag0 và gốc axit (-COO). Kết thúc phản ứng ion bạc Ag+ bị khử thành Ag0 
nhờ chitosan và phân tán Ďều trong mạng lƣới của chất làm bền này, tránh Ďƣợc 
hiện tƣợng keo tụ. Vì vậy, trong quá trình phản ứng này, chitosan Ďóng hai vai trò 
vừa là tác nhân khử ion ion bạc Ag+ thành Ag0, vừa là chất giúp các ion Ag+ phân 
tán Ďều trên bề mặt vật liệu. 
 68 
Có thể thấy rằng, khi nồng Ďộ chitosan càng cao sẽ tạo thành lớp phủ dày hơn 
trên bề mặt các hạt nano bạc dẫn Ďến sự hấp phụ chọn lọc yếu hơn, tạo ra lớp chất 
nền bao bọc hạt bạc nano bên trong. Tuy nhiên, khi nồng Ďộ chitosan cao thì Ďộ nhớt 
trong dung dịch tăng cũng ảnh hƣởng Ďến quá trình phản ứng, làm phản ứng xảy ra 
chậm và các hạt nano tạo thành có Ďiều kiện Ďể co cụm với nhau dẫn Ďến kích thƣớc 
các hạt tăng. Vì vậy, nồng Ďộ chitosan tối ƣu cho quá trình Ďiều chế dung dịch keo 
nano bạc Ďƣợc chọn là 300 mg/L. 
3.1.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ axit citric 
Axit citric Ďƣợc sử dụng nhƣ môi trƣờng Ďệm Ďể duy trì sự ổn Ďịnh pH của 
dung dịch. Để khảo sát ảnh hƣởng của nồng Ďộ axit citric Ďến quá trình hình thành 
dung dịch nano bạc, nồng Ďộ nano bạc Ďƣợc giữ cố Ďịnh là 500 mg/L, tỷ lệ 
NaBH4/Ag
+
 là 1/4, nồng Ďộ chit