VNUHCM Journal of

Natural Sciences

An official journal of Viet Nam National University Ho Chi Minh City, Viet Nam

ISSN 2588-106X

Skip to main content Skip to main navigation menu Skip to site footer

 Original Research

HTML

118

Total

61

Share
Preparation of magnetic Ag/CoFe2O4 composite as an antibacterial material and efficient catalyst for 4-nitrophenol reduction






 Open Access  

Downloads

Download data is not yet available.

Abstract

In this study, CoFe2O4 (CFO) material was prepared by hydrothermal method and then used to synthesize nanometer-sized magnetic Ag/CoFe2O4 (Ag/CFO) composite. Ag/CFO materials were also prepared by the hydrothermal technique of AgNO3 solution containing CFO and investigated as a catalyst to reduce 4-nitrophenol (4-NP). The structure, surface morphology and properties of the materials were analyzed by physicochemical methods, including X-ray diffraction (PXRD), Fourier - transform infrared spectroscopy (FT-IR), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), EDX mapping, and vibrating sample magnetometer (VSM). Ag/CFO composite materials are granular with an average diameter of about 18 - 20 nm. Although the Ag content in Ag/CFO is small (0.34% atom), the material has a high catalytic activity in 4-NP reduction in the presence of NaBH4, with a reaction efficiency greater than 99% only in one minute reaction time. In this reaction, the Ag component in Ag/CFO acts as a direct electron transfer from the BH4- ion to 4-NP, to form 4-aminophenol (4-AP). In addition, Ag/CFO also showed good antibacterial effect against both the Gram-positive bacterium Staphylococcus aureus and the Gram-negative bacterium Pseudomonas aeruginosa.

MỞ ĐẦU

Xử lý nước thải công nghiệp, đặc biệt là nguồn nước thải từ công nghiệp dệt may đang là một trong những vấn đề cấp thiết mà các nhà môi trường phải đối mặt. Thành phần gây ô nhiễm chính trong nguồn nước thải này bao gồm nhiều loại thuốc nhuộm hữu cơ 1 , một số các kim loại nặng như chì, crom, nikel, arsen và nitrophenol. Nitrophenol là các hợp chất hữu cơ nhân tạo, độc hại, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hóa chất để sản xuất thuốc trừ sâu, dược phẩm và thuốc nhuộm tổng hợp 2 . Sau quá trình sản xuất, dư lượng của các hợp chất này tồn tại dưới dạng hòa tan ổn định trong nước và được thải ra môi trường. Vì vậy, đây được xem là những chất ô nhiễm phổ biến có trong các nguồn nước tự nhiên, cũng như nước thải công nghiệp. Trong nhóm nitrophenol, 4-nitrophenol (4-NP) là một đồng phân quan trọng và đã được cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) xếp vào loại chất ô nhiễm độc hại nghiêm trọng 3 , do có độc tính cao và không bị phân hủy sinh học. Khi bị phơi nhiễm trực tiếp với 4-NP có thể gây tổn thương tế bào máu, tổn thương hệ thần kinh trung ương, tác động gây đột biến đối với sinh vật, đồng thời đây cũng là hóa chất có khả năng gây ung thư cho con người 4 , 5 , 6 . Chính vì lý do đó, đã có rất nhiều các nghiên cứu được thực hiện nhằm loại bỏ 4-NP ra khỏi nguồn nước, như phương pháp hấp phụ nhờ than hoạt tính 7 , 8 , quá trình ozon hóa 9 , quá trình khử nitrat 10 , quá trình Fenton chuyển điện tích 11 , cảm biến điện hóa 12 , v.v.. Hiện nay, hướng nghiên cứu đang thu hút được nhiều sự quan tâm đó là thực hiện phản ứng khử 4-NP độc hại để tạo thành 4-aminophenol (4-AP) thân thiện với môi trường 13 , 14 . Không những vậy, 4-AP còn là một loại aminoaromatic thiết yếu trong ngành dược phẩm, là tiền chất quan trọng cho việc sản xuất các loại thuốc khác nhau như paracetamol, phenacetin, acetanilide, vv. 15 .

Trong vài thập kỷ vừa qua, các hạt nano bạc (Ag NPs) đã thu hút được rất nhiều sự quan tâm nghiên cứu do chi phí chế tạo thấp, hiệu quả cao cùng các đặc tính quang học và điện tử độc đáo. Vật liệu này cho thấy tiềm năng ứng dụng lớn trong các lĩnh vực như chất xúc tác 16 , 17 , chất kháng khuẩn 18 , lớp phủ dẫn điện và cảm biến 19 . Ứng dụng quan trọng của Ag NPs được nghiên cứu những năm gần đây là sử dụng làm xúc tác dị thể cho các phản ứng hóa học, nhất là các phản ứng phân hủy phẩm nhuộm hữu cơ hay các hợp chất nitro có chứa vòng thơm gây ô nhiễm môi trường nước. Chất xúc tác là Ag NPs có khả năng phản ứng cao, có tính chọn lọc, tính ổn định cũng như chi phí tổng hợp Ag NPs thấp so với các hạt nano kim loại quý khác như Au, Pt, Pd, vv.. Đặc biệt, Ag NPs có diện tích bề mặt lớn, bề mặt giàu điện tích nên dễ dàng tham gia vào quá trình khử màu thuốc thuộm. Tuy nhiên, do có tương tác Van der Waals cùng năng lượng bề mặt cao nên Ag NPs dễ bị kết tụ thành các khối có kích thước lớn. Điều này đã hạn chế phạm vi ứng dụng và làm giảm đáng kể hoạt tính xúc tác của chúng 20 . Một thách thức khác là quá trình tách xúc tác Ag NPs khỏi dung dịch sau phản ứng khá khó khăn, đòi hỏi các kỹ thuật ly tâm hoặc lắng lọc ở giai đoạn hậu xử lý phức tạp, tốn kém. Đây là một trở ngại lớn về mặt kinh tế khi ứng dụng xúc tác Ag NPs ở quy mô lớn.

Chính vì vậy, để khắc phục các nhược điểm trên, một giải pháp đã thu hút được rất nhiều sự quan tâm trong thời gian qua đó là chế tạo một tổ hợp vật liệu dị thể có từ tính trên cơ sở CoFe 2 O 4 và Ag NPs 21 , 22 , 23 , 24 . Với bản chất là loại vật liệu từ cứng, CoFe 2 O 4 có các tính chất như hằng số dị hướng cao, độ từ hóa bão hòa cao, từ tính cao, ổn định hóa học cùng quy trình tổng hợp đơn giản 25 , 26 sẽ đóng vai trò làm giá mang giúp ổn định, tăng khả năng phân tán của Ag NPs. Điều này không những giúp gia tăng hoạt tính xúc tác của Ag NPs mà còn giúp cho việc tách chúng ra khỏi hỗn hợp phản ứng dễ dàng và hiệu quả khi sử dụng từ trường bên ngoài. Năm 2014, Kooti và cộng sự 22 đã chế tạo tổ hợp vật liệu dị thể giữa CoFe 2 O 4 và Ag NPs thông qua cầu nối polyaniline (PANI). Trong nghiên cứu này, CoFe 2 O 4 @PANI được điều chế thông qua phương pháp trùng hợp in-situ anilin trên bề mặt CoFe 2 O 4 , sau đó Ag NPs lại được tiếp tục gắn trên bề mặt PANI bằng phương pháp khử hóa học. Mặc dù tính dẫn điện, hoạt tính xúc tác trong phản ứng khử 4-nitrophenol và khả năng kháng khuẩn của tổ hợp vật liệu được tăng cường nhưng sự có mặt của các thành phần không từ tính là PANI và Ag NPs đã làm cho tính chất từ của vật liệu giảm đáng kể. Năm 2018, Hara và cộng sự đã chế tạo được vật liệu CoFe 2 O 4 @Ag đơn phân tán, với kích thước hạt trung bình khoảng 5,5 nm và có khả năng hấp thu ánh sáng tốt từ một quy trình phân hủy nhiệt hai giai đoạn. Tuy nhiên, từ tính của vật liệu CoFe 2 O 4 và CoFe 2 O 4 @Ag trong nghiên cứu này khá thấp khi giá trị độ từ hóa bão hòa (M s ) lần lượt là 11 emu. g -1 và 3,3 emu. g -1 . Điều này gây khó khăn cho quá trình thu hồi xúc tác sau khi xử lý nước ô nhiễm 21 . Gần đây nhất, Li và cộng sự đã sử dụng SiO 2 bao bọc bề mặt các hạt CoFe 2 O 4 tạo cấu trúc lõi-vỏ (core-shell) để làm giá mang cho Ag NPs. Vật liệu tạo thành có hình thái giống quả dâu tây và được ứng dụng làm chất nền trong phân tích tán xạ Raman tăng cường bề mặt có độ nhạy cao 23 . Việc sử dụng cầu nối PANI và SiO 2 cho thấy hiệu quả trong việc cố định và phân tán Ag NPs lên bề mặt CoFe 2 O 4 . Tuy nhiên, trong các nghiên cứu này PANI và SiO 2 gần như bao phủ toàn bộ bề mặt hạt CoFe 2 O 4 , từ đó làm giảm đáng kể từ tính của tổ hợp vật liệu Ag/CoFe 2 O 4 . Ngoài ra, các nghiên cứu trên cũng sử dụng các hóa chất đắt tiền, chất khử độc hại không thân thiện với môi trường cùng quy trình phức tạp, nhiều giai đoạn. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về tổ hợp vật liệu CoFe 2 O 4 và Ag NPs hiện nay còn rất hạn chế. Gần đây nhất là một số những nghiên cứu chế tạo tổ hợp vật liệu MnFe 2 O 4 -Ag 27 và Fe 3 O 4 -Ag 28 bằng phương pháp đồng kết tủa và khử hóa học. Tuy nhiên, tương tự như các nghiên cứu trên thế giới, nhược điểm của các tổ hợp vật liệu này là có từ tính khá thấp. Điều này dẫn đến hạn chế trong việc thu hồi và tái sử dụng khi vật liệu được ứng dụng trong lĩnh vực xúc tác xử lý các loại phẩm nhuộm hữu cơ hay các hợp chất nitro có trong môi trường nước.

Trong nghiên cứu này, vật liệu tổ hợp Ag/CoFe 2 O 4 đã được chế tạo thành công bằng một quá trình hai giai đoạn, bao gồm tổng hợp hạt CoFe 2 O 4 có kích thước nanomet bằng phương pháp thủy nhiệt và gắn kết Ag NPs lên bề mặt CoFe 2 O 4 . Sự gắn kết Ag NPs lên CoFe 2 O 4 cũng được thực hiện bằng kỹ thuật thủy nhiệt trực tiếp huyền phù của CoFe 2 O 4 trong dung dịch AgNO 3 . Cả hai giai đoạn tổng hợp đều đơn giản, thân thiện với môi trường cùng các hóa chất đều là loại thông dụng, dễ kiếm và giá thành rẻ. Ngoài ra, việc không sử dụng thêm bất kỳ tác nhân tạo cầu nối nào giữa hai thành phần Ag NPs và CoFe 2 O 4 sẽ làm hạn chế đáng kể sự thay đổi từ tính của vật liệu tổ hợp Ag/CoFe 2 O 4 so với pha nển CoFe 2 O 4 ban đầu. Đây chính là điểm khác biệt và cũng là tính mới của nghiên cứu này so với các nghiên cứu trước đây 21 , 22 , 23 , 24 . Vật liệu Ag/CoFe 2 O 4 tạo thành đã được khảo sát cả về cấu trúc, hình thái, từ tính và hoạt tính xúc tác trong phản ứng khử 4-NP thành 4-AP khi có mặt NaBH 4 là chất cho electron.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Vật liệu

Hợp chất 4-nitrophenol (4-NP, 99,0%) sử dụng trong nghiên cứu này là hàng thương mại của Sigma-Aldrich. NaOH (98,0%), AgNO 3 (99,8%) cùng hai tiền chất của cobalt và sắt là cobalt (II) nitrate hexahydrate (Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O, 99,0%) và iron (III) chloride hexahydrate (FeCl 3 .6H 2 O, 99,0%) đều là dạng thương mại có xuất xứ Trung Quốc. Ethanol (C 2 H 5 OH, 99,5%) là dung môi tinh khiết được cung cấp bởi hãng Chemsol, Việt Nam. Tất cả hóa chất được sử dụng trực tiếp, không cần phải tinh chế lại và nước khử ion (nước DI) được dùng để pha các dung dịch trong quá trình thực nghiệm.

Phương pháp nghiên cứu

Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) của mẫu dạng bột được phân tích ở độ phân giải là 4 cm -1 , trong vùng số sóng từ 4000 – 400 cm -1 trên thiết bị quang phổ Themo Fisher SCIENTIFIC (Mỹ). Khoảng 2 – 3 mg mẫu bột được ép viên với KBr với tỉ lệ khối lượng là 1:100 ở lực nén 250 kN. Giản đồ nhiễu xạ tia X dạng bột (PXRD) với đối âm cực là đồng (Cu) giúp xác định cấu trúc tinh thể và thành phần pha của các mẫu dạng bột trong nghiên cứu này được phân tích trên máy D2 PHARSER (Bruker, Đức), với góc quét 2θ từ 10° đến 80° và bước chuyển 0,02°/phút. Hình thái bề mặt vật liệu được phân tích bằng ảnh FE-SEM, được chụp trên thiết bị S–4800 với thế gia tốc 5,0 kV. Hàm lượng cũng như sự phân bố các nguyên tố hiện diện trên bề mặt được xác định thông qua phổ EDX cùng với ảnh EDX mapping, sử dụng hệ EMAX ENERGY kết hợp trên thiết bị S-4800. Các giá trị độ từ hóa bão hòa (M s ), độ từ dư (M r ), lực kháng từ (H c ) và đường cong từ trễ được phân tích bằng phương pháp từ kế mẫu rung (VSM) trên thiết bị System ID:EV11, SN:2010062. Phép phân tích được thực hiện tại nhiệt độ phòng với giá trị từ trường ngoài -12000 đến +12000 Oe. Phổ UV-Vis được đo bằng máy UV-Vis V-670, trong vùng bước sóng từ 200 - 800 nm, với tốc độ 400 nm/phút.

Quy trình tổng hợp CoFe2O4 (CFO)

Vật liệu CoFe 2 O 4 được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt dựa trên việc cải thiện quy trình đã được công bố trước đây của nhóm chúng tôi 29 . Đầu tiên, 10,0 mL nước DI được cho vào beaker đã chứa sẵn hai muối kim loại gồm 1,520 g Co(NO 3 ) 2 .6H 2 O và 2,810 g FeCl 3 .6H 2 O (tỉ lệ mol hai muối Co và Fe là 1:2). Hỗn hợp được siêu âm trong khoảng 15 phút trong bể siêu âm Elma S 100 H cho đến khi các chất rắn tan hoàn toàn. Tiếp đến, 100 mL dung dịch NaOH 1 M được thêm vào dung dịch trên và dung dịch tiếp tục được siêu âm thêm 1 giờ. Sau quá trình này, trong dung dịch đã xuất hiện kết tủa. Kết tủa sau đó được để lắng và phần dung dịch phía trên được gạn bỏ. Quá trình lắng, gạn rửa kết tủa được tiến hành tiếp tục cho đến khi còn lại 60 mL hỗn hợp có pH = 7. Sau đó, hỗn hợp được cho vào bình Teflon-thép không gỉ và tiến hành thủy nhiệt ở 150 o C trong 4 giờ. Kết thúc thời gian, hệ thủy nhiệt được làm nguội đến nhiệt độ phòng. Chất rắn sau phản ứng được lọc, rửa nhiều lần bằng nước DI và ethanol; sau đó được mang đi sấy khô ở 90 o C, thu được mẫu bột màu đen (CFO).

Quy trình tổng hợp Ag/CoFe2O4 (Ag/CFO)

Vật liệu Ag/CoFe 2 O 4 (Ag/CFO) trong nghiên cứu này được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt. Đầu tiên, huyền phù CFO được chế tạo bằng cách phân tán 0,15 g CFO vào 30,0 mL nước DI. Song song với quá trình đó, dung dịch Ag + cũng được chuẩn bị bằng cách hòa tan 0,15 g AgNO 3 vào 30,0 mL nước DI. Tiếp đến, dung dịch Ag + được cho vào huyền phù CFO và hỗn hợp được siêu âm trong 30 phút bằng bể siêu âm Elma S 100 H ở tần số là 37 kHz. Sau đó, hỗn hợp được cho vào bình Teflon-thép không gỉ và tiến hành thủy nhiệt ở 180 o C trong 1 giờ. Kết thúc thời gian phản ứng hệ được làm nguội đến nhiệt độ phòng. Sản phẩm rắn được lọc rửa nhiều lần bằng nước DI và ethanol, sau đó được sấy khô ở 60 o C cho đến khi khối lượng không đổi để thu được vật liệu Ag/CFO dạng bột.

Khảo sát hoạt tính xúc tác khử 4-NP

Hoạt tính xúc tác của vật liệu CFO và Ag/CFO được khảo sát thông qua phản ứng khử 4-NP thành 4-AP. Đầu tiên, hỗn hợp gồm 0,1 mL 4-NP (0,005 mol. L -1 ) và 2,0 mL nước DI được trộn với 1,0 mL NaBH 4 (0,2 mol. L -1 ). Tiếp đến, 60 μL huyền phù của CFO hoặc Ag/CFO (2 mg. mL -1 ) được cho vào dung dịch trên để xúc tác cho phản ứng xảy ra. Sự thay đổi nồng độ của 4-NP được xác định bằng phổ UV-Vis thông qua sự thay đổi cường độ hấp thu của đỉnh ở vị trí 400 nm theo thời gian và phương trình đường chuẩn của 4-NP ( Figure 1 ). Sau khi kết thúc phản ứng, vật liệu được tách ra khỏi dung dịch bằng nam châm đất hiếm và được rửa lại bằng nước và ethanol ba lần. Sau đó, xúc tác được sấy khô ở 90 o C cho đến khi khối lượng không đổi và tiếp đến là thực hiện lại phản ứng trong điều kiện tương tự như ban đầu. Khả năng thu hồi và tái sử dụng của vật liệu Ag/CFO trong phản ứng khử 4-NP được đánh giá qua bảy chu kỳ sử dụng.

Figure 1 . Đồ thị nồng độ 4-NP theo mật độ quang A

Figure 1 Đồ thị nồng độ 4-NP theo mật độ quang A

[Download figure]

Khảo sát khả năng kháng khuẩn

Khả năng kháng vi khuẩn Gram dương Staphylococcus a ureus ( S. a ureus) và vi khuẩn Gram âm Pseudomonas a eruginosa (P. a eruginosa) của vật liệu được khảo sát bằng phương pháp đo đường kính vòng kháng khuẩn. Đầu tiên thực hiện hoạt hóa vi khuẩn bằng cách cho 100 μL tế bào vi khuẩn cần hoạt hóa vào 5 mL môi trường LB Agar. Dung dịch được để vào tủ ấm ở 37°C trong 24 giờ. Sau 24 giờ, dung dịch sẽ đục hơn do vi khuẩn đã được hoạt hóa. Kế đến là rải vi khuẩn để lấy khuẩn lạc bằng cách đổ môi trường LB Agar ra các đĩa petri và chờ môi trường khô thành thạch. Sau đó dùng que cấy ria, thực hiện cấy ria vi khuẩn đã được hoạt hóa trên đĩa thạch rồi cho vào tủ ấm 37 °C trong 24 giờ. Bước cuối cùng của quá trình là thực hiện thí nghiệm vòng kháng khuẩn.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Giản đồ PXRD và phổ FT-IR

Figure 2 là giản đồ nhiễu xạ tia X (PXRD) của CFO và Ag/CFO. Vật liệu CFO xuất hiện các đỉnh nhiễu xạ tại vị trí góc 2θ = 18,3 o ; 30,1 o ; 35,5 o ; 37,1 o ; 43,1 o ; 53,5 o ; 57,0 o ; 62,6 o và 74,0 o tương ứng với các mặt mạng (111), (220), (311), (222), (400), (422), (511), (440) và (533), đặc trưng cho cấu trúc spinel ferrite của CoFe 2 O 4 (JCPDS no. 022-1086). Ngoài các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng của CFO, vật liệu Ag/CFO còn có sự xuất hiện của đỉnh nhiễu xạ tại vị trí 2θ = 38,1 o tương ứng với mặt mạng (111), đặc trưng cho cấu trúc lập phương tâm mặt của nano Ag (JPCDS no. 04-0783).

Cấu trúc hóa học của cả hai vật liệu CFO và Ag/CFO được khảo sát bằng phổ FT-IR ( Figure 3 ). Mũi bầu rộng trong vùng 3500 – 3400 cm -1 và mũi tại 1627 cm -1 xuất hiện trong phổ FT-IR của cả hai vật liệu là đặc trưng cho dao động kéo giãn và biến dạng của liên kết O-H trong phân tử H 2 O bị hấp phụ trong mẫu. Mũi hấp thu tại 584 cm -1 đặc trưng cho dao động kéo giãn của liên kết kim loại – oxy trong mạng tứ diện (M tu dien -O), trong khi đó mũi tại 400 cm -1 đặc trưng cho dao động kéo giãn của liên kết kim loại – oxy trong mạng bát diện (M bat dien -O) 30 . M tu dien -O có số sóng cao hơn số sóng của M bat dien -O, do giá trị độ dài liên kết của M tu dien -O nhỏ hơn của M bat dien -O. Mũi tại 1382 cm -1 đặc trưng cho dao động kéo giãn C=O của ion CO 3 2- trên bề mặt vật liệu. Nguyên nhân có sự xuất hiện của mũi hấp thu trên là do các oxit sắt (III) hoặc sắt (III) hydroxit dễ bị carbon hóa bởi CO 2 trong khí quyển 31 . Phổ FT-IR của Ag/CFO quan sát thấy mũi hấp thu này dịch chuyển về số sóng thấp hơn là 1340 cm -1 và có sự xuất hiện thêm một mũi hấp thu tại 1550 cm -1 . Đây có thể là tín hiệu của liên kết C=O trong ion COO - , sau khi các ion này tạo ra sự tương tác với Ag có trong vật liệu 32 .

Ảnh FE-SEM, phổ EDX và ảnh EDX mapping

Figure 4 là ảnh FE-SEM cùng biểu đồ phân bố kích thước của CFO và Ag/CFO. Vật liệu CFO chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt có dạng hạt, ranh giới từng đơn hạt không rõ ràng và các hạt có xu hướng kết tụ thành từng cụm lớn. Kết quả ảnh FE-SEM cũng cho thấy vật liệu Ag/CFO cũng có hình thái tương tự, nhưng ranh giới giữa các đơn hạt Ag/CFO có phần sắc nét hơn so với CFO. Biểu đồ phân bố kích thước của cả hai vật liệu, thu được sau khi xử lý ảnh FE-SEM bằng phần mềm ImageJ (phiên bản 1.53k) với số lượng hạt phân tích là 100 hạt, cho thấy đường kính trung bình của CFO là 19,5 ± 3,2 nm nhỏ hơn so với đường kính trung bình của Ag/CFO là 24,6 ± 3,5 nm.

Figure 2 . Giản đồ PXRD của CFO và Ag/CFO

Figure 2 <i> </i>

[Download figure]

Figure 3 . Phổ FT-IR của CFO và Ag/CFO

Figure 3 Phổ FT-IR của CFO và Ag/CFO

[Download figure]

Figure 4 . Ảnh FE-SEM và biểu đồ phân bố kích thước hạt của CFO và Ag/CFO

Figure 4 Ảnh FE-SEM và biểu đồ phân bố kích thước hạt của CFO và Ag/CFO

[Download figure]

Figure 5 là phổ EDX cùng thành phần khối lượng và nguyên tử của các nguyên tố trong CFO và Ag/CFO. Phương pháp thủy nhiệt đã chế tạo được CFO có độ tinh khiết cao, với thành phần chỉ gồm các nguyên tố Co, Fe và O mà không xuất hiện các nguyên tố lạ. Kết quả EDX của Ag/CFO cho thấy ngoài các nguyên tố là Co, Fe, O thì có thêm Ag với hàm lượng theo khối lượng là 1,27% và theo nguyên tử là 0,34%. Như vậy, lượng Ag gắn trên CFO sau khi thủy nhiệt CFO trong dung dịch AgNO 3 là khá nhỏ. Đây có thể là nguyên nhân làm cho hình thái của CFO và Ag/CFO gần như không có sự thay đổi như đã thấy trong kết quả ảnh FE-SEM. Ảnh EDX mapping của vật liệu Ag/CFO ( Figure 6 ) cũng đã xác nhận sự tồn tại và phân bố đồng đều của các nguyên tử Ag, Co, Fe và O trong cấu trúc của vật liệu Ag/CFO.

Figure 5 . Phổ EDX của CFO và Ag/CFO

Figure 5 Phổ EDX của CFO và Ag/CFO

[Download figure]

Figure 6 . Bản đồ phân bố nguyên tố (EDX mapping) của Ag/CFO

Figure 6 Bản đồ phân bố nguyên tố (EDX mapping) của Ag/CFO

[Download figure]

Từ tính của vật liệu

Tính chất từ của cả hai vật liệu CFO và Ag/CFO được phân tích bằng phương pháp từ kế mẫu rung (VSM). Trong phương pháp này, mẫu đo dạng bột được gắn vào đầu cuối của một thanh thủy tinh và được đặt giữa hai cuộn dây cuốn ngược chiều, mắc nối tiếp. Toàn bộ hệ thống được đặt trong từ trường một chiều đồng nhất, tạo bởi hai cực của một nam châm điện. Tiếp đến, thanh thủy tinh sẽ được chuyển động tịnh tiến lên xuống ở một tần số nhất định, khi đó từ trường do mẫu tạo ra sẽ gây nên sự biến thiên từ thông trong hai cuộn dây và làm xuất hiện một suất điện động cảm ứng. Theo định luật cảm ứng điện từ thì momen từ của mẫu (M) sẽ liên hệ với suất điện động cảm ứng theo công thức E = NS m .M, với N là số vòng dây và S m là tiết diện vòng dây. Như vậy, thiết bị này cho phép khảo sát sự phụ thuộc của từ độ vào cường độ từ trường: M = f (H), qua đó sẽ dựng dược đường cong từ trễ (VSM). Đường cong VSM cùng các giá trị độ từ hóa bão hòa (M s ), độ từ dư (M r ) và lực kháng từ (H c ) của CFO và Ag/CFO được thể hiện trên Figure 7 . Kết quả cho thấy sự tồn tại của thành phần Ag không có từ tính đã làm cho vật liệu Ag/CFO có giá trị M s và M r giảm trong khi H c tăng so với CFO thuần. Tuy nhiên, do hàm lượng Ag khá thấp nên giá trị M s của Ag/CFO chỉ giảm ít (5,3 emu. g -1 ) so với CFO. Giá trị M r giảm cho thấy từ dư của vật liệu Ag/CFO còn lại sau khi từ trường về 0 là thấp hơn CFO. Giá trị H c của Ag/CFO lớn hơn CFO, nghĩa là Ag/CFO cần năng lượng từ trường để loại bỏ từ dư lớn hơn. Như vậy, Ag cũng đã ảnh hưởng đến sự định hướng của các momen từ trong vật liệu. Mặc dù từ tính giảm so với CFO nhưng Ag/CFO vẫn có giá trị từ hóa bão hòa cao, cho thấy vật liệu này có thể dễ dàng tách khỏi dung dịch bằng từ trường ngoài.

Figure 7 . Đường cong VSM của CFO và Ag/CFO

Figure 7 Đường cong VSM của CFO và Ag/CFO

[Download figure]

Hoạt tính xúc tác trong phản ứng khử 4-NP

Hoạt tính xúc tác của vật liệu CFO và Ag/CFO được khảo sát trong phản ứng khử 4-NP khi có mặt lượng dư NaBH 4 . Trong phản ứng khử này, quá trình phản ứng được đánh giá qua sự thay đổi cường độ của đỉnh hấp thu ở vị trí 400 nm trên phổ UV-Vis của 4-NP theo thời gian. Kết quả phổ UV-Vis trên Figure 8 a cho thấy sau khi thêm NaBH 4 , đỉnh hấp thu đặc trưng của 4-NP ở bước sóng 317 nm đã dịch chuyển về bước sóng 400 nm. Điều này là do sự hình thành của ion 4-nitrophenolate từ 4-NP khi có mặt NaBH 4 , kèm theo là hiện tượng dung dịch chuyển từ màu vàng nhạt sang màu vàng sáng 33 . Dung dịch 4-NP bền và mũi hấp thu tại 400 nm gần như không thay đổi trong suốt hơn 8 giờ. Khi sử dụng xúc tác là CFO thì sau 1 phút mũi hấp thu ở bước sóng 400 nm, đặc trưng của 4-nitrophenolate, không thay đổi, tức nồng độ cũng không thay đổi. Tương tự dung dịch 4-NP, hiện tượng này cũng giữ nguyên trong suốt hơn 8 giờ. Điều đó cho thấy CFO gần như không có hoạt tính xúc tác trong phản ứng khử 4-NP. Ngược lại, khi sử dụng Ag/CFO thì đỉnh hấp thu ở 400 nm trên phổ UV-Vis đã gần như biến mất hoàn toàn sau 1 phút, nồng độ 4-NP còn lại là 1%, đồng thời có sự xuất hiện một đỉnh mới tại khoảng 300 nm. Đây là đỉnh hấp thu đặc trưng của 4-aminophenol (4-AP) 34 , 35 . Sau khi cô lập xúc tác nhờ từ trường bằng nam châm đất hiếm, dung dịch sau phàn ứng (hình chèn nhỏ trong Figure 8 b) trở nên trong suốt, không màu. Như vậy, phản ứng khử 4-NP thành 4-AP khi sử dụng xúc tác Ag/CFO đạt độ chuyển hóa gần như hoàn toàn. Sản phẩm 4-AP trong phản ứng này được tạo thành khi tác chất 4-NP nhận được electron từ các ion BH 4 - , được tạo ra sau quá trình ion hóa NaBH 4 33 . Tuy nhiên, quá trình chuyển electron từ chất cho là BH 4 - sang chất nhận là 4-NP bị khống chế về mặt động học do sự khác nhau về thế oxi hóa khử giữa cặp borate/borohydride và cặp 4-NP/4-AP 36 , 37 , 38 . Khi xúc tác Ag/CFO được thêm vào thì BH 4 - và 4-NP sẽ khuếch tán từ dung dịch đến hấp phụ trên bề mặt Ag/CFO. Thành phần Ag trong Ag/CFO sẽ đóng vai trò làm chất trung gian để chuyển electron. Quá trình chuyển electron này giúp cho phản ứng vượt được rào cản động học và tạo thành 4-AP 39 . Vật liệu Ag/CFO đóng vai trò chất xúc tác dị thể trong phản ứng này và mặc dù hàm lượng Ag trên bề mặt CFO (theo kết quả EDX) không cao nhưng Ag/CFO đã thể hiện hoạt tính xúc tác rất tốt. Hoạt tính xúc tác này gần như tương đương với các vật liệu tổ hợp của Ag trên các loại giá mang có từ tính được nghiên cứu gần đây 40 , 41 .

Figure 8 . Phổ UV–Vis của dung dịch 4-NP ban đầu và sau khi thêm NaBH 4 (a), sau một phút phản ứng với chất xúc tác là CFO và Ag/CFO (b) (hình chèn nhỏ là màu sắc dung dịch 4-NP sau một phút phản ứng với chất xúc tác là Ag/CFO).

Figure 8 (a), sau một phút phản ứng với chất xúc tác là CFO và Ag/CFO (b) (hình chèn nhỏ là màu sắc dung dịch 4-NP sau một phút phản ứng với chất xúc tác là Ag/CFO).

[Download figure]

Khả năng tái sử dụng

Vật liệu Ag/CFO sau quá trình khảo sát đầu tiên được tách ra khỏi dung dịch bằng nam châm đất hiếm và được rửa lại bằng nước và ethanol ba lần. Tiếp đến, sản phẩm rắn được cô lập, sấy khô ở 90 o C đến khi khối lượng không đổi và thực hiện lại quá trình xúc tác trong điều kiện tương tự như ban đầu. Khả năng thu hồi và tái sử dụng của vật liệu Ag/CFO trong phản ứng khử 4-NP được đánh giá qua bảy chu kỳ sử dụng. Hiệu suất khử 4-NP khi có mặt xúc tác Ag/CFO trong bảy chu kỳ sử dụng được thể hiện trên Figure 9 . Kết quả cho thấy hiệu suất phản ứng khử 4-NP có sự giảm nhẹ qua bảy lần phản ứng liên tiếp nhau. Trong lần phản ứng đầu tiên, hiệu suất phản ứng đạt 99,7% chỉ trong thời gian 1 phút. Tuy nhiên, ở lần phản ứng thứ bảy thì hiệu suất chỉ còn đạt 85,6%. Figure 10 là giản đồ PXRD và phổ FT-IR của Ag/CFO trước và sau khi sử dụng làm xúc tác trong bảy chu kỳ liên tiếp. Kết quả cho thấy cấu trúc tinh thể cùng thành phần của Ag/CFO vẫn được duy trì sau bảy lần sử dụng. Đỉnh nhiễu xạ ở vị trí 2θ = 38,1 o , đặc trưng cho nano Ag vẫn còn xuất hiện trên giản đồ PXRD. Phổ FT-IR của Ag/CFO sau xúc tác vẫn giữ nguyên các mũi hấp thu mạnh tại 584 cm -1 và 400 cm -1 , đặc trưng cho dao động kéo giãn của liên kết kim loại – oxy trong mạng tứ diện và mạng bát diện. Ngoài ra, phân tích EDX của Ag/CFO sau bảy chu kỳ xúc tác liên tiếp ( Figure 11 ) vẫn phát hiện được sự hiện diện của Ag với hàm lượng nguyên tử chiếm 0,27%, thấp hơn so với kết quả phân tích EDX của Ag/CFO trước khi xúc tác (0,34%). Điều này có thể là do xúc tác Ag/CFO bị hao hụt trong các lần thu hồi trong quá trình khảo sát, dẫn đến hiệu suất phản ứng có sự giảm nhẹ qua bảy chu kỳ sử dụng. Những kết quả trên cho thấy Ag/CFO có khả năng thu hồi và tái sử dụng tốt nhờ có độ ổn định cao trong điều kiện phản ứng. Điều này không những mang lại giá trị về mặt kinh tế, mà còn ngăn chặn sự phát sinh của các nguồn ô nhiễm thứ cấp, được sinh ra do sự tồn dư của các chất xúc tác không được thu hồi sau các quá trình xử lý. Ngoài ra, ưu điểm của Ag/CFO trong nghiên cứu này là quy trình chế tạo đơn giản, không đòi hỏi các thiết bị chuyên dụng và chi phí thấp. So với xúc tác Ag NPs thuần được tổng hợp gần đây từ một số dịch chiết thực vật 42 , 43 , vật liệu Ag/CFO không những có hoạt tính xúc tác cao hơn mà còn có giá trị từ hóa bão hòa cao.

Figure 9 . Hiệu suất khử 4-NP khi sử dụng xúc tác Ag/CFO trong bảy chu kỳ phản ứng (điều kiện phản ứng: 0,1 mL 4-NP 5 mM; 1,0 mL NaBH 4 200 mM; 60 μL Ag/CFO (2 mg.mL -1 ) và 2,0 mL nước DI).

Figure 9 <sup></sup>

[Download figure]

Figure 10 . Giản đồ XRD (a) và phổ FT-IR (b) của Ag/CFO trước và sau bảy chu kỳ làm xúc tác cho phản ứng khử 4-NP.

Figure 10 <sup></sup>

[Download figure]

Figure 11 . Phổ EDX của Ag/CFO sau bảy chu kỳ làm xúc tác cho phản ứng khử 4-NP

Figure 11 <sup></sup>

[Download figure]

Khả năng kháng khuẩn

Trong phương pháp đo đường kính vòng kháng khuẩn, một lượng nhỏ (~ 0,01 g) vật liệu CFO và Ag/CFO được đặt lên mặt môi trường thạch có cấy vi khuẩn P. a eruginosa và S. a ureus tại 3 vị trí khác nhau tại nhiệt độ phòng. Sau thời gian 24 giờ, vật liệu sẽ nhanh chóng khuếch tán trên môi trường thạch và ức chế sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn, tạo vòng kháng khuẩn. Tính kháng khuẩn mạnh hay yếu tuỳ thuộc vào đường kính vòng kháng khuẩn lớn hay nhỏ. Từ kết quả trên Figure 12 , có thể thấy rằng CFO không tạo được vòng kháng khuẩn đối với cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương, ngược lại vật liệu Ag/CFO lại có khả năng kháng khuẩn tốt đối với cả hai loại vi khuẩn này. So với mẫu đối chứng, vòng kháng khuẩn của Ag/CFO có đường kính trung bình là 29,40 ± 2,12 mm đối với chủng vi khuẩn S. a ureus . Đối với chủng vi khuẩn P. a eruginosa , đường kính vòng kháng khuẩn trung bình là 33,4 ± 2,87 mm. Điều này cho thấy vật liệu Ag/ CFO có tiềm năng lớn trong việc xử lý các vi khuẩn gây hại trong môi trường nước ô nhiễm.

Figure 12 . Khả năng kháng khuẩn của CFO và Ag/CFO đối với vi khuẩn Gram dương S. a ureus (S.A) và Gram âm P. a eruginosa (P.A)

Figure 12 (P.A)

[Download figure]

Kết luận

Vật liệu Ag/CoFe 2 O 4 từ tính đã được điều chế thành công bằng quá trình thủy nhiệt dung dịch AgNO 3 có chứa pha phân tán là CoFe 2 O 4 . Vật liệu tổ hợp Ag/CoFe 2 O 4 có dạng hạt với đường kính trung bình khoảng 25 - 28 nm. Kết quả ảnh EDX mapping đã xác nhận sự tồn tại và phân bố đồng đều của các nguyên tử Ag, Co, Fe và O trong cấu trúc vật liệu. Đồng thời, theo phổ EDX thì hàm lượng Ag chiếm 1,27 (% khối lượng) và 0,34 (% nguyên tử). Mặc dù, lượng Ag gắn trên pha CoFe 2 O 4 là khá nhỏ, nhưng Ag/CoFe 2 O 4 có hoạt tính xúc tác rất tốt trong phản ứng khử 4-NP. Phản ứng khử 4-NP thành 4-AP khi sử dụng xúc tác Ag/CoFe 2 O 4 đạt độ chuyển hóa gần như hoàn toàn chỉ sau 1 phút phản ứng. Ngoài ra, khác với CoFe 2 O 4 không có khả năng kháng khuẩn, sự hiện diện của Ag trong cấu trúc đã làm cho vật liệu Ag/CoFe 2 O 4 có hoạt tính kháng khuẩn tốt đối với cả hai chủng vi khuẩn Gram dương Staphylococcus aureus và vi khuẩn Gram âm Pseudomonas aeruginosa. Về mặt từ tính, vật liệu Ag/CoFe 2 O 4 có giá trị M s và M r giảm trong khi H c tăng so với CoFe 2 O 4 thuần. Tuy nhiên, giá trị M s của Ag/CoFe 2 O 4 vẫn khá cao (65,1 emu. g -1 ), nên vật liệu này có thể dễ dàng tách khỏi dung dịch xử lý bằng từ trường ngoài và tái sử dụng. Ngoài ra, ưu điểm của Ag/CoFe 2 O 4 trong nghiên cứu này là quy trình chế tạo đơn giản, không đòi hỏi các thiết bị chuyên dụng và chi phí thấp. Các kết quả trên mở ra tiềm năng ứng dụng của loại vật liệu này trong lĩnh vực xử lý các hợp chất nitrophenol và vi khuẩn độc hại trong nước. Điều này không những ngăn chặn sự phát sinh của các nguồn ô nhiễm thứ cấp, được sinh ra do sự tồn dư của các chất xúc tác không được thu hồi sau các quá trình xử lý, mà còn mang lại giá trị về mặt kinh tế.

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu được tài trợ bởi Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM trong khuôn khổ Đề tài mã số U2022-27 . Nhóm tác giả xin chân thành cám ơn.

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

EDX: Phổ tán sắc năng lượng tia X

FT-IR: Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

FE-SEM: Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường

UV–Vis: Phổ tử ngoại khả kiến

VSM: Từ kế mẫu rung

PXRD: Nhiễu xạ tia X

XUNG ĐỘT LỢI ÍCH

Nhóm tác giả cam kết không có xung đột lợi ích

ĐÓNG GÓP CÁC TÁC GIẢ

Võ Huỳnh Trà My, Phạm Thị Thu Giang, Nguyễn Lê Kim Phụng: thực nghiệm.

Lê Thị Ngọc Hoa, Vũ Năng An: chuẩn bị bản thảo và chỉnh sửa/phản hồi phản biện, hoàn chỉnh bản thảo.

References

  1. Hai FI, Yamamoto K, Fukushi K. Hybrid treatment systems for dye wastewater. Crit Rev Environ Sci Technol. 2007;37(4):315-77. . ;:. Google Scholar
  2. Kavitha V, Palanivelu K. Degradation of nitrophenols by Fenton and photo-Fenton processes. J Photochem Photobiol A Chem. 2005;170(1):83-95. . ;:. Google Scholar
  3. Hidalgo A, León G, Gómez M, Murcia M, Gómez E, Giner C. Behaviour of RO90 membrane on the removal of 4-nitrophenol and 4-nitroaniline by low pressure reverse osmosis. J Water Process Eng. 2015;7:169-75. . ;:. Google Scholar
  4. Coche-Guerente L, Labbé P, Mengeaud V. Amplification of amperometric biosensor responses by electrochemical substrate recycling. 3. Theoretical and experimental study of the Phenol−Polyphenol oxidase system immobilized in laponite hydrogels and layer-by-layer self-assembled structures. Anal Chem. 2001;73(14):3206-18. . ;:. Google Scholar
  5. Navarro AE, Cuizano NA, Portales RF, Llanos BP. Adsorptive removal of 2-nitrophenol and 2-chlorophenol by cross-linked algae from aqueous solutions. Sep Sci Technol. 2008;43(11-12):3183-99. . ;:. Google Scholar
  6. Yu S, Hu J, Wang J. Gamma radiation-induced degradation of p-nitrophenol (PNP) in the presence of hydrogen peroxide (H2O2) in aqueous solution. J Hazard Mater. 2010;177(1-3):1061-7. . ;:. Google Scholar
  7. Gupta VK, Atar N, Yola ML, Üstündağ Z, Uzun L. A novel magnetic Fe@Au core–shell nanoparticles anchored graphene oxide recyclable nanocatalyst for the reduction of nitrophenol compounds. Water Res. 2014;48:210-7. . ;:. Google Scholar
  8. Aktaş Ö, Çeçen F. Adsorption and cometabolic bioregeneration in activated carbon treatment of 2-nitrophenol. J Hazard Mater. 2010;177(1-3):956-61. . ;:. Google Scholar
  9. Kuosa M, Laari A, Solonen A, Haario H, Kallas J. Multicomponent reaction kinetics for the ozonation of p-nitrophenol and its decomposition products under acidic conditions at constant pH. Chem Eng Sci. 2009;64(10):2332-42. . ;:. Google Scholar
  10. Kulkarni P. Nitrophenol removal by simultaneous nitrification denitrification (SND) using T. pantotropha in sequencing batch reactors (SBR). Bioresour Technol. 2013;128:273-80. . ;:. Google Scholar
  11. Oturan MA, Peiroten J, Chartrin P, Acher AJ. Complete destruction of p-nitrophenol in aqueous medium by electro-Fenton method. Environ Sci Technol. 2000;34(16):3474-9. . ;:. Google Scholar
  12. Belhousse S, Belhaneche-Bensemra N, Lasmi K, Mezaache I, Sedrati T, Sam S, et al. Modified porous silicon for electrochemical sensor of para-nitrophenol. Mater Sci Eng B. 2014;189:76-81. . ;:. Google Scholar
  13. Chen Y, Wu T, Xing G, Kou Y, Li B, Wang X, et al. Fundamental formation of three-dimensional Fe₃O₄ microcrystals and practical application in anchoring Au as recoverable catalyst for effective reduction of 4-nitrophenol. Ind Eng Chem Res. 2019;58(33):15151-61. . ;:. Google Scholar
  14. Botsa SM, Kumar YP, Basavaiah K. Facile simultaneous synthesis of tetraaniline nanostructures/silver nanoparticles as heterogeneous catalyst for the efficient catalytic reduction of 4-nitrophenol to 4-aminophenol. RSC Adv. 2020;10(37):22043-53. . ;:. Google Scholar
  15. Gazi S, Ananthakrishnan R. Metal-free-photocatalytic reduction of 4-nitrophenol by resin-supported dye under the visible irradiation. Appl Catal B Environ. 2011;105(3-4):317-25. . ;:. Google Scholar
  16. Xu P, Cen C, Chen N, Lin H, Wang Q, Xu N, et al. Facile fabrication of silver nanoparticles deposited cellulose microfiber nanocomposites for catalytic application. J Colloid Interface Sci. 2018;526:194-200. . ;:. Google Scholar
  17. Xing Y, Bai XH, Gong Y, Peng ML, Zhang YY, Ma XR, et al. Enhanced catalytic properties of Fe₃O₄/Ag magnetic microspheres synthesized by a novel thermal co-reduction method. J Magn Magn Mater. 2020;510:166951. . ;:. Google Scholar
  18. Zhang X, Sun H, Tan S, Gao J, Fu Y, Liu Z. Hydrothermal synthesis of Ag nanoparticles on the nanocellulose and their antibacterial study. Inorg Chem Commun. 2019;100:44-50. . ;:. Google Scholar
  19. Fernandes IJ, Aroche AF, Schuck A, Lamberty P, Peter CR, Hasenkamp W, et al. Silver nanoparticle conductive inks: synthesis, characterization, and fabrication of inkjet-printed flexible electrodes. Sci Rep. 2020;10(1):8878. . ;:. Google Scholar
  20. Henglein A. Colloidal silver nanoparticles: photochemical preparation and interaction with O₂, CCl₄, and some metal ions. Chem Mater. 1998;10(1):444-50. . ;:. Google Scholar
  21. Hara S, Aisu J, Kato M, Aono T, Sugawa K, Takase K, et al. One-pot synthesis of monodisperse CoFe₂O₄@Ag core-shell nanoparticles and their characterization. Nanoscale Res Lett. 2018;13(1):1-7. . ;:. Google Scholar
  22. Kooti M, Kharazi P, Motamedi H. Preparation, characterization, and antibacterial activity of CoFe₂O₄/polyaniline/Ag nanocomposite. J Taiwan Inst Chem Eng. 2014;45(5):2698-704. . ;:. Google Scholar
  23. Li Y, Duan W, Wei J. CoFe₂O₄/Ag nanostructures as highly sensitive surface-enhanced Raman scattering substrates. ACS Appl Nano Mater. 2021;4(4):4181-8. . ;:. Google Scholar
  24. Soares Jr F, Pinheiro A, Morales M, Soares JM. Novel one-pot preparation of CoFe₂O₄–Ag nanocrystalline powders. Mater Lett. 2013;113:67-70. . ;:. Google Scholar
  25. Amiri S, Shokrollahi H. The role of cobalt ferrite magnetic nanoparticles in medical science. Mater Sci Eng C. 2013;33:1-8. . ;:. Google Scholar
  26. Houshiar M, Zebhi F, Jafari Z, Alidoust A, Askari Z. Synthesis of cobalt ferrite (CoFe₂O₄) nanoparticles using combustion, coprecipitation, and precipitation methods: A comparison study of size, structural, and magnetic properties. J Magn Magn Mater. 2014;371:43-8. . ;:. Google Scholar
  27. Huy LT, Tam LT, Phan VN, Trung T, Tung LM, Thanh DTN, et al. Effect of synthesis parameters on the structure and magnetic properties of magnetic manganese ferrite/silver composite nanoparticles synthesized by wet chemistry method. J Nanosci Nanotechnol. 2016;16(8):7919-28. . ;:. Google Scholar
  28. Tung LM, Cong NX, Huy LT, Lan NT, Phan VN, Hoa NQ, et al. Synthesis, characterizations of superparamagnetic Fe₃O₄–Ag hybrid nanoparticles and their application for highly effective bacteria inactivation. J Nanosci Nanotechnol. 2016;16(6):5902-12. . ;:. Google Scholar
  29. Vu AN, Le NHT, Tran TT, Nguyen VKN, Le KT, Van Le H. Preparation of magnetic CoFe₂O₄/cellulose nanocrystals composite as a catalyst for methylene blue degradation. Sci Technol Dev J Nat Sci. 2022;6(2):press-press. . ;:. Google Scholar
  30. Ngo Tuong, Le Tien Khoa. Polyethylene glycol-assisted sol-gel synthesis of magnetic CoFe₂O₄ powder as photo-Fenton catalysts in the presence of oxalic acid. J Sol-Gel Sci Technol. 2018;88:1-10. . ;:. Google Scholar
  31. Oulego P, Villa-García MA, Laca A, Diaz M. The effect of the synthetic route on the structural, textural, morphological and catalytic properties of iron(III) oxides and oxyhydroxides. Dalton Trans. 2016;45(23):9446-59. . ;:. Google Scholar
  32. Salem ML, Gemeay A, Gomaa S, Aldubayan MA, Assy L. Superparamagnetic graphene oxide/magnetite nanocomposite delivery system for doxorubicin-induced distinguished tumor cell cycle arrest and apoptosis. J Nanopart Res. 2020;22(8):219. . ;:. Google Scholar
  33. Zheng H, Huang J, Zhou T, Jiang Y, Jiang Y, Gao M, et al. Recyclable magnetic Cu/CuFe₂O₄ nanocomposites for the rapid degradation of 4-NP. Catalysts. 2020;10(12):1391. . ;:. Google Scholar
  34. Berahim N, Basirun WJ, Leo BF, Johan MR. Synthesis of bimetallic gold-silver (Au-Ag) nanoparticles for the catalytic reduction of 4-nitrophenol to 4-aminophenol. Catalysts. 2018;8(10):412. . ;:. Google Scholar
  35. Xiong LL, Huang R, Chai HH, Yu L, Li CM. Facile synthesis of Fe₃O₄@tannic acid@Au nanocomposites as a catalyst for 4-nitrophenol and methylene blue removal. ACS Omega. 2020;5(33):20903-11. . ;:. Google Scholar
  36. Gangula A, Podila R, M R, Karanam L, Janardhana C, Rao AM. Catalytic reduction of 4-nitrophenol using biogenic gold and silver nanoparticles derived from Breynia rhamnoides. Langmuir. 2011;27(24):15268-74. . ;:. Google Scholar
  37. Guo Y, Zhang L, Liu X, Li B, Tang D, Liu W, et al. Synthesis of magnetic core–shell carbon dot@MFe₂O₄ (M = Mn, Zn, and Cu) hybrid materials and their catalytic properties. J Mater Chem A. 2016;4(11):4044-55. . ;:. Google Scholar
  38. Hao P, Hu M, Xing R, Zhou W. Synergistic degradation of methylparaben on CuFe₂O₄-rGO composite by persulfate activation. J Alloys Compd. 2020;823:153757. . ;:. Google Scholar
  39. Wissmeyer G, Pleitez MA, Rosenthal A, Ntziachristos V. Looking at sound: optoacoustics with all-optical ultrasound detection. Light Sci Appl. 2018;7(1):53. . ;:. Google Scholar
  40. He S, Yang C, Niu M, Wei D, Chu S, Zhong M, et al. Coordination adsorption of Ag(I) on cobalt-ferrous oxalates and their derived Ag/CoFe₂O₄ for catalytic hydrogenation reactions. Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. 2019;583:124007. . ;:. Google Scholar
  41. Wang Y, Gao P, Wei Y, Jin Y, Sun S, Wang Z, et al. Silver nanoparticles decorated magnetic polymer composites (Fe₃O₄@PS@Ag) as highly efficient reusable catalysts for the degradation of 4-nitrophenol and organic dyes. J Environ Manag. 2021;278:111473. . ;:. Google Scholar
  42. Veisi H, Azizi S, Mohammadi P. Green synthesis of silver nanoparticles mediated by Thymbra spicata extract and its application as a heterogeneous and recyclable nanocatalyst for catalytic reduction of a variety of dyes in water. J Clean Prod. 2018;170:1536-43. . ;:. Google Scholar
  43. Princy KF, Gopinath A. Green synthesis of silver nanoparticles using polar seaweed Fucus gardeneri and its catalytic efficacy in the reduction of nitrophenol. Polar Sci. 2021;30:100692. . ;:. Google Scholar


Author's Affiliation
Article Details

Issue: Vol 8 No 4 (2024)
Page No.: 3139-3151
Published: Dec 31, 2024
Section: Original Research
DOI: https://doi.org/10.32508/stdjns.v8i4.1273

 Copyright Info

Creative Commons License

Copyright: The Authors. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0., which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

 How to Cite
Le, H., Vo, M., Pham, G., Nguyen, P., & Vu, A. (2024). Preparation of magnetic Ag/CoFe2O4 composite as an antibacterial material and efficient catalyst for 4-nitrophenol reduction. VNUHCM Journal of Natural Sciences, 8(4), 3139-3151. https://doi.org/https://doi.org/10.32508/stdjns.v8i4.1273


 Download Citation
 Cited by

Article level Metrics by Paperbuzz/Impactstory
Article level Metrics by Altmetrics

 Article Statistics
HTML = 118 times
PDF   = 61 times
XML   = 0 times
Total   = 61 times

Most read articles by the same author(s)