Luận văn Nghiên cứu hiện tượng tán xạ Raman của thuốc diệt cỏ 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic Acid trên hạt Nano kim loại Bạc và Vàng

Nội dung tài liệu: Luận văn Nghiên cứu hiện tượng tán xạ Raman của thuốc diệt cỏ 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic Acid trên hạt Nano kim loại Bạc và Vàng

1. BỘ GIÁO0 DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Lê Thị Thùy Hương NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG TÁN XẠ RAMAN CỦA THUỐC DIỆT CỎ 2,4,5-TRICHLOROPHENOXYACETIC ACID TRÊN HẠT NANO KIM LOẠI BẠC VÀ VÀNG LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC Hà Nội, 2021
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Lê Thị Thùy Hương NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG TÁN XẠ RAMAN CỦA THUỐC DIỆT CỎ 2,4,5-TRICHLOROPHENOXYACETIC ACID TRÊN HẠT NANO KIM LOẠI BẠC VÀ VÀNG Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Mã học viên: 19803014 LUẬN VĂN THẠC SĨ: HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Người hướng dẫn 1 Người hướng dẫn 2 TS. Đào Duy Quang TS. Phạm Minh Quân Hà Nội, 2021
3. MỤC LỤC Lời cam đoan .........................................................................................................i Lời cảm ơn ............................................................................................................ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.........................................iv DANH MỤC BẢNG.............................................................................................v DANH MỤC HÌNH.............................................................................................vi MỞ ĐẦU ...............................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN................................................................................4 1.1. TỔNG QUAN VỀ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT ...................................4 1.1.1. Khái niệm chung ......................................................................................... 4 1.1.2. Phân loại thuốc bảo vệ thực vật .................................................................. 4 1.2. TỔNG QUAN VỀ TÁN XẠ RAMAN TĂNG CƯỜNG BỀ MẶT ...........7 1.2.1. Tán xạ Raman.............................................................................................. 7 1.2.2. Tán xạ Raman tăng cường bề mặt............................................................... 8 1.2.2.1. Cơ chế tăng cường điện từ................................................................ 9 1.2.2.2. Cơ chế tăng cường hóa học ............................................................11 1.2.3. Ứng dụng của SERS.................................................................................. 12 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SERS...........................................................13 1.3.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ............................................................. 13 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước.............................................................. 16 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............20 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU....................................................................20 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM...............................21 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN....................................................23
4. 3.1. CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA 2,4,5-T ..........................23 3.2. CẤU TRÚC VÀ TÍNH CHẤT BỀ MẶT CỦA VẬT LIỆU NANO .......25 3.3. CẤU HÌNH TƯƠNG TÁC GIỮA 2,4,5-T VÀ CÁC CLUSTER Agn (n=4, 8, 20)...........................................................................................................26 3.3.1. Cấu hình tương tác của 2,4,5-T và cluster Ag4 ......................................... 27 3.3.2. Cấu hình tương tác của 2,4,5-T và cluster Ag8 ......................................... 28 3.3.3. Cấu hình tương tác của 2,4,5-T và cluster Ag20........................................ 31 3.4. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG CỦA PHỔ RAMAN VÀ PHỔ SERS, PHÂN TÍCH KIỂU DAO ĐỘNG. ..............................................33 3.4.1. Phổ Raman và phổ SERS thực nghiệm..................................................... 33 3.4.2. Phổ Raman và phổ SERS tính toán........................................................... 36 3.5. PHÂN TÍCH CƠ CHẾ TĂNG CƯỜNG HÓA HỌC CỦA HIỆU ỨNG SERS....................................................................................................................40 3.6. PHỔ SERS VỚI CLUSTER Au20 ..............................................................49 3.7. PHỐ SERS TỪ CLUSTER PHA TẠP Ag/Au/Cu ...................................54 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .................................................................................58 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................61
5. i Lời cam đoan Luận văn này là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Đào Duy Quang và TS. Phạm Minh Quân Các số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Lê Thị Thùy Hương
6. ii Lời cảm ơn Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS. Đào Duy quang và TS. Phạm Minh Quân – người trực tiếp hướng dẫn khoa học đã luôn dành nhiều thời gian, công sức hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu và hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban lãnh đạo Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, GS. TS. Phạm Quốc Long cùng toàn thể các anh chị em, bạn bè đồng nghiệp công tác tại Trung tâm Hóa thực vật và công nghệ Nano Y Sinh đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt quá trình học tập nghiên cứu cho đến khi thực hiện đề tài luận văn. Xin chân thành cảm ơn đề tài Nafosted: “Nghiên cứu mô phỏng các tính chất tán xạ Raman tăng cường bề mặt của các hợp chất thuốc trừ sâu hóa học trên vật liệu nano” – Mã số 103.03-2018.366, đã hỗ trợ em thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Tập đoàn Vingroup – Công ty CP và hỗ trợ bởi chương trình học bổng đào tạo thạc sĩ, tiến sĩ trong nước của Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn (VinBigdata), mã số “VINIF.2020.ThS.106” đã hỗ trợ em thực hiện luận văn này. Em xin gửi lời cảm ơn tới ban lãnh đạo và các thầy, cô trong Học viện Khoa học và Công nghệ đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt những kiến thức khoa học chuyên ngành cho em trong những năm tháng qua. Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã luôn bên cạnh, ủng hộ, động viên. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn
7. iii Lê Thị Thùy Hương
8. iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng anh Tiếng việt bản đồ chênh lệch mật độ điện CDD charge density difference tích DFT Density functional theory lý thuyết phiếm hàm mật độ electrostatic potential Giản đồ thế năng tĩnh điện bề ESP maps mặt Highest occupied molecular Orbital có năng lượng cao nhất HOMO orbital bị chiếm chỗ Lowest unoccupied molecular Orbital có năng lượng thấp LUMO orbital nhất không bị chiếm chỗ điện tích orbital liên kết thuần NBO natural bond orbital charges túy NPA natural population analysis phân bố điện tích tự nhiên Surface-enhanced Raman Tán xạ Raman tăng cường bề SERS spectroscopy mặt
9. v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân loại nhóm độc theo TCYTTG ..................................................... 6 Bảng 1.2. Tổng kết một số nghiên cứu gần đây về phân tích dư lượng thuốc trừ sâu bằng kỹ thuật SERS. ..................................................................................... 14 Bảng 3.1. Dữ liệu thực nghiệm và tính toán của phổ Raman và SERS của 2,4,5- T trên nền Ag20 tính ở mức lý thuyết PBE/cc-pVDZ-PP//cc-pVDZ. .................36 Bảng 3.2. Tương tác giữa các orbital NBO cho và nhận điện tử và năng lượng nhiễu loạn [E(2)] của cấu hình hấp phụ bền nhất của phức chất [2,4,5- T Ag20] 43 Bảng 3.3. Điện tích NPA (au) của cluster Ag20, phối tử 2,4,5-T (e0);................ 45 phức chất [2,4,5-T Ag20] (ef) và độ biến thiên điện tích (Δe) so với trạng thái cơ bản .......................................................................................................................45 Bảng 3.4. Các thông số đặc trưng cho phân tích AIM bao gồm các liên kết thiết yếu (BCP), mật độ electron (ρ(r)), mật độ electron Laplacian (2(ρ(r))) và tổng năng lượng mật độ electron (H(r)) (au). Số liệu phân tích cho cấu hình hấp phụ bền nhất 3.6-A (Hình 3.6-A)............................................................................... 46 Bảng 3.5. Dữ liệu thực nghiệm và tính toán của phổ Raman và SERS của 2,4,5- T trên nền Ag20, Au20 tính ở mức lý thuyết PBE/cc-pVDZ-PP//cc-pVDZ.........52