Luận án Nghiên cứu chế tạo nano silica từ tro vỏ trấu và vật liệu lai nano silica/chitosan ứng dụng làm chất kháng nấm bệnh thực vật

nh dạng tinh thể, kết quả 
này cũng phù hợp với kết quả thể hiện trong giản đồ XRD của mẫu này (Hình 3.7c) 
vì xuất hiện các đỉnh đặc trưng cho cấu trúc tinh thể. 
Từ kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến kích thước và sự phân bố 
kích thước hạt nano silica, nhiệt độ thích hợp của phương pháp nhiệt phân được chọn 
từ 700 – 750 oC, ở nhiệt độ 700 oC thì quy trình tiêu tốn năng lượng lượng nhỏ nhất, 
có khoảng 60% các hạt nano silica có kích thước chủ yếu nằm trong vùng từ 40 – 50 
nm. Nhiệt phân tro vỏ trấu ở nhiệt độ trên 800 oC, một phần silica vô định hình đã 
chuyển sang dạng tinh thể kém hoạt động hóa học [137-140]. 
Theo Nian và cs (2013), các hạt silica trong tro vỏ trấu có cấu trúc vô định 
hình và kích thước nanomet nằm ổn định trong bộ khung hữu cơ xenlulo và lignin 
[13]. Vì vậy đã có nhiều nghiên cứu quy trình đốt cháy hoàn toàn hữu cơ trong vỏ 
trấu thì thu được bột nano silica. Quy trình điều chế nano silica bằng phương pháp 
nhiệt phân tro vỏ trấu có thể tiến hành một hoặc hai giai đoạn. Phương pháp một giai 
đoạn thực hiện bằng cách chỉ đốt cháy một lần ở nhiệt độ nhiệt phân. Trong phương 
pháp nhiệt phân hai giai đoạn, giai đoạn một đốt vỏ trấu ở nhiệt độ nhỏ hơn 700 oC, 
hữu cơ cháy không hoàn toàn, hàm lượng cacbon trong mẫu còn khoảng 7 - 15%; giai 
đoạn hai sử dụng tro trấu để tách SiO2 bằng kiềm để điều chế nano silica. Trong 
nghiên cứu của luận án này, sử dụng phế thải tro vỏ trấu chứa hàm lượng cacbon từ 
5 – 6%, SiO2 trong tro vỏ trấu đã bị tác động của độ ẩm do quá trình phun nước làm 
nguội tro sau khi đốt. Dưới tác động của độ ẩm, các hạt SiO2 trong tro vỏ trấu phần 
lớn đã mất đi chất hữu cơ bảo vệ có thể liên kết với nhau thành cụm hạt lớn hơn qua 
liên kết của nhóm silanol (-Si-OH). Vì vậy, hạt nano silica thu được khi sử dụng tro 
 50 
vỏ trấu từ lò đốt công nghiệp luôn có kích thước lớn hơn khi sử dụng nguyên liệu ban 
đầu là vỏ trấu, đây cũng là điều khác biệt của luận án này so với phương pháp nhiệt 
phân vỏ trấu vì chúng không chịu tác động của độ ẩm. Tác giả Zakharov và cs (1993) 
và Nian và cs (2013), kích thước silica trong vỏ trấu khoảng 10 – 40 nm, kết quả thí 
nghiệm của luận án thu được là 45 – 48 nm cao hơn kích thước hạt trong vỏ trấu [12, 
13]. Kết quả này chứng tỏ kích thước hạt trong tro vỏ trấu đã bị tăng lên do liên kết 
giữa các hạt tác động bởi độ ẩm đã được biện luận ở trên tuy nhiên kích thước hạt 
silica có sự thay đổi không đáng kể. Như vậy, quy trình điều chế nano silica bằng 
phương pháp nhiệt phân không cần sử dụng nguyên liệu vỏ trấu mà chỉ cần sử dụng 
phế thải công nghiệp tro vỏ trấu. Kích thước hạt nano silica thu được từ phương pháp 
nhiệt phân phụ thuộc vào nguyên liệu sử dụng là tro vỏ trấu hoặc vỏ trấu, ngoài ra 
còn phụ thuộc vào giống lúa, điều kiện thổ nhưỡng, khí hậu và quy trình canh tác nên 
có thể thu được nano silica trong các nghiên cứu có tính chất hóa lý khác nhau. Từ 
kết quả nghiên cứu này chúng tôi giả thiết rằng: Mặc dù phần lớn các lớp hữu cơ bảo 
vệ hạt silica trong tro vỏ trấu bị phân hủy do quá trình đốt nhưng lượng cacbon còn 
lại khoảng 5 – 7% cũng có hiệu ứng bảo vệ, ngăn cản quá trình kết tụ của các hạt 
nano silica. 
Kết quả nghiên cứu điều chế nano silica có kích thước hạt trong luận án tương 
đương với kết quả nghiên cứu của tác giả Gu và cs (2015) khi nhiệt phân tro vỏ trấu 
ở 800 oC trong môi trường khí N2, tuy nhiên kích thước hạt nano silica thu được trong 
môi trường này lớn hơn so với nano silica thu được trong môi trường khí CO2, do 
môi trường khí CO2 có khả năng phân tách các hạt tốt hơn [47]. Dựa vào kết quả 
nghiên cứu và biện luận nêu trên, luận án rút ra nhận xét: Tro vỏ trấu là nguyên liệu 
sử dụng để điều chế nano silica hiệu qủa hơn vỏ trấu trong phương pháp nhiệt phân 
do có hàm lượng SiO2 cao (85 - 90%), hiệu suất thu hồi cao, sản phẩm nano silica có 
kích thước hạt (~45 nm) tương đương với phương pháp nhiệt phân vỏ trấu, môi trường 
nhiệt phân là khí quyển không cần sử dụng khí trơ N2, CO2, vì những yếu tố điều 
kiện nêu trên làm tăng chi phí nghiên cứu và ứng dụng vào thực tiễn. [47, 139]. 
3.2.2. Điều chế nano silica bằng phương pháp nhiệt phân gel SiO2/CS. 
Dựa trên nguyên lý điều chế nano silica bằng phương pháp tổng hợp và nhiệt 
phân gel SiO2/CTAB của Li (2011), Ma (2012), luận án nghiên cứu sử dụng chitosan 
thay thế CTAB là chất hóa học độc hại đáp ứng công nghệ sản xuất thân thiện với 
 51 
môi trường. Gel SiO2/CS tổng hợp bằng phản ứng giữa dung dịch Na2SiO3 với axit 
trong dung dịch chitosan tại pH từ 5,5 – 6,0 (trình bày tại mục 2.2.2.2). Gel SiO2/CS 
được nhiệt phân ở nhiệt độ 700 oC trong thời gian 2 giờ để loại bỏ hoàn toàn các chất 
hữu cơ. 
Hình 3.4. Ảnh TEM và phân bố kích thước hạt của nano silica phụ thuộc vào tỉ lệ: 
(A; a) SiO2/CS ~ 1/1; (B; b) SiO2/CS ~ 2/1; (C; c) SiO2/CS ~ 4/1 và (D; d) SiO2/CS ~ 6/1. 
0
5
10
15
20
25
30
3
0
-3
5
4
0
-4
5
4
5
-5
0
5
0
-5
5
5
5
-6
0
6
0
-6
5
6
5
-7
0
7
0
-7
5
7
5
-8
0
8
0
-8
5
Tầ
n
 s
u
ất
, %
Kích thước hạt, nm
0
5
10
15
20
25
3
0
-3
5
4
0
-4
5
4
5
-5
0
5
0
-5
5
5
5
-6
0
6
0
-6
5
6
5
-7
0
7
0
-7
5
7
5
-8
0
8
0
-8
5
Tầ
n
 s
u
ất
, %
Kích thước hạt, nm
0
5
10
15
20
25
3
0
-3
5
4
0
-4
5
4
5
-5
0
5
0
-5
5
5
5
-6
0
6
0
-6
5
6
5
-7
0
7
0
-7
5
7
5
-8
0
8
0
-8
5
Tầ
n
 s
u
ất
, %
Kích thước hạt, nm
dtb: 47 3 nm 
dtb: 55 4 nm 
dtb: 42 3 nm 
dtb: 9 1,9 nm 
D) 
C) 
B) 
A) a) 
b) 
c) 
d) 
 52 
Nano silica thu được từ quá trình nhiệt phân gel SiO2/CS với tỉ lệ khối lượng 
SiO2/CS thay đổi từ 1/1 – 6/1 có kích thước và phân bố kích thước hạt được tính toán 
qua ảnh TEM biểu diễn trong hình 3.4. Kết quả cho thấy, hàm lượng SiO2 trong gel 
SiO2/CS có ảnh hưởng đến kích thước hạt nano silica, cụ thể kích thước hạt nano 
silica tăng theo chiều tăng của hàm lượng SiO2. Khi tỉ lệ khối lượng SiO2/CS tăng từ 
1/1 – 6/1, kích thước hạt nano silica tăng từ 9 1,9 nm lên 55 4 nm. Đối với các mẫu 
gel SiO2/CS có hàm lượng SiO2 lớn hơn (tỉ lệ khối lượng SiO2/CS từ 2/1 – 6/1), nano 
silica thu được có kích thước hạt lớn hơn, dtb từ 42 – 55 nm và phân bố chủ yếu ở 
vùng từ 40 – 70 nm tương đương với phương pháp nhiệt phân tro vỏ trấu. Ảnh TEM 
cho thấy, hạt nano silica thu được của phương pháp này chủ yếu là hình cầu, các hạt 
silica phân tách tốt hơn và phân bố kích thước hạt trong phạm vi hẹp so với phương 
pháp nhiệt phân tro vỏ trấu. Đối với mẫu gel SiO2/CS có hàm lượng SiO2 nhỏ, cụ thể 
mẫu gel có tỉ lệ khối lượng SiO2/CS ~ 1/1 thì kích thước hạt trung bình nhỏ (dtb: 9 
1,9 nm), các hạt phân tách rõ ràng, kích thước hạt phân bố chủ yếu ở vùng 2 - 9 nm. 
Hình 3.5. Sự phụ thuộc của kích thước hạt nano silica vào tỉ lệ khối lượng SiO2/CS. 
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của kích thước hạt nano silica vào hàm lượng 
SiO2 trong gel SiO2/CS ở hình 3.5. Kết quả phân tích hồi quy từ đồ thị 3.9 cho thấy, 
kích thước hạt nano silica phụ thuộc vào tỉ lệ khối lượng SiO2/CS theo phương trình 
hàm bậc 2 là y = -6,25x2 + 45,55x - 28,75 (R² = 0,9608). Như vậy, kết quả xác định 
kích thước hạt nano silica khi nhiệt phân các mẫu gel SiO2/CS cho thấy khi hàm lượng 
SiO2 càng nhỏ (tức là hàm lượng polyme so với SiO2 càng cao) thì các hạt silica có 
kích thước nhỏ vì chúng được phân cách do hiệu ứng không gian của polyme hạn chế 
9
42
47
55
y = -6,25x2 + 45,55x - 28,75
R² = 0,9608
5
15
25
35
45
55
1 2 4 6
K
íc
h
 t
h
ư
ớ
c 
h
ạt
 n
an
o
 s
il
ic
a,
 n
m
Tỉ lệ khối lượng SiO2/CS
 53 
các hạt bị kết tụ ở trong gel. Hiệu ứng của nồng độ chitosan bảo vệ các hạt nano silica 
trong gel cũng tương tự như sử dụng polyme bảo vệ các hạt nano trong dung dịch. Ví 
dụ chitosan ổn định các hạt nano CuCl, Ag, Cu2O [114, 130, 131]. Kết quả nghiên 
cứu này cho thấy, nếu muốn thu được các hạt nano silica có kích thước < 10 nm thì 
tỉ lệ khối lượng SiO2/CS < 1/1, tức là phải tiêu tốn một lượng lớn chitosan. Vai trò 
của chitosan trong gel SiO2/CS cũng tương tự như các hợp chất hữu cơ như xenlulo, 
hemixenlulo, lignin, trong vỏ trấu như là một bộ khung đỡ để ổn định các hạt silica 
có cấu trúc nanomét. 
Từ kết quả điều chế nano silica sử dụng phương pháp nhiệt phân, nhận thấy 
rằng: nhiệt phân tro vỏ trấu là phương pháp đơn giản, hiệu quả để thu được các hạt 
nano silica có kích thước ≥ 45 nm và không thể điều chỉnh kích thước hạt. Nhiệt phân 
gel SiO2/CS có thể điều chỉnh kích thước hạt nano silica theo mong muốn bằng cách 
điều chỉnh tỉ lệ khối lượng SiO2/CS trong gel nên chỉ thích hợp cho những nhu cầu 
cần sử dụng nano silica có kích thước nhỏ < 40 nm. Kích thước hạt nano silica điều 
chế theo phương pháp nhiệt phân phụ thuộc vào hàm lượng SiO2, có hoặc không có 
chất ổn định và loại chất ổn định sử dụng. Ví dụ Lu và cs (2012) tổng hợp nano silica 
bằng cách chiết SiO2 trong tro vỏ trấu với NaOH và kết tủa SiO2 trong dung dịch 
H2SO4 và nung để thu được nano SiO2 có kích thước hạt trung bình 172 nm [27], 
phương pháp sử dụng NH4F hoà tan SiO2 sau đó nhiệt phân thu được nano silica có 
kích thước hạt 50 - 60 nm [41]. Bằng phương pháp tạo gel với chất ổn định CTAB 
2% kết hợp với nhiệt phân của tác giả Lê Văn Hải và cs (2013) hạt SiO2 phân tách tốt 
hơn [29], nhưng hàm lượng chất ổn định sử dụng cao dẫn đến tăng giá thành sản xuất. 
Tuy nhiên CTAB là một hóa chất có chứa nguyên tố N, Br gây mùi và quá trình nhiệt 
phân thải ra khí độc hại, còn chitosan là một polyme sinh học thân thiện với môi 
trường. 
3.2.3. Thành phần và tính chất hóa lý của nano silica. 
3.2.3.1. Nghiên cứu thành phần nguyên tố, xác định độ tinh khiết của nano silica. 
Hàm lượng, thành phần các nguyên tố có trong nano silica thu được bằng 
phương pháp nhiệt phân tro vỏ trấu được xác định tương đối bằng dữ liệu EDX trình 
bày trong hình 3.6. Trong phổ EDX của ba mẫu nano silica thu được bởi nhiệt phân 
ở 03 nhiệt độ 700 oC, 750 oC và 800 oC đều chứa 2 nguyên tố Si và O, chứng tỏ sản 
phẩm không có tạp chất khác, độ tinh khiết cao. Mẫu nano silica thu được khi nung 
 54 
ở nhiệt độ 700 oC có tỉ lệ khối lượng Si/O là 46,44/53,56; mẫu nano silica thu được 
khi nung ở nhiệt độ 750 oC có tỉ lệ khối lượng Si/O là 46,55/53,45 và mẫu nano silica 
thu được khi nung ở nhiệt độ 800 oC có tỉ lệ khối lượng Si/O là 46,31/53,69. Các tỷ 
lệ này gần với tỉ lệ khối lượng Si/O của SiO2 tinh khiết theo lý thuyết là 46,74/53,26. 
Theo ghi nhận tỷ lệ khối lượng Si/O của các mẫu cho thấy, khối lượng oxy dư so với 
Si trong công thức SiO2, do nano silica thu được có hàm lượng ẩm nhất định nên độ 
tinh khiết của sản phẩm chưa đạt đến 100%. Kết quả nghiên cứu này cũng phù hợp 
với kết quả phân tích hàm lượng SiO2 trong nano silica bằng phương pháp hấp thụ 
nguyên tử như trình bày trong bảng 3.3. 
Hình 3.6. Phổ và dữ liệu EDX của nano silica khi nhiệt phân tại: a) 700 oC; 
b) 750 oC; c) 800 oC và d) nhiệt phân gel SiO2/CS. 
Bảng 3.3. Hàm lượng SiO2 trong nano silica điều chế bằng nhiệt phân tro vỏ trấu. 
Nhiệt độ nhiệt phân 700 oC 750 oC 800 oC 
Hàm lượng SiO2 % (w/w) 99,54 99,72 99,68 
Kết quả phân tích hàm lượng SiO2 trong nano silica theo TCVN 9172:2012 
đạt trên 99,5 % được trình bày trong bảng 3.3. Vì vậy phương pháp nhiệt phân phế 
thải tro vỏ trấu điều chế nano silica sử dụng trong luận án thu được nano silica đạt độ 
Element Weight% Atomic% 
O K 53.45 65.94 
Si K 46.55 34.06 
Totals 100.00 
Element Weight% Atomic% 
O K 53.56 66.49 
Si K 46.44 33.51 
Totals 100.00 
Element Weight% Atomic% 
O K 52.69 66.43 
Si K 46.31 33.57 
Totals 100.00 
a) b) 
c) 
Element Weight% Atomic% 
O K 53.55 66.34 
Si K 46.45 34.76 
Totals 100.00 
d) 
 55 
tinh khiết cao và tương đương với sản phẩm nghiên cứu nhiệt phân vỏ trấu của các 
tác giả khác [27, 41, 49, 110]. 
Nano silica thu được theo phương pháp nhiệt phân gel SiO2/CS với tỉ lệ khối 
lượng SiO2/CS ~ 4/1 cũng cho thấy có độ tinh khiết tương đối cao thể hiện qua phổ 
EDX (Hình 3.6d). Dữ liệu ghi phổ EDX trong hình 3.6d của mẫu nano silica chỉ chứa 
02 nguyên tố Si và O với tỉ lệ khối lượng Si/O là 46,45/53,55 gần với tỉ lệ Si/O của 
SiO2 tinh khiết là 46,74/53,26. Độ tinh khiết của mẫu nano silica cũng được phân tích 
hàm lượng SiO2 theo phương pháp TCVN 9172 : 2012 là 99,62%. Như vậy, nano 
silica thu được từ phương pháp tổng hợp và nhiệt phân gel SiO2/CS có độ tinh khiết 
tương đương với nano silica thu được theo phương pháp nhiệt phân tro vỏ trấu. 
3.2.3.2. Cấu trúc mạng tinh thể của nano silica. 
Cấu trúc mạng tinh thể của nano silica thu được khi nhiệt phân ở 03 nhiệt độ 
700, 750, 800 oC thể hiện qua giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) trong hình 3.7. 
Hình 3.7. Giản đồ XRD của mẫu nano silica khi nhiệt phân tại: a) 700 oC; b) 750 oC 
và c) 800 oC. 
Hai mẫu nano silica thu được từ nhiệt phân ở nhiệt độ nung 700 oC và 750 oC 
có giản đồ XRD trong hình 3.7a và 3.7b cho thấy chúng có cấu trúc hầu như là vô 
định hình chỉ có một đỉnh với cường độ hấp thụ thấp tại vị trí góc 2θ ~22o. Mẫu nano 
silica thu được khi nhiệt phân ở nhiệt độ 800 oC trong giản đồ XRD (Hình 3.7c) xuất 
hiện thêm các đỉnh ở vị trí 220, 311, 400, 511, 440 đặc trưng cho silica cấu trúc tinh 
thể lập phương tâm mặt (fcc). Vì vậy, để thu được các nano silica hoạt động cấu trúc 
vô định hình, ứng dụng trong kháng vi khuẩn, kháng vi nấm cần chọn nhiệt độ nhiệt 
a) 
b) 
c) 
 56 
phân nhỏ hơn 800oC, tốt nhất là nhiệt độ 700 – 750 oC vì chúng đã được khảo sát có 
cấu trúc vô hình hình, phần lớn các hạt chủ yếu trong vùng có kích thước nhỏ hơn và 
sử dụng năng lượng thấp hơn. 
Trong canh tác nông nghiệp, silica là một nguyên tố dinh dưỡng trung lượng, 
có tác dụng giúp tăng độ cứng của tế bào thực vật, chống lại sự xâm nhập của côn 
trùng, nấm bệnh. Tuy nhiên, cây trồng chỉ có thể sử dụng silica có cấu trúc vô định 
hình làm dinh dưỡng nên khi nhiệt phân tro vỏ trấu ở nhiệt độ cao trên 800 oC, silica 
có cấu trúc tinh thể không thích hợp sử dụng trong nông nghiệp [138]. Tại Việt Nam, 
vỏ trấu được sử dụng đốt để lấy nhiệt phục vụ cho các ngành sản xuất như nung gạch, 
gốm, sấy nông sản. Tùy vào cấu tạo của các lò nên nhiệt độ trong lò đốt khác nhau. 
Trong lò sấy đốt tráu, nhiệt độ thường 300 - 600 oC, hợp chất cacbon hữu cơ sẽ không 
được đốt cháy hoàn toàn nên cho tro vỏ trấu có màu từ xám đến đen, đây là nguồn 
nguyên liệu có làm lượng SiO2 cao, dồi dào, giá rẻ thích hợp cho sản xuất silica và 
nano silica. Trong lò nung, nếu nhiệt độ lớn hơn 850 oC thì silica sẽ chuyển hóa từ 
cấu trúc vô định hình sang cấu trúc tinh thể. Nếu nhiệt độ nhiệt phân cao hơn 1.300 
oC thì Si sẽ phản ứng với C hữu cơ thành thành SiC (Hình 3.8a) theo phương trình 
phản ứng SiO2 + 3C SiC + 2CO, một dạng vật liệu bền nhiệt [141, 142]. Nano 
silica có cấu trúc tinh thể ít hoạt động hóa học nên bị hạn chế khả năng ứng dụng, vì 
vậy tro vỏ trấu thu gom từ lò nung gạch, gốm thì có thể sử dụng làm nguyên liệu sản 
xuất nano silica nhưng hiệu quả không cao khi được ứng dụng trong canh tác nông 
nghiệp là cụ thể là sử dụng làm phân bón hoặc hoạt chất kiểm soát bệnh thực vật. 
Hình 3.8. SiC - màu xám đen (a); nano silica - màu trắng (b). 
Giản đồ XRD của nano silica thể hiện trong hình 3.9 cho thấy cả 3 mẫu nano 
silica thu được từ nhiệt phân gel với tỷ lệ khối lượng SiO2/CS từ 1/1 – 6/1 chỉ có một 
đỉnh hấp thụ với cường độ thấp ở vị trí 2 ~22o. Như vậy, nano silica thu được có cấu 
b) a) 
 57 
trúc hầu như là vô định hình tương tự như kết quả nghiên cứu điều chế nano silica 
bằng phương pháp nhiệt phân tro vỏ trấu ở nhiệt độ 700 – 750oC. 
Hình 3.9. Giản đồ XRD của nano silica phụ thuộc vào tỉ lệ: a) SiO2/CS ~ 1/1; 
b) SiO2/CS ~ 2/1; c) SiO2/CS ~ 4/1và d) SiO2/CS ~ 6/1. 
3.2.3.3. Kết quả xác định đặc trưng liên kết hóa học trong nano silica. 
Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) sử dụng để nghiên cứu xác định các 
dao động đặc trưng liên kết có trong nano silica. Phổ FT-IR của nano silica được điều 
chế bằng phương pháp nhiệt phân tro vỏ trấu thể hiện trong Hình 3.10. 
Hình 3.10. Phổ FT-IR của mẫu nano silica khi nhiệt phân tại: a) 700 oC; b) 750 oC 
và c) 800 oC. 
a) 
b) 
d) 
c) 
a) b) 
c) 
 58 
Phổ FT-IR của 03 mẫu nano silica điều chế ở 03 nhiệt độ 700, 750, 800 oC đều 
xuất hiện các đỉnh ở vị trí số sóng 468 và 802 cm-1 đặc trưng cho dao động của liên 
kết Si-O và liên kết Si-O (silanol). Đỉnh ở vị trí số sóng 1.101 cm-1 đặc trưng cho dao 
động của liên kết Si-O-Si bất đối xứng trong tứ diện S1O4. Liên kết O-H của silanol 
và O-H của nước cũng xuất hiện đặc trưng bởi dải hấp thụ ở vị trí số sóng lần lượt là 
3.444 và 1.637 cm-1. Dao động của liên kết O-H của H2O ở vị trí số sóng 1.637 cm-1 
cho thấy nano silica có hàm lượng [29, 27, 49, 139]. Tổng hợp dữ liệu thống kê vị trí 
số sóng ứng với loại liên kết của nano silica điều chế từ tro vỏ trấu thể hiện trong 
Bảng 3.4. 
Bảng 3.4. Dữ liệu phổ FT-IR của nano silica được điều chế bằng nhiệt phân tro vỏ 
trấu và nhiệt phân gel SiO2/CS. 
Số sóng 
(cm-1) 
Liên kết 
Khoảng giá trị xác 
định của số sóng 
Tài liệu tham khảo 
468 Liên kết Si–O 438 - 475 [29, 27, 49, 139]. 
802 Liên kết Si–O (silanol) 796 - 805 [27, 49, 139]. 
1101 
Liên kết Si–O–Si trong 
tứ diện S1O4 
1.050 – 1.150 [42, 43, 49, 139]. 
1637 Liên kết O–H (silanol) 1.633 – 1.643 [29, 49, 139]. 
3444 Liên kết O–H của H2O 3.437 – 3.456 [29, 43, 49, 139]. 
Tương tự như phổ FT-IR của mẫu nano silica thu được bằng phương pháp 
nhiệt phân tro vỏ trấu, phổ FT-IR thể hiện trong hình 3.11 của các mẫu nano silica 
thu được bằng phương pháp tổng hợp và nhiệt phân gel SiO2/CS từ tro vỏ trấu cho 
thấy dao động liên kết Si-O thể hiện ở đỉnh có vị trí số sóng 468 - 470 cm-1 và đỉnh 
có vị trí số sóng 802 – 804 cm-1 đặc trưng dao động liên kết Si-O (silanol). Tại đỉnh 
ở vị trí số sóng 1.101 – 1.103 cm-1 thể hiện dao động của liên kết Si-O-Si bất đối xứng 
của cấu trúc silicon đioxit (SiO2) trong tứ diện S1O4. Dao động liên kết của nhóm O-
H (SiO-H) cũng xuất hiện tại dải hấp thụ ở vị trí số sóng khoảng 3.465 – 3.481 cm-1. 
[42, 47, 49, 139]. 
 59 
Hình 3.11. Phổ FT-IR của nano silica phụ thuộc vào tỉ lệ: a) SiO2/CS ~ 1/1; b) 
SiO2/CS ~ 2/1; c) SiO2/CS ~ 4/1và d) SiO2/CS ~ 6/1 trong gel. 
Nhận xét điều chế nano silica bằng phương pháp nhiệt phân: 
Sử dụng tro vỏ trấu của lò đốt công nghiệp trong phương pháp nhiệt phân để 
điều chế nano silica là nghiên cứu mới của luận án so với phương pháp nhiệt phân vỏ 
trấu vì lớp hữu cơ bảo vệ các hạt SiO2 trong phế liệu tro vỏ trấu đã bị đốt cháy phần 
lớn dẫn đến mật độ SiO2 lớn hơn trong vỏ trấu. Nhiệt độ thích hợp nhiệt phân tro vỏ 
trấu từ 700 oC – 750 oC để thu được nano silica cấu trúc vô định hình, có độ tinh khiết 
cao (>99,5%), kích thước hạt từ 45 - 47 nm tương đương với kích thước hạt nano 
silica thu được từ nhiệt phân vỏ trấu. Các dữ liệu nghiên cứu trong giản đồ XRD, phổ 
FT-IR cho thấy nano silica có các tính chất hóa lý đặc trưng tương tự như SiO2 vô 
định hình ở dạng vật liệu khối. Phương pháp nhiệt phân tro vỏ trấu điều chế nano 
silica là phương pháp hiệu quả do tận dụng phế thải của ngành sản xuất nông nghiệp, 
công nghiệp tạo ra sản phẩm có giá trị phục vụ đời sống. 
Phương pháp tổng hợp và nhiệt phân gel SiO2/CS cho phép điều chế được 
nano silica vô định hình có độ tinh khiết cao (99,62) tương tự phương pháp nhiệt phân 
tro vỏ trấu. Trong phương pháp nhiệt phân gel có thể điều chỉnh các hạt nano silica ở 
các kích thước hạt khác nhau tùy thuộc vào tỷ lệ khối lượng SiO2/CS, khi tỉ lệ SiO2/CS 
nhỏ thì thu được nano silica có kích thước nhỏ. Như vậy, phương pháp tổng hợp và 
nhiệt phân gel SiO2/CS phù hợp cho việc điều chế nano silica có kích thước hạt nhỏ 
a) b) 
c) d) 
 60 
hơn 40 nm, kết quả trên là cơ sở khoa học cho việc tiếp tục nghiên cứu sử dụng các 
polyme tạo gel khác nhằm giảm chi phí sản xuất nano silica. Nếu điều chế nano silic