Các hạt nano oxit sắt (FexOy-NPs) đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghệ cao như xúc tác hóa học, hệ thống phân phối thuốc trong y tế và mục đích kháng khuẩn, nhờ các đặc tính từ tính độc đáo. Nghiên cứu về tổng hợp FexOy-NPs vẫn tiếp tục được thực hiện, do các phương pháp hóa lý có chi phí cao và đòi hỏi dung môi độc hại. Do đó, công nghệ nano xanh nổi lên như một giải pháp đầy hứa hẹn trong việc sinh tổng hợp các hạt nano thân thiện với môi trường. Trong nghiên cứu này, FexOy-NPs được tổng hợp bằng hai phương pháp khác nhau: tổng hợp xanh sử dụng polyphenol chiết xuất từ Phoenix dactylifera L. (cây chà là) và tổng hợp hóa học sử dụng chất khử NaOH và tiền chất là sắt clorua. Khả năng chiết xuất polyphenol và tạo ra hạt nano được đánh giá dựa trên nhiệt độ sấy khô trong quá trình thu thập Phoenix dactylifera L. cũng như dung môi chiết xuất được sử dụng. Kết quả cho thấy tiềm năng của polyphenol trong Phoenix dactylifera L. cho sản xuất FexOy-NPs bền vững. Cuối cùng, phương pháp tổng hợp xanh và hóa học được so sánh dựa trên các đặc điểm lý hóa và tính chất chức năng. Bên cạnh đó, bài viết cũng đề xuất các hướng nghiên cứu tiềm năng kết hợp FexOy-NPs với nhôm (Al) để tạo ra các vật liệu composite có tính chất vượt trội.
1. Giới thiệu
Vật liệu nano (kích thước 1–100 nm) đang thu hút sự quan tâm lớn vì những đặc tính độc đáo. Chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực và ứng dụng khác nhau, với sự tăng trưởng liên tục. Các vật liệu nano này có thể được tạo ra bằng nhiều phương pháp khác nhau, được phân loại thành hai loại: vật liệu nano tự nhiên, chẳng hạn như magnetite sinh học và vật liệu nano nhân tạo, bao gồm tất cả các vật liệu nano được sản xuất. Chúng thường được phân loại dựa trên hình dạng và cấu trúc (ví dụ: hạt nano, ống nano, sợi nano, v.v.). Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp hóa lý được sử dụng để phát triển vật liệu nano đòi hỏi phải sử dụng các dung môi đắt tiền và độc hại. Việc sử dụng các phương pháp thân thiện với môi trường (phương pháp xanh) để tổng hợp hạt nano từ kim loại quý gần đây đã được nghiên cứu, với mục tiêu cung cấp các hạt nano có độ tinh khiết cao thông qua các kỹ thuật đơn giản, kinh tế và thân thiện với môi trường.
Chiết xuất từ thực vật và trái cây, cũng như các sinh vật sống, đã được sử dụng để đạt được các phương pháp an toàn với môi trường. Tầm quan trọng của các phương pháp xanh này không chỉ dựa trên các yếu tố môi trường mà còn trên các đặc điểm thú vị khác mà chúng có thể cung cấp. Các phương pháp xanh thường rẻ, hiệu quả, nhanh chóng và không độc hại, thường tạo ra các hạt nano có độ kết tinh cao và hình dạng và kích thước khác nhau. Các đặc điểm này phụ thuộc vào hai nhóm thông số, bao gồm thành phần của nguyên liệu thô và phụ gia được sử dụng, cũng như các điều kiện xử lý được áp dụng trong quá trình tổng hợp hạt nano. Trong số các thông số thành phần, quan trọng nhất là bản chất và nồng độ tương đối của chiết xuất thực vật (tức là hàm lượng polyphenol tự nhiên), muối kim loại được sử dụng làm tiền chất, tỷ lệ chiết xuất/muối kim loại, độ pH và việc bổ sung chất khử. Các điều kiện xử lý quan trọng nhất là nhiệt độ sấy, kích thước hạt nghiền và phương pháp chiết xuất được sử dụng, ngoài nhiệt độ và thời gian phản ứng. Chức năng của các chiết xuất này đến từ tỷ lệ polyphenol cao, giúp khử muối kim loại thành hạt nano có độ tinh khiết cao do các đặc tính độc đáo của chúng (khả năng khử, khả năng tạo liên kết hydro, hoạt động ái lực, khả năng phân cực, tính axit và khả năng tạo phức chelat).
Phoenix dactylifera L. là một nguồn giàu polyphenol, được báo cáo là một chất phụ gia chống oxy hóa trong các hoạt động kháng khuẩn, chống lipid máu và chống tiểu đường. Do đó, việc sử dụng nó trong tổng hợp hạt nano, đặc biệt là FexOy-NPs, có thể mang lại các đặc tính từ tính, độ dẫn điện cao, tính chất nhiệt độ cao và khả năng tương thích sinh học phù hợp, cho phép chúng được sử dụng trong các ứng dụng y sinh, chẳng hạn như phân phối thuốc, điều trị kháng khuẩn và chẩn đoán; trong các ứng dụng hóa học, chẳng hạn như chuyển đổi năng lượng, xúc tác và bảo vệ môi trường; trong các ứng dụng điện tử và quang điện tử; và trong các ứng dụng nông nghiệp và công nghệ sinh học ở động vật.
Để tối đa hóa hàm lượng polyphenol trong chiết xuất, điều quan trọng là phải hiểu các yếu tố xác định hàm lượng polyphenol trong mỗi giai đoạn xử lý, cũng như ảnh hưởng của hàm lượng phenolic đối với các đặc điểm lý hóa của FexOy-NPs. Sự phát triển của hàm lượng phenolic được điều chỉnh bởi các yếu tố tiền thu hoạch, bao gồm các yếu tố nội tại của cây (ví dụ: Phoenix dactylifera L.), chẳng hạn như di truyền và tuổi, cũng như các yếu tố môi trường, chẳng hạn như tiếp xúc với bức xạ mặt trời, lượng mưa và loại đất. Đánh giá các thông số sau thu hoạch liên quan đến quá trình xử lý và bảo quản cây cũng rất quan trọng (ví dụ: phương pháp sấy, nghiền, phương pháp chiết xuất, ảnh hưởng của dung môi, thời gian chiết xuất và nhiệt độ chiết xuất). Nhiệt độ sấy, thời gian nghiền và loại dung môi có mối tương quan trực tiếp với hợp chất phenolic được chiết xuất. Các hệ dung môi khác nhau đã được sử dụng để chiết xuất các hợp chất phenolic từ thực vật. Tuy nhiên, loại chiết xuất là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến năng suất và đặc tính chống oxy hóa của polyphenol, liên quan đến sự phong phú của các hợp chất chống oxy hóa với độ phân cực đa dạng và các tính chất hóa học khác nhau, làm cho chúng hòa tan hoặc không hòa tan trong dung môi. Hàm lượng phenolic có thể có ảnh hưởng quan trọng đến một số đặc tính vật lý của hạt nano, mặc dù thông tin liên quan đến ảnh hưởng này rất hạn chế. Một số tác giả đã báo cáo khả năng thiết lập mối quan hệ trực tiếp giữa nồng độ hợp chất phenolic và kích thước và loại FexOy-NPs bằng cách sử dụng chiết xuất thực vật. Cụ thể, tính mới của công trình này nằm ở việc đánh giá ảnh hưởng của các đặc tính polyphenol của Phoenix dactylifera L. đối với việc tổng hợp FexOy-NPs và các đặc điểm của chúng, chẳng hạn như kích thước, độ kết tinh, loại và hình thái. Các nghiên cứu trước đây không cung cấp thông tin về ảnh hưởng của các hợp chất phenolic đối với loại và tỷ lệ của FexOy-NPs, mức độ kết tinh hoặc các cơ chế tổng hợp có thể xảy ra. Ví dụ, trong một nghiên cứu năm 2019, Salgado et al. đã báo cáo một pha hỗn hợp của hạt nano oxit sắt (FexOy-NPs) từ các chiết xuất khác nhau, sửa đổi độ pH của phản ứng thành 6 bằng cách thêm 1 M NaOH. Có thể có tác động hơn nữa của độ pH của phản ứng đối với các hợp chất phenolic trong chiết xuất, do đó ảnh hưởng đến FexOy-NPs. Cần lưu ý rằng không có sửa đổi độ pH nào trong thí nghiệm này, cho phép quy kết tác động thực tế của các hợp chất phenolic có trong chiết xuất cho các hợp chất đó.
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là tổng hợp FexOy-NPs thông qua tổng hợp xanh bằng cách sử dụng chiết xuất Phoenix dactylifera L.. Để đạt được mục tiêu này, chiết xuất trước tiên được thu thập bằng cách sử dụng các nhiệt độ sấy khác nhau (25, 50, 100 và 150 °C) và các dung môi chiết xuất (nước và ethanol). Hạt nano cũng được tổng hợp bằng phương pháp hóa học để so sánh chúng với hạt nano xanh. So sánh này xem xét các đặc điểm lý hóa của hạt nano và hoạt động chống oxy hóa của chúng (TAC và DPPH).
Tiềm năng ứng dụng của Fexoy + Al:
Một hướng nghiên cứu tiềm năng là kết hợp FexOy-NPs với nhôm (Al) để tạo ra các vật liệu composite có tính chất vượt trội. Nhôm là một kim loại nhẹ, có độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt. Việc kết hợp FexOy-NPs với Al có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ học, từ tính và xúc tác của vật liệu. Các ứng dụng tiềm năng của vật liệu composite FexOy + Al bao gồm:
- Vật liệu cấu trúc nhẹ: Sử dụng trong ngành hàng không, ô tô và xây dựng để giảm trọng lượng và tăng độ bền của các cấu kiện.
- Xúc tác: FexOy + Al có thể được sử dụng làm chất xúc tác hiệu quả trong các phản ứng hóa học khác nhau, nhờ khả năng phân tán tốt của FexOy-NPs trên nền nhôm.
- Vật liệu hấp thụ sóng điện từ: FexOy-NPs có khả năng hấp thụ sóng điện từ, do đó vật liệu composite FexOy + Al có thể được sử dụng trong các ứng dụng chống nhiễu điện từ (EMI shielding).
- Cảm biến: Các tính chất từ tính của FexOy-NPs có thể được tận dụng để tạo ra các cảm biến từ tính có độ nhạy cao.
Để đạt được các tính chất tối ưu, cần kiểm soát chặt chẽ quá trình tổng hợp và phân tán FexOy-NPs trong nền nhôm. Các phương pháp tổng hợp xanh có thể đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các vật liệu composite FexOy + Al thân thiện với môi trường và có hiệu suất cao.
2. Vật liệu và phương pháp
2.1. Vật liệu
Thuốc thử Folin–Ciocalteu, natri cacbonat (Na2CO3), metanol (CH3OH), etanol 99,9%, sắt(III) clorua hexahydrat 98% (FeCl3·6H2O), natri hydroxit (NaOH), axit sulfuric (H2SO4), natri photphat (Na2HPO4), amoni molybdat ((NH4)3PMo12O40), axit gallic (C7H6O5), axit clohydric (HCl), 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) và dimethyl sulfoxit khan (DMSO) 99,9% được cung cấp bởi Sigma Aldrich (Darmstadt, Đức). Các thuốc thử còn lại được sử dụng trong công việc này là loại phân tích.
Lá Phoenix dactylifera L. được thu trực tiếp từ cây ở Seville (Seville, Tây Ban Nha), nơi có nhiệt độ trung bình là 19 ± 4 °C (với nhiệt độ tối thiểu và tối đa lần lượt là 6 °C và 36 °C) và độ ẩm tương đối trung bình là 53%, dao động từ 33 đến 73% (dữ liệu từ Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia, Washington, DC, Hoa Kỳ).
2.2. Phương pháp
Hình 1 cho thấy sơ đồ quy trình thực hiện để thu được hạt nano từ nguồn thực vật. Các polyphenol được chiết xuất đầu tiên từ lá Phoenix dactylifera L., và sau đó, hạt nano được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp xanh (GS) hoặc hóa học (CS) thông qua kết tủa keo.
2.2.1. Chiết xuất polyphenol từ lá Phoenix dactylifera L.
Đầu tiên, lá Phoenix dactylifera L. được rửa kỹ ba lần bằng nước cất và sấy ở các nhiệt độ khác nhau (25, 50, 100 và 150 °C) cho đến khi tỷ lệ phần trăm mất nước không đổi. Các thông số động học sấy được xác định bằng cách chuyển đổi hàm lượng ẩm thành tỷ lệ phần trăm mất nước và áp dụng đường cong phi tuyến (hàm phù hợp Gompertz), theo phương trình (1):
| WL(t)=WL(∞)·e−e(1−k·t) | (1) |
|---|---|trong đó WL(t) là tỷ lệ phần trăm mất nước theo thời gian (t), WL(∞) là tỷ lệ phần trăm mất nước tối đa khi t → ∞ và k là hằng số tốc độ sấy (tức là hằng số tốc độ của tỷ lệ phần trăm mất nước trên một đơn vị thời gian).
Sau đó, các mẫu được nghiền bằng máy nghiền điện (Cuisinart Grind Central DCG-12BC, East Windsor, NJ 08520 In tại Trung Quốc) và rây để thu được bột mịn. Sau đó, bột được đặc trưng bằng Mastersizer 2000 (Malvern Instruments Ltd., Malvern, UK) để xác định sự phân bố kích thước hạt (µm) trong các mẫu đã sấy khô.
Tiếp theo, 30 g mỗi loại bột được chiết xuất bằng máy chiết Soxhlet sử dụng 300 mL nước cất hoặc etanol 99,9% làm dung môi ở 98 hoặc 68 °C, tương ứng, trong 8 giờ. Dung môi được thu hồi và năng suất chiết xuất được tính theo phương trình (2):
| y=(Khối lượng chất thô đã chiết xuất Khối lượng ban đầu của bột Phoenix)×100 | (2) |
|---|---|Các chiết xuất thô được hòa tan lại trong nước hoặc etanol và ly tâm ở 10.000 vòng/phút trong 15 phút. Cuối cùng, phần nổi (chiết xuất) được thu thập và tích trữ ở 4 °C để sử dụng sau này.
2.2.2. Tổng hàm lượng polyphenol (TPC)
Để xác định tổng hàm lượng polyphenol (TPC) trong chiết xuất Phoenix dactylifera L., chúng tôi đã sử dụng phương pháp được mô tả bởi Ayala-Zavala et al. và Zapata et al.. Theo phương pháp này, 50 µL chiết xuất được trộn với 3 mL nước cất và 250 µL thuốc thử Folin-Ciocalteu 1N cho đến khi đạt trạng thái cân bằng (8 phút). Sau khi trộn, 750 µL Na2CO3 20% và 950 µL nước cất được thêm vào. Cuối cùng, độ hấp thụ được đo bằng máy quang phổ UV/VIS (PG Instruments Ltd., model T70 + UV/VIS Spectrometer) ở 765 nm sau 30 phút ủ ở nhiệt độ phòng. Đường chuẩn cũng được chuẩn bị cho axit gallic. Kết quả được biểu thị bằng mg tương đương axit gallic trên mỗi gam chiết xuất Phoenix dactylifera L. (mg GAE/g chiết xuất).
2.2.3. Chuẩn bị hạt nano
Cách tiếp cận xanh
Trong cách tiếp cận này, GS FexOy-NPs được tổng hợp bằng cách trộn 20 mL mỗi chiết xuất (0,27 g/mL) với 20 mL dung dịch FeCl3·6H2O 1 M trong 2 giờ ở 50 °C. Sau đó, hỗn hợp được lọc bằng giấy lọc (Whatman n°1) và rửa ít nhất ba lần bằng nước cất để đảm bảo rằng mọi tạp chất và hạt lạ lơ lửng trong hỗn hợp đều được loại bỏ. Chất rắn đã lọc sau đó được giữ ở 100 °C trong 8 giờ và sau đó được nung nóng ở 500 °C trong 5 giờ để thu được hạt nano tinh khiết nhất có thể.
Cách tiếp cận hóa học
Hạt nano cũng được tổng hợp hóa học bằng cách trộn 20 mL NaOH 1 M với 20 mL FeCl3-6H2O 1M. Các bước còn lại tương tự như các bước được mô tả cho cách tiếp cận xanh.
2.3. Kỹ thuật đặc trưng
2.3.1. Nhiễu xạ tia X (XRD)
Cả hạt nano tổng hợp xanh và hóa học (GS FexOy-NPs và CS FexOy-NPs, tương ứng) đều được đưa vào đặc trưng XRD (Nhãn hiệu: Bruker Model D8 advance A25 với cực dương Cu) để xác định thành phần pha tinh thể của các mẫu. Các thử nghiệm này cho phép tính toán chỉ số độ kết tinh và kích thước tinh thể.
Các đỉnh cường độ cao nhất của mỗi mẫu XRD được sử dụng để xác định kích thước miền nhiễu xạ, áp dụng công thức Debye-Scherrer (Phương trình (3)):
| D=kλβ·cosθ | (3) |
|---|---|trong đó D là kích thước miền nhiễu xạ, k là hệ số hiệu chỉnh (0,94), λ là bước sóng được sử dụng (0,154178 nm), β = FWHM (độ rộng đầy đủ tại một nửa giá trị tối đa) và θ là vị trí của đỉnh chính.
Độ kết tinh (%) của GS và CS FexOy-NPs được tính bằng phương trình (4):
| Độ kết tinh (%)=Diện tích của các đỉnh kết tinh Diện tích các đỉnh kết tinh + diện tích vô định hình ×100 | (4) |
|---|---|
{width=709 height=1120}
#### 2.3.2. Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
FTIR được thực hiện để thu thập thông tin về các chế độ rung của các liên kết có trong FexOy-NPs và cấu trúc của chúng.
GS và CS FexOy-NPs và bột thô Phoenix dactylifera L. được đưa vào quang phổ FTIR (Nicolet iS50 FITR Spectrometer, ThermoFisher Scientific, Madison, WI, USA) từ 4000 đến 400 cm−1 với độ phân giải 0,482 cm−1 để xác định các liên kết có trong cấu trúc hạt nano.
#### 2.3.3. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Hình thái của cả GS và CS FexOy-NPs, cũng như giá trị trung bình phân bố đường kính của chúng, được đo bằng SEM với Zeiss EVO SEM (Pleasanton, CA, USA) ở 10 kV, ghi lại hình ảnh ở các độ phóng đại khác nhau. Các hình ảnh được phân tích bằng phần mềm ImageJ (1.53q; National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA) (phần mềm miễn phí).
#### 2.3.4. Xác định hoạt tính chống oxy hóa
Thông thường, nhiều phương pháp được sử dụng để đánh giá hoạt tính chống oxy hóa do tính phức tạp của nó và các nhóm đa dạng có thể thể hiện hoạt tính chống oxy hóa. Do đó, hai phương pháp riêng biệt đã được sử dụng cho chiết xuất và GS và CS FexOy-NPs: xét nghiệm phosphomolybdate hoạt tính chống oxy hóa tổng số (TAC) và hoạt tính chống oxy hóa DPPH.
**Xác định hoạt tính chống oxy hóa tổng số (TAC).**
Phân tích TAC được thực hiện theo một giao thức đã được mô tả trước đó với một sửa đổi nhỏ: 2 mL mẫu được trộn với 2 mL thuốc thử (4 mM (NH4)3PMo12O40, 0,6 M H2SO4 và 28 mM Na2HPO4). Các hỗn hợp này được ủ trong 90 phút ở 95 °C trong nồi cách thủy. Sau khi giảm nhiệt, độ hấp thụ được xác định bằng phương pháp đo quang phổ ở 695 nm, sử dụng axit gallic làm chất tham chiếu. Trước khi thử nghiệm, hạt nano được phân tán trong HCl.
**Thử nghiệm hoạt tính chống oxy hóa DPPH**
Đánh giá này được thực hiện bằng giao thức được mô tả trong một nghiên cứu trước đó với một sửa đổi nhỏ: một loạt phân tán hạt nano được chuẩn bị (4, 2, 1, 0,5, 0,25 và 0,125 mg/mL trong DMSO), và sau đó, thể tích 2 mL của các phân tán này được trộn với 2 mL DPPH. Các hỗn hợp này được ủ trong 30 phút, và sau đó, độ hấp thụ của chúng được thử nghiệm ở 517 nm. Dung dịch kiểm soát được tạo thành từ 2 mL dung dịch DPPH và 2 mL DMSO. Hoạt tính DPPH của các chiết xuất được đánh giá bằng giao thức tương tự.
Cuối cùng, tỷ lệ phần trăm ức chế *IC (%)* của mỗi nồng độ được thiết lập (Phương trình (5)) thông qua mối quan hệ giữa các giá trị độ hấp thụ của các dung dịch bị oxy hóa khi không có bất kỳ tác nhân chống oxy hóa nào và các dung dịch có sự hiện diện của các tác nhân chống oxy hóa (*AD* và *ADa*, tương ứng).
| IC(%)=((AD−ADa)/AD)· 100 | (5) |
|---|
Ngoài ra, chất chống gốc tự do cần thiết để gây ra 50% ức chế (IC50) của mỗi NP được xác định bằng phần mềm GraphPad Prism 9 (GraphPad Prism version 9.0.0 for windows, San Diego, CA, USA, www.graphpad.com).
2.4. Phân tích thống kê
Phân tích thống kê được thực hiện bằng phần mềm IBM SPSS statistics 26 và phần mềm GraphPad Prism9. ANOVA một chiều được thực hiện để ước tính sự khác biệt đáng kể giữa các quan sát. Trong ít nhất ba lần lặp lại, dữ liệu được biểu thị dưới dạng giá trị trung bình ± SD. Ngoài ra, các bài kiểm tra HSD Tukey đã được tiến hành để xác định mức ý nghĩa (p
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Đặc trưng của nguyên liệu thô và chiết xuất
3.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy đến hàm lượng ẩm trong Phoenix dactylifera L.
Hình 2 cho thấy động học mất độ ẩm trong Phoenix dactylifera L.. Hàm lượng ẩm được chuyển đổi thành tỷ lệ phần trăm mất nước từ các mẫu và phù hợp với đường cong phi tuyến (hàm Gompertz) (R2 ≥ 0,99). Tỷ lệ phần trăm mất độ ẩm tối đa thu được theo thứ tự sau với sự khác biệt đáng kể (p 150 °C > T100 °C ≈ T50 °C > T25 °C. Mẫu nhanh nhất là T150°C, đạt WL(∞) = 55,7 ± 1,7% (mất độ ẩm tối đa) trong 8 giờ, trong khi mẫu chậm nhất là T25 °C, cần nhiều thời gian hơn (1056 giờ) để đạt trạng thái cân bằng ở WL(∞) = 51,1 ± 1,2%. Các mẫu T50 °C và T100 °C không cho thấy bất kỳ sự khác biệt đáng kể nào so với WL(∞), với các giá trị 53,8 ± 2,6 và 54,2 ± 1,6% đạt được trong 72 và 48 giờ, tương ứng, và các giá trị tốc độ sấy k = 0,10 ± 0,02 và 0,22 ± 0,03 (H2O h−1). Điều này chỉ ra rằng quá trình khử nước加速 đã xảy ra trong các mẫu khi nhiệt độ sấy tăng lên. Bằng cách này, T150 °C đã giảm thời gian nhanh hơn 132, 9 và 6 lần so với T25 °C, T50 °C và T100 °C, tương ứng, đạt được mất độ ẩm cao hơn. Kết quả tương tự đã được báo cáo bởi Larrauri et al.. Sự sắp xếp này có thể được làm sáng tỏ bởi tốc độ sấy tăng lên do nhiệt độ cao hơn tạo ra. Do đó, người ta quan sát thấy rằng khi nhiệt độ sấy tăng lên, tốc độ sấy (thông số động học k) tăng lên đáng kể, như được hiển thị trong Hình 2B. Kết quả tương tự đã được báo cáo bởi Patrón-Vázquez et al. và Djaeni et al..
3.1.2. Nhiệt độ sấy, nghiền và ảnh hưởng của tổng hàm lượng polyphenol
Bảng 1 cho thấy kích thước trung bình của các hạt bột, năng suất chiết xuất và tổng hàm lượng polyphenol (mgGAE/g chiết xuất) theo nhiệt độ sấy (25, 50, 100 và 150 °C) và dung môi (H2O hoặc etanol). Kích thước hạt nhỏ nhất (36,98 ± 1,07 µm) ở T150 °C, tăng lên ở nhiệt độ sấy thấp hơn. Hiệu ứng này có thể là kết quả của thực tế là nhiệt độ cao có lợi cho tính di động, tạo điều kiện cho việc chiết xuất các chất có thể có bên trong lá, dẫn đến các hạt nhỏ hơn sau giai đoạn nghiền. Năng suất chiết xuất tăng lên khi nhiệt độ sấy tăng lên. Sự gia tăng chiết xuất này cũng có thể là do sự thay đổi của các thành phần bên trong tế bào do nhiệt độ cao gây ra, điều này cũng có thể khiến các tế bào này mất một lượng đáng kể chất hoạt tính của chúng, bất kể năng suất cao đạt được. Các hiệu ứng này phù hợp với kết quả của các nghiên cứu trước đây, cùng với ảnh hưởng của dung môi. Trong số các dung môi đã thử nghiệm, etanol đạt được năng suất chiết xuất cao hơn nước ở tất cả các nhiệt độ đã nghiên cứu, ngoại trừ ở nhiệt độ cao nhất, ở đó không tìm thấy sự khác biệt đáng kể nào. Tuy nhiên, tất cả các mẫu đều đạt được năng suất chiết xuất hơn 50%, phù hợp với kết quả của các nghiên cứu trước đây. Các kết quả này đã được so sánh với kết quả của các chiết xuất Soxhlet khác.
Các hợp chất polyphenol tổng số (TPC) và hoạt tính chống oxy hóa cũng được đánh giá (Bảng 1). Kết quả cho thấy nhiệt độ sấy cũng ảnh hưởng đến TPC. Theo nghĩa này, nhiệt độ sấy càng thấp thì TPC càng cao. Do đó, TPC cao nhất được ghi nhận ở 25 °C (42,28 ± 0,79 mg GAE/g chiết xuất và 38,64 ± 1,72 mg GAE/g chiết xuất cho nước và etanol, tương ứng). Tuy nhiên, hiệu ứng này có thể được coi là chỉ một xu hướng vừa phải cho đến nhiệt độ sấy là 100 °C. Ở nhiệt độ sấy cao nhất, ở đó sự mất mát chất hoạt tính từ các tế bào được đề cập ở trên sẽ phù hợp, sự giảm TPC là rõ ràng đối với hai dung môi được sử dụng. Ngoài ra, TPC cao hơn đã được quan sát thấy trong nước nóng so với dung môi hữu cơ, tương tự như ảnh hưởng đến TPC được báo cáo trong các nghiên cứu khác về chiết xuất thực vật. Tuy nhiên, các phenol tự nhiên đã được báo cáo là cho thấy sở thích hòa tan đối với dung môi có độ phân cực trung gian, chẳng hạn như axeton và rượu, thay vì các dung môi phân cực nhiều hơn hoặc ít hơn (ví dụ: nước và etyl axetat, tương ứng). Theo Bhebhe et al., nhiệt độ nước cao cũng có thể đã góp phần vào TPC cao hơn, áp dụng quy tắc kinh nghiệm đã đề cập trước đó, tức là “thích hòa tan thích”. Điều này có thể chỉ ra rằng Phoenix dactylifera L. chứa nhiều hợp chất polyphenol hòa tan trong nước và axit phenolic hơn, có sở thích hòa tan đối với nước, không giống như các dung môi khác, do hệ số hoạt động thấp hơn của chúng trong nước.
3.2. Đặc trưng của hạt nano
3.2.1. Nhiễu xạ tia X (XRD)
Hình 3 cho thấy nhiễu xạ đồ XRD của GS-FexOy-NPs được tổng hợp từ chiết xuất Phoenix ethanolic và aqueous được điều chế từ bột sấy ở các nhiệt độ khác nhau. Nhiễu xạ đồ XRD của CS-FexOy-NPs cũng được sử dụng để so sánh. Tất cả các đỉnh quan sát được trong nhiễu xạ đồ GS FexOy-NPs đều cho thấy cấu trúc spinel. Do đó, các đỉnh quan sát được ở 2θ (°) = 24,15, 33,15, 35,63, 40,86, 49,49, 54,07, 56,16, 57,45, 62,44 và 64,00 có thể được gán cho các mặt phẳng phản xạ tinh thể (012), (104), (110), (113), (024), (116), (211), (122), (214) và (300), tương ứng, tương ứng với cấu trúc thoi tinh thể của hematit (Fe2O3); nhóm không gian: R-3c N°: 167 với thông số tinh thể tiêu chuẩn a = b = 5,035 Å, c =13,751 Å (mẫu nhiễu xạ bột hematit tiêu chuẩn JCPDS n°. 01-080-2377), như đã được dự đoán trước đó bởi Ayachi et al.. Hơn nữa, các đỉnh quan sát được ở 2θ (°) = 30,07, 35,152, 43,04, 47,12, 53,391, 62,50, 65,71 và 66,50 có thể được gán cho các mặt phẳng phản xạ tinh thể (220), (311), (400), (331), (422), (440), (531) và (442), tương ứng, tương ứng với cấu trúc lập phương tinh thể của magnetite (Fe3O4); nhóm không gian: Fd3m N°: 227 với thông số tinh thể tiêu chuẩn a, b và c = 8,3840 Å (mẫu nhiễu xạ bột magnetite tiêu chuẩn JCPDS n°. 01-075-0033). Các kết quả này phù hợp với kết quả thu được bởi Noukelag et al., những người đã tổng hợp hạt nano hematit bằng cách sử dụng chiết xuất lá Rosmarinus, và Venkateswarlu et al., những người đã tổng hợp Fe3O4-NPs từ chiết xuất hạt Syzygium cumini. Các đỉnh nhiễu xạ khác có cường độ thấp hơn đã được quan sát thấy ở 2θ (°) = 28,49 và 41,56, có thể được quy cho các mặt phẳng phản xạ tinh thể (008) và (324), tương ứng, tương ứng với cấu trúc tứ giác tinh thể của magnetite lệch (Fe3-δO4); nhóm không gian: P41212 N°: 92 với thông số tinh thể tiêu chuẩn a = b = 8,35 Å và c = 25,04 Å (mẫu nhiễu xạ bột oxit sắt tiêu chuẩn JCPDS n°. 01-080-2186). CS FexOy-NPs trình bày các đỉnh bổ sung ở 2θ (°) = 27,43, 31,68, 45,43, 55,52 và 65,39, có thể được quy cho các mặt phẳng phản xạ tinh thể (211), (220), (332), (440) và (622), tương ứng với cấu trúc lập phương tinh thể của oxit sắt (Fe2O3); nhóm không gian: Ia3 N°: 206 với thông số tinh thể tiêu chuẩn a = 9,404 Å (mẫu nhiễu xạ bột oxit sắt tiêu chuẩn JCPDS n°. 00-039-0238). Hơn nữa, các đỉnh đã được quan sát thấy ở 2θ (°) = 31,68, 44,16, 56,52 và 66,29, có thể được quy cho các mặt phẳng phản xạ tinh thể (314), (440), (643) và (531), tương ứng với cấu trúc trực thoi tinh thể của magnetite (Fe3O4); nhóm không gian: Pmc21 N°: 26 với thông số tinh thể tiêu chuẩn a = 11,868 Å, b = 11,851 Å và c = 16,752 Å (mẫu nhiễu xạ bột oxit sắt tiêu chuẩn JCPDS n°. 01-076-0957).
Các thông số thu được từ các mẫu XRD được hiển thị trong Bảng 2. Tỷ lệ Fe2O3 và Fe3O4 trong hạt nano được thu bằng phân tích mẫu bột tia X (PDF4) bằng phần mềm X’Pert HighScore Plus. Tỷ lệ Fe3O4 cao trong hạt nano đã được tìm thấy khi có polyphenol. Điều này có thể liên quan đến khả năng tăng lên của các hợp chất phenolic để khử Fe+3 thành Fe+2 (Fe3O4) theo Phương trình (6):
| 3Fe+3(aq) + 8 − OH− → Fe3O4 ↓ + 4H2O | (6) |
|---|---|
Tuy nhiên, tỷ lệ Fe3O4 giảm khi nhiệt độ sấy tăng lên. Hiệu ứng tương tự có liên quan đến việc giảm TPC khi nhiệt độ tăng lên, vì không có đủ polyphenol để khử Fe3+ thành Fe2+, điều này có thể dẫn đến quá trình oxy hóa magnetite theo Phương trình (7):
| 4Fe3O4 + O2 → 6Fe2O3 | (7) |
|---|
Tuy nhiên, hiệu ứng này không thể chỉ được giải thích bằng việc giảm TPC. Do đó, tỷ lệ Fe3O4 đạt được ở nhiệt độ sấy cao nhất thấp hơn nhiều so với tỷ lệ được báo cáo cho CS NPs, mặc dù sự vắng mặt của một số đỉnh trong mẫu XRD của CS FexOy-NPs cho thấy sự thiếu hụt của chất khử.
Ngược lại, các kết quả cho thấy rằng nhiệt độ
