Tổng Hợp Xanh Zr-Mof-NH2 Định Hướng Ứng Dụng Phân Phối Thuốc Trừ Sâu Cho Phòng Trừ Rầy Nâu Trên Lúa

Abstract

Sâu bệnh, đặc biệt là rầy nâu, là nguyên nhân chính gây thiệt hại nghiêm trọng cho sản xuất lúa tại Việt Nam và trên thế giới, làm giảm năng suất và lây lan các bệnh nguy hiểm như vàng lùn, lùn xoắn lá. Hiện nay, thuốc trừ sâu hóa học được sử dụng rất phổ biến; do đó, việc lạm dụng đã dẫn đến ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người. Vật liệu MOFs với cấu trúc xốp, diện tích bề mặt riêng lớn và khả năng hấp phụ – giải hấp hiệu quả là hướng tiếp cận tiềm năng giải quyết vấn đề trên. Trong nghiên cứu này, vật liệu Zr-MOF-NH2 được tổng hợp xanh với 2 aminoterephthalic acid được sử dụng làm phối tử hữu cơ với acetic acid là chất điều biến. Ảnh hưởng của tỷ lệ mol chất điều biến-phối tử, nhiệt độ, thời gian tiền xử lý muối zirconium–chất điều biến và thời gian phản ứng đến quá trình hình thành MOF được khảo sát có hệ thống nhằm xác lập điều kiện tổng hợp tốt nhất. Vật liệu Zr-MOF-NH2 tạo thành được phân tích bằng các phương pháp như PXRD, SEM/EDS, FT-IR, TGA và phân tích đường đẳng nhiệt hấp phụ-giải hấp nitrogen ở 77 K. Qua đó giúp xác định vật liệu có độ kết tinh cao, thành phần nguyên tố gồm Zr, N, C, O đúng như mong đợi. Vật liệu thể hiện độ bền hóa học và độ bền nhiệt tốt, ổn định đến khoảng 400°C, cùng với diện tích bề mặt riêng lớn (~ 945 m2/g). Phân tích qua phương pháp DA và QSDFT cho thấy, Zr-MOF-NH2 có cấu trúc xốp phân cấp với micropore chiếm ưu thế (1,38 nm), tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khuếch tán và hấp phụ. Thiamethoxam (TMX), một loại thuốc trừ sâu được sử dụng phổ biến trong phòng trừ rầy nâu đã được lựa chọn làm chất bị hấp phụ để đánh giá khả năng hấp phụ của ZrMOF-NH2. Kết quả UV–Vis cho thấy dung lượng hấp phụ cực đại đạt 103 mg/g ở 30°C. Quá trình hấp phụ được kiểm soát bởi cơ chế đa bước, trong đó, quá trình khuếch tán qua cấu trúc lỗ xốp đóng vai trò chi phối tốc độ hấp phụ. Dữ liệu cân bằng phù hợp nhất với mô hình Freundlich, phản ánh bản chất dị thể của bề mặt vật liệu. Phân tích FT-IR trước và sau hấp phụ xác nhận sự hình thành liên kết hydrogen giữa nhóm chức amine của khung MOF và các nhóm chức giàu điện tử trong phân tử TMX. Điều này khẳng định vai trò quan trọng của chức năng hóa amine trong việc tăng cường tương tác hấp phụ.