Tìm kiếm
Đang tải khung tìm kiếm
Kết quả 1 đến 1 của 1

    THẠC SĨ Chế tạo và nghiên cứu cấu trúc, tính chất điện hóa của một số điện cực biến tính vàng nano, ứng dụng phân tích lượng vết Hg(II)

    D
    dream dream Đang Ngoại tuyến (18495 tài liệu)
    .:: Cộng Tác Viên ::.
  1. Gửi tài liệu
  2. Bình luận
  3. Chia sẻ
  4. Thông tin
  5. Công cụ
  6. Chế tạo và nghiên cứu cấu trúc, tính chất điện hóa của một số điện cực biến tính vàng nano, ứng dụng phân tích lượng vết Hg(II)

    ii
    LỜI CẢM ƠN

    Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lòng kính trọng đối với Thầy
    Cô hướng dẫn: PGS. TS. Vũ Thị Thu Hà và TS. Phạm Hồng Phong bởi những
    chỉ dẫn quý báu về phương pháp luận và định hướng nghiên cứu để luận án
    được hoàn thành.
    Tác giả cũng bày tỏ lời cảm ơn đối với Viện Hóa học, cũng như Học viện
    Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã
    tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất và thời gian để tác giả hoàn thành luận
    án.
    Tác giả đồng thời gửi lời cảm ơn chân thành đến các nhà khoa học và
    các đồng nghiệp trong Phòng ứng dụng Tin học trong nghiên cứu Hóa học, đặc
    biệt, GS.TS Lê Quốc Hùng, đã đóng góp các ý kiến xây dựng và trao đổi về các
    vấn đề lý thuyết cũng như thực tiễn để luận án được hoàn thiện.
    Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, người
    thân và bạn bè đã luôn chia sẻ, động viên tinh thần những lúc khó khăn và là
    nguồn cổ vũ không thể thiếu đối với tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận
    án này.

    Tác giả luận án


    iii
    MỤC LỤC
    MỤC LỤC iii
    DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT . vi
    DANH MỤC HÌNH xi
    DANH MỤC BẢNG xvii
    MỞ ĐẦU . 1
    1. Lí do lựa chọn đề tài . 1
    2. Mục đích, phạm vi và đối tượng nghiên cứu của đề tài 2
    3. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn của luận án . 3
    4. Nội dung nghiên cứu của đề tài . 4
    CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5
    1.1. Thủy ngân . 5
    1.1.1. Thủy ngân, các dạng tồn tại của thủy ngân 5
    1.1.2. Ứng dụng của thủy ngân . 5
    1.1.3. Chu trình chuyển hóa của thủy ngân trong môi trường 6
    1.1.4. Độc tính của thủy ngân . 7
    1.2. Các phương pháp phân tích thủy ngân . 8
    1.2.1. Phương pháp hấp phụ nguyên tử hóa hơi lạnh . 8
    1.2.2. Phương pháp huỳnh quang nguyên tử hóa hơi lạnh 9
    1.2.3. Phương pháp phổ khối plasma cảm ứng . 9
    1.2.4. Phương pháp điện hóa 10
    1.3. Các loại điện cực làm việc trong phương pháp phân tích điện hóa . 11
    1.3.1. Điện cực vàng . 12
    1.3.2. Điện cực cacbon . 29
    1.3.3. Điện cực boron-kim cương . 34
    1.3.4. Điện cực màng bitmut . 34
    1.3.5. Điện cực được biến tính bằng đơn lớp tự sắp xếp các hợp chất hữu
    cơ . 35
    1.4. Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu 38
    CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 41
    2.1. Thiết bị và dụng cụ . 41
    2.2. Vật liệu và hóa chất 42
    2.2.1. Vật liệu . 42
    2.2.2. Hóa chất . 42
    iv
    2.3. Chế tạo điện cực . 43
    2.3.1. Vi điện cực vàng sợi . 43
    2.3.2. Điện cực vàng nano dạng hạt 44
    2.3.3. Điện cực vàng nano dạng xốp hình cây . 46
    2.3.4. Điện cực biến tính đơn lớp tự sắp xếp hợp chất hữu cơ . 48
    2.4. Các phép đo điện hóa 49
    2.4.1. Khảo sát tính chất điện hóa của các điện cực đã chế tạo . 49
    2.4.2. Khảo sát khả năng phân tích thủy ngân của các điện cực đã chế
    tạo 51
    2.5. Các phần mềm xử lý số liệu . 53
    CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54
    3.1. Cấu trúc hình thái học bề mặt của điện cực vàng kích thước nano 54
    3.1.1. Điện cực vàng nano dạng hạt 54
    3.1.2. Điện cực vàng nano dạng xốp hình cây . 57
    3.2. Khảo sát độ ổn định của tín hiệu điện hóa trên các điện cực vàng đã
    chế tạo 62
    3.2.1. Điện cực vàng đĩa 62
    3.2.2. Vi điện cực vàng sợi 63
    3.2.3. Điện cực vàng nano dạng hạt 64
    3.2.4. Điện cực vàng nano dạng xốp hình cây . 66
    3.3. Khảo sát tính chất khuếch tán và độ thuận nghịch của phản ứng điện
    hóa trên các điện cực vàng đã chế tạo . 67
    3.3.1. Tính chất khuếch tán và độ thuận nghịch của phản ứng điện hóa
    trên điện cực vàng đĩa và các điện cực vàng nano 68
    3.3.2. Tính chất khuếch tán và độ thuận nghịch của phản ứng điện hóa
    trên vi điện cực vàng sợi . 83
    3.4. Khả năng ứng dụng các điện cực vàng đã chế tạo trong phân tích
    thủy ngân 84
    3.4.1. Tín hiệu thủy ngân trên các điện cực vàng chế tạo 84
    3.4.2. Khảo sát dung dịch điện li . 85
    3.4.3. Khảo sát thế điện phân kết tủa thủy ngân 89
    3.4.4. Khảo sát ảnh hưởng thời gian kết tủa tạo vàng nano xốp hình cây
    đến tín hiệu đo thủy ngân 90
    3.4.5. Khảo sát độ lặp lại 93
    v
    3.4.6. So sánh tín hiệu dòng thủy ngân trên các điện cực vàng đã chế
    tạo 98
    3.4.7. Xây dựng đường chuẩn 100
    3.4.8. Đánh giá chung về khả năng phân tích thủy ngân của các điện
    cực vàng đã chế tạo 107
    3.4.9. Sử dụng các điện cực vàng đã chế tạo phân tích mẫu, so sánh với
    phương pháp AAS . 109
    3.4.10. Khảo sát ảnh hưởng của các kim loại khác . 113
    3.5. Điện cực biến tính bằng đơn lớp tự sắp xếp của hợp chất hữu cơ . 115
    3.5.1. Nghiên cứu khử hấp phụ lớp AET-SAM và PET-SAM 115
    3.5.2. Tính chất điện hóa trong hệ thuận nghịch của điện cực
    SAM/AuNP/GC . 117
    3.5.3. Khả năng xác định thủy ngân của điện cực SAM/AuNP/GC 118
    KẾT LUẬN 121
    NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 123
    KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT 124
    TÀI LIỆU THAM KHẢO 125
    DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN . 137
    PHỤ LỤC 138


    vi
    DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
    Viết tắt
    Ý nghĩa
    Tiếng Anh Tiếng Việt
    A Area Diện tích điện cực
    A hh Diện tích hình học của điện cực
    A hđ Diện tích hoạt động điện hóa
    của điện cực
    AA Ascorbic acid Axit ascorbic
    AAS Atomic Absorption
    Spectrophotometric
    Phổ hấp thụ nguyên tử
    AdSV Adsorptive Stripping
    Voltammetry
    Von – Ampe hấp phụ hòa tan
    AET 2-Aminoethanethiol
    hydrochloride
    2-Aminoethanethiol
    hydrochloride
    AFM Atomic Force Microscope Kính hiển vi lực nguyên tử
    AFS Atomic Fluorescence
    Spectrophotometric
    Phổ huỳnh quang nguyên tử
    ASV Anodic Stripping
    Voltammetry
    Von – Ampe hòa tan anot
    Au-PtNPs Au-Pt nanoparticles Hợp kim vàng-platin dạng
    nano
    AuND Au Nanodendrite Vàng nano dạng xốp hình cây
    AuND/C cloth Au Nanodendrite on
    carbon cloth
    Vàng nano dạng xốp hình cây
    trên nền vải cacbon
    AuND/Pt Au Nanodendrite on platin Vàng nano dạng xốp hình cây
    trên nền platin
    AuNP Au Nanoparticle Vàng nano dạng hạt
    AuNP/GC Au Nanoparticle on glassy
    carbon
    Vàng nano dạng hạt trên nền
    cacbon thủy tinh
    AuNP/Pt Au Nanoparticle on platin Vàng nano dạng hạt trên nền
    platin
    np-Au Nanoporours-Au Vàng nano dạng xốp
    o-AT o-Amino thiophenol o-Amino thiophenol
    BFE Bismuth Film Electrode Điện cực màng Bitmut
    C Concentration Nồng độ
    C lt Nồng độ lý thuyết
    vii
    C tt Nồng độ thực tế
    C cloth Carbon cloth Vải cacbon
    CA Chronoamperometry Thế tĩnh
    β-CD β-cyclodextrin β-cyclodextrin
    CE Counter Electrode Điện cực đối
    CFM Carbon Fiber Mat
    Electrode
    Điện cực tấm dệt sợi cacbon
    CNT Carbon Nanotube Ống cacbon kích thước nano
    CPE Carbon Paste Electrode Điện cực cacbon bột nhão
    Au-CRV Au-crystal violet Au-crystal violet
    CSV Cathodic Stripping
    Voltammetry
    Von – Ampe hòa tan catot
    CV Cyclic Voltammetry Von – Ampe quét thế vòng
    CVAAS Cold Vapour Atomic
    Absorption
    Spectrophotometric
    Phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi
    lạnh
    CVAFS Cold Vapour Atomic
    Fluorescence
    Spectrophotometric
    Phổ huỳnh quang nguyên tử
    hóa hơi lạnh
    d Electrode diameter Đường kính điện cực
    D Diffusion coefficient Hệ số khuếch tán
    DME Dropping Mercury
    Electrode
    Điện cực giọt thủy ngân
    DMTD 2,5-dimercapto-1,3,4-
    thiadiazole
    2,5-dimercapto-1,3,4-
    thiadiazole
    DPASV Differential Pulse Anodic
    Stripping Voltammetry
    Von – Ampe hòa tan anot kĩ
    thuật xung vi phân
    DPCSV Differential Pulse
    Cathodic Stripping
    Voltammetry
    Von – Ampe hòa tan catot kĩ
    thuật xung vi phân
    DPV Differential Pulse
    Voltammetry
    Von-Ampe xung vi phân
    DTAB Dodecyltrimethyl-
    ammonium bromide
    Dodecyltrimethyl-ammonium
    bromide
    ∆E Difference between anodic
    peak potential and
    cathodic peak potential
    Hiệu thế đỉnh píc anot và catot
    viii
    ∆E lth Hiệu thế đỉnh píc anot và catot
    theo lý thuyết
    E pa , E pc Anodic peak potential,
    cathodic peak potential
    Thế đỉnh píc anot, catot
    E Ohm Ohm potential Thế Ohm
    EPA US Environmental
    Protection Agency
    Cơ quan Bảo vệ Môi trường
    Hoa Kỳ
    EU European Union Liên minh Châu Âu
    f Bậc tự do
    GC Glassy Carbon Cacbon thủy tinh
    GSH Glutathione Glutathione
    HMDE Hanging Mercury Drop
    Electrode
    Điện cực giọt thủy ngân treo
    HFHAHFAF His-Phe-His-Ala-His-Phe-
    Ala-Phe
    His-Phe-His-Ala-His-Phe-Ala-
    Phe
    I C Capacitive current Dòng điện dung
    I F Faraday current Dòng Faraday
    i p Peak current Dòng píc
    i pa , i pc Anodic peak current,
    cathodic peak current
    Dòng píc anot, catot
    ICP-AES Inductively Coupled
    Plasma Atomic Emission
    Spectroscopy
    Quang phổ phát xạ nguyên tử
    cảm ứng
    ICP-MS Inductively Coupled
    Plasma Mass Spectrometry
    Phổ khối plasma cảm ứng
    IL Ionic liquid Chất lỏng ion
    ITO Indium tin oxide Oxit thiếc – indi
    j current density Mật độ dòng điện
    l Chiều dài làm việc của điện
    cực vàng sợi
    LOD Limit of detection Giới hạn phát hiện
    LSV Linear Scan Voltammetry Von-Ampe quét thế tuyến tính
    LSASV Linear Scan Anodic
    Stripping Voltammetry
    Von – Ampe hòa tan anot kĩ
    thuật quét tuyến tính
    MAA Mercaptoacetic Acid Mercaptoacetic Acid
    MAT 2-mercapto-5-amino-
    1,3,4-thiadiazole
    2-mercapto-5-amino-1,3,4-
    thiadiazole
    ix
    Me Các kim loại Cd(II), Pb(II),
    Cu(II)
    MFE Mercury Film Electrode Điện cực màng thủy ngân
    MPA 3-mercaptopropionic acid 3-mercaptopropionic acid
    MTF Mercury Thin Film Màng mỏng thủy ngân
    MWCNT MultiWalled Carbon
    Nanotube
    Cacbon dạng ống nano đa lớp
    n Số electron trao đổi trong phản
    ứng điện hóa
    NDT 1,9-nonanedithiol 1,9-nonanedithiol
    PANI Polyaniline Polyaniline
    PBS Photphate Buffer Solution Dung dịch đệm phốt phát
    PET 4-pyridineethanethiol
    hydrochloride
    4-pyridineethanethiol
    hydrochloride
    PDMcT poly(2,5-dimercapto-1,3,4-
    thiadiazole)
    poly(2,5-dimercapto-1,3,4-
    thiadiazole)
    PDP Potentiostatic Double-
    Pulse
    Thế tĩnh xung kép
    PtNP Platin Nanoparticle Platin nano dạng hạt
    R Correlation coeficient Hệ số tương quan
    R 2 Coeficient of
    determination
    Hệ số xác định
    R dd Điện trở dung dịch
    RE Reference Electrode Điện cực so sánh
    RSD Relative Standard
    Deviation
    Độ lệch chuẩn tương đối
    S a , S b là độ sai chuẩn tương ứng với
    các yếu tố a, b trong phương
    trình hồi quy
    SAM Self-Assembled Monolayer Đơn lớp tự sắp xếp
    SEM Scanning Electron
    Microscope
    Kính hiển vi điện tử quét
    SHE Standard Hydrogen
    Electrode
    Điện cực tiêu chuẩn hidro
    SPE Screen-Printed Electrode Điện cực in lưới
    SPGE Screen-Printed Electrode Điện cực vàng in lưới
    x
    SPµEA Screen-Printed
    microElectrode Array
    Vi điện cực tổ hợp in lưới
    SV Stripping Voltammetry Von – Ampe hòa tan
    SWV Square Wave Voltammetry Von – Ampe sóng vuông
    SWASV Square Wave Anodic
    Stripping Voltammetry
    Von – Ampe hòa tan anot kĩ
    thuật sóng vuông
    SWSV Square Wave Stripping
    Voltammetry
    Von – Ampe hòa tan kĩ thuật
    sóng vuông
    S/N Signal/Noise Tín hiệu/ nhiễu
    t Giá trị chuẩn
    t đkt Thời gian điện phân kết tủa
    vàng nano lên điện cực nền
    UV-VIS ultraviolet-visible Quang phổ tử ngoại – khả kiến
     Tốc độ quét thế
    XRD X-ray Diffraction Nhiễu xạ tia X
    XRF X-ray Fluorescence Huỳnh quang tia X
    WE Working Electrode Điện cực làm việc
    WHO World Health
    Organization
    Tổ chức Y tế Thế giới


    xi
    DANH MỤC HÌNH
    Hình 1.1: Chu trình chuyển hóa các dạng thủy ngân trong môi trường . 6
    Hình 1.2: Khoảng thế hoạt động của một số loại vật liệu điện cực so với điện
    cực so sánh Calomen 11
    Hình 1.3: Đường Von – Ampe quét thế vòng trong dung dịch [Fc(CH 2 )NMe 3 ] +
    10 -4 M của điện cực macro (a) và vi điện cực tổ hợp (b) 14
    Hình 1.4: Biến thiên dòng khuếch tán theo thời gian trên vi điện cực dạng đĩa
    và dạng sợi . 16
    Hình 1.5: Ảnh SEM của vi điện cực vàng dạng sợi trước (bên trái) và sau một
    tuần sử dụng phân tích trong môi trường 0,6 M NaCl (bên phải) 17
    Hình 1.6: Đường DPASV thêm chuẩn khi phân tích mẫu nước sông trên vi điện
    cực vàng dạng sợi . 18
    Hình 1.7: Đường DPASV và đường chuẩn thu được khi đo các mẫu Hg(II) có
    nồng độ tăng dần trong dung dịch HClO 4 0,1 M + 20 mL mẫu muối
    . 19
    Hình 1.8: Sơ đồ chế tạo vi điện cực cacbon tổ hợp (a) và đường CV trong dung
    dịch Fe(CN) 6
    -3 0,1 M, trên vi điện cực tổ hợp biến tính bằng màng
    vàng ở thời gian điện phân tạo vàng khác nhau (b) . 20
    Hình 1.9: Ảnh SEM các điện cực AuNP được chế tạo bằng các phương pháp
    khác nhau . 21
    Hình 1.10: Đường CV của điện cực AuNP/GC trong dung dịch H 2 SO 4 0,5 M
    . 22
    Hình 1.11: Đường SWASV trên điện cực AuNP/GC trong dung dịch có nồng
    độ thủy ngân tăng dần và đường chuẩn tương ứng 23
    Hình 1.12: Ảnh SEM của lớp vàng nano dạng hình cây trên nền kẽm tấm ở độ
    phóng đại khác nhau . 25
    Hình 1.13: Ảnh SEM của AuND phát triển trong dung dịch HAuCl 4 0,2 mM
    có chứa DTAB (5 mM)/ β-CD (2,5 mM) ở độ phóng đại khác nhau
    . 25
    Hình 1.14: Ảnh chụp SEM bề mặt điện cực AuND/Pt (a) và đường Von – Ampe
    của các điện cực vàng khác nhau trong dung dịch As(III) 1 ppm (b)
    . 27
    Hình 1.15: Đường CV của các điện cực CPE, CPE biến tính bằng SBA-15
    (CSPE) và CPE biến tính bằng chất lỏng ion-SBA-15 (CISPE) 30
    xii
    Hình 1.16: Ảnh SEM của sợi cacbon chế tạo vi điện cực . 31
    Hình 1.17: Sơ đồ chế tạo điện cực SAM của 5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole
    trên nền Au . 35
    Hình 1.18: Đường CV khử hấp phụ lớp SAM của 4-pyridineethanethiol
    hydrochloride trên điện cực vàng trong dung dịch KOH 0,5 M 36
    Hình 1.19: Đường CV của điện cực vàng (a) và điện cực DMTD/Au (b) trong
    dung dịch Fe(CN) 6
    3- / Fe(CN) 6
    4- 36
    Hình 2.1: Hệ thống thiết bị phân tích điện hoá đa năng CPA-HH* . 41
    Hình 2.2: Sơ đồ chế tạo vi điện cực vàng sợi (a), điện cực sau khi chế tạo (b)
    . 43
    Hình 2.3: Phần mềm PGSStatic điều khiển thế sử dụng trong chế tạo các điện
    cực AuNP . 44
    Hình 2.4: Điện cực cacbon thủy tinh trước (a) và sau khi tạo lớp vàng nano
    dạng hạt: điện cực AuNP/GC (b) 45
    Hình 2.5: Điện cực Pt trước (a) và sau khi tạo lớp vàng nano dạng hạt: điện cực
    AuNP/Pt (b) 46
    Hình 2.6: Phần mềm PGSStatic điều khiển dòng sử dụng trong chế tạo các điện
    cực AuND 46
    Hình 2.7: Điện cực platin trước (a) và sau khi tạo lớp vàng nano xốp hình cây
    - điện cực AuND/Pt (b) . 47
    Hình 2.8: Điện cực vải cacbon (C cloth ) trước (a) và sau khi tạo lớp vàng nano
    xốp hình cây - điện cực AuND/C cloth (b) . 47
    Hình 2.9: Sơ đồ mô tả sự hình thành SAM trên nền điện cực AuNP/GC theo
    thời gian ngâm 49
    Hình 2.10: Phần mềm PGSdynam sử dụng trong nghiên cứu tính chất điện hóa
    các điện cực chế tạo 49
    Hình 2.11: Phần mềm DPP sử dụng trong phân tích thủy ngân trên các điện cực
    vàng 51
    Hình 3.1: Ảnh SEM của điện cực AuNP/GC và AuNP/Pt với thời gian tạo vàng
    khác nhau . 55
    Hình 3.2: Ảnh SEM của điện cực AuNP/GC chế tạo trong thời gian 600 s ở chế
    độ không khuấy và khuấy. 57
    Hình 3.3: Ảnh SEM của điện cực AuND trên các điện cực nền Pt và vải cacbon
    . 58
    xiii
    Hình 3.4: Ảnh SEM mô tả sự thay đổi cấu trúc bề mặt điện cực AuND/C cloth
    khi thay đổi thời gian điện phân tạo vàng từ 60 s đến 360 s. . 60
    Hình 3.5: Ảnh SEM mô tả sự thay đổi cấu trúc bề mặt điện cực AuND/Pt khi
    thay đổi thời gian điện phân tạo vàng từ 60 s đến 180 s. . 61
    Hình 3.6: Đường quét thế vòng (CV) của điện cực vàng đĩa trong dung dịch
    H 2 SO 4 0,5 M, tốc độ quét thế 0,1 V/s. . 63
    Hình 3.7: Đường quét thế vòng (CV) của vi điện cực vàng sợi trong dung dịch
    H 2 SO 4 0,5 M, tốc độ quét thế 0,1 V/s. . 63
    Hình 3.8: Đường CV của điện cực AuNP/GC trong dung dịch H 2 SO 4 0,5 M,
    tốc độ quét thế 0,1 V/s 64
    Hình 3.9: Đường CV của điện cực AuNP/Pt trong dung dịch H 2 SO 4 0,5 M, tốc
    độ quét thế 0,1 V/s 65
    Hình 3.10: Đường CV của điện cực AuND/C cloth trong dung dịch H 2 SO 4 0,5 M,
    tốc độ quét thế 0,1 V/s 66
    Hình 3.11: Đường CV của điện cực AuND/Pt trong dung dịch H 2 SO 4 0,5 M,
    tốc độ quét thế 0,1 V/s 67
    Hình 3.12: Đường CV của điện cực vàng đĩa và các điện cực vàng nano trong
    dung dịch K 3 [Fe(CN) 6 ] 5 mM/ PBS 0,1 M pH = 7 68
    Hình 3.13: Sơ đồ mô tả sự khuếch tán dạng phẳng đến điện cực vàng nano dạng
    hạt khi có sự xen phủ khuếch tán hoàn toàn [55] 69
    Hình 3.14: Đường CV của điện cực vàng đĩa và các điện cực vàng nano trong
    dung dịch K 3 [Fe(CN) 6 ] 5 mM/ PBS 0,1 M pH = 7 theo sự tăng dần
    của tốc độ quét và đồ thị dòng píc catot theo căn bậc hai tốc độ quét
    thế (hình đính kèm) 70
    Hình 3.15: Mô phỏng điện cực vàng đĩa (a) và các điện cực vàng nano: dạng
    hạt (b), dạng xốp hình cây (c) trên điện cực nền . 75
    Hình 3.16: Đường CV của điện cực AuND/C cloth với t đkt khác nhau trong dung
    dịch K 3 [Fe(CN) 6 ] 5 mM/ PBS 0,1 M pH = 7, tốc độ quét thế thay đổi
    từ 0,01 V/s đến 0,4 V/s . 76
    Hình 3.17: Đồ thị mô tả sự thay đổi hiệu thế đỉnh píc anot và catot theo sự thay
    đổi tốc độ quét thế trên điện cực AuND/C cloth với t đkt khác nhau . 78
    Hình 3.18: Đồ thị sự thay đổi diện tích hoạt động điện hóa của điện cực
    AuND/C cloth theo thời gian điện phân tạo vàng 79
    xiv
    Hình 3.19: Đường CV trên điện cực AuND/Pt với t đkt khác nhau từ 60 s đến
    180 s trong dung dịch K 3 [Fe(CN) 6 ] 5 mM/ PBS 0,1 M pH = 7, tốc độ
    quét thế thay đổi từ 0,01 V/s đến 0,4 V/s 80
    Hình 3.20: Đồ thị mô tả sự thay đổi hiệu thế đỉnh píc anot và catot theo tốc
    độ quét thế trên điện cực AuND/Pt với t đkt khác nhau . 81
    Hình 3.21: Đồ thị sự thay đổi diện tích hoạt động điện hóa của điện cực
    AuND/Pt theo t đkt 82
    Hình 3.22: Đường CV của vi điện cực vàng sợi trong dung dịch K 3 [Fe(CN) 6 ] 5
    mM/ PBS 0,1 M pH = 7, tốc độ quét thế thay đổi từ 0,01 V/s đến 0,4
    V/s 83
    Hình 3.23: Đường DPASV của các điện cực vàng chế tạo trong dung dịch
    Hg(II) 10 ppb 85
    Hình 3.24: Đường DPASV của điện cực vàng đĩa trong các dung dịch điện li
    khác nhau có Hg(II) nồng độ 10 ppb . 86
    Hình 3.25: Đường DPASV của vi điện cực vàng sợi trong các dung dịch điện
    li khác nhau có Hg(II) nồng độ 10 ppb . 87
    Hình 3.26: Đồ thị sự phụ thuộc chiều cao píc thủy ngân 10 ppb trên điện cực
    vàng đĩa vào thế điện phân kết tủa làm giàu thủy ngân trong dung
    dịch điện li KCl 0,1M + HCl pH = 3 . 89
    Hình 3.27: Đồ thị sự phụ thuộc chiều cao píc thủy ngân 10 ppb trên vi điện cực
    vàng sợi vào thế điện phân kết tủa làm giàu thủy ngân trong dung
    dịch điện li NaNO 3 0,1 M + HNO3 pH = 3 . 90
    Hình 3.28: Đồ thị sự phụ thuộc chiều cao píc thủy ngân 10 ppb trên điện cực
    AuND/C cloth trong dung dịch điện li KCl 0,1M + HCl pH = 3 vào t đkt
    . 91
    Hình 3.29: Đồ thị sự phụ thuộc chiều cao píc thủy ngân 10 ppb trên điện cực
    AuND/Pt trong dung dịch điện li KCl 0,1M + HCl pH = 3 vào t đkt 92
    Hình 3.30: Đường DPASV đo lặp lại 10 lần trên điện cực vàng đĩa tại nồng
    độ Hg(II) 10 ppb trong dung dịch KCl 0,1M + HCl pH = 3 93
    Hình 3.31: Đường DPASV đo lặp lại 10 lần trên vi điện cực vàng sợi tại nồng
    độ Hg(II) 10 ppb trong dung dịch NaNO 3 0,1 M + HNO 3 pH = 3 . 94
    Hình 3.32: Đường DPASV đo lặp lại 10 lần trên điện cực AuNP tại nồng độ
    Hg(II) 10 ppb trong dung dịch KCl 0,1M + HCl pH = 3 . 96
    Hình 3.33: Đường DPASV đo lặp lại 10 lần trên điện cực AuND tại nồng độ
    Hg(II) 10 ppb trong dung dịch KCl 0,1M + HCl pH = 3 . 97
    xv
    Hình 3.34: Đường DPASV và đường chuẩn theo chiều cao píc trên điện cực
    vàng đĩa khi nồng độ thủy ngân tăng dần từ 1 ppb đến 100 ppb 101
    Hình 3.35: Đường DPASV và đường chuẩn theo chiều cao píc trên vi điện cực
    vàng sợi khi nồng độ thủy ngân tăng dần từ 1 ppb đến 40 ppb. . 102
    Hình 3.36: Đường DPASV và đường chuẩn theo chiều cao píc trên điện cực
    AuNP/GC khi nồng độ thủy ngân tăng dần từ 1 ppb đến 100 ppb.
    . 103
    Hình 3.37: Đường DPASV và đường chuẩn theo chiều cao píc trên điện cực
    AuNP/Pt khi nồng độ thủy ngân tăng dần từ 1 ppb đến 100 ppb . 104
    Hình 3.38: Đường DPASV và đường chuẩn theo chiều cao píc trên điện cực
    AuND/C cloth khi nồng độ thủy ngân tăng dần từ 0,5 ppb đến 120 ppb
    . 105
    Hình 3.39: Đường DPASV và đường chuẩn theo chiều cao píc trên điện cực
    AuND/C cloth khi nồng độ thủy ngân tăng dần từ 1 ppb đến 100 ppb
    . 106
    Hình 3.40: Đường DPASV và đường thêm chuẩn ngoại suy xác định nồng độ
    mẫu trên điện cực vàng đĩa . 109
    Hình 3.41: Đường DPASV và đường thêm chuẩn ngoại suy xác định nồng độ
    mẫu trên vi điện cực vàng sợi . 109
    Hình 3.42: Đường DPASV và đường thêm chuẩn ngoại suy xác định nồng độ
    mẫu trên điện cực AuNP/GC 110
    Hình 3.43: Đường DPASV và đường thêm chuẩn ngoại suy xác định nồng độ
    mẫu trên điện cực AuNP/Pt 110
    Hình 3.44: Đường DPASV và đường thêm chuẩn ngoại suy xác định nồng độ
    mẫu trên điện cực AuND/C cloth . 111
    Hình 3.45: Đường DPASV và đường thêm chuẩn ngoại suy xác định nồng độ
    mẫu trên điện cực AuND/Pt 111
    Hình 3.46: Đường DPASV của điện cực AuND/C cloth trong mẫu Hg(II) 10 ppb
    khi không có và khi có Cd(II), Pb(II), Cu(II), nồng độ từ 50 ppb đến
    1000 ppb . 113
    Hình 3.47: Đồ thị đánh giá ảnh hưởng của các ion cadimi, chì, đồng đến tín
    hiệu dòng píc thủy ngân 115
    Hình 3.48: Đường CV trong dung dịch KOH 0,5 M,  = 0,1 V/s của các điện
    cực SAM 116
    xvi
    Hình 3.49: Đường Von – Ampe quét thế vòng của các điện cực SAM trong
    dung dịch [K 3 Fe(CN) 6 ] 5 mM/ PBS 0,1 M pH = 7,  = 0,1 V/s . 118
    Hình 3.50: Đường Von – Ampe xung vi phân chiều anot trên các điện cực SAM
    trong dung dịch KCl 0,1 M + HCl pH = 4 khi dung dịch ngâm không
    có (nền) và có Hg(II) nồng độ 1 ppb. 119

    xvii
    DANH MỤC BẢNG
    Bảng 1.1: Một số kết quả ứng dụng điện cực Au vào phân tích Hg(II) . 27
    Bảng 1.2: Một số kết quả ứng dụng các loại điện cực cacbon vào phân tích
    Hg(II) đã được công bố 33
    Bảng 1.3: Tổng hợp một số công trình công bố sử dụng điện cực biến tính đơn
    lớp tự sắp xếp hợp chất hữu cơ vào xác định Hg(II) . 37
    Bảng 2: Chế độ đo trong dung dịch K 3 [Fe(CN 6 )] 0,5 M trên các điện cực đã chế
    tạo 51
    Bảng 3.1: Bảng kết quả tỉ lệ dòng píc anot và catot (I pa /I pc ) theo tốc độ quét thế
    trên điện cực vàng đĩa và các điện cực vàng nano . 71
    Bảng 3.2: Hiệu thế đỉnh píc anot và catot theo sự thay đổi tốc độ quét thế trên
    điện cực vàng đĩa và các điện cực vàng nano 72
    Bảng 3.3: Giá trị cụ thể của các thông số trong phương trình Randle - Sevcik
    . 74
    Bảng 3.4: Diện tích hoạt động điện hóa và tỉ lệ của diện tích hoạt động điện hóa
    so với diện tích hình học của điện cực vàng đĩa và các điện cực nano
    . 74
    Bảng 3.5: Tỉ lệ i pa /i pc và hiệu thế đỉnh píc của píc oxi hóa và khử của điện cực
    AuND/C cloth trong hệ Fe(III)/Fe(II) với t đkt khác nhau, tốc độ quét thế
    0,1 V/s 77
    Bảng 3.6: Diện tích hoạt động điện hóa của điện cực AuND/C cloth với thời gian
    tạo vàng khác nhau . 79
    Bảng 3.7: Tỉ lệ I pa /I pc tại tốc độ quét thế 0,1 V/s trên điện cực AuND/Pt với t đkt
    khác nhau . 81
    Bảng 3.8: Diện tích hoạt động điện hóa của điện cực AuND/Pt với t đkt khác
    nhau 82
    Bảng 3.9: Tín hiệu dòng píc Hg(II) 10 ppb trên điện cực vàng đĩa trong các
    dung dịch điện li khác nhau 86
    Bảng 3.10: Tín hiệu dòng píc Hg(II) 10 ppb trên vi điện cực vàng sợi trong các
    dung dịch điện li khác nhau 88
    Bảng 3.11: Kết quả xử lý thống kê của phép đo lặp lại 10 lần của dung dịch
    Hg(II) 10 ppb trên điện cực vàng đĩa 94
    Bảng 3.12: Kết quả xử lý thống kê của phép đo lặp lại 10 lần của dung dịch
    Hg(II) 10 ppb trên vi điện cực vàng sợi 95
    xviii
    Bảng 3.13: Kết quả xử lý thống kê của phép đo lặp lại 10 lần của dung dịch
    Hg(II) 10 ppb trên điện cực AuNP 96
    Bảng 3.14: Kết quả xử lý thống kê của phép đo lặp lại 10 lần của dung dịch
    Hg(II) 10 ppb trên điện cực AuND . 97
    Bảng 3.15: Mật độ dòng píc Hg(II) 10 ppb đo bằng phương pháp DPASV trên
    các điện cực vàng chế tạo trong các điều kiện tối ưu 99
    Bảng 3.16: Các điều kiện tối ưu cho phép phân tích thủy ngân bằng phương
    pháp DPASV trên các loại điện cực vàng chế tạo . 100
    Bảng 3.17: Giới hạn phát hiện thủy ngân bằng phương pháp DPASV trên các
    điện cực vàng chế tạo . 107
    Bảng 3.18: Kết quả phân tích mẫu trên các điện cực vàng chế tạo, so sánh với
    kết quả đo đối chứng bằng phương pháp AAS 112
    Bảng 3.19: Bảng đánh giá tín hiệu dòng píc thủy ngân ảnh hưởng bởi sự có mặt
    của các ion cadimi, chì, đồng trong dung dịch 114


    1
    MỞ ĐẦU
    1. Lí do lựa chọn đề tài
    Ngày nay, cùng với sự phát triển kinh tế xã hội, vấn đề ô nhiễm môi trường
    đã và đang trở nên đáng báo động, đặc biệt là ô nhiễm môi trường nước. Có
    nhiều tác nhân gây ra ô nhiễm cho các nguồn nước như các kim loại nặng (Cd,
    Pb, Hg, As, Cr, Mn ) các hợp chất hữu cơ (các hợp chất của phenol, các chất
    bảo vệ thực vật, các loại thuốc nổ, dioxin ). Trong đó, thủy ngân và các hợp
    chất của thủy ngân là một trong những tác nhân ô nhiễm có độc tính cao, gây
    ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người. Khi xâm nhập vào cơ thể con người
    một lượng lớn hơn mức độ cho phép, cùng với việc tích tụ dài ngày, thủy ngân
    sẽ kết hợp với các tế bào và gây bệnh cho cơ thể con người [1, 2].
    Do những tác hại nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người, nên
    hàm lượng cho phép của thủy ngân trong từng mẫu nước được quy định rất cụ
    thể theo những tiêu chuẩn khác nhau của các quốc gia. Tổ chức Y tế Thế giới
    (WHO) [1] đã quy định hàm lượng cho phép của thủy ngân trong nước uống
    nằm trong khoảng hàm lượng vết (1 ppb). Vì thế, để kiểm tra, đánh giá mức độ
    bị ô nhiễm thủy ngân của mẫu nước, các phương pháp phân tích cần có độ nhạy
    và độ chính xác cao.
    Một số phương pháp phân tích sử dụng thiết bị hiện đại thường được dùng
    đó là: quang phổ tử ngoại – khả kiến (UV-VIS) [3], huỳnh quang tia X (XRF)
    [4], hấp thụ nguyên tử (AAS) [5, 6], huỳnh quang nguyên tử (AFS) [7], phổ
    khối plasma cảm ứng (ICP-MS) [8], hay quang phổ phát xạ nguyên tử cảm ứng
    (ICP-AES) [9, 10]. Tuy nhiên, khi sử dụng các phương pháp này, cần phải đầu
    tư những hệ thiết bị đắt tiền, quy trình xử lý mẫu và vận hành máy phức tạp.
    Do đó, phương pháp phân tích điện hóa đã được đưa vào sử dụng với mục đích
    giảm giá thành phân tích mẫu cũng như đơn giản hóa việc xử lý mẫu và phân
    tích mà vẫn có độ chính xác, độ nhạy cao, độ lặp lại tốt.
    Trong phương pháp phân tích điện hóa, điện cực làm việc đóng vai trò rất
    quan trọng, là nơi xảy ra phản ứng điện hóa được quan tâm. Các quy luật, hiện
    tượng có liên quan đến phản ứng trao đổi electron xảy ra trên bề mặt điện cực
    làm việc hoặc ranh giới tiếp xúc giữa điện cực và dung dịch phân tích là cơ sở
    để sử dụng các phương pháp phân tích điện hóa. Vì thế, việc lựa chọn điện cực
    làm việc (từ vật liệu chế tạo đến cấu trúc hình học, hay việc biến tính bằng các
    2
    hợp chất phù hợp) đóng vai trò quyết định để có được một kết quả phân tích
    tốt.
    Hiện nay, trên thế giới, nhiều loại vật liệu điện cực đã được chế tạo và ứng
    dụng vào phân tích thủy ngân như các điện cực vàng [11-13], các loại điện cực
    cacbon [14-16], điện cực boron-kim cương, hay điện cực màng bitmut với
    nhiều cấu trúc hình học và ở các kích thước khác nhau. Đặc biệt, các hướng
    nghiên cứu gần đây tập trung vào các loại vi điện cực hoặc biến tính các điện
    cực bằng các vật liệu nano hay vật liệu hữu cơ, polime . Các điện cực được chế
    tạo với mục đích đạt được những tính năng ưu việt như có độ bền, độ chọn lọc
    cao, tăng khả năng phát hiện, khoảng tuyến tính rộng, có thể sử dụng được
    trong các môi trường đặc biệt: thể tích nhỏ, độ nhớt cao, độ điện li yếu .
    Các nghiên cứu ở trong nước trong lĩnh vực phân tích thủy ngân chủ yếu sử
    dụng các phương pháp AAS [17] hoặc phương pháp chiết pha rắn-quang học
    [18] , rất ít các nghiên cứu tập trung vào phân tích thủy ngân bằng phương
    pháp điện hóa, như nghiên cứu của tác giả Dương Thị Tú Anh [19]. Trong đó,
    điện cực được tác giả sử dụng là điện cực màng vàng.
    Các điện cực vàng cấu trúc nano, và vàng nano biến tính bằng đơn lớp tự sắp
    xếp (SAM) hợp chất hữu cơ để phân tích thủy ngân là một hướng nghiên cứu
    rất mới trong nước hiện nay, đặc biệt là dạng cấu trúc vàng nano xốp hình cây.
    Do đó, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Chế tạo và nghiên cứu cấu trúc, tính
    chất điện hóa của một số điện cực biến tính vàng nano, ứng dụng phân tích
    lượng vết Hg(II)” làm đề tài nghiên cứu cho luận án với mục tiêu chế tạo một
    số loại điện cực biến tính vàng cấu trúc nano, đánh giá những đặc tính về cấu
    trúc và tính chất điện hóa của chúng và khảo sát khả năng ứng dụng của các
    điện cực vào phân tích ion Hg(II) trong môi trường nước.
    2. Mục đích, phạm vi và đối tượng nghiên cứu của đề tài
    Đề tài luận án được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu cấu trúc cũng như
    tính chất điện hóa của một số điện cực tự chế tạo: các điện cực vàng cấu trúc
    nano và vàng nano biến tính bằng hợp chất hữu cơ; đánh giá so sánh với vi điện
    cực vàng kích thước cỡ micromet và điện cực vàng đĩa kích thước mm. Từ đó
    định hướng khả năng ứng dụng vào việc phát hiện và định lượng thủy ngân có
    trong mẫu nước.
    3
    Các điện cực biến tính vàng nano được lựa chọn để nghiên cứu với mục đích
    đánh giá tính chất điện hóa của các dạng cấu trúc nano khác nhau và ứng dụng
    vào phân tích thủy ngân với mong muốn cấu trúc nano giúp làm tăng diện tích
    hoạt động của bề mặt điện cực từ đó làm tăng tín hiệu điện hóa trong phép phân
    tích, giảm giới hạn phát hiện trên điện cực.
    Vi điện cực dạng sợi được nghiên cứu với mong muốn điện cực vẫn có được
    những ưu điểm đặc trưng của vi điện cực, trong khi diện tích của điện cực lớn
    hơn các loại vi điện cực dạng đĩa khác nên có thể làm tăng tín hiệu điện hóa
    trong phép phân tích.
    Các điện cực biến tính bằng đơn lớp tự sắp xếp các hợp chất hữu cơ (SAM)
    được nghiên cứu với mục đích khảo sát khả năng làm giàu thủy ngân lên loại
    điện cực này, từ đó mong muốn làm tăng độ nhạy, tăng độ chọn lọc cho phép
    phân tích. Các chất 2-aminoethanethiol hydrochloride (AET) và 4-pyridine
    ethanethiol hydrochloride (PET) được sử dụng để biến tính bề mặt vàng do là
    các hợp chất thiol (có nhóm -SH) nên dễ dàng hấp phụ hóa học lên bề mặt điện
    cực vàng; đầu còn lại có nhóm chức chứa nguyên tố N – nguyên tử có cặp
    electron tự do, dễ dàng tạo liên kết với obitan trống của thủy ngân từ đó làm
    tăng khả năng làm giàu của Hg lên điện cực SAM.
    3. Ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn của luận án
    Ý nghĩa khoa học:
     Xác định được điều kiện chế tạo các điện cực vàng nano cấu trúc khác
    nhau và điện cực vàng nano biến tính bằng đơn lớp tự sắp xếp hợp
    chất hữu cơ
     Đánh giá được cấu trúc bề mặt của các điện cực vàng nano có cấu trúc
    khác nhau đã chế tạo
     Đánh giá được tính chất điện hóa của chúng trong các môi trường khác
    nhau, từ đó có những kết luận về sự khuếch tán đến các điện cực, khả
    năng phản ứng điện hóa, diện tích hoạt động điện hóa của chúng.
     Xác lập được các điều kiện tối ưu, xây dựng đường chuẩn và tính toán
    giới hạn phát hiện Hg(II) từ đó đánh giá khả năng phân tích Hg(II) cho
    phép phân tích bằng phương pháp DPASV trên các điện cực đã chế
    tạo.

    4
    Ý nghĩa thực tiễn:
    Chủ động chế tạo các loại điện cực vàng có khả năng định lượng
    Hg(II) ở nồng độ vết có trong mẫu nước với độ nhạy cao, mở ra khả
    năng xây dựng quy trình phân tích Hg(II) trên điện cực chế tạo ứng
    dụng trong thực tiễn.
    Như vậy, lần đầu tiên ở Việt Nam, các loại điện cực vàng cấu trúc nano và
    điện cực vàng nano biến tính bằng hợp chất hữu cơ được nghiên cứu đánh giá
    một cách hệ thống từ hình thái cấu trúc bề mặt đến tính chất điện hóa cũng như
    khả năng phân tích thủy ngân của chúng bằng phương pháp Von – Ampe. Luận
    án cũng là nghiên cứu rất mới trên thế giới nghiên cứu loại điện cực vàng nano
    dạng xốp hình cây ứng dụng trong phân tích thủy ngân và có được độ nhạy tốt.
    Đây là các tiền đề khoa học cơ sở cho việc xây dựng quy trình phân tích thủy
    ngân trong nước bằng phương pháp điện hóa sử dụng các loại điện cực mới với
    độ nhạy, độ lặp lại, độ chính xác cao, quy trình đơn giản.
    4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
     Chế tạo các loại điện cực vàng có cấu trúc nano khác nhau, vi điện cực
    vàng sợi và điện cực vàng đĩa, điện cực vàng nano biến tính bằng đơn
    lớp tự sắp xếp các hợp chất hữu cơ
     Đánh giá hình thái bề mặt của các điện cực vàng nano chế tạo được
     Đánh giá những đặc tính điện hóa của các loại điện cực
     Khảo sát khả năng ứng dụng các điện cực vào phân tích thủy ngân (II):
     Khảo sát tín hiệu điện hóa của thủy ngân khi xác định bằng các
    điện cực vàng đã chế tạo
     Khảo sát điều kiện tối ưu cho phân tích Hg(II) trên các điện cực
     Xây dựng được đường chuẩn tương ứng với từng điện cực
     Đánh giá khả năng phân tích Hg(II) của các điện cực đã chế tạo
     Ứng dụng vào phân tích mẫu, có sự đối chiếu với phương pháp
    khác.
     Đánh giá sự ảnh hưởng của một số kim loại nặng khác: Cd(II),
    Pb(II), Cu(II)

    Xem Thêm: Chế tạo và nghiên cứu cấu trúc, tính chất điện hóa của một số điện cực biến tính vàng nano, ứng dụng phân tích lượng vết Hg(II)
    Nội dung trên chỉ thể hiện một phần hoặc nhiều phần trích dẫn. Để có thể xem đầy đủ, chi tiết và đúng định dạng tài liệu, bạn vui lòng tải tài liệu. Hy vọng tài liệu Chế tạo và nghiên cứu cấu trúc, tính chất điện hóa của một số điện cực biến tính vàng nano, ứng dụng phân tích lượng vết Hg(II) sẽ giúp ích cho bạn.
    #1
  7. Đang tải dữ liệu...

    Chia sẻ link hay nhận ngay tiền thưởng
    Vui lòng Tải xuống để xem tài liệu đầy đủ.

    Gửi bình luận

    ♥ Tải tài liệu

social Thư Viện Tài Liệu

Từ khóa được tìm kiếm

Nobody landed on this page from a search engine, yet!

Quyền viết bài

  • Bạn Không thể gửi Chủ đề mới
  • Bạn Không thể Gửi trả lời
  • Bạn Không thể Gửi file đính kèm
  • Bạn Không thể Sửa bài viết của mình
  •  
DMCA.com Protection Status