Luận văn chế tạo vật liệu lai Co3O4-FexOy làm cảm biến đo ion kim loại nặng - ĐHSP Thái Nguyên

Nghiên cứu chế tạo vật liệu lai Co3O4-FexOy ứng dụng phát triển cảm biến điện hóa nhằm xác định đồng thời các ion kim loại nặng độc hại trong môi trường.

• Tác giả: Siphachanh Keochaidy
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Quốc Dũng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Hóa phân tích
• Đề tài: Chế tạo vật liệu lai Co3O4-FexOy ứng dụng trong cảm biến xác định đồng thời một số ion kim loại nặng
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan vật liệu lai Co3O4 FexOy làm cảm biến tại ĐH Sư phạm

Nghiên cứu chế tạo vật liệu lai Co3O4-FexOy làm cảm biến tại ĐH Sư phạm Thái Nguyên đánh dấu bước tiến quan trọng trong lĩnh vực hóa phân tích hiện đại. Đề tài do học viên Siphachanh Keochaidy thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Nguyễn Quốc Dũng. Công trình tập trung giải quyết bài toán giám sát ô nhiễm nguồn nước do kim loại nặng gây ra. Sự kết hợp giữa hai oxit chuyển tiếp Co3O4 và FexOy tạo ra hiệu ứng hiệp đồng mạnh mẽ. Cấu trúc lai nano này giúp gia tăng diện tích bề mặt hoạt tính và cải thiện tốc độ truyền điện tử. Vật liệu biến tính trên điện cực giúp tăng cường độ nhạy phân tích. Phương pháp điện hóa mang lại khả năng đo đạc nhanh, thao tác đơn giản và chi phí chế tạo thấp. Cảm biến cho phép nhận biết đồng thời nhiều ion độc hại ở nồng độ cực thấp. Nghiên cứu khẳng định năng lực học thuật và tiềm năng ứng dụng thực tiễn của Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên. Các kết quả mở ra triển vọng ứng dụng rộng rãi trong kiểm soát chất lượng môi trường nước sinh hoạt.

1.1. Bối cảnh nghiên cứu cảm biến tại Đại học Thái Nguyên

Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước đặt ra thách thức lớn đối với sức khỏe cộng đồng. Các phương pháp phân tích truyền thống như quang phổ hấp thụ nguyên tử thường đòi hỏi thiết bị đắt tiền và quy trình xử lý phức tạp. Nhu cầu cấp thiết hiện nay là phát triển các cảm biến hiện trường nhanh gọn và chính xác. Khoa Hóa học thuộc Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tích cực triển khai các đề tài vật liệu mới. Nghiên cứu nhận được tài trợ từ Quỹ NAFOSTED nhằm phát triển vật liệu tiên tiến phục vụ phân tích môi trường. Đề tài mở ra hướng đi bền vững cho nghiên cứu quan trắc hóa học tại khu vực trung du miền núi phía Bắc.

1.2. Mục tiêu phát triển vật liệu lai Co3O4 FexOy

Mục tiêu trung tâm của nghiên cứu là tổng hợp thành công vật liệu nanocomposite Co3O4-FexOy có cấu trúc ổn định. Vật liệu hướng tới việc cải biến bề mặt điện cực nhằm nâng cao hoạt tính xúc tác điện hóa. Sự kết hợp giữa Co3O4 và Fe3O4 khắc phục hạn chế dẫn điện của từng oxit riêng lẻ. Hệ vật liệu lai cung cấp nhiều tâm hấp phụ chọn lọc đối với các ion kim loại nặng nguy hại. Nghiên cứu tập trung vào khả năng phát hiện đồng thời chì, cadmi, đồng và thủy ngân. Độ nhạy phân tích cao và giới hạn phát hiện ở mức nanomol là tiêu chí đánh giá cốt lõi. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở chế tạo cảm biến điện hóa thương mại giá rẻ.

II. Phân tích thách thức cảm biến vật liệu lai Co3O4 FexOy hiện nay

Ô nhiễm ion kim loại nặng như Cd(II), Pb(II), Cu(II) và Hg(II) đe dọa trực tiếp đến môi trường sống và sức khỏe con người. Các chất này tích lũy sinh học trong chuỗi thức ăn, gây tổn thương nội tạng và rối loạn thần kinh. Việc phát hiện đồng thời các ion kim loại này trong cùng một mẫu nước gặp nhiều trở ngại kỹ thuật lớn. Các phương pháp sắc ký hay quang phổ phát xạ đòi hỏi chi phí vận hành đắt đỏ và thời gian chuẩn bị mẫu kéo dài. Cảm biến điện hóa là giải pháp thay thế nhiều tiềm năng nhưng các điện cực truyền thống thường thiếu độ nhạy và tính chọn lọc. Điện cực chưa biến tính dễ bị bám bẩn bề mặt và có độ bền điện hóa kém. Vật liệu đơn thành phần thường có độ dẫn điện hạn chế và diện tích bề mặt thấp. Hiện tượng chồng lấn tín hiệu dòng đỉnh giữa các kim loại cũng làm giảm độ chính xác phân tích. Những rào cản này thúc đẩy nhu cầu thiết kế hệ vật liệu lai nano mới nhằm tối ưu hóa phản ứng oxy hóa khử trên bề mặt điện cực.

2.1. Độc tính và tác hại của ion kim loại nặng

Chì, thủy ngân, cadmi và đồng là những tác nhân gây ô nhiễm nước nguy hiểm hàng đầu. Khi xâm nhập vào cơ thể qua nguồn nước, các kim loại này gây ngộ độc mãn tính và phá hủy chức năng thận. Thủy ngân tích lũy trong mô thần kinh và gây tổn thương não bộ vĩnh viễn. Chì ức chế quá trình tổng hợp huyết sắc tố và gây thiếu máu nghiêm trọng. Cadmi phá hủy cấu trúc xương và làm suy giảm chức năng gan. Sự hiện diện đồng thời của nhiều kim loại làm gia tăng mức độ độc hại thông qua cơ chế tích lũy sinh học. Việc kiểm soát nồng độ các ion này ở ngưỡng microgam và nanogam đòi hỏi công cụ phân tích có độ nhạy vượt trội.

2.2. Hạn chế của cảm biến điện hóa truyền thống

Điện cực carbon thủy tinh trần hoặc điện cực kim loại truyền thống bộc lộ nhiều điểm yếu khi phân tích hỗn hợp phức tạp. Vận tốc chuyển dời điện tử trên bề mặt điện cực trần thường diễn ra rất chậm. Bề mặt điện cực dễ bị thụ động hóa do hiện tượng hấp phụ các chất hữu cơ trong dung dịch. Khi đo đồng thời nhiều ion kim loại, các pic dòng điện hóa thường có xu hướng chồng chéo lên nhau. Hiện tượng này làm mất khả năng phân biệt định tính và sai lệch kết quả định lượng. Độ ổn định và độ lặp lại của tín hiệu phân tích sau nhiều lần đo cũng suy giảm nhanh chóng. Do đó, việc cải tính bề mặt bằng vật liệu lai Co3O4-FexOy là giải pháp mang tính đột phá.

III. Giải pháp chế tạo vật liệu lai Co3O4 FexOy làm cảm biến phân tích

Nghiên cứu áp dụng quy trình hóa học kiểm soát để tổng hợp vật liệu lai Co3O4-FexOy chất lượng cao. Quá trình kết hợp giữa Co3O4 và oxit sắt FexOy tạo nên cấu trúc dị thể nano với diện tích tiếp xúc lớn. Kỹ thuật kính hiển vi điện tử quét SEM được sử dụng để khảo sát hình thái và cấu trúc bề mặt vật liệu. Phổ tán sắc năng lượng tia X giúp xác định chính xác thành phần nguyên tố và tỷ lệ phối trộn. Vật liệu sau khi tinh chế được phân tán đều và biến tính lên bề mặt điện cực carbon thủy tinh. Cảm biến hoạt động dựa trên phương pháp von-ampe hòa tan sóng vuông có độ nhạy vượt trội. Kỹ thuật này cho phép làm giàu các ion kim loại lên bề mặt điện cực trước khi thực hiện quá trình hòa tan điện hóa. Tín hiệu dòng đỉnh ghi nhận tách biệt rõ ràng cho từng ion Cd(II), Pb(II), Cu(II) và Hg(II). Tốc độ truyền điện tử diễn ra nhanh chóng nhờ mạng lưới dẫn xuất sắc giữa các hạt oxit kim loại.

3.1. Kỹ thuật tổng hợp và đặc trưng cấu trúc vật liệu

Quy trình tổng hợp đòi hỏi sự kiểm soát nghiêm ngặt về nhiệt độ, pH và nồng độ tiền chất. Các hạt nano Co3O4 kết hợp với FexOy tạo thành liên kết liên diện bền vững. Ảnh kính hiển vi điện tử quét SEM chứng minh các hạt nano có kích thước đồng đều và độ xốp tối ưu. Phân tích thành phần bằng EDS xác nhận độ tinh khiết cao của mẫu thử nghiệm mà không lẫn tạp chất lạ. Cấu trúc lỗ xốp tạo điều kiện thuận lợi cho việc khuếch tán dung dịch điện ly. Các tâm hoạt tính phân bố đồng đều hỗ trợ quá trình bắt giữ ion kim loại nặng một cách hiệu quả.

3.2. Cơ chế phân tích điện hóa xác định ion kim loại

Cảm biến ứng dụng phương pháp von-ampe hòa tan sóng vuông để ghi nhận phản ứng điện hóa. Ở thế khử thích hợp, các ion kim loại trong dung dịch được tích tụ và khử về dạng kim loại tự do trên bề mặt điện cực. Giai đoạn hòa tan tiếp theo quét thế ngược lại để oxy hóa kim loại thành ion, giải phóng dòng điện tương ứng. Cường độ dòng đỉnh tỷ lệ thuận với nồng độ ion kim loại trong mẫu phân tích. Sự khác biệt về thế oxy hóa chuẩn giúp tách biệt rõ ràng các pic của Cd(II), Pb(II), Cu(II) và Hg(II). Tốc độ phản ứng cao giúp rút ngắn đáng kể thời gian phân tích mẫu nước thực tế.

IV. Kết luận ứng dụng vật liệu lai Co3O4 FexOy làm cảm biến môi trường

Nghiên cứu chế tạo cảm biến điện hóa từ vật liệu lai Co3O4-FexOy tại Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã đạt được những kết quả xuất sắc. Hệ cảm biến thể hiện khoảng làm việc tuyến tính rộng và độ nhạy rất cao. Giới hạn phát hiện LOD đối với các ion Cd(II), Pb(II), Cu(II) và Hg(II) đều đạt ngưỡng nồng độ nanomol. Độ nhạy dòng đo đối với từng ion kim loại đều vượt trội so với nhiều vật liệu biến tính truyền thống. Cảm biến duy trì tính ổn định tín hiệu cao sau nhiều chu kỳ đo liên tục. Khả năng chống nhiễu tốt trước các ion cản trở thông thường khẳng định độ tin cậy của phương pháp. Kết quả này chứng minh tiềm năng to lớn trong việc ứng dụng cảm biến vào phân tích mẫu nước thải công nghiệp và nước sinh hoạt thực tế. Thiết bị mở ra triển vọng thương mại hóa thành các máy đo cầm tay phục vụ quan trắc môi trường nhanh tại chỗ. Nghiên cứu đóng góp quan trọng cho công tác bảo vệ môi trường và phát triển khoa học công nghệ.

4.1. Hiệu năng phân tích vượt trội ở nồng độ siêu vết

Số liệu thực nghiệm khẳng định cảm biến Co3O4-FexOy sở hữu độ nhạy phân tích cao và giới hạn phát hiện ở thang đo nanomol. Khoảng tuyến tính đáp ứng rộng cho phép định lượng chính xác nhiều dải nồng độ ion kim loại khác nhau. Sự phối hợp giữa Co3O4 và Fe3O4 tạo điều kiện thuận lợi cho phản ứng trao đổi điện tử trên bề mặt tiếp xúc. Các pic dòng phân giải sắc nét, triệt tiêu nguy cơ gây nhiễu giữa các cấu tử cùng tồn tại trong mẫu. So với các hệ xúc tác trên nền graphen hay polyme dẫn trước đây, vật liệu lai thể hiện tính cạnh tranh cao về độ ổn định. Đây là minh chứng rõ rệt cho tính ưu việt của vật liệu cấu trúc nano.

4.2. Tiềm năng ứng dụng giám sát môi trường thực tế

Khả năng phát hiện đồng thời nhiều ion độc hại giúp cảm biến Co3O4-FexOy trở thành công cụ quan trắc lý tưởng. Thiết bị đáp ứng tốt các yêu cầu kiểm định nhanh nguồn nước sinh hoạt, nước ngầm và nước thải công nghiệp. Quy trình chế tạo vật liệu có độ lặp lại cao, sử dụng hóa chất phổ biến với chi phí hợp lý. Cảm biến có thể tích hợp vào các vi mạch điện tử để hình thành hệ thống đo cầm tay di động. Công nghệ này hỗ trợ các cơ quan quản lý môi trường phát hiện kịp thời các sự cố xả thải độc hại ra tự nhiên. Thành công của đề tài tại Đại học Sư phạm Thái Nguyên thúc đẩy chuyển giao công nghệ phân tích phục vụ cộng đồng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Hiện nay, tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng, việc giám sát chất lượng nước ngày càng trở nên quan trọng. Phát hiện và đo nồng độ ion kim loại nặng trong nước đã thu hút được sự chú ý đáng kể từ các nhà nghiên cứu và người quản lý tài nguyên nước. Các phương pháp truyền thống như quang phổ, phân cực cổ điển và thậm chí cả các kỹ thuật hiện đại như quang phổ hấp thụ nguyên tử đều cung cấp khả năng phát hiện ion đáng tin cậy. Tuy nhiên, nhu cầu phát hiện nhanh chóng và đòi hỏi tính di động cho thấy tầm quan trọng của việc phát triển các thiết bị cầm tay.

Trong bối cảnh này, việc thiết kế các cảm biến có độ nhạy cao, chính xác có khả năng tích hợp vào các hệ thống di động để phát hiện ion kim loại nặng trong nước đã trở thành vấn đề cấp thiết. Do đó, các cảm biến điện hóa đã trở thành lựa chọn hàng đầu do dễ chế tạo thành các thiết bị di động và khả năng sử dụng điện cực trong các bộ dụng cụ thử nghiệm đơn giản. Luận văn tập trung vào việc chế tạo điện cực sử dụng vật liệu composite dựa trên cobalt oxide và sắt oxide, tập trung vào khả năng ứng dụng của chúng trong các cảm biến để phát hiện các ion kim loại nặng trong nước. Bằng cách sử dụng phương pháp điện phân đồng thời hai kim loại lên một chất nền đế ITO dẫn, vật liệu điện cực thu được đạt được độ bám dính cao, đảm bảo độ ổn định cần thiết để phát triển các cảm biến có khả năng phát hiện và đo nồng độ các ion kim loại nặng như Cd(II), Pb(II), Cu(II) và Hg(II).

Do đó, chúng tôi hướng đến: “Chế tạo vật liệu lai Co3O4/FexOy,ứng dụng trong cảm biển xác định đồng thời một số các ion kim loại nặng”. Do đó mục tiêu đề tài gồm: - Mục tiêu 1: chế tạo thành công vật liệu lai Co3O4/FexOy trên đế ITO để tạo thành điện cực cảm biến Co3O4-FexOy/ITO - Mục tiêu 2: Xác định được đặc trưng cấu trúc, thành phần nguyên tố của vật liệu chế tạo được - Mục tiêu 3. Khảo sát được các đặc điểm cảm biến của điện cực đối với các ion kim loại nặng Cd(II), Pb(II), Cu(II) và Hg(II). Tổng quan về ảnh hưởng ô nhiễm bởi các ion kim loại nặng Ô nhiễm môi trường do các ion kim loại nặng là một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất hiện nay, đặc biệt trong bối cảnh công nghiệp hóa diễn ra mạnh mẽ ở nhiều quốc gia đang phát triển.

Các kim loại nặng như cadimium (Cd), chì (Pb), đồng (Cu) và thủy ngân (Hg) có thể tích tụ sinh học trong cơ thể sinh vật và gây độc tính lâu dài cho con người, kể cả ở nồng độ rất thấp. Không giống như các hợp chất hữu cơ có thể bị phân hủy sinh học, các ion kim loại nặng có xu hướng tồn tại lâu dài trong môi trường và di chuyển dễ dàng qua các chuỗi thức ăn [26]. Ô nhiễm bởi Cd(II) Cadimium là một kim loại nặng không cần thiết cho các quá trình sinh học và được biết đến là một chất gây ung thư ở người. Nguồn phát thải chủ yếu của Cd2+ vào môi trường bao gồm: ngành công nghiệp sản xuất pin nickel-cadmium, mạ điện, thuốc trừ sâu và phân bón phosphate.

Trong đất, cadmium có thể tồn tại lâu dài và được hấp thụ vào thực vật, từ đó đi vào cơ thể người qua chuỗi thực phẩm [4]. Khi tích tụ trong cơ thể, Cd(II) chủ yếu tập trung ở thận và gan, gây tổn thương chức năng thận, loãng xương và các bệnh lý về hệ thần kinh. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã đặt giới hạn tối đa cho phép cadmium trong nước uống là 0,003 mg/L (WHO, 2017) [9]. Ô nhiễm bởi Pb(II) Chì là một trong những kim loại nặng có độc tính cao, đặc biệt đối với hệ thần kinh trung ương.

Các nguồn ô nhiễm chính bao gồm: sản xuất và tái chế ắc quy chì–acid, công nghiệp luyện kim, sản xuất sơn và xăng có chứa chì. Phơi nhiễm kéo dài với chì gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến trẻ em như giảm chỉ số IQ, chậm phát triển trí tuệ, rối loạn hành vi và khả năng học tập. Ở người trưởng thành, chì làm tăng nguy cơ cao huyết áp, bệnh tim mạch và tổn thương thận. WHO khuyến cáo giới hạn nồng độ chì trong nước uống là 0,01 mg/L (WHO, 2017) [9] 2 1.

Ô nhiễm bởi Cu(II) Đồng là một nguyên tố vi lượng thiết yếu đối với sinh vật, nhưng nếu vượt quá mức cần thiết sẽ gây độc. Nguồn thải Cu(II) chủ yếu từ các hoạt động khai thác và chế biến quặng đồng, sản xuất linh kiện điện tử, ngành sơn và thuốc bảo vệ thực vật [11]. Ở nồng độ cao, Cu(II) có thể gây rối loạn tiêu hóa, tổn thương gan và thận, thậm chí tử vong nếu nhiễm độc cấp tính. Đặc biệt, với những người mắc bệnh Wilson – rối loạn chuyển hóa đồng – việc hấp thụ quá mức Cu²⁺sẽ rất nguy hiểm.

WHO quy định giới hạn đồng trong nước uống là 2,0 mg/L (WHO, 2017) [9]. Ô nhiễm bởi Hg(II) Thủy ngân tồn tại ở nhiều dạng hóa học khác nhau, trong đó dạng vô cơ Hg(II) và dạng hữu cơ methylmercury là độc hại nhất. Nguồn phát thải Hg(II) vào môi trường bao gồm: khai thác vàng thủ công, sản xuất bóng đèn huỳnh quang, nhiệt kế thủy ngân và quá trình đốt than [7]. Thủy ngân dễ bay hơi, dễ khuếch tán trong khí quyển, lắng đọng vào nước và biến đổi thành methylmercury – dạng có thể tích tụ trong cá và sinh vật biển.

Khi xâm nhập vào cơ thể người, thủy ngân tác động mạnh lên hệ thần kinh trung ương, đặc biệt là ở thai nhi và trẻ em, có thể gây mất trí nhớ, run tay, mất kiểm soát vận động. WHO khuyến cáo giới hạn thủy ngân trong nước uống là 0,006 mg/L (WHO, 2017) [9]. Tầm quan trọng của việc phát hiện nhanh chóng các ion kim loại nặng Từ những phân tích trên có thể thấy, việc kiểm soát nồng độ của các ion kim loại nặng trong môi trường là hết sức quan trọng. Các phương pháp phân tích truyền thống như quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), quang phổ phát xạ plasma cảm ứng (ICP- OES), hay khối phổ plasma cảm ứng (ICP-MS) tuy có độ chính xác cao nhưng có nhược điểm là chi phí lớn, cần thiết bị phức tạp và không thích hợp cho phân tích hiện trường [8].1 cho thấy một số nguồn phát sinh chính của các ion kim loại và tác động sinh học chính.

Do đó, các phương pháp cảm biến điện hóa đang được quan tâm phát triển như một hướng đi hiệu quả để giám sát nhanh, tại chỗ nồng độ các ion kim loại nặng. Đặc biệt, việc phát triển vật liệu cảm biến có độ nhạy cao, độ chọn lọc tốt, như vật liệu lai Co3O4/FexOy, là một hướng nghiên cứu hứa hẹn và phù hợp với nhu cầu thực tế. Một số nguồn phát sinh và tác động sinh học Ion kim Tác động sinh học Giới hạn WHO Nguồn phát sinh chính loại chính (mg/L) Tổn thương thận, Cadmium Pin, phân bón, mạ điện 0.003 xương Giảm IQ, tổn thương Chì Sơn, ắc quy, luyện kim 0.01 thần kinh Ống dẫn nước, điện tử, khai Đồng Rối loạn tiêu hóa, gan 2.0 thác Vàng thủ công, bóng đèn, Tổn thương thần kinh, Thủy ngân 0.006 nhiệt kế thai nhi 1. Tổng quan về cảm biến điện hóa 1.

Khái niệm cảm biến điện hóa Cảm biến điện hóa là một loại thiết bị phân tích hóa học có khả năng biến đổi các thông tin hóa học (thường là nồng độ của chất phân tích) thành tín hiệu điện có thể đo được. Cảm biến điện hóa gồm 3 thành phần cơ bản: - Phần tiếp nhận tín hiệu (màng cảm biến): nơi xảy ra phản ứng giữa chất phân tích và bề mặt điện cực. - Bộ chuyển đổi (transducer): biến đổi tín hiệu hóa học thành tín hiệu điện. - Hệ thống xử lý và hiển thị tín hiệu.

Nhờ vào sự đơn giản, chi phí thấp, độ nhạy cao và khả năng thu nhỏ thiết bị, cảm biến điện hóa ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: giám sát môi trường, kiểm tra thực phẩm, phân tích y sinh. Phân loại cảm biến điện hóa Cảm biến điện hóa có thể được phân loại theo nguyên lý hoạt động hoặc loại tín hiệu đo được: 1. Theo loại tín hiệu đo: Cảm biến đo thế (potentiometric sensors): đo điện thế giữa hai điện cực trong điều kiện dòng điện gần như bằng không (ví dụ: điện cực ion chọn lọc ISE). - Cảm biến đo dòng (amperometric sensors): đo dòng điện phát sinh từ phản ứng oxi hóa – khử trên điện cực khi áp đặt một hiệu điện thế xác định.

4 - Cảm biến trở kháng (impedimetric sensors): đo điện trở và điện dung tương đương của hệ thống (ví dụ: EIS – phổ trở kháng điện hóa). Theo cơ chế cảm biến: - Cảm biến sinh học điện hóa (biosensors): tích hợp enzyme, kháng thể hoặc ADN để phân tích sinh học. - Cảm biến hóa học điện hóa: sử dụng vật liệu vô cơ, hữu cơ hoặc lai để phân tích các ion, phân tử nhỏ. Các phương pháp đo trong cảm biến điện hóa Để vận hành và khai thác thông tin từ cảm biến điện hóa, nhiều kỹ thuật đo đã được phát triển nhằm phục vụ các mục tiêu như phân tích định tính, định lượng, đặc trưng vật liệu và khảo sát cơ chế phản ứng.

Một số phương pháp phổ biến gồm: - Von-ampe vòng (Cyclic Voltammetry – CV): Cho phép khảo sát đặc tính điện hóa tổng quát của hệ, đánh giá tính thuận nghịch và xác định vùng thế làm việc. - Von-ampe xung (Pulse Voltammetries): Bao gồm các phương pháp như DPV (xung vi phân), NPV (xung thường) và SWV (xung vuông), được sử dụng để tăng độ nhạy, loại nhiễu và phân tách tín hiệu, đặc biệt thích hợp trong phát hiện đồng thời các ion kim loại. - Von-ampe hòa tan (Stripping Voltammetry – SV): Là nhóm kỹ thuật nhạy cao gồm hai giai đoạn: giai đoạn làm giàu (còn được gọi là giai đoạn tích lũy) và giai đoạn hòa tan. Khi kết hợp với các kỹ thuật xung như DPV hoặc SWV, phương pháp này đạt giới hạn phát hiện cực thấp (10-9–10-12 mol/L), đặc biệt hiệu quả trong phân tích vết kim loại nặng.

Phổ trở kháng điện hóa (Electrochemical Impedance Spectroscopy – EIS): Được ứng dụng trong nghiên cứu đặc trưng bề mặt điện cực, đánh giá lớp phủ và trở kháng trao đổi, thường dùng để bổ trợ cho các kỹ thuật đo dòng.