Nghiên cứu phát triển điện cực biến tính với graphen oxit để phân tích axit ascorbic, paracetamol và caffein

• Tác giả: Trần Thanh Tâm Toàn
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hải Phong
• Trường học: Đại học Huế
• Chuyên ngành: Hóa Phân Tích
• Đề tài: Nghiên Cứu Điện Cực Biến Tính Với Graphen Oxit Cho Phân Tích Axit Ascorbic, Paracetamol Và Caffein
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Huế

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GRAPHIT, GRAPHEN, GRAPHIT OXIT VÀ GRAPHEN OXIT
• 2.1.1. Graphit oxit và graphen oxit
• 2.1.2. GIỚI THIỆU VỀ GRAPHEN OXIT DẠNG KHỬ
• 2.1.3. GIỚI THIỆU VỀ ASCORBIC ACID, PARACETAMOL VÀ CAFFEIN
• 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH AXIT ASCORBIC, PARACETAMOL VÀ CAFFEIN
• 2.2.1. Phương pháp phân tích quang phổ
• 2.2.2. Phương pháp phân tích sắc ký. Phương pháp phân tích điện hóa
• 2.3. TỔNG QUAN ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƯU
• 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Phương pháp tổng hợp vật liệu để biến tính điện cực
• 3.2.1. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật liệu
• 3.2.2. Phương pháp von-ampe
• 3.2.2.1. Chuẩn bị điện cực. Quy trình phân hủy mẫu thật. Các phần mềm sử dụng
• 3.3. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT
• 3.3.1. Thiết bị và dụng cụ
• 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP GRAPHEN OXIT
• 4.1.1. Tổng hợp graphen oxit từ graphit
• 4.1.2. Các đặc tính của graphit và graphit oxit
• 4.1.3. Nghiên cứu quá trình phân tán của graphit oxit
• 4.2. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP GRAPHEN OXIT DẠNG KHỬ BẰNG ĐIỆN HÓA
• 4.2.1. Tổng hợp graphen oxit dạng khử bằng phương pháp von-ampe vòng
• 4.2.2. Tổng hợp graphen oxit dạng khử bằng phương pháp điện thế thời gian
• 4.3. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC ĐIỀU KIỆN BIẾN TÍNH ĐIỆN CỰC
• 4.3.1. Lựa chọn điện cực làm việc
• 4.3.2. Lựa chọn nguồn vật liệu GO
• 4.3.3. Lựa chọn phương pháp khử graphen oxit
• 4.3.4. Tối ưu các điều kiện biến tính điện cực bằng phương pháp quy hoạch hóa thí nghiệm
• 4.4. NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐIỆN HÓA CỦA AA, PA VÀ CA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE VÒNG
• 4.4.1. Các đặc tính điện hóa của K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6] trên điện cực làm việc
• 4.4.2. Các đặc tính điện hóa của AA, PA và CA
• 4.5. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ MÁY ĐẾN TÍN HIỆU HÒA TAN TRONG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HẤP PHỤ HÒA TAN ANOT XUNG VI PHÂN
• 4.5.1. Ảnh hưởng của thế làm giàu
• 4.5.2. Ảnh hưởng của thời gian làm giàu
• 4.5.3. Ảnh hưởng của biên độ xung
• 4.5.4. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp
• 4.6. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ MÁY ĐẾN TÍN HIỆU HÒA TAN TRONG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HẤP PHỤ HÒA TAN ANOT SÓNG VUÔNG
• 4.6.1. Thế làm giàu
• 4.6.2. Thời gian làm giàu
• 4.6.3. Biên độ sóng vuông. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp
• 4.6.4. Ảnh hưởng của một số chất cản trở
• 4.7. ÁP DỤNG XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI AA, PA VÀ CA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HẤP PHỤ HÒA TAN ANOT SÓNG VUÔNG
• 4.7.1. Quy trình phân tích. Đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích
• 4.7.2. Áp dụng phân tích AA, PA và CA trong các mẫu dược phẩm và mẫu nước giải khát
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về điện cực biến tính với graphen oxit

Nghiên cứu về điện cực biến tính với graphen oxit (GO) đã thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực phân tích hóa học. Graphen oxit là một vật liệu có cấu trúc hai chiều, được biết đến với tính chất điện hóa vượt trội. Việc sử dụng GO trong việc phát triển điện cực biến tính giúp cải thiện độ nhạy và độ chọn lọc trong các phương pháp phân tích. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc biến tính điện cực bằng GO có thể nâng cao khả năng phát hiện các hợp chất như axit ascorbic, paracetamol, và caffein. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các cảm biến điện hóa hiệu quả hơn trong y học và công nghiệp thực phẩm.

1.1. Tính chất của graphen oxit

Graphen oxit có nhiều tính chất ưu việt như độ dẫn điện cao, khả năng hấp phụ tốt và tính chất hóa học ổn định. Những tính chất này làm cho GO trở thành một vật liệu lý tưởng cho việc phát triển cảm biến điện hóa. Nghiên cứu cho thấy, GO có thể tương tác tốt với các phân tử hữu cơ, từ đó tạo ra các tín hiệu điện hóa mạnh mẽ. Việc sử dụng GO trong phân tích hóa học không chỉ giúp tăng cường độ nhạy mà còn giảm thiểu thời gian phân tích. Các ứng dụng của GO trong việc phát hiện axit ascorbic, paracetamol, và caffein đã được chứng minh qua nhiều nghiên cứu thực nghiệm.

II. Phương pháp nghiên cứu và ứng dụng

Phương pháp phân tích hóa học sử dụng điện cực biến tính với GO đã được áp dụng rộng rãi trong việc xác định các hợp chất hữu cơ. Phương pháp von-ampe hòa tan là một trong những kỹ thuật chính được sử dụng. Kỹ thuật này cho phép xác định đồng thời nhiều hợp chất trong một mẫu, nhờ vào khả năng phân tích nhanh và chính xác. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa các điều kiện như pH, thời gian làm giàu và biên độ sóng có thể nâng cao đáng kể độ nhạy của phương pháp. Các kết quả cho thấy, điện cực biến tính với GO có thể phát hiện axit ascorbic, paracetamol, và caffein với giới hạn phát hiện thấp, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng y học và thực phẩm.

2.1. Ứng dụng trong y học

Việc phát hiện nhanh chóng và chính xác các hợp chất như axit ascorbic, paracetamol, và caffein là rất quan trọng trong y học. Các cảm biến điện hóa sử dụng điện cực biến tính với GO đã cho thấy khả năng phát hiện các hợp chất này trong mẫu huyết thanh và nước tiểu. Điều này không chỉ giúp trong việc theo dõi sức khỏe mà còn hỗ trợ trong việc phát hiện sớm các bệnh lý liên quan đến các hợp chất này. Nghiên cứu cho thấy, các cảm biến này có thể hoạt động hiệu quả trong môi trường phức tạp, mở ra cơ hội cho việc phát triển các thiết bị y tế thông minh.

III. Kết luận và triển vọng

Nghiên cứu về điện cực biến tính với graphen oxit đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực phân tích hóa học. Các ứng dụng của GO trong việc phát hiện axit ascorbic, paracetamol, và caffein không chỉ nâng cao độ nhạy mà còn giảm thiểu thời gian phân tích. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn hơn nữa, đặc biệt trong lĩnh vực y học và công nghiệp thực phẩm. Việc phát triển các cảm biến điện hóa mới dựa trên GO có thể giúp cải thiện chất lượng cuộc sống và nâng cao hiệu quả trong việc chăm sóc sức khỏe.

3.1. Triển vọng nghiên cứu

Triển vọng nghiên cứu về điện cực biến tính với GO rất rộng lớn. Các nhà khoa học có thể tiếp tục khám phá các phương pháp tổng hợp mới để cải thiện tính chất của GO, từ đó phát triển các cảm biến điện hóa với độ nhạy và độ chọn lọc cao hơn. Hơn nữa, việc ứng dụng GO trong các lĩnh vực khác như môi trường và công nghệ sinh học cũng cần được nghiên cứu sâu hơn. Những tiến bộ trong công nghệ sẽ giúp mở rộng khả năng ứng dụng của GO trong nhiều lĩnh vực khác nhau.