Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. GRAPHENE OXIDE DẠNG KHỬ (rGO) VÀ GRAPHENE CHẤM LƯỢNG TỬ (GQDs) 1. Graphene oxide dạng khử (rGO) Graphene là vật liệu chứa các nguyên tử carbon lai hóa sp2 được sắp xếp theo hình tổ ong với độ dày gần bằng một nguyên tử carbon đơn lẻ. Graphene tồn tại ở các dạng cấu trúc không gian một chiều (1D), hai chiều (2D) và ba chiều (3D) và sở hữu các tính chất cơ học và điện tử độc đáo do các liên kết “s” và “p” tương ứng của nó.
Graphene chấm lượng tử và phương pháp tổng hợp xanh Các chấm lượng tử graphene (GQDs) là một dạng graphene gần như không chiều có cấu trúc tinh thể giống như graphene. Tinh thể graphene bao gồm hai tập hợp các mạng con lồng nhau (mạng A và B) với khoảng cách 0,142 nm giữa các ô lân cận và chúng thuộc các mạng con khác nhau, với ba liên kết bên trong mỗi mạng và các nguyên tử carbon chiếm các điểm mạng để tạo thành cấu trúc vòng sáu cạnh tuần hoàn trong mặt phẳng graphene. Tổng hợp xanh các vật liệu nano là một chủ đề mới nổi trong công nghệ nano. Các sản phẩm tự nhiên luôn hấp dẫn các nhà nghiên cứu vì tính thân thiện với môi trường, tính khả thi về mặt kinh tế và tính sẵn có vô tận.
Các vật liệu nano tổng hợp xanh có các đặc tính cấu trúc tuyệt vời, chẳng hạn như độ kết tinh cao, phân bố kích thước hẹp và khả năng đơn phân tán cao. Những cải tiến gần đây tập trung vào việc tái chế chất thải sinh khối vì tác động có hại của nó đối với môi trường. Do đó, phương pháp tổng hợp xanh đang trở nên quan trọng hơn vì chi phí tương đối thấp, bền vững và thân thiện với môi trường và để giảm gánh nặng cho môi trường. VẬT LIỆU TiO2/rGO VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐIỆN HÓA 1.
Một số phức titanium (IV) hòa tan trong nước Trong những năm gần đây đã có sự quan tâm đáng kể dành cho tổng hợp và xác định đặc tính cấu trúc của các chất hòa tan trong nước hợp chất titanium (IV) với mục đích phát triển hợp chất titanium tiện lợi, không độc hại có thể được sử dụng như là tiền chất thân thiện với môi trường cho các giải pháp dựa trên tổng hợp titanium oxide và các chất vô cơ đa thành 2 phần vật liệu có chứa titanium. Nhu cầu này được quyết định bởi tầm quan trọng ngày càng tăng của vật liệu nano, đặc biệt TiO2 có kích thước nano, có thể được sử dụng để chống tia cực tím và lớp phủ tự làm sạch, làm vật liệu điện cực trong pin mặt trời nhuộm nhạy và làm chất xúc tác quang để loại bỏ các hợp chất hữu cơ có hại Một số tác giả đã tổng hợp và cấu trúc tinh thể của phức titanium (NH4)6[Ti4(C2H2O3)4(C2H3O3)2(O2)4O2]·4H2O. Sự ổn định bất ngờ của phức chất này trong một thời gian phạm vi rộng của các giá trị pH và nhiệt độ cho phép điều chỉnh quy trình xử lý thủy nhiệt và chọn lọc tổng hợp bột nano brookite, rutile và rutile-anatase. Tomita và cộng sự đã tổng hợp một loạt các phức hợp titanium tan trong nước dẫn đến sự hình thành TiO2.
Rutile, anatase hoặc hỗn hợp của cả hai có thể được tổng hợp bằng cách thay đổi các phối tử. Titania thu được là bao gồm các hạt có kích thước nano với khối lượng riêng lớn diện tích bề mặt. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến hành tổng hợp phức hydroperoxo titanium từ anatase thương mại. Anatase được hoạt hóa bằng cách thủy nhiệt trong môi trường kiềm, sau đó được thủy phân và rửa sạch ion Na+ tạo thành các anatase hydrate rất hoạt động dễ dàng hòa tan trong hydroperoxide tạo thành phức phức hydroperoxo titanium.
Ứng dụng TiO2/rGO trong phân tích điện hóa Paracetamol (N-acetyl-para-aminophenol, PAR) là một loại thuốc giảm đau và hạ sốt không chứa opioid không kê đơn được sử dụng để điều trị sốt và giảm các cơn đau từ nhẹ đến trung bình. Tuy nhiên, việc sử dụng quá nhiều paracetamol không được khuyến khích vì có thể gây tổn hại chức năng gan, có thể gây tử vong. Trong khi đó, codeine (3-Methylmorphine, COD) là loại thuốc phổ biến để điều trị các cơn đau nhạy cảm với opioid. Theo tổ chức y tế thế giới (WHO), COD là loại thuốc phiện được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới hiện nay.
Bằng chứng về tác dụng phụ của COD bao gồm suy hô hấp đe dọa tính mạng hoặc gây tử vong đã được báo cáo trong tài liệu. COD đã có sẵn ở cả công thức đơn thành phần và công thức kết hợp, phổ biến là PAR và caffeine. Đặc biệt, sự kết hợp COD với PAR tạo ra hiệu quả giảm đau vượt trội so với việc chỉ sử dụng PAR. Do yêu cầu quan trọng về kiểm soát chất lượng trong các công thức dược phẩm nên cần có các kỹ thuật phân tích nhanh chóng và hiệu quả.
Một số phương pháp phân tích có sẵn như quang phổ, TGA và hóa học và sắc ký, phân tích điện hóa để xác định đồng thời hoặc riêng lẻ PAR và COD. Tuy nhiên, hầu hết các kỹ thuật này đều phức tạp, tốn thời gian và tốn kém. Do đó, việc phát triển các công cụ phân tích để định lượng chính xác các hoạt chất này trong các mẫu dược phẩm vẫn còn nhiều thách thức. Theo nghĩa này, các cảm biến điện hóa có thể cung cấp một phương pháp đơn giản để phân tích có chọn lọc một looại cụ thể trong các hỗn hợp phức tạp.
Hơn nữa, ưu điểm của phương pháp là việc thiết lập thiết bị với chi phí thấp, tính đơn giản về mặt kỹ thuật và độ nhạy tốt để phân tích tại chỗ khiến nó trở thành một lựa chọn thay thế tiềm năng cho việc phân tích COD và PAR. Việc biến đổi bề mặt điện cực bằng lớp cảm biến để có các tương tác cụ thể với (các) chất phân tích được coi là một bước quan trọng để xác định thành công bằng phương pháp voltammetry. 3 Trong nghiên cứu này, TiO2/rGO đã được tổng hợp từ phức hydro peroxo-titanium (IV) và rGO. TiO2/rGO dùng làm vật liệu biến tính điện cực than thủy tinh (GCE) để xác định đồng thời PAR và COD.
Tác dụng của vật liệu tổ hợp TiO2/rGO đã làm tăng đáng kể hoạt tính xúc tác điện hóa của điện cực. Độ nhạy, độ chọn lọc để xác định PAR và COD cũng như thực tiễn phân tích hàm lượng PAR và COD trong các mẫu dược phẩm. Vật liệu composite TiO2/GQDs ứng dụng trong điện hóa Vật liệu nano TiO2/GQDs thể hiện những đặc tính và hiệu suất vượt trội so với GQDs và hạt nano TiO2 riêng rẽ. Khi các hạt nano TiO2 được biến tính bằng các chấm lượng tử graphene (GQDs), có thể đạt được một số cải tiến đáng kể về: mở rộng bước sóng hấp thụ ánh sáng, gia tăng các tâm hoạt động và kiểm soát lỗ electron (e--h+) tái tổ hợp, việc chuyển điện tử/lưu trữ năng lượng bắt nguồn từ cấu trúc liên hợp của chúng làm cho chúng được sử dụng có hiệu quả.
Nhiều nhóm, chẳng hạn như Pan và cộng sự, đã sử dụng các hạt nano TiO2 và GQDs là các tiền chất để tổng hợp vật liệu nano TiO2/GQDs thông qua phương pháp thủy nhiệt. Xie và cộng sự cũng đã thành công sử dụng các hạt nano TiO2 và GQDs để tổng hợp vật liệu nano tổng hợp TiO2/GQDs. Phương pháp thủy nhiệt có sự hỗ trợ của siêu âm gần giống với phương pháp thủy nhiệt/dung môi, ngoại trừ là trước khi xử lý thủy nhiệt, huyền phù của dung dịch tiền chất sẽ được xử lý bằng siêu âm, Bokare và cộng sự đã tổng hợp thành công vật liệu nano TiO2/GQDs bằng phương pháp này. Trong quá trình tổng hợp này, dung dịch nước của GQDs được thêm vào từng giọt vào hỗn hợp titanium isopropoxide và ethanol dưới sự siêu âm và giữ qua đêm và khuấy mạnh.
Toàn bộ dung dịch sau đó được đưa vào dung môi nhiệt xử lý thu được vật liệu nanocompozit TiO2/GQDs. Tổng hợp có sự hỗ trợ của siêu âm trong nghiên cứu của Biswas và cộng sự đã sử dụng các hạt nano GQDs được tổng hợp trước và trộn chúng với dung dịch titanium isopropoxide trong rượu isopropyl và glycolic acid được sử dụng làm dung môi. Các phương pháp tổng hợp sử dụng dung môi không chứa nước đã được biết đến như các phương pháp thủy nhiệt. Các dung môi không chứa nước thường được sử dụng để tăng cường khả năng hòa tan của tiền chất titanium như titanium isopropoxide và titanium butoxide.
Trong phương pháp thủy nhiệt, nhiệt độ có thể tăng cao hơn nhiều so với phương pháp phương pháp khác, vì nhiều loại dung môi hữu cơ có điểm sôi cao có thể được chọn. Kết tủa thu được bằng phương pháp này được rửa bằng ly tâm và sấy khô trong chân không. Uric acid (7,9-dihydro-1H-purine-2,6,8(3H)-trione, URI) là sản phẩm cuối cùng chính của quá trình chuyển hóa purine ở người. Nồng độ URI cao trong huyết thanh và nước tiểu là dấu hiệu của một số bệnh như bệnh gút, bệnh Lesch-Nyan, béo phì, tiểu đường, cholesterol cao và bệnh thận.
Hypoxanthine (6-Hydroxypurine, HYP), một dẫn xuất purine, là một chỉ số về tình trạng thiếu oxygen. Nồng độ HYP trong dịch não tủy của bệnh nhân thấp hơn so với người khỏe mạnh có liên quan đến bệnh Parkinson. Quá trình oxy hóa HYP tạo ra xanthine có thể bị oxy hóa tiếp theo để tạo ra URI. Thịt tôm, cá và một số động vật khác chứa lượng lớn HYP.
Việc tiêu thụ nhiều những thực phẩm này được coi là dẫn đến nồng độ URI tăng cao, liên quan đến nguy cơ mắc bệnh gút. Do đó, phương pháp đơn giản và chọn lọc để xác định hàm lượng purine trong thực phẩm và các sản phẩm ăn kiêng đang được các nhà nghiên 4 cứu quan tâm. Hiện tại, một số kỹ thuật xác định URI và HYP đã có sẵn, chẳng hạn như sắc ký lỏng hiệu năng cao, sắc ký lỏng hai lần khối phổ và sắc ký khí - khối phổ. Tuy nhiên, những phương pháp này đòi hỏi quy trình xử lý phức tạp.
Các kỹ thuật điện hóa được coi là giải pháp thay thế mạnh mẽ cho cảm biến URI và HYP vì tính đơn giản, hiệu quả về chi phí và độ tin cậy của chúng. Việc sử dụng điện cực biến tính đã cho thấy cải thiện đáng kể hoạt động xúc tác điện hóa và độ dẫn điện của điện cực. Trong nghiên cứu này, đã tiến hành tổng hợp TiO2/GQDs từ bã cà phê và phức titanium peroxo bằng phương pháp thủy nhiệt và dùng để tiến hành biến tính điện cực than thủy tinh nhằm xác định đồng thời URI và HYP trong mẫu nước tiểu. VẬT LIỆU ZnO/rGO VÀ ỨNG DỤNG TRONG HẤP PHỤ 1.