Nghiên cứu xác định paracetamol bằng phương pháp von ampe hòa tan sử dụng điện cực biến tính với fe3o4 graphene (tt)

DANH MỤC BẢNG 1.1 Một số công trình đã được công bố sử dụng điện cực biến 3.1 Các thông số được cố định ban đầu phương pháp 3.2 Các thông số cố định ban đầu phương pháp von-ampe 3.3 Giá

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

PHÙNG HỮU HIỀN

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH PARACETAMOL

SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH

CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH

MÃ SỐ: 60 44 01 18

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUYỄN HẢI PHONG

Thừa Thiên Huế, năm 2017

Demo Version - Select.Pdf SDK

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và các kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, đƣợc các đồng tác giả cho phép sử dụng và chƣa đƣợc công bố trong bất kì một công trình nào khác

Tác giả

Phùng Hữu Hiền

Demo Version - Select.Pdf SDK

Để hoàn thành luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Hải Phong đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Khoa Hóa nói chung và trong bộ môn Phân tích nói riêng đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài

Cuối cùng, xin được cảm ơn gia đình và bạn bè đã khuyến khích, động viên và giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đề tài

Huế, tháng 9 năm 2016

Tác giả

Phùng Hữu Hiền

Demo Version - Select.Pdf SDK

MỤC LỤC

Trang phụ bìa i

LỜI CAM ĐOAN ii

LỜI CÁM ƠN iii

MỤC LỤC………1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC ẢNG 6

DANH MỤC H NH 8

MỞ ĐẦU ………11

1 Lý do chọn đề tài 11

2 Mục đích nghiên cứu 12

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 12

4 Phương pháp nghiên cứu 12

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 12

6 Cấu trúc của luận văn 12

NỘI DUNG……….15

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 14

1.1 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN ANOT 14

1.1.1 Nguyên tắc 14

1.1.2 Các kỹ thuật ghi đường von-ampe hòa tan anot 16

a Kỹ thuật von-ampe xung vi phân 16

b Kỹ thuật von-ampe sóng vuông 17

1.1.3 Điện cực sử dụng trong phương pháp von-ampe hoà tan 18

1.2 GIỚI THIỆU VỀ NAFION 19

1.3 GIỚI THIỆU VỀ Fe3O4-GRAPHENE 20

Demo Version - Select.Pdf SDK

1.4 GIỚI THIỆU VỀ PARACETAMOL 21

1.4.1 Tính chất của paracetamol 21

1.4.2 Ảnh hưởng của paracetamol đến sức khỏe con người……….21

1.4.3 Các phương pháp xác định paracetamol 23

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 27

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.2.1 Chuẩn bị điện cực làm việc 27

2.2.2 Phương pháp phân tích điện hóa 28

a Phương pháp von-ampe vòng (CV) 28

b Phương pháp von-ampe hòa tan anot 28

2.2.3 Phương pháp thống kê 29

a Độ lặp lại 29

b Độ đúng 30

c Khoảng tuyến tính 30

2.3 THIẾT Ị, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 32

2.3.1 Thiết bị và dụng cụ 32

2.3.2 Hóa chất 32

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐIỆN HÓA CỦA CÁC LOẠI ĐIỆN CỰC 35

3.2 NGHIÊN CỨU QUÁ TR NH IẾN TÍNH ĐIỆN CỰC 37

3.2.1 Nghiên cứu dung môi phân tán vật liệu Fe3O4/rGO 37

3.2.2 Khảo sát lượng vật liệu Fe3O4/rGO biến tính 38

3.3 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍN HIỆU HÒA TAN 39

Demo Version - Select.Pdf SDK

3.3.1 Ảnh hưởng của pH 39

3.3.2 Khảo sát các loại đệm 42

3.3.3 Ảnh hưởng của tốc độ quét thế 43

3.4 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TH NG SỐ KĨ THUẬT VON-AMPE XUNG VI PHÂN 49

3.4.1 Ảnh hưởng của biên độ xung (ΔE) 49

3.4.2 Ảnh hưởng của thế làm giàu (Eacc) 51

3.4.3 Ảnh hưởng của thời gian làm giàu (tacc) 52

3.4.4 Ảnh hưởng của các chất cản trở 54

3.5 ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA PHƯƠNG PHÁP 56

3.5.1 Khoảng tuyến tính 56

3.5.2 Giới hạn phát hiện và độ nhạy 59

3.5.3 Độ lặp lại của tín hiệu hòa tan 60

3.6 PH N TÍCH MẪU THỰC TẾ 62

KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC

Demo Version - Select.Pdf SDK

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

STT Viết tắt Tiếng Việt Tiếng Anh

6 ABS Dung dịch đệm axetat Acetate buffer solution

Britton-Robinson Britton-Robinson buffer solution

8 CBS Dung dịch đệm citrat Citrate buffer solution

9 PBS Dung dịch đệm phosphat Phosphate buffer solution

11 GCE Điện cực than thủy tinh Glassy carbon electrode

12 RSD Độ lệch chuẩn tương đối Relative Standard Deviation

13 LOQ Giới hạn định lượng Limit of quantification

15 rGO Graphen oxit dạng khử Reduction Graphene Oxide

18 Ep (Up) Thế đỉnh hòa tan Peak potential

19 Eacc (Uacc) Thế làm giàu Accumulation potential

Demo Version - Select.Pdf SDK

22  Tốc độ quay điện cực Rotating speed of electrode

25 ASV Von-ampe hòa tan anot Anodic Stripping Voltammetry

26 CSV Von-ampe hòa tan catot Cathodic Stripping Voltammetry

27 AdSV Von-ampe hòa tan hấp phụ Adsorptive Stripping

Voltammetry

Demo Version - Select.Pdf SDK

DANH MỤC BẢNG

1.1 Một số công trình đã được công bố sử dụng điện cực biến

3.1 Các thông số được cố định ban đầu phương pháp

3.2 Các thông số cố định ban đầu phương pháp von-ampe

3.3 Giá trị Ipa và RSD với các loại điện cực làm việc theo

3.4 Giá trị Ipa và RSD với các loại dung môi theo phương pháp

3.5 Giá trị Ipa và RSD với lượng vật liệu Fe3O4/rGO khác nhau

3.6 Điều kiện thích hợp để biến tính điện cực với phương pháp

3.7 Giá trị Ipa, Epa và RSD tại các giá trị pH khác nhau theo

3.8 Giá trị Ip và RSD trong các dung dịch đệm khác nhau theo

3.9 Giá trị Ip, Ep và RSD với các tốc độ quét khác nhau theo

3.10 Ảnh hưởng của biên độ xung đến tín hiệu dòng hòa tan của

Demo Version - Select.Pdf SDK

3.11 Ảnh hưởng của thế làm giàu đến tín hiệu hòa tan của PAR

3.12 Ảnh hưởng của thời gian làm giàu đến tín hiệu hòa tan của

3.13

Các điều kiện thích hợp để xác định PAR bằng phương pháp DP-ASV sử dụng điện cực biến tính

Fe3O4/rGO/GCE

54

3.14 Các giá trị Ip và RE của PAR ở tỉ lệ các chất khác nhau

3.15 Giá trị Ip của PAR ở các nồng độ khác nhau theo phương

3.16 LOD, LOQ của phương pháp DP-ASV sử dụng điện cực

biến tính Fe3O4/rGO/GCE xác định PAR 59

3.17 Các giá trị Ip của PAR khi đo lặp lại ở 3 nồng độ khác nhau

3.19 Kết quả đánh giá độ đúng của phương pháp DP-ASV 63

3.20 Kết quả so sánh hai phương pháp DP-ASV và HPLC với

3.21 Kết quả xác định hàm lượng PAR trong các mẫu khác

3.22 Kết quả so sánh giá trị trên thành phần với kết quả đo

Demo Version - Select.Pdf SDK

DANH MỤC H NH

1.1 Sự biến thiên thế theo thời gian (a) và đường von-ampe

1.2 Sự biến thiên thế theo thời gian (a) và đường von-ampe

1.4 Ảnh SEM (a) và từ tính (b) vật liệu Fe3O4/rGO tổng hợp 20

2.1 Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp von-ampe

2.2 Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp von-ampe

3.1 Dòng đỉnh hòa tan (Ipa) của PAR đối với các loại điện cực 36

3.2 Các đường von-ampe vòng của PAR đối với các loại điện

3.3 Dòng đỉnh hòa tan (Ipa) của PAR đối với các loại dung môi 36

3.4 Các đường von-ampe vòng của PAR đối với các loại dung

3.5 Dòng đỉnh hòa tan (Ipa) của PAR đối với lượng Fe3O4/rGO

3.6 Các đường von-ampe vòng của PAR với lượng vật liệu

Demo Version - Select.Pdf SDK

3.7 Các đường von-ampe vòng của PAR ở các giá trị pH khác

3.8 Sự biến động Ipa của PAR vào các giá trị pH khác nhau 41

3.9 Đường hồi quy tuyến tính thể hiện mối tương quan giữa

3.10 Dòng đỉnh hòa tan (Ipa) của PAR đối với các loại đệm 43

3.11 Các đường von-ampe vòng của PAR trong các loại đệm

3.12 Các đường von-ampe vòng của PAR tại các tốc độ quét thế

3.13 Các đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan

3.14 Các đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan

3.15 Các đường hồi quy phi tuyến biểu diễn mối tương quan

3.16

Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan

3.18 Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối quan hệ giữa Ip và

3.19 Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối quan hệ giữa Ep

3.20 Các đường DP-ASV của PAR ở thế làm giàu Eacc = 0 mV 52

Demo Version - Select.Pdf SDK

3.21 Sự biến động của Ip ở các thế làm giàu khác nhau 52 3.22 Các đường DP - ASV của PAR ở tacc = 75 s 53 3.23 Sự biến động của Ip ở các thời gian làm giàu khác nhau 53

3.24

Sự biến động của Ip của PAR ở các tỉ lệ khác nhau khi có mặt các chất cản trở (Axit arcobic AA; Axit uric UA;

Cafein Caf)

56

3.25 Các đường DP–ASV của PAR ở các nồng độ khác nhau 57

3.27 Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan tuyến

3.28 Các đường DP-ASV của PAR ở các nồng độ khác nhau 60 3.29 Mối quan hệ tương quan tuyến tính giữa Ip và CPAR 60

3.30 Các đường DP-ASV của PAR ở các nồng độ khác nhau

A) CPar = 6 M; B) CPar = 10 M ; C) CPar = 40 M

61

Demo Version - Select.Pdf SDK

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong các phương pháp phân tích điện hóa, phương pháp von-ampe hòa tan (SV) là một phương pháp cho phép xác định hàm lượng vết của nhiều hợp chất vô cơ

và hữu cơ Phương pháp này có nhiều ưu điểm nổi bật như giới hạn phát hiện thấp, độ chọn lọc tốt, độ nhạy cao và chi phí phân tích thấp Các điện cực làm việc (WE) thường dùng trong phương pháp SV là điện cực giọt thủy ngân treo (HMDE), điện cực giọt thủy ngân tĩnh (SMDE) hoặc điện cực màng thủy ngân (MFE), Loại điện cực này cho độ lặp lại tốt, tuy nhiên do độc tính cao của thủy ngân nên nhiều nghiên cứu đang tập trung tìm kiếm và phát triển các loại điện cực khác thay thế Trên thế giới và ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu phát triển các WE khác nhằm thay thế điện cực thủy ngân như điện cực vàng, điện cực platin, điện cực màng bismuth, điện cực màng bạc,…và gần đây là điện cực biến tính

Điện cực biến tính dễ chế tạo, có độ nhạy và độ lặp lại cao, không độc hại với môi trường, chi phí có thể chấp nhận được, phù hợp điều kiện các phòng thí nghiệm

ở Việt Nam Điện cực biến tính bằng polyme dẫn điện hoặc các vật liệu có cấu trúc nano đã thu hút được sự quan tâm chú ý đáng kể bởi các tính chất vật lý, hóa học và tính chất điện của nó Đã có nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước phát triển các điện cực phi thủy ngân (không dùng thủy ngân kim loại và muối thủy ngân),

vi điện cực, đặc biệt là điện cực biến tính, Trong đó, Fe3O4/rGO là một loại vật liệu mới có thể sử dụng để chế tạo điện cực biến tính nhằm xác định lượng vết của nhiều loại hợp chất hữu cơ

Paracetamol (PAR) hay acetaminophen là một hoạt chất hạ sốt, giảm đau vô cùng thông dụng, và ít ảnh hưởng đến dạ dày [13], [14] PAR được nghiên cứu là một loại thuốc hữu ích trong điều trị bệnh viêm xương khớp [17] Ở liều điều trị thông thường, PAR có tác dụng nhanh chóng và chuyển hóa hoàn toàn để tạo thành các chất sẽ được loại bỏ ra khỏi cơ thể qua nước tiểu Tuy nhiên ở liều cao hơn, PAR tạo ra sự tích lũy chất chuyển hóa độc hại, có thể gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng và đôi khi gây tử vong do ngộ độc gan [9], [26] PAR cũng có thể gây phát ban da và viêm tuyến tụy Một số kỹ thuật phân tích như chuẩn độ, phổ đạo

Demo Version - Select.Pdf SDK

hàm [7], điện hóa [37], sắc kí lỏng hiệu năng cao HPLC [11], đã được sử dụng để xác định PAR trong thuốc, nước tiểu và huyết tương

Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu xác định paracetamol bằng phương pháp von-ampe hòa tan sử dụng điện cực biến tính với Fe 3 O 4 -graphene”

2 Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu chế tạo điện cực biến tính Fe3O4/rGO/GCE và nghiên cứu một số đặc tính điện hóa;

- Nghiên cứu các điều kiện thí nghiệm để xác định paracetamol bằng phương pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân;

- Áp dụng các điều kiện đã nghiên cứu để phân tích một số mẫu thực tế

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu chế tạo điện cực biến tính cho phương pháp von-ampe nhằm xác định paracetamol trong một số mẫu thực tế

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp von-ampe vòng được sử dụng nhằm nghiên cứu đặc tính của paracetamol trên điện cực biến tính;

- Phương pháp von-ampe hòa tan anot dùng kỹ thuật xung vi phân nhằm nghiên cứu xác định paracetamol trên điện cực biến tính;

- Phương pháp thống kê để xử lý số liệu và đánh giá độ tin cậy của phương pháp

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Góp phần phát triển điện cực làm việc (WE) trong phương pháp von-ampe hòa tan và nghiên cứu quy trình xác định paracetamol;

- Ý nghĩa thực tiễn: Ứng dụng các kết quả nghiên cứu để xác định hàm lượng của paracetamol trong các mẫu thực tế

6 Cấu trúc của luận văn

Luận văn được chia thành các chương sau:

- Chương 1 Tổng quan lý thuyết

+ Giới thiệu về phương pháp von-ampe hòa tan anot: nguyên tắc, các kỹ thuật

Demo Version - Select.Pdf SDK

ghi đường von-ampe hòa tan anot và các loại điện cực sử dụng trong phương pháp von-ampe;

+ Giới thiệu về nafion;

+ Giới thiệu về Fe3O4-graphene;

+ Giới thiệu về paracetamol

- Chương 2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

+ Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu các đặc tính von-ampe hòa tan của điện cực biến tính trên nền glassy cacbon (GC); nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến tín hiệu hòa tan của paracetamol để áp dụng phân tích một số mẫu thực tế; + Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp von-ampe vòng (CV), phương pháp von-ampe hòa tan anot dùng kỹ thuật xung vi phân (DPP) và phương pháp thống kê xử lý số liệu

- Chương 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận

+ Nghiên cứu đặc tính điện hóa của các loại điện cực;

+ Nghiên cứu quá trình biến tính điện cực;

+ Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến tín hiệu hòa tan;

+ Đánh giá độ tin cậy của phương pháp;

+ Kết quả phân tích mẫu thực tế

Demo Version - Select.Pdf SDK