Nghiên cứu sử dụng điện cực cacbon biến tính bằng graphen oxit dạng khử để xác định một số hợp chất hữu cơ bằng phương pháp von ampe hòa tan (tt)

nh hưởng của tốc độ quét thế đến tín hiệu chất phân tích theo phương pháp SqW-ASV.. Kết quả đánh giá độ đúng của phương pháp SqW-ASV so với phương pháp HPLC khi phân tích AA, PA và CA

Trang 1

O Ụ V O T O

HỌ HUẾ TRƯỜN HỌ SƯ PH M

HO N TRỌN NH N

N H ÊN ỨU SỬ ỤN ỆN Ự A ON

ẾN TÍNH ẰN RAPHEN OX T N KHỬ

Ể X ỊNH M T SỐ HỢP HẤT HỮU Ơ

ẰN PHƯƠN PH P VON-AMPE HÒA TAN

CHUYÊN NGÀNH: HÓA PHÂN TÍCH

M SỐ 60440118

LUẬN VĂN TH SĨ HÓA HỌ

N ƯỜ HƯỚN ẪN KHOA HỌ

P S.TS N UYỄN HẢ PHON

Thừa Thiên Huế, năm 2018

Demo Version - Select.Pdf SDK

Trang 2

LỜ AM OAN

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

Hoàng Trọng Nhân

Trang 3

LỜI CÁM ƠN

Những lời đầu tiên trong lu n v n n y, t i xin đ y t

l ng i t n h n th nh đ n Nguy n i hong đ t n t nh

h ớng dẫn, hỉ o v giúp đỡ t i về v t hất lẫn tinh thần để t i ó thể ho n th nh lu n v n tốt nghiệp ủa m nh

Xin h n th nh m n á thầy ô khoa óa họ , ộ m n Hóa Phân t h, tr ờng i họ ph m u đ t o điều kiện thu n l i

để t i ho n th nh tốt lu n v n

Xin h n th nh m n á thầy trong ộ m n óa h n

t h, ph ng th nghiệm óa họ Ứng dụng tr ờng i họ Khoa họ

u đ t n t nh giúp đỡ, t o điều kiện thu n l i để t i ho n th nh lu n

v n n y

Xin h n th nh m n NC rần hanh m o n đ t n

t nh hỉ o v giúp đỡ t i trong quá tr nh l m thự nghiệm

Cuối ùng xin đ gửi lời m n gia đ nh v n è t i đ động viên v giúp đỡ v t hất lẫn tinh thần trong thời gian thự hiện

lu n v n

Thừa Thiên uế, tháng 11 năm 2018

c viên

oàng Tr ng Nhân

Trang 4

MỤC LỤC

- Trang phụ bìa

- Lời cam đoan

- Lời cám ơn

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT 4

N MỤ N 6

N MỤ N V , Ồ T 8

MỞ ẦU 11

1 Lý do ch n đề tài 11

2 Mục đích nghiên cứu 12

3 ối tượng và phạm vi nghiên cứu 13

4 Phương pháp nghiên cứu 13

5 Ý nghĩa khoa h c và thực tiễn của đề tài 13

6 Cấu trúc của luận văn 13

ƯƠN 1 TỔNG QUAN 15

1.1 GIỚI THIỆU VỀ P ƯƠN P P VON – AMPE HÒA TAN ANOT 15

1.1.1 Nguyên tắc 15

1.1.2 ác kỹ thuật ghi đường von-ampe h a tan anot 16

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

1.2 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU GRAPHEN 19

1.2.1 Vật liệu graphen 19

1.2.2 ác phương pháp tổng hợp graphen oxit dạng khử 21

1.3 SƠ LƯỢC VỀ PARACETAMOL (PA) 24

1.3.1 Giới thiệu về Paracetamol 24

Trang 5

1.3.2 nh hưởng của P đến sức khỏe con người 25

1.4 SƠ LƯỢC VỀ AXIT ASCORBIC (AA) 25

1.4.1 Giới thiệu về axit ascorbic 25

1.4.2 nh hưởng của axit ascorbic đến sức khỏe con người 26

1.5 SƠ LƯỢ VỀ N 26

1.5.1 iới thiệu về affein 26

1.5.2 Tác động của đối với cơ th người 27

1.6 P ƯƠN P P X NH PARACETAMOL, AXIT ASCORBIC VÀ CAFFEIN 28

1.6.1 Phương pháp phân tích quang phổ 28

1.6.2 Phương pháp phân tích sắc ký 29

1.6.3 Phương pháp phân tích điện hóa 29

ƯƠN 2 NỘ UN VÀ P ƯƠN P P N ÊN ỨU 31

2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 31

2.2 P ƯƠN P P N IÊN CỨU 31

2.2.1 Chuẩn bị điện cực làm việc 31

2.2.2 Phương pháp phân tích điện hóa 31

2.2.3 Phương pháp thống kê 32

2.3 THIẾT B , DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 32

2.3.1 Thiết bị và dụng cụ 32

2.3.2 Hóa chất 34

ƯƠN 3 KẾT QU VÀ T O LUẬN 35

3.1 TỔNG HỢP VẬT LIỆU GRAPHEN OXIT 35

3.1.1 Phổ T-IR 36

3.1.2 Phổ XR 38

Trang 6

3.2 TỔNG HỢP VẬT LIỆU RGO 38

3.3 KH O SÁT N ƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT SÓN VUÔN ẾN TÍN HIỆU HÒA TAN CỦA AXIT ASCORBIC, PARACETAMOL VÀ CAFFEIN 41

3.3.1 Thế làm giàu 41

3.3.2 Thời gian làm giàu 42

3.3.3 iên độ sóng vuông 44

3.3.4 Tốc độ quét 45

3.4 KH O SÁT N ƯỞNG CỦA MỘT SỐ CHẤT C N TRỞ 47

3.4.1 nh hưởng của một số hợp chất hữu cơ 48

3.4.2 nh hưởng của một số hợp chất vô cơ 52

3.5 N Ộ TIN CẬY CỦ P ƯƠN P P P ÂN TÍ 55

3.5.1 ộ lặp lại 55

3.5.2 Khoảng tuyến tính 56

3.5.3 iới hạn phát hiện và độ nhạy (LOD, LOQ) 60

3.6 ÁP DỤNG PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ 61

3.6.1 Lý lịch mẫu và tiến trình phân tích 61

3.6.2 Phân tích mẫu thuốc và đánh giá độ đúng của phương pháp phân tích 63

KẾT LUẬN 67

TÀ L ỆU T M K O 68

Trang 7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

2 iên độ sóng vuông Pulse amplitude E

5 Dung dịch đệm phosphat Phosphate buffersolution PBS

6 Dung dịch đệm

Britton-Robinson Britton-Robinson buffersolution B-RBS

7 iện cực làm việc Working electrode WE

8 iện cực than thủy tinh Glassy carbon electrode GCE

10 ộ lệch chuẩn tương đối Relative standard deviation RSD

12 iản đồ nhiễu xạ tia X X-Ray Diffraction XRD

13 Giới hạn định lượng Limit of quantification LOQ

14 Giới hạn phát hiện Limit of detection LOD

15 raphene oxit dạng khử Reduced graphene oxit RGO

17

Quang phổ hồng ngoại

biến đổi ourier

Fourier Transform Infrared

Spectroscopy FT – IR

Trang 8

18 Sắc kí lỏng hiệu năng cao High performance liquid

chromatography HPLC

20 Thế làm giàu Accumulation potential EAcc

22 Thời gian làm giàu Accumulation time tAcc

24 Von-ampe hòa tan anot Anodic stripping voltammetry ASV

Trang 9

ANH MỤ ẢN

Bảng 3.1 Kết quả tổng hợp GO từ graphite qua các lần khảo sát 36

Bảng 3.2 Một số peak đặc trưng của GO dựa trên phổ FT-IR 37

Bảng 3.3 Khoảng cách giữa các lớp mạng trong vật liệu 38

Bảng 3.4 Các thông số cố định ban đầu trong phương pháp von-ampe vòng dùng đ khử GO thành RGO 39

Bảng 3.5 nh hưởng của thế làm giàu đến tín hiệu hòa tan của AA, PA và CA theo phương pháp SqW-ASV 41

Bảng 3.6 nh hưởng thời gian làm giàu đến tín hiệu h a tan của AA, PA và CA theo phương pháp SqW-ASV 43

Bảng 3.7 nh hưởng của biên độ s ng vuông đến tín hiệu d ng h a tan của AA, PA và CA theo phương pháp SqW-ASV 44

Bảng 3.8 nh hưởng của tốc độ quét thế đến tín hiệu chất phân tích theo phương pháp SqW-ASV 46

Bảng 3.9 ác điều kiện thí nghiệm thích hợp khi sử dụng phương pháp SqW-ASV dùng điện cực biến tính R O/ xác định đồng thời AA, PA và CA 47

Bảng 3.10 nh hưởng của D-glucoseđến P của AA, PA và CA 48

Bảng 3.11 nh hưởng của axit benzoic đến P của AA, PA và CA 49

Bảng 3.12 nh hưởng của axit glutamic đến P của AA, PA và CA 49

Bảng 3.13 nh hưởng của axit uric đến P của AA, PA và CA 50

Bảng 3.14 nh hưởng của dopamin đến P của AA, PA và CA 51

Bảng 3.15 nh hưởng của K2CO3đến P của AA, PA và CA 52

Bảng 3.16 nh hưởng của ion NaNO3đến P của AA, PA và CA 53

Bảng 3.17 nh hưởng của ion CaCl2đến P của AA, PA và CA 53

Bảng 3.18 nh hưởng của ion (NH4)2SO4 đến P của AA, PA và CA 54

Trang 10

Bảng 3.19 Các giá trị Ip,TB, RSD, RSDHkhi đo lặp lại ở 3 nồng độ khác nhau của

AA, PA và CAtheo phương pháp SqW-ASV 55

Bảng 3.20 Giá trị Ip,TB của , P và ở các nồng độ thêm chuẩn riêng lẻ khác nhau theo phương pháp SqW-ASV 57

Bảng 3.21 Giá trị Ip,TB của , P và ở các nồng độ thêm chuẩn đồng thời khác nhau theo phương phápSqW-ASV 59

Bảng 3.22 LOD, LOQ của phương pháp SqW-ASVsử dụng điện cực biến tính

ERGO/GCE 61

Bảng 3.23 L lịch các mẫu thuốc viên nén trên thị trường Thừa Thiên Huế 62 Bảng 3.24 Kết quả xác định hàm lượng AA, PA và CA trong sáu mẫu thuốc viên

nén 64

Bảng 3.25 Kết quả đánh giá độ đúng của phương pháp SqW-ASV so với phương

pháp HPLC khi phân tích AA, PA và CA trong các mẫu thuốc viên nén 65

Trang 11

ANH MỤ H NH V , Ồ THỊ Hình 1.1 Sự biến thiên thế theo thời gian (a); Dạng đường von-ampe hòa tan trong

phương pháp SqW-ASV(b) 17

Hình 1.2 Graphen cấu trúc cơ bản (2D) và các vật liệu cacbon khác (0D, 1D và 3D) 19

Hình 1.3 Các liên kết của nguyên tử cacbon trong mạng graphen 21

Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp graphen theo phương pháp điện hóa 23

Hình 1.5 Cấu trúc phân tử Paracetamol 24

Hình 1.6 Cấu trúc phân tử axit ascorbic 25

Hình 1.7 ác đồng phân thường gặp của CA 27

Hình 2.1 Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp von-ampe vòng CV 32

Hình 2.2 Sơ đồ tiến trình thí nghiệm theo phương pháp von-ampe hòa tan anot sóng vuông 33

Hình 3.1 Hình ảnh của GO sau khi ly tâm (a) và GO sau khi rửa sạch với nước (b). 36

Hình 3.2 Phổ FT-IR của vật liệu GO qua các lần tổng hợp 37

Hình 3.3 Phổ XRD của vật liệu graphite và O 38

Hình 3.4 ường thế von-ampe vòng (a) của GO ở pH=7; Phổ FT-IR của GO và ERGO (b); Phổ XRD của graphite, GO và ERGO (c); Phổ Raman của GO và ERGO (d) 39

Hình 3.5 ác đường DP-ASV của AA, PA và CA khi sử dụng các điện cực khác nhau 40

Hình 3.6 ác đường SqW- SV a và cường độ d ng đỉnh - IP (b) của AA, PA và CA với thế làm giàu khác nhau 41

Hình 3.7 ác đường SqW- SV a và cường độ d ng đỉnh (b) của AA, PA và CA với thời gian làm giàu khác nhau 43

Trang 12

Hình 3.8 ác đường SqW- SV a và cường độ d ng đỉnh (b) của AA, PA và CA

với biên độ sóng vuông khác nhau 44

Hình 3.9 ác đường SqW- SV a và cường độ d ng đỉnh (b) của AA, PA và CA

với tốc độ quét thế khácnhau 46

Hình 3.10 ác đường SqW-ASV (a) và sai số tương đối củaIP b đối với AA, PA

và CA ở các nồng độ D-glucosekhác nhau 48

Hình 3.11 ác đường SqW-ASV (a) và sai số tương đối của IP b đối với AA, PA

và CA ở các nồng độ axit benzoic khác nhau 49

và CA ở các nồng độ axit glutamic khác nhau 50

và CA ở các nồng độ axituric khác nhau 50

và CA ở các nồng độ dopamin khác nhau 51

và CA ở các nồng độ K2CO3 khác nhau 52

và CA ở các nồng độ NaNO3 khác nhau 53

và CA ở các nồng độ CaCl2 khác nhau 54

và CA ở các nồng độ (NH4)2SO4 khác nhau 54

Hình 3.19 ác đường SqW-ASV ở ba nồng độ AA, PA và CA với ba thí nghiệm

khác nhau (TN1, TN2 vàTN3) 56

Hình 3.20 IP của AA, PA và CA khi sử dụng điện cực ERGO/GCE qua các ngày khác nhau 56

Trang 13

Hình 3.21 ác đường SqW- SV tương ứng với thí nghiệm 1 (a), thí nghiệm 2 (b),

thí nghiệm 3 c và cácphương trình hồi quy tuyến tính bi u diễn mối tương quan giữa IP và nồng độ của các chất tương ứng AA (d), PA (e) vàCA (f) 58

Hình 3.22 ác đường SqW-ASV của AA, PA và CA ở các nồng độ thêm chuẩn

đồng thời khác nhau a ; ácđường hồi quy tuyến tính bi u diễn mối tương quan giữa IP và nồng độ của AA, PA và CA (b) 59

Hình 3.23 ác đường SqW-ASV của sáu mẫu thuốc viên nén Panadol Extra,

Hapacol Extra, Tatanol, Effe Paracetamol, Ameflu day time C và Efferalgan Vitamin C sau các lần thêm chuẩn 63

Trang 14

MỞ ẦU

1 Lý do chọn đề tài

ùng với sự phát tri n mạnh mẽ của quá trình công nghiệp h a, hiện đại h a

và việc sử dụng nhiều các h a chất độc hại và nguy hi m đang ngày một gia tăng về

số lượng, đa dạng về chủng loại Vì vậy, các chất thải được thải ra từ các khu công nghiệp, khu chế xuất và các nhà máy, gây ô nhiễm đến môi trường đất, nước và không khí làm ảnh hưởng đến sức khỏe của con người cũng như động thực vật Trong đ , ô nhiễm các hợp chất hữu cơ độc hại đang là vấn đề rất bức bách ở Việt Nam n i riêng và trên toàn thế giới n i chung o đ , việc ki m soát và đánh giá mức độ ô nhiễm trong các đối tượng môi trường đang là mục tiêu quan tâm không chỉ với các nước phát tri n mà ngay cả các nước đang phát tri n như Việt Nam hính vì vậy, đ i hỏi ngành hoá h c phân tích phải phát tri n và hoàn thiện các phương pháp phân tích c độ nhạy, độ ch n l c cao và giới hạn phát hiện thấp đ xác định các hợp chất hữu cơ Nhiều phương pháp phân tích đa tính năng đã và được ứng dụng rộng rãi như phương pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử (UV-Vis , sắc kí lỏng hiệu năng cao PL , sắc kí khí ghép khối phổ -MS) và phân tích điện h a Tuy nhiên, các phương pháp UV-Vis, HPLC và GC-MS lại bộc

lộ nhiều hạn chế, đặc biệt là chi phí thiết bị và chi phí phân tích rất cao, trong khi đ phương pháp phân tích bằng điện h a mà đi n hình là các phương pháp von-ampe hoà tan SV mang lại nhiều ưu đi m như: độ nhạy, độ chính xác, tính ch n l c cao

và giới hạn phát hiện thấp, đặc biệt là chi phí thiết bị và chi phí phân tích rẻ và do

đ , rất thích hợp cho việc phân tích trực tiếp một số hợp chất hữu cơ Trong phương pháp SV, hướng nghiên cứu phát tri n cực làm việc đã và đang được các nhà khoa

h c rất quan tâm, đặc biệt là điện cực biến tính với vật liệu c kích thước nano Vật liệu graphen và graphen oxit c nhiều ưu đi m song cũng tồn tại nhiều

đi m hạn chế hính vì vậy, việc sử dụng vật liệu graphen oxit dạng khử Reduced Graphene Oxit – R O đã mở ra một hướng phát tri n điện cực biến tính nhằm thay thế cho các loại điện cực làm việc truyền thống như điện cực gi t thủy ngân treo và màng thủy ngân, là những loại điện cực gây ra sự ô nhiễm đối với môi trường

c được vật liệu R O, c th sử dụng nhiều phương pháp khác nhau Trong đ

Trang 15

phương pháp khử bằng điện h a lectrochemically Reduced raphene Oxit –

R O c nhiều ưu đi m nổi trội so với các phương pháp khác

Trong những năm gần đây, số lượng các công trình nghiên cứu xác định các chất hữu cơ tăng lên khá nhanh ch ng với việc sử dụng R O đ biến tính điện cực

và áp dụng trong các đối tượng mẫu khác nhau

- Thứ nhất là trong mẫu sinh h c như nước ti u và huyết thanh ác chất đã được xác định như: 6-thioguanine [33], xác định đồng thời hai đồng phân  và  -naphthol [32]

- Thứ hai là trong môi trường nước như: 6-thioguanine [33], xác định đồng thời hydroquinone và catechol [14]

- Thứ ba là trong các mẫu dược phẩm và thực phẩm như: daphnetin [34], axit ascorbic [41] trong dược phẩm Trong các mẫu thực phẩm đã xác định một số h a chất như Orange [44], butyl-hydroxyanisole (BHA) và terc-butylhydroquin (TBHQ) [43]

Xuất phát từ các vấn đề nêu trên cho thấy rằng việc xác định các hợp chất hữu

cơ bằng phương pháp von-ampe hoà tan sử dụng điện cực biến tính bằng R O là thân thiện với môi trường và là một hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực phân tích điện h a trong nước cũng như trên thế giới ồng thời n c tính khả thi cao trong các ph ng thí nghiệm ở Việt Nam được trang bị thiết bị phân tích điện h a đa chức

năng là l do ch n đề tài luận văn: “Nghiên cứu sử dụng điện cực cacbon biến tính bằng graphen oxit dạng khử để xác định một số hợp chất hữu cơ bằng phương pháp Von-Ampe hòa tan”

2 Mục đích nghiên cứu

Trong đề tài này, chúng tôi nghiên cứu phát tri n điện cực biến tính bằng graphen oxit dạng khử và xây dựng quy trình phân tích đồng thời một số hợp chất hữu cơ trong các mẫu dược phẩm, như: caffein (CA), axit ascorbic (AA), paracetamol (PA ,… bằng phương pháp von-ampe hòa tan anot sóng vuông (SqW-ASV)

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	1,8 MB