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

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUỲNH THỊ LINH PHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON – AMPE HÒA TAN SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC CACBON BIẾN TÍNH BẰNG CHITOSAN

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HUỲNH THỊ LINH PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON – AMPE HÒA TAN

SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC CACBON BIẾN TÍNH BẰNG CHITOSAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA PHÂN TÍCH THEO ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU

Thừa Thiên Huế, năm 2018 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, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa được công

bố trong bất kì một công trình nào khác

Tác giả

Huỳnh Thị Linh Phương Demo Version - Select.Pdf SDK

LỜI CÁM ƠN

u t tr u v t t

t t u t t

ớ dẫ ỉ v úp ỡ t về v t ất ẫ t t ể tôi có

t ể t u v tốt ệp ủa m

X t m á t a a m a

p t tr p m u t ều ệ t u ể

t t tốt u v

X t m á t tr m a p

t p t ệm a Ứ dụ tr K a

u t t úp ỡ t ều ệ t u ể t t u

v

X t m ThS a t t

ỉ v úp ỡ t tr quá tr m t ự ệm

Cuố ù ử m a v è t

v v úp ỡ v t ất ẫ t t tr t a t ự ệ

u v

Thừa Thiên Huế, tháng 10 năm 2018

H c viên

Hu nh Thị Linh Phư ng

Demo Version - Select.Pdf SDK

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC HÌNH 6

1 Lý do ch n đề tài 11

2 Mục đích nghiên cứu 12

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 12

4 Phư ng pháp nghiên cứu 12

5 Ý nghĩa khoa h c và thực tiễn của đề tài 12

6 Cấu trúc của luận văn 12

Chư ng 1 TỔNG QUAN 14

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

1.1.1 Nguyên tắc chung của phư ng pháp von – ampe hòa tan anot 14

1.1.2 Các k thuật ghi đư ng von-ampe h a tan anot 15

1.1.3 Điện cực sử dụng trong phư ng pháp von-ampe hoà tan 17

1.2 GIỚI THIỆU CHITOSAN- CHITOSAN POLYTHIOPHEN 18

1.2.1 Chitosan – polythiophen 18

1.2.2 Phản ứng điều chế chitosan – polithiophen 18

1.2.3 Tổng hợp chitosan polithyophene 19

1.2.4 Một số đặc trưng của chitosan – polythiophen 19

1.3 SƠ LƯỢC VỀ AXIT URIC (UA) 20

1.3.1 Giới thiệu về axit uric 20

1.3.2 Ảnh hưởng của axit uric đến sức khỏe con ngư i 21

1.4.SƠ LƯỢC VỀ XANTHIN (XA) 21

1.4.1 Giới thiệu vềxanthin 21

1.4.2 Ảnh hưởng của xanthinđến sức khỏe con ngư i 22

1.5 SƠ LƯỢC VỀ HYPOX NTHIN HX 22

1.5.1 Giới thiệu về hypoxanthin 22

1.5.2 Tác động của hypoxanthin đối với c th ngư i 23

Demo Version - Select.Pdf SDK

1.6 SƠ LƯỢC VỀ C FFEIN 23

1.6.1 Giới thiệu về caffein 23

1.6.2 Tác động của caffein đối với c th ngư i 24

1.7 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH AXIT URIC, XANTHIN, HYPOXANTHIN VÀ CAFFEIN 25

1.7.1 Phư ng pháp phân tích sắc kí 25

1.7.2 Phư ng pháp phân tích điện hóa 26

Chư ng 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 NỘI DUNG NGHIEN CỨU 31

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.2.1 Chuẩn bị điện cực làm việc 31

2.2.2 Phư ng pháp phân tích điện hóa 31

2.2.3 Phư ng pháp thống kê 32

2.3 THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 33

2.3.1 Thiết bị và dụng cụ 33

2.3.2 Hóa chất 33

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐẶC TÍNH ĐIỆN HÓA CỦA CÁC LOẠI ĐIỆN CỰC 36

3.1.1 Lựa ch n điện cực làm việc 36

3.1.2 Lựa ch n số vòng quét hoạt hóa CTs-PTH thành CTs-PTH(act) 38

3.1.3 Khảo sát th tích vật liệu biến tính 39

3.2 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH ĐIỆN HÓA TRÊN BỀ MẶT ĐIỆN CỰC 40

3.2.1 Khảo sát pH 40

3.2.2 Khảo sát tốc độ quét 43

3.3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯ NG CỦA MỘT SỐ TH NG SỐ K THUẬT VON-AMPE XUNG VI PHÂN 48

3.3.1 Ảnh hưởng của thế làm giàu 48

3.3.2 Khảo sát th i gian làm giàu 49

3.3.3 Khảo sát biên độ xung 49

3.4 KHẢO SÁT ẢNH HƯ NG CỦA MỘT SỐ CHẤT CẢN TR 50

Demo Version - Select.Pdf SDK

3.4.1 Ảnh hướng của các hợp chất hữu c 51

3.4.2 Ảnh hưởng của các hợp chất vô c 56

3.5 ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦ PHƯƠNG PHÁP 57

3.5.1 Độ lặp lại của d ng đỉnh hòa tan 57

3.5.2 Khoảng tuyến tính 59

3.5.3 Giới hạn phát hiện và độ nhạy 63

3.6.PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ 63

3.6.1 Lý lịch mẫu và tiến trình phân tích 63

3.6.2 Phân tích mẫu thật và đánh giá độ đúng của phư ng pháp phân tích 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

Demo Version - Select.Pdf SDK

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

4 Chitosan polithyophen Chitosan polithyophene CTs-PTH

7 Dung dịch đệm photphat Phosphate buffer solution PBS

8 Dung dịch đệm

Britton-Robinson Britton-Robinson buffer solution B-RBS

11 Điện cực than thủy tinh Glassy carbon electrode GCE

13 Độ lệch chuẩn tư ng đối Relative Standard Deviation RSD

16 Giới hạn định lượng Limit of quantification LOQ

20 Sắc ký lỏng hiệu năng

cao

High performance liquid

Demo Version - Select.Pdf SDK

22 Thế làm giàu Accumulation potential EAcc

26 Von-ampe hòa tan anot Anodic Stripping Voltammetry ASV

Demo Version - Select.Pdf SDK

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1.Sự biến thiên thế theo th i gian a và đư ng von-ampe hoà tan trong

phư ng pháp DP – ASV (b) 17

Hình 1.2 Phản ứng điều chế chitosan – polithiophen 19

Hình 1.3 Phổ IR của CTs – PTH 20

Hình 1.4 Ảnh SEM chụp bề mặt của CTs – PTH 21

Hình 1.5 Cấu trúc phân tử của axit uric 21

Hình 1.6 Cấu trúc phân tử xanthin 23

Hình 1.7 Cấu trúc phân tử của hypoxanthin 24

Hình 1.8 Các đồng phân thư ng gặp của caffein 25

Hình 2.2 S đồ tiến trình thí nghiệm theo phư ng pháp von-ampe vòng 31

Hình 2.3 S đồ tiến trình thí nghiệm theo phư ng pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân 32

Hình 3.4 Các đư ng CVS của UA, XA, HX và CA có nồng độ là 3.10-4M trong đệm PBS 0,2 M (pH = 7) sử dụng điện cực CTs-PTH/GCE 36

Hình 3.5 Các đư ng hòa tan CVS (a) và DP-ASV (b) của UA, XA, HX và CA có nồng độ 3.10-4 M trong đệm PBS 0,2 M sử dụng các loại điện cực khác nhau 37

Hình 3.6 Cư ng độ d ng đỉnh (IP) của UA, XA, HX và CA khi sử dụng các loại điện cực khác nhau bằng phư ng pháp DP-ASV 37

Hình 3.4 Các đư ng khử CTs-PTH bằng phư ng pháp von-ampe vòng 38

Hình 3.5 Các đư ng DP-ASV(a) và IP (b) tại các vòng quét khác nhau 39

Hình 3.6 Các đư ng DP-ASV(a) và IP(b) của UA, XA, HX và CA với lượng vật liệu khác nhau 40

Hình 3.7 Các đư ng DP-ASV(a) và IP (b) tại các pH khác nhau 41

Hình 3.8 Đư ng hồi quy tuyến tính th hiện mối tư ng quan giữa Ep và pH 42

Hình 3.9 Các đư ng von-ampe vòng theo tốc độ quét khác nhau 44

Hình 3.10 Các đư ng hồi quy tuyến tính bi u diễn mối tư ng quan giữa IP và v½ .45

Demo Version - Select.Pdf SDK

Hình 3.11 Các đư ng hồi quy tuyến tính bi u diễn mối tư ng quan giữa EP và

ln(ʋ) 46

Hình 3.12 Các đư ng hồi quy phi tuyến bi u diễn mối tư ng quan giữa EP và v 47

Hình 3.13 Các đư ng DP- SV a và sự biến động của IP b của U , X , HX và

C ở các thế làm giàu khác nhau 49

Hình 3.14 Các đư ng DP- SV a và đư ng bi u diễn sự biến động của Ip b với

các th i gian làm giàu khác nhau 50

Hình 3.15 Các đư ng DP-ASV (a) và IP b tại các biên độ xung khác nhau 50

Hình 3.16 Các đư ng DP- SV của U , X và HX ở các nồng độ khác nhau

53

Hình 3.17 Các đư ng DP-ASV của U , X và HX ở các nồng độ D khác

nhau 54

Hình 3.18 Các đư ng DP- SV của U , X và HX ở các nồng độ PA khác

nhau 55

Hình 3.19 Các đư ng DP- SV của U , X và HX ở các nồng độ DG khác

nhau 56

Hình 3.20 Các đư ng DP-ASV của U , X và HX ở các nồng độ LS khác

nhau 57

Hình 3.21 Các đư ng DP- SV của U , X và HX ở các nồng độ Ca NO3)2 (a) ;

NaCl (b) và MgSO4 (c) khác nhau 58

Hình 3.22 Các đư ng DP-ASV ở ba nồng độ UA, XA và HX với ba thí nghiệm

khác nhau TN1 (a), TN2 (b) và TN3 (c) 59

Hình 3.23 Các đư ng DP- SV tư ng ứng với thí nghiệm 1 (a), thí nghiệm 2 (b),

thí nghiệm 3 (c và các phư ng trình hồi quy tuyến tính bi u diễn mối

tư ng quan giữa IP và nồng độ của các chất tư ng ứng UA (d), XA (e),

HX (f) 61

Hình 3.24 Các đư ng DP-ASV của UA, XA và HX ở các nồng độ thêm chuẩn

đồng th i khác nhau (a , Các đư ng hồi quy tuyến tính bi u diễn mối

tư ng quan giữa IP và nồng độ của UA, XA và HX

(b) 63

Demo Version - Select.Pdf SDK

Hình 3.25 Các đư ng DP- SV của mẫu M1 a và mẫu M1 spike b 67

Hình 3.26 Các đư ng DP- SV của mẫu M2 a và mẫu M2 spike b .67

Hình 3.27 Các đư ng DP- SV của mẫu M3 a và mẫu M3 spike b 67

Hình 3.28 Các đư ng DP- SV của mẫu M4 a và mẫu M4 spike b .68

Demo Version - Select.Pdf SDK

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Một số dao động đặc trưng trên phổ IR của CTs – PTH 20

Bảng 1.2 So sánh các điện cực biến tính khác nhau trong việc xác định đồng th i Ua, XA, HX và CA 28

Bảng 3.1 Các thông số cố định ban đầu trong phư ng pháp von-ampe vòng CV dùng đ hoạt hóa CTs-PTH 34

Bảng 3.2 Các thông số cố định ban đầu trong phư ng pháp von-ampe vòng hòa tan (CVS) dùng đ nghiên cứu đặc tính điện hóa 35

Bảng 3.3 Các thông số cố định ban đầu trong phư ng pháp von-ampe hòa tan anot xung vi phân DP-ASV 35

Bảng 3.4 Giá trị Ep,TB và RSD tại các pH khác nhau theo phư ng pháp DP-ASV 41

Bảng 3.5 Giá trị IP,TB và RSD với các tốc độ quét khác nhau theo phư ng pháp CV .45

Bảng 3.6.Giá trị EP,TB và RSD với các tốc độ quét khác nhau theo phư ng pháp CV 46

Bảng 3.7 Các điều kiện thích hợp đ xác định U , X , HX, C bằng phư ng pháp DP- SV sử dụng điện cực biến tính CTs-PTH(act)/GCE 51

Bảng 3.8 Ảnh hưởng của đến tín hiệu h a tan của chất phân tích 52

Bảng 3.9 Ảnh hưởng của D đến tín hiệu h a tan của chất phân tích 53

Bảng 3.10 Ảnh hưởng của P đến tín hiệu h a tan của chất phân tích 54

Bảng 3.11 Ảnh hưởng của DG đến tín hiệu h a tan của chất phân tích 55

Bảng 3.12 Ảnh hưởng của LS đến tín hiệu h a tan của chất phân tích 56

Bảng 3.13 Các giá trị IP,TB, SD, RSD và ½.RSDH khi đo lặp lại ở 3 nồng độ khác nhau theo phư ng pháp DP-ASV 59

Bảng 3.14 Giá trị IP,TB của U , X và HX ở các nồng độ thêm chuẩn khác nhau đối với từng chất theo phư ng pháp DP-ASV 60

Demo Version - Select.Pdf SDK

Bảng 3.15 Giá trị IP,TBcủa UA, XA và HX ở các nồng độ thêm chuẩn đồng th i

khác nhau theo phư ng pháp DP-ASV 62

Bảng 3.16 LOD, LOQ của phư ng pháp DP-ASVsử dụng điện cực biến tính

CTs-PTH(act)/GCE 64

Bảng 3.17 L lịch của các mẫu nước ti u 65 Bảng 3.18 Kết quả ki m tra độ lặp lại của phư ng pháp phân tích 65 Bảng 3.19 Kết quả xác định nồng độ của U và X và độ đúng trong mẫu thật 66

Demo Version - Select.Pdf SDK

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nước ta trong những năm gần đây do điều kiện kinh tế phát tri n, chất lượng cuộc sống của ngư i dân được nâng lên, bên cạnh đó xuất hiện một số ngư i có thói quen sinh hoạt và ăn uống không hợp l đã làm cho bệnh gout ngày một tăng Nguyên nhân tăng axit uric máu có th do tăng sản xuất hoặc giảm thải axit uric, thậm chí có trư ng hợp do đồng th i cả 2 trư ng hợp Trong quá trình tổng hợp axit uric, xanthin oxidase là một enzyme quan tr ng, đóng vai tr như một chất xúc tác phản ứng oxy hóa hypoxanthin thành xanthin và phản ứng oxy hóa xanthin thành axit uric Đây là phản ứng trong giai đoạn cuối của quá trình chuy n hóa purin trong c th Do đó, việc ki m soát và đánh giá nồng độ axit uric, xanthin, hypoxanthin đang là mục tiêu quan tâm hàng đầu của con ngư i Chính vì vậy, đ i hỏi ngành hoá h c phân tích phải phát tri n và hoàn thiện các phư ng pháp phân tích có độ nhạy, độ ch n l c cao và giới hạn phát hiện thấp đ xác định các hợp chất hữu c Nhiều phư ng pháp phân tích đa tính năng đã ra đ i và được ứng dụng rộng rãi như phư ng pháp phân tích quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis , sắc kí lỏng hiệu năng cao HPLC , sắc kí khí ghép khối phổ GC-MS) [2, 3, 4, 5, 12] và phân tích điện hóa [1, 6, 11] Tuy nhiên, các phư ng 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 đó phư ng pháp phân tích bằng điện hóa mà đi n hình là các phư ng 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 đó, rất thích hợp cho việc phân tích trực tiếp một số hợp chất hữu c Trong phư ng pháp SV, hướng nghiên cứu phát tri n cực làm việc đã và đang được các nhà khoa h c rất quan tâm

Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi lựa ch n đề tài luận văn:

“Nghiên cứu xác định một số hợp chất hữu cơ bằng phương pháp von-ampe hòa tan sử dụng điện cực cacbon biến tính bằng chitosan”

Demo Version - Select.Pdf SDK

2 Mục đích nghiên cứu

Trong đề tài này, mục đích sẽ nghiên cứu chế tạo điện cực làm việc bằng cách biến tính điện cực glassy carbon bởi chitosan polythiophen đ xác định đồng th i axit uric (UA), xanthin (XA) và hypoxanthin (HX) bằng phư ng pháp von-ampe hòa tan xung vi phân

Xây dựng quy trình phân tích xác định đồng th i UA, XA và HX bằng phư ng pháp von-ampe hòa tan xung vi phân sử dụng điện cực biến tính và áp dụng xác định đồng th i UA, XA và HX trong một số mẫu nước ti u

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu chế tạo điện cực biến tính cho phư ng pháp von-ampe nhằm xác định đồng th i UA, XA và HX trong mẫu nước ti u

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phư ng pháp von-ampe v ng CV được sử dụng nhằm nghiên cứu đặc tính điện hóa của UA, XA, HX và CA trên điện cực biến tính

- Phư ng pháp von-ampe hòa tan anot dùng k thuật xung vi phân nhằm nghiên cứu xác định đồng th i UA, XA, HX và CA trên điện cực biến tính

- Phư ng pháp thống kê đ xử lý số liệu và đánh giá độ tin cậy của phư ng pháp

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa h c: Góp phần phát tri n điện cực làm việc (WE) trong

phư ng pháp von-ampe hòa tan và nghiên cứu quy trình xác định UA, XA, HX và

CA

- Ý nghĩa thực tiễn: Ứng dụng các kết quả nghiên cứu đ phân tích UA, XA,

HX trong mẫu nước ti u, từ đó làm c sở đ có th phân tích trong các mẫu sinh h c khác

6 Cấu trúc của luận văn

Luận văn được chia thành các chư ng sau:

Demo Version - Select.Pdf SDK

Chư ng 1 Tổng quan

+ Giới thiệu về phư ng pháp von-ampe hòa tan anot: nguyên tắc, các k thuật ghi đư ng von-ampe hòa tan anot và các loại điện cực sử dụng trong phư ng pháp von-ampe

+ Tổng quan về chitosan polythiophen

+ Giới thiệu về UA, XA, HX và CA

Chư ng 2 Nội dung và phư ng pháp nghiên cứu

+ Nội dung nghiên cứu: Khảo sát các đặc tính von-ampe hòa tan của UA,

XA, HX và CAtrên điện cực biến tính; khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến tín hiệu hòa tan của UA, XA, HX đ áp dụng phân tích một số mẫu nước ti u

+ Phư ng pháp nghiên cứu: Sử dụng phư ng pháp von-ampe v ng, phư ng pháp von-ampe hòa tan anot dùng k thuật xung vi phân và phư ng pháp thống kê

xử lý số liệu

Chư ng 3 Kết quả nghiên cứu và thảo luận

+ Kết quả khảo sát đặc tính điện hóa của các loại điện cực

+ Kết quả khảo sát các yếu tố lên quá trình tạo màng

+ Kết quả khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến tín hiệu hòa tan

+ Kết quả đánh giá độ tin cậy của phư ng pháp

+ Kết quả phân tích mẫu thực tế

- Kết luận và kiến nghị

- Tài liệu tham khảo

Demo Version - Select.Pdf SDK