Nghiên cứu xác định bản chất điện hoá của pb2+ và co2+ trên điện cực gce biến tính bằng fe3o4rgo

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - - KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH BẢN CHẤT ĐIỆN HOÁ CỦA Pb 2+ VÀ Co2+ TRÊN ĐIỆN CỰC GCE BIẾN TÍNH BẰNG Fe3O4/rGO Giáo viên hướng dẫn : ThS Ngơ Thị Mỹ Bình Sinh viên thực : Phạm Thị Thuỳ Trâm Lớp : 18CHDC Niên khóa : 2018 - 2022 Đà Nẵng 2022 CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình tơi nhóm nghiên cứu hướng dẫn ThS Ngơ Thị Mỹ Bình Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực hồn tồn khơng chép sử dụng kết đề tài nghiên cứu tương tự Nếu phát có chép kết nghiên cứu đề tài khác, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Sinh viên thực Phạm Thị Thuỳ Trâm i LỜI CẢM ƠN Lời cho phép xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành lời cảm ơn sâu sắc tới cô hướng dẫn: ThS.Ngô Thị Mỹ Bình Cơ truyền cho tơi niềm đam mê nghiên cứu học tập tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành khố luận tốt nghiệp Cô không trang bị cho tơi kiến thức bổ ích chun mơn khoa học mà cách tư duy, cách làm việc có hệ thống hiệu Ngồi ra, tơi xin trân trọng cảm ơn toàn thể quý Thầy, Cơ cơng tác Khoa Hố học, Trường Đại học Sư Phạm - ĐHĐN giảng dạy, dìu dắt cung cấp cho tư tảng khoa học từ kiến thức đến chun sâu giúp tơi hồn thành khố luận Tơi xin tỏ lòng biết ơn đến Trường đại học Sư Phạm – ĐHĐN tạo điều kiện cho tơi hồn thành khố luận Sinh viên thực Phạm Thị Thuỳ Trâm ii MỤC LỤC CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC III DANH MỤC HÌNH ẢNH V DANH MỤC BẢNG VII DANH MỤC VIẾT TẮT VIII MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Graphit, graphen, graphen oxit/graphit oxit graphen oxit dạng khử 1.1.1 Graphit 1.1.2 Graphen 1.1.3 Graphit oxit graphen oxit 1.1.4 Graphen oxit dạng khử 1.2 Composit sắt từ oxit/graphen 1.3 Giới thiệu phương pháp von-ampe hoà tan 1.4 Sơ lược ion Pb(II) Co(II) 10 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 13 2.1 Thiết bị, hoá chất 13 2.2 Tổng hợp vật liệu 14 2.2.1 Tổng hợp graphen oxit dạng khử (rGO) 14 2.2.2 Tổng hợp vật liệu Fe3O4/rGO 14 2.3 Nghiên cứu tính chất lý hóa đặc trưng vật liệu 15 2.3.1 Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR) 15 2.3.2 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction: XRD) 15 2.4 Biến tính điện cực ứng dụng xác định ion Pb 2+ Co2+ phương pháp điện hoá 16 2.4.1 Chuẩn bị điện cực biến tính 16 2.4.2 Xác định diện tích bề mặt hoạt động điện hóa điện cực 16 iii 2.4.3 Xác định chất điện hóa ion kim loại Pb 2+ Co2+ điện cực 16 2.4.3.1.Ảnh hưởng chất điện cực 16 2.4.3.2 Ảnh hưởng pH 17 2.4.3.3 Ảnh hưởng tốc độ quét 17 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18 3.1 Tổng hợp Fe3O4/rGO 18 3.1.1 Đặc trưng vật liệu 18 3.1.1.1 Phổ IR 18 3.1.1.2 Phổ XRD 19 3.1.2 Diện tích bề mặt hoạt động điện hóa điện cực 20 3.2 Bản chất điện hóa ion Pb2+ Co2+ điện cực Fe3O4/rGO/GCE 23 3.2.1 Ảnh hưởng chất điện cực 23 3.2.2 Ảnh hưởng pH 25 3.2.3 Ảnh hưởng tốc độ quét 27 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH STT Tên hình ảnh, đồ thị Trang Hình 1.1 Cấu trúc đơn lớp (a) đa lớp graphit (b) Hình 1.2 Cấu trúc Graphen Hình 1.3 Các hình thái Graphen Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp bóc tách GrO dung mơi nước siêu âm Hình 1.5 Các mơ hình cấu trúc GrO Hình 1.6 Cấu trúc rGO sau trình khử nhiều bước Hình 1.7 Sơ đồ tổng hợp Fe3O4/rGO theo phương pháp khử trực tiếp Hình 1.8 Sơ đồ minh họa hình thành composit Fe 3O4/rGO từ GO Fe2+ Hình 1.9 Minh họa sơ đồ tổng hợp Fe3O4/graphen Wang Hình 1.10 Minh họa sơ đồ tổng hợp Fe3O4/graphen Liang Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp composit oxit sắt từ/graphen oxit dạng khử 15 (Fe3O4/rGO) Hình 3.1 Phổ IR bột graphit (a), GrO (b), rGO (c) rGO/Fe 3O4 (d) 18 Hình 3.2 Phổ XRD bột graphite (hình ảnh phóng to thể 19 phổ XRD khoảng theta từ 40 đến 60° ), graphite oxide (GrO), rGO rGO/Fe3O4 Hình 3.3 Cực phổ đồ thu dung dịch K2[Fe(CN)4 ] 1,0mM 20 + KCl 0.1M + BR- BS 0.1M pH=4, sử dụng điện cực khác tốc độ quét v = 0.2V/s Hình 3.4 Sự phụ thuộc tuyến tính cường độ dịng đỉnh anode I pa ( 22 ) cathode Ipc (⸺) vào v1/2 điện cực GCE, rGO/GCE, GCE/rGO/Fe3O4 Hình 3.5 Tín hiệu CV điện cực biến tính khác đo dung dịch Pb2+ 500ppb + đệm axetat 0.1M pH = v 23 Hình 3.6 Tín hiệu CV điện cực biến tính khác đo 24 dung dịch Co2+ 500ppb + đệm axetat 0.1M pH = Hình 3.7 Ảnh hưởng chất điện cực đến cường độ tín hiệu pic 25 anot dung dịch Pb2+ Co2+ axetat 0,1M pH = Hình 3.8 Ảnh hưởng pH đến cường độ dòng đỉnh anot dung 26 Pb2+ Co2+ điện cực GCE/rGO/Fe3O4, tốc độ quét CV: v = 0.1V/s Hình 3.9 Ảnh hưởng pH đến đỉnh dòng anot dung dịch Pb 2+ 27 Co2+ điện cực rGO/Fe3O4/GCE, tốc độ quét v = 0.1V/s Hình 3.10 Sự phụ thuộc cực đại dịng đỉnh Ipa vào v1/2 Pb2+ 28 Co2+ Hình 3.11 Sự phụ thuộc lnIpa lnv 28 Hình 3.12 Sự phụ thuộc Ep vào lnv 29 vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 2.1 Các hoá chất sử dụng 13 Bảng 3.1 Diện tích loại điện cực GCE biến tính xác định theo cực 22 đại dòng anode cực đại dòng cathode vii DANH MỤC VIẾT TẮT GO Graphen oxit GrO Graphit oxit rGO Graphen oxit dạng khử CV Von-ampe vòng FI-IR Phổ hồng ngoại Ep Thế đỉnh GCE Điện cực than thủy tinh HMDE Điện cực giọt thủy ngân treo Ip Cường độ dòng hòa tan XRD Máy đo nhiễu xạ tia X v Tốc độ quét viii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ô nhiễm kim loại độc hại trở thành vấn đề môi trường nghiêm trọng Nhiều phương pháp tách kim loại nặng khỏi nước thải khác nghiên cứu kết tủa hóa học, trao đổi ion, hấp phụ, điện hóa, keo tụ…, đó, hấp phụ phương pháp hiệu kinh tế với thiết kế vận hành đơn giản Rất nhiều loại chất hấp phụ khác nghiên cứu sử dụng[1] Tuy nhiên, việc tìm kiếm chất hấp phụ thách thức lớn nhà khoa học Graphen loại vật liệu - vật liệu nano cacbon hai chiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu có tính chất đặc biệt độ dẫn điện, độ bền học cao, khơng thấm khí, suốt Vật liệu graphen graphen oxit có nhiều ưu điểm song tồn nhiều điểm hạn chế Chính vậy, việc sử dụng vật liệu graphen oxit dạng khử mở hướng phát triển điện cực biến tính nhằm thay cho loại điện cực Để có vật liệu GrO, sử dụng nhiều phương pháp khác Trong sử dụng phương pháp Hummers có nhiều trội phương pháp khác Nhằm tăng khả ứng dụng graphen, nhiều nghiên cứu tập trung biến tính graphen chất hữu vơ khác nhau, biến tính oxit sắt từ nhiều nhà khoa học quan tâm Vật liệu oxit sắt từ/graphen ứng dụng nhiều lĩnh vực hấp phụ chất hữu ô nhiễm ion kim loại nặng, biến tính điện cực để xác định ion kim loại Pb2+, Co2+, Cd2+,… Nói chung, ứng dụng vật liệu sở graphen biến tính oxit sắt từ chủ yếu dựa vào diện tích bề mặt lớn, độ xốp, kích thước hạt nhỏ, tính chất từ vật liệu, khả hấp phụ cao, dễ tách thu hồi sau sử dụng Xuất phát từ thực tế nên tơi chọn đề tài: “ Nghiên cứu xác định chất điện hoá Pb2+ Co2+ điện cực GCE biến tính Fe3O4/rGO ” cho khố luận tốt nghiệp Mục đích - Tổng hợp vật liệu Fe3O4 graphen oxit khử - Xác định chất điện hoá Pb2+ Co2+ điện cực GCE biến tính Fe3O4/rGO bỏ nhóm chức GrO, làm cho lớp carbon dễ dàng kết hợp lại với Đồng thời, đỉnh rộng thể xếp không trật tự lớp carbon sản phẩm rGO[26][22][25][20] Điều chứng tỏ GO bị khử thành rGO Giản đồ XRD Fe3O4/rGO cho thấy, khó nhận thấy đỉnh mặt phản xạ 002 đặc trưng cho rGO, xếp không trật tự lớp graphen vật liệu dẫn đến độ kết tinh không cao[27], xuất đỉnh đặc trưng tinh thể Fe 3O4 phổ đồ Fe3O4/rGO vị trí 30.2o, 35.6o, 42.8o, 57.2o, 62.8o ứng với mặt phản xạ (220), (311), (400), (511), (440) đặc trưng tinh thể lập phương tâm mặt Fe 3O4 (dữ liệu JCPDS, số hiệu 19-0629) Như vậy, kết đo XRD lần khẳng định tổng hợp thành công vật liệu Fe3O4/rGO 3.1.2 Diện tích bề mặt hoạt động điện hóa điện cực Vật liệu rGO Fe3O4/rGO phân tán môi trường nước đưa lên điện cực GCE Để so sánh khả hoạt động điện hóa điện cực GCE biến tính vật liệu khác nhau, dùng phương pháp khảo sát CV dung dịch K 4[Fe(CN)6]/ K3[Fe(CN)6] Kết đo tín hiệu CV điện cực khác thể Hình 3.3 Hình 3.3 Cực phổ đồ thu dung dịch K2[Fe(CN)4 ] 1,0mM + KCl 0.1M + BR- BS 0,1M pH=4, sử dụng điện cực khác tốc độ quét v = 0.2V/s 20 Từ cực phổ đồ cho thấy kết cho thấy cường độ dịng oxi hóa khử Fe2+/Fe3+ giảm dần theo thứ tự: GCE< Fe3O4/rGO/GCE < rGO/GCE Mặc dù cường độ dòng điện cực rGO/GCE có giá trị cao pic thu bị giãn rộng, cường độ dòng đỉnh nhỏ nhiều so với điện cực Fe3O4/rGO/GCE Điều chứng tỏ Fe3O4/rGO/GCE hoạt động điện hoá ổn định Vì điện cực biến tính thường có giá trị bề mặt hoạt động điện hóa khơng đồng với diện tích bề mặt vật lý chúng, nên cần phải xác định giá trị Bề mặt điện hoạt xác định từ phương trình Randles-Sevcik[28]: Ip = (2,69.10 ) 𝑛 A.𝐷 C.𝑣 Trong đó: Ip: Cường độ dịng vị trí pic n: Số điện tử trao đổi phản ứng oxi hóa khử (n = hệ [Fe(CN)6]3- /[Fe(CN)6]4- ) A(cm2): diện tích bề mặt hoạt động điện hóa điện cực D: hệ số khuếch tán ion [Fe(CN)6]-4 (D = 6,7.10-6 cm2/s) [Fe(CN)6]3- (D= 7,3.10-6 cm2/s) dung dịch C: nồng độ mol/cm3 ion [Fe(CN)6]3-/4- (1.10-6 mol/cm3 ) v(V/s) tốc độ qt vịng tuần hồn Sự phụ thuộc tuyến tính Ip 𝑣 thể Hình 3.4 diện tích bề mặt hoạt động điện hóa điện cực xác định thơng qua hệ số góc phương trình tuyến tính thu (Hình 3.4) 21 50 rGO/Fe3O4 rGO GCE Ip (µA) 30 10 -10 -30 -50 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v1/2 Hình 3.4 Sự phụ thuộc tuyến tính cường độ dịng đỉnh anode I pa ( -) cathode Ipc (⸺) vào v1/2 điện cực GCE, rGO/GCE, Fe3O4/rGO/GCE Diện tích bề mặt hoạt động điện hóa loại điện cực thể bảng 3.1 Bảng 3.1 Diện tích loại điện cực GCE biến tính xác định theo cực đại dòng anode cực đại dòng cathode Điện cực GCE rGO/GCE Fe3O4/rGO/GCE Theo đại cực dịng Diện tích hệ mặt hoạt động điện hóa (mm2 ) 3.1 6.7 6.3 3.2 4.1 12.1 anode Theo cực đại dịng cathode Với điện cực GCE diện tích bề mặt hoạt động điện hóa q trình oxi hóa q trình khử gần tương đương (Aa = 3.1 mm2, Ac = 3.2 mm2) Biến tính điện cực GCE rGO làm diện tích bề mặt hoạt động điện hóa tăng lên đáng kể: 22 Aa = 6.7 mm2 > Ac = 4.1 mm2 Biến tính điện cực GCE Fe3O4/rGO lại cho diện tích bề mặt hoạt động điện hóa tính theo cực đại dịng cathode lớn gấp lần so với diện tích tính theo cực đại dòng anode (Ac = 12.2 mm2 > Aa = 6.3 mm2) lớn gấp lần so với điện cực GCE chưa biến tính Diện tích bề mặt hoạt động lớn tạo điều kiện cho phép phân tích lượng vết đạt hiệu cao 3.2 Bản chất điện hóa ion Pb2+ Co2+ điện cực Fe3O4/rGO/GCE 3.2.1 Ảnh hưởng chất điện cực Để hiểu rõ Fe3O4/rGO việc phát ion kim loại Ta tiến hành quét CV: + Dung dịch Pb2+ 500ppb môi trường đệm axetat 0,1M pH = 6, từ 1V đến -0.2V, tốc độ quét 0.1V/s + Dung dịch Co2+ 500ppb môi trường đệm axetat 0,1M pH = 6, từ 1V đến 0.2V, tốc độ quét 0.1V/s Được thực điện cực: GCE, rGO/GCE, Fe 3O4/rGO/GCE Kết thực nghiệm dung dịch ion Pb2+ 500ppb thể hình 3.5 kết thực nghiệm dung dịch Co2+ 500ppb thể hình 3.6 GCE rGO/GCE Fe3O4/rGO/GCE 50 Ip (μA) 30 10 -10 -30 -50 -1 -0.8 -0.6 -0.4 E (V, so với Ag/AgCl) -0.2 Hình 3.5 Tín hiệu CV điện cực biến tính khác đo dung dịch Pb2+ 500ppb + đệm axetat 0.1M pH = 23 Kết quét CV dung dịch Pb2+ cho thấy, điện cực xuất pic giá trị E = -0.45V E = -0.63V đường quét ngược lại, tương ứng với q trình oxi hóa khử Pb2+ Như vậy, sản phẩm oxi hoá bị khử chiều quét ngược lại từ -0.2V đến -1V, q trình điện hố Pb2+ điện cực q trình thuận nghịch GCE rGO/GCE 50 Ip (μA) Fe3O4/rGO/GCE -50 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 E (V, so với Ag/AgCl) 0.2 Hình 3.6 Tín hiệu CV điện cực biến tính khác đo dung dịch Co2+ 500ppb + đệm axetat 0.1M pH = Kết quét CV cho thấy, điện cực, Co2+ bị oxi hoá quét từ -1 đến 0.2 với E = -0.18 , mà khơng có dấu pic đường quét ngược lại Điều chứng tỏ Co2+ trình bất thuận nghịch Sau biến tính điện cực GCE Fe3O4 /rGO cường độ tín hiệu dịng Pb2+ Co2+ tăng đáng kể (Hình 3.7) 24 70 60 GCE rGO Fe3O4 Ipa, µA 50 40 30 20 10 Pb Co Hình 3.7 Ảnh hưởng chất điện cực đến cường độ tín hiệu pic anode dung dịch Pb2+ Co2+ axetat 0.1M pH = Hình 3.7 cho thấy, điện cực Fe3O4/rGO/GCE cho cường độ dòng đỉnh Pb2+ Co2+ cao 2.89 lần 13.02 lần so với điện cực GCE chưa biến tính Việc tăng tín hiệu dịng anode điện cực biến tính giải thích kết tổng hợp độ dẫn điện cao rGO Fe 3O4, diện tích bề mặt điện cực lớn, xuất tâm hấp phụ bề mặt Ngồi ra, khả xúc tác oxi hóa điện hóa vật liệu Fe3O4 cịn giải thích ion Fe3+ có khả cho electron q trình khử Pb2+ Co2+ để tạo Fe2+, sau Fe3+ tái sinh nhờ trình nhận electron cho mạch ngồi Theo Pb2+ Co2+ oxi hóa thơng qua chế EC’[29] 3.2.2 Ảnh hưởng pH Giá trị pH dung dịch yếu tố ảnh hưởng đến đỉnh hòa tan cường độ dịng đỉnh chất phân tích đó, cần phải khảo sát để lựa chọn giá trị pH dung dịch thích hợp thí nghiệm Ảnh hưởng pH môi trường đến giá trị cường độ cực đại dòng anode đo từ dung dịch Pb2+ Co2+ điện cực Fe3O4/rGO/GCE thể hình 3.8 25 Pb(II) Co(II) Ip (μA) 60 10 3.5 4.5 5.5 pH 6.5 7.5 Hình 3.8 Ảnh hưởng pH đến cường độ dòng đỉnh anode dung Pb 2+ Co2+ điện cực Fe3O4/rGO/GCE, tốc độ quét CV: v = 0.1V/s Kết thực nghiệm cho thấy, cường độ dòng đỉnh dung dịch điện cực Fe3O4/rGO/GCE tăng dần từ pH = đến pH = giảm dần từ pH = pH = Tại pH = thu tín hiệu đỉnh cao Như khả hấp phụ ion Pb 2+ Co2+ cao pH = pH môi trường không ảnh hưởng đến cường độ dòng đỉnh anode mà ảnh hưởng đến giá trị đỉnh dịng anode (Hình 3.9) Trong mơi trường pH = ÷ 7, Pb2+ Co2+ đỉnh dòng anot EP phụ thuộc tuyến tính vào pH mơi trường Điều chứng tỏ ion H+ có tham gia vào q trình oxi hóa Pb2+ Co2+ điện cực Fe3O4/rGO/GCE Kết hồi quy tuyến tính thu phương trình: + Đối với Pb2+: y = -0.0541x - 0.1536 với hệ số hồi quy R² = 0.9843 + Đối với Co2+: y = -0.0579x + 0.0127 với hệ số hồi quy R² = 0.99 26 -0.2 y = -0.0579x + 0.0127 R² = 0.99 y = -0.0541x - 0.1536 R² = 0.9843 -0.25 Co(II) -0.3 Pb(II) -0.35 -0.45 -0.35 -0.5 -0.4 Ep,Pb (μA) Ep,Co (μA) -0.4 -0.3 -0.55 -0.45 -0.6 3.5 4.5 5.5 pH 6.5 7.5 Hình 3.9 Ảnh hưởng pH đến đỉnh dòng anode dung dịch Pb 2+ Co2+ điện cực Fe3O4/rGO /GCE, tốc độ quét v = 0.1V/s Giả sử q trình oxi hóa có dạng: Khử ⇌ Oxh + ne + mH+ Phương trình Nernst 25oC biểu diễn mối quan hệ điện cực pH môi trường: E  E0  m 0,059 0,059m log  H    E  E  pH n n Từ suy tỉ số số electron số proton trao đổi q trình oxi hóa Pb2+ Co2+ n/m = 1.09 n/m = 1.02 3.2.3 Ảnh hưởng tốc độ quét Ảnh hưởng tốc độ qt đến tín hiệu dịng anode cho biết thơng tin chế q trình oxi hóa Pb2+ Co2+ Tiến hành đo CV điện cực Fe3O4/rGO/GCE dung dịch Pb2+ 500ppb Co2+ 500ppb pH = Thay đổi tốc độ quét từ 0.05V/s đến 0.3V/s Để xác định phản ứng oxy hóa điện hóa bị chi phối q trình hấp phụ hay khuếch tán, ta tiến hành vẽ đồ thị phụ thuộc Ipa v1/2 (Hình 3.10) lnIpa lnv (hình 3.11) 27 250 Co(II) 200 Ipa (μA) y = 372.74x - 78.041 R² = 0.9649 y = 480.23x - 78.385 R² = 0.9601 Pb(II) 150 100 50 0.2 0.3 0.4 v^1/2 0.5 0.6 Hình 3.10: Sự phụ thuộc cực đại dòng đỉnh Ipa vào v1/2 Pb2+ Co2+ Pb(II) Co(II) lnIpa y = 1.2579x + 6.4382 R² = 0.9959 y = 0.8608x + 6.2572 R² = 0.9805 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 lnv Hình 3.11: Sự phụ thuộc lnIpa lnv 28 -1 Kết hồi quy tuyến tính thu phương trình: Ipa, Pb =372.74 v1/2 - 78.041, R² = 0.9649 Ipa, Co = 480,23v1/2 – 78.385, R² = 0.9601 Và lnIpa, Pb =1,2579lnv + 6.4382, R² = 0.9959 lnIpa, Co = 0.8608lnv + 6.2575, R² = 0.9805 Với hệ số góc phương trình hồi quy tuyến tính lnIpa theo lnv 1.2579 0.8608 > 0.5 chứng tỏ trình hấp phụ trình định tốc độ oxi hóa ion kim loại[29] Mối quan hệ cực đại tốc độ quét cho biết thông tin chế trình oxi hóa Số electron trao đổi q trình oxi hóa liên hệ với E p lnv theo phương trình[28] Ep  E0  RT RTK s RT ln  ln v (1   )nF (1   )nF (1   )nF Kết thực nghiệm phụ thuộc Ep vào lnv thể hình 3.12 -0.1 Pb(II) y = 0.026x - 0.3754 R² = 0.9552 Co(II) y = 0.0273x - 0.1433 R² = 0.9612 Ep -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -3.5 -3 -2.5 -2 lnv -1.5 Hình 3.12: Sự phụ thuộc Ep vào lnv Phương trình hồi quy tuyến tính thu là: Ep,Pb = 0.026 lnv – 0.3754; R² = 0.9552 29 -1 -0.5 Và Ep,Co = 0.0273lnv + 0.1433; R² = 0.9612 Từ suy số electron trao đổi q trình oxi hóa Pb2+ Co2+ nPb2+ = 1,97 ≈ nCo2+ = 1,88 ≈ Kết này, kết hợp với kết thu mục 3.2.2, cho thấy trình oxi hóa Pb2+ Co2+ có trao đổi electron Các phản ứng xảy điện cực sau: + Quá trình làm giàu: M(II) + Fe3O4/rGO/GCE + 2e → M-Fe3O4/rGO/GCE (M: Pb, Co) + Quá trình phóng điện: M-Fe3O4/rGO/GCE + 2CH3COOH → M(CH3COO)2 + 2e + 2H+ + Fe3O4/rGO/GCE 30 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu, chúng em rút kết luận sau đây: - Vật liệu graphen oxit khử tổng hợp thành công từ bột graphite theo phương pháp Hummers Vật liệu rGO biến tính kết phổ IR XRD khẳng định vật liệu biến tính thu Fe3O4/rGO - Đã khảo sát chất điện hóa ion Pb2+ Co2+ điện cực Fe3O4/rGO/GCE Chỉ q trình biến tính điện cực GCE Fe 3O4/rGO làm tăng cường độ dòng đỉnh anot Pb2+ lên 2.89 lần Co2+ lên 13.02 lần Đã xác định pH môi trường phù hợp để đo điện hóa Pb 2+ Co2+ điện cực Fe3O4/rGO/GCE pH = Đã chứng minh q trình oxi hóa kim loại dung dịch đệm axetat có tham gia H+ electron Kiến nghị - Thử nghiệm xác định hàm lượng kim loại mẫu thực khác chứa hàm lượng vết ion kim loại: nước sông hồ, nước biển, mẫu thực phẩm… - Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng số tác nhân ion kim loại khác đến tín hiệu DPV khả phát đồng thời số ion kim loại nặng nước 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] F Fu and Q Wang, “Removal of heavy metal ions from wastewaters: a review,” J Environ Manage., vol 92, no 3, pp 407–418, 2011 [2] A K Geim and K S Novoselov, “The rise of graphene, nature materials, 6,” 2007 [3] D Li, M B Müller, S Gilje, R B Kaner, and G G Wallace, “Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets,” Nat Nanotechnol., vol 3, no 2, pp 101–105, 2008 [4] C K Chua and M Pumera, “Chemical reduction of graphene oxide: a synthetic chemistry viewpoint,” Chem Soc Rev., vol 43, no 1, pp 291–312, 2014 [5] D R Dreyer, S Park, C W Bielawski, and R S Ruoff, “The chemistry of graphene oxide,” Chem Soc Rev., vol 39, no 1, pp 228–240, 2010 [6] F Yusoff, K Suresh, and M S Noorashikin, “Synthesis and characterization of reduced graphene oxide-iron oxide nanocomposite as a potential fuel cell electrocatalyst,” in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2020, vol 463, no 1, p 12078 [7] A Prakash, S Chandra, and D Bahadur, “Structural, magnetic, and textural properties of iron oxide-reduced graphene oxide hybrids and their use for the electrochemical detection of chromium,” Carbon N Y., vol 50, no 11, pp 4209–4219, 2012 [8] Y Yao, S Miao, S Liu, L P Ma, H Sun, and S Wang, “Synthesis, characterization, and adsorption properties of magnetic Fe3O4@ graphene nanocomposite,” Chem Eng J., vol 184, pp 326–332, 2012 [9] Y.-P Chang, C.-L Ren, J.-C Qu, and X.-G Chen, “Preparation and characterization of Fe3O4/graphene nanocomposite and investigation of its adsorption performance for aniline and p-chloroaniline,” Appl Surf Sci., vol 261, pp 504–509, 2012 [10] C Wang, C Feng, Y Gao, X Ma, Q Wu, and Z Wang, “Preparation of a graphene-based magnetic nanocomposite for the removal of an organic dye from 32 aqueous solution,” Chem Eng J., vol 173, no 1, pp 92–97, 2011 [11] H Cong, J He, Y Lu, and S Yu, “Water‐soluble magnetic‐functionalized reduced graphene oxide sheets: in situ synthesis and magnetic resonance imaging applications,” Small, vol 6, no 2, pp 169–173, 2010 [12] P S Teo, H N Lim, N M Huang, C H Chia, and I Harrison, “Room temperature in situ chemical synthesis of Fe3O4/graphene,” Ceram Int., vol 38, no 8, pp 6411–6416, 2012 [13] Y Xue et al., “Oxidizing metal ions with graphene oxide: the in situ formation of magnetic nanoparticles on self-reduced graphene sheets for multifunctional applications,” Chem Commun., vol 47, no 42, pp 11689–11691, 2011 [14] D Yang et al., “In situ synthesized rGO–Fe3O4 nanocomposites as enzyme immobilization support for achieving high activity recovery and easy recycling,” Biochem Eng J., vol 105, pp 273–280, 2016 [15] Y Qin, M Long, B Tan, and B Zhou, “RhB adsorption performance of magnetic adsorbent Fe3O4/RGO composite and its regeneration through a Fenton-like reaction,” Nano-Micro Lett., vol 6, no 2, pp 125–135, 2014 [16] Y Wang et al., “Facile synthesis of Fe3O4/graphene nanosheets with high conductivity for application in supercapacitors,” Int J Electrochem Sci, vol 12, pp 2135–2144, 2017 [17] J Liang et al., “Flexible, magnetic, and electrically conductive graphene/Fe3O4 paper and its application for magnetic-controlled switches,” J Phys Chem C, vol 114, no 41, pp 17465–17471, 2010 [18] A R Cohen, M S Trotzky, and D Pincus, “Reassessment of the microcytic anemia of lead poisoning,” Pediatrics, vol 67, no 6, pp 904–906, 1981 [19] D R Laurence and P N Bennett, Clinical pharmacology Churchill livingstone, 1987 [20] F W Low, C W Lai, and S B Abd Hamid, “Easy preparation of ultrathin reduced graphene oxide sheets at a high stirring speed,” Ceram Int., vol 41, no 4, pp 5798–5806, 2015 [21] B Kartick and S K Srivastava, “Green synthesis of graphene,” J Nanosci 33 Nanotechnol., vol 13, no 6, pp 4320–4324, 2013 [22] Q Zhuo et al., “Large-scale synthesis of graphene by the reduction of graphene oxide at room temperature using metal nanoparticles as catalyst,” Carbon N Y., vol 52, pp 559–564, 2013 [23] W S Hummers Jr and R E Offeman, “Preparation of graphitic oxide,” J Am Chem Soc., vol 80, no 6, p 1339, 1958 [24] B Paulchamy, G Arthi, and B D Lignesh, “A simple approach to stepwise synthesis of graphene oxide nanomaterial,” J Nanomed Nanotechnol, vol 6, no 1, p 1, 2015 [25] N T Vuong Hoan, N T Anh Thu, H Van Duc, N D Cuong, D Quang Khieu, and V Vo, “Fe3O4/reduced graphene oxide nanocomposite: synthesis and its application for toxic metal ion removal,” J Chem., vol 2016, 2016 [26] X Jiao, Y Qiu, L Zhang, and X Zhang, “Comparison of the characteristic properties of reduced graphene oxides synthesized from natural graphites with different graphitization degrees,” RSC Adv., vol 7, no 82, pp 52337–52344, 2017 [27] C Ma, K Yang, L Wang, and X Wang, “Facile synthesis of reduced graphene oxide/Fe3O4 nanocomposite film,” J Appl Biomater Funct Mater., vol 15, no 1_suppl, pp 1–6, 2017 [28] A J Bard and L R Faulkner, “Potentials and thermodynamics of cells,” Electrochem methods Fundam Appl., vol 2, pp 44–86, 2000 [29] J Soleymani et al., “A new kinetic–mechanistic approach to elucidate electrooxidation of doxorubicin hydrochloride in unprocessed human fluids using magnetic graphene based nanocomposite modified glassy carbon electrode,” Mater Sci Eng C, vol 61, pp 638–650, 2016 34 ... graphen oxit khử - Xác định chất điện hoá Pb2+ Co2+ điện cực GCE biến tính Fe3O4/rGO Đối tượng nghiên cứu - Vật liệu Fe3O4/rGO Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Thu... pháp điện hóa Nội dung nghiên cứu - Chế tạo vật liệu: Tổng hợp vật liệu Fe3O4/rGO - Nghiên cứu tính chất lý hóa vật liệu: XRD, phổ IR - Biến tính điện cực GCE Fe3O4/rGO nghiên cứu xác định chất điện. .. nghiên cứu xác định chất điện hóa ion Pb2+ Co2+ điện cực biến tính GCE + Xác định diện tích bề mặt hoạt động điện hóa điện cực + Bản chất điện hóa ion kim loại điện cực Bố cục khóa luận Ngoài phần