Nghiên cứu xác định acid ascorbic bằng phương pháp điện hóa sử dụng điện cực than thủy tinh biến tính zif 67 rgo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA HÓA HỌC BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ACID ASCORBIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN HÓA SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC THAN THỦY TINH BIẾN TÍNH ZIF-67/rGO” Sinh viên thực : Hà Thị Thi Đoan MSSV : 3140618001 Chuyên ngành : Hoá Dược Lớp : 18CHDC Giảng viên hướng dẫn : TS Vũ Thị Duyên Đà Nẵng, tháng 05 năm 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu xác định Acid Ascorbic phương pháp điện hóa sử dụng điện cực than thủy tinh biến tính ZIF-67/rGO” cơng trình tơi nhóm nghiên cứu hướng dẫn TS Vũ Thị Duyên 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 Đà Nẵng, ngày 10 tháng năm 2022 Sinh viên thực Hà Thị Thi Đoan ii LỜI CẢM ƠN Quá trình thực luận văn tốt nghiệp giai đoạn quan trọng quãng đời sinh viên Luận văn tốt nghiệp tiền đề nhằm trang bị cho chúng em kỹ nghiên cứu, kiến thức quý báu trước lập nghiệp Trước hết, em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng Đặc biệt Thầy, Cơ khố Hố tận tình dạy trang bị cho em kiến thức cần thiết suốt thời gian ngồi ghế giảng đường, Làm tảng cho em hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến TS Vũ Thị Duyên tận tình giúp đỡ, định hướng trình nghiên cứu cách làm việc khoa học Đó kinh nghiệm q báu khơng q trình thực luận văn mà hành trang tiếp bước cho em trình học tập lập nghiệp sau Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người sẵn sàng sẻ chia giúp đỡ em trình học tập sống Mong rằng, mãi gắn bó với Cuối em kính chúc q Thầy, Cơ tất người dồi sức khoẻ thành công tốt đẹp công việc Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng Tác giả Hà Thị Thi Đoan iii năm 2022 MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ viii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan Acid Ascorbic 1.2 Giới thiệu Graphite, Graphene, Graphene Oxide dạng khử, ZIF - 67 vật liệu ZIF – 67/rGO 1.2.1.Giới thiệu Graphite 1.2.3.Giới thiệu graphene Oxide dạng khử 1.2.4.Giới thiệu vật liệu khung hữu – kim loại 10 1.2.5 Giới thiệu ZIF-67 12 1.3 Tổng quan phương pháp Von – Ampe hoà tan 15 1.3.1.Nguyên tắc phương pháp Von - Ampe hòa tan 15 1.3.2.Điện cực dùng phân tích Von – Ampe hoà tan 15 1.3.3.Ưu điểm phương pháp Von – Ampe hoà tan 16 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 18 2.1.1 Hoá chất 18 2.1.2.Dụng cụ thiết bị 19 2.2 Tổng hợp vật liệu 19 iv 2.2.1 Tổng hợp Graphene Oxide dạng khử (rGO) 19 2.2.2 Tổng hợp vật liệu ZIF – 67/rGO 20 2.3 Nghiên cứu đặc trưng vật liệu 20 2.4 Phương pháp điện hoá 20 2.4.1 Biến tính định cực GCE 20 2.4.2 Xác định tính chất điện hố Acid Ascorbic điện cực ZIF67/rGO/GCE 21 2.4.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng tới tín hiệu Von-Ampe xung vi phân (DPV) Acid Ascorbic 21 2.4.4 Khoảng tuyến tính, giới hạn phát 22 2.4.5 Đo mẫu thực 23 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Kết xác định đặc trung vật liệu 24 3.1.1 Phổ IR 24 3.1.2 Phổ XRD 25 3.2 Tính chất điện hố Acid Ascorbic điện cực biến tính .26 3.2.1 Bản chất điện hoá Acid Ascorbic điện cực ZIF-67/rGO/GCE 26 3.2.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu Von–Ampe hồ tan Acid Ascorbic 32 3.2.3 Khoảng tuyến tính, khảo sát mẫu thực 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 Kết luận 38 Kiến nghị 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 v DANH MỤC VIẾT TẮT AA Acid Ascorbic Gr Graphite GrO Graphite Oxide GO Graphene Oxide rGO Graphene Oxide dạng khử XRD Phổ nhiễu xạ tia X (X – ray diffraction) IR Phổ hồng ngoại (IR – Infrared spectroscopy) MOF Khung hữu kim loại (MOF - Metal organic framework) ZIF Zeolitic imidazolate frameworks CV Phương pháp quét tuần hoàn DPV Phương pháp Von – Ampe xung vi phân GCE Điện cực than thuỷ tinh SBU Đơn vị cấu trúc thứ cấp DMF N,N-dimethylformamide DEF N,N-diethylformamide vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Khoảng làm việc số loại vật liệu 16 Bảng 2.1 Các hóa chất sử dụng nghiên cứu 18 Bảng 3.1 Nồng độ Acid Ascorbic mẫu pha từ Multivitamin độ thu hồi phép đo 37 vii DANH MỤC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 1.1 Cấu trúc phân tử Acid Ascorbic Hình 1.2 Cấu trúc đơn lớp (Graphene) (a) đa lớp Graphite (b) Hình 1.3 Điều chế Graphene Oxide Graphite Hình 1.4 Điều chế rGO từ GO Hình 1.5 Ảnh chụp TEM Graphite (a) rGO (b) Hình 1.6 Quá trình chuyển đổi dạng vật liệu 10 Hình 1.7 Sơ đồ chung xây dựng MOFs: Phối tử hữu có nhóm chức phối trí với ion kim loại để tạo cấu trúc 11 khung chiều Hình 1.8 (a) Góc cầu nối zeolite, (b) M-IM-M 13 Hình 1.9 Cấu trúc đơn tinh thể ZIF – 67 13 Hình 1.10 Ảnh SEM vật liệu ZIF – 67 14 Hình 3.1 Phổ hồng ngoại IR bột graphite, graphene Oxide (GO), graphene Oxide khử (rGO) ZIF-67/rGO 24 Hình 3.2 Phổ XRD vật liệu ZIF-67/rGO 25 Hình 3.3 Tín hiệu CV dung dịch AA 100 mg/L + BR-BS 0,1 M pH điện cực khác nhau, tốc độ quét v = 0,1 V/s 26 Hình 3.4 Ảnh hưởng chất điện cực đến cường độ tín hiệu pic anode dung dịch AA 100 mg/L + BR-BS 0,1 M pH 27 Hình 3.5 Ảnh hưởng pH đến cường độ dòng đỉnh anode dung dịch AA 100 mg/L + BR-BS 0,1 M điện cực ZIF- 28 67/rGO/GCE, tốc độ quét CV v = 0,1 V/s Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến đỉnh dòng anode dung dịch AA 100 mg/L + BR-BS 0,1 M, pH viii 28 Hình 3.7 Sự phụ thuộc cực đại dòng đỉnh anode Ipa vào v1/2 30 Hình 3.8 Sự phụ thuộc lnIpa vào lnv 30 Hình 3.9 Sự phụ thuộc Ep vào lnv 31 Hình 3.10 Ảnh hưởng biên độ xung đến độ cao cường độ dịng đỉnh anode Ipa 33 Hình 3.11 Ảnh hưởng làm giàu đến cường độ dịng đỉnh anode Ipa 33 Hình 3.12 Ảnh hưởng thời gian làm giàu đến cường độ dòng đỉnh Ipa 34 Hình 3.13 Ảnh hưởng độ rộng xung đến cường độ dịng đỉnh anode Ipa 35 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc tuyến tính cường độ dòng đỉnh vào nồng độ Acid Ascorbic 36 ix MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Acid Ascorbic (AA) hay gọi Vitamin C vitamin quan trọng tế bào động vật có vú, cần thiết trình trao đổi chất, thường sử dụng để bổ sung lượng thức ăn không đủ, ngăn ngừa điều trị cảm lạnh thông thường, bệnh tâm thần, vô sinh, ung thư AIDS [1] Hầu hết lồi động vật tự tổng hợp vitamin C từ glucose; nhiên, người lồi động vật linh trưởng lại khơng có khả thiếu enzyme gulonolactone oxydase trình tự tổng hợp Vì vậy, người hấp thụ vitamin C qua đường thực phẩm dược phẩm Từ điều có lợi mà vitamin C mang lại cho sức khỏe người, có nỗ lực nghiên cứu chuyên sâu nhằm phát triển phương pháp đơn giản để xác định Vitamin C có thực phẩm dược phẩm thường dùng ngày Vì việc nghiên cứu xác định hàm lượng Acid Ascorbic - thành phần thiết yếu có hầu hết thực phẩm dược phẩm vấn đề cần thiết sức khoẻ cộng đồng Để xác định Vitamin C có nhiều cách, nghiên cứu sử dụng phương pháp điện hóa Phương pháp Von - Ampe biết đến phương pháp tiềm để phát lượng vết hợp chất vô hữu chúng đáp ứng tiêu chí đơn giản, rẻ tiền, độ nhạy cao Phương pháp Von - Ampe sử dụng để phát chất mà cụ thể xác định dược phẩm Chế tạo điện cực cách biến tính chúng với vật liệu lai hữu – vô cho phép chế tạo thiết bị tiềm phân tích lượng vết hợp chất vô hữu [2], [3], [4] Vật liệu khung Zeolite imidazolate kim loại ZIF - 67, có cấu trúc phối trí tứ diện với cation Co 2+ liên kết với cầu nối imidazole, loại vật liệu ZIF điển hình với độ bền nhiệt độ ổn định hóa học cao, linh hoạt mặt cấu trúc ZIF - 67 ứng dụng lưu trữ khí hấp phụ[5], [6], xúc tác [7], [8], sử dụng điện hóa độ dẫn điện Graphen Oxide dạng khử (rGO), dạng oxy hóa khử Graphene Oxide, thu hút quan tâm nhà khoa học cơng nghiệp điện tử nano điện hóa học tính chất trội độ dẫn điện cao, diện tích bề mặt riêng lớn ổn định hóa học [9], [10], [11] Việc kết hợp tính chất trội ZIF-67 rGO cho phép phát triển điện cực biến tính đa [12]