Chế tạo và nghiên cứu cấu trúc, tính chất điện hóa của một số điện cực biến tính vàng nano, ứng dụng phân tích lượng vết hg

VIN HN LM KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM HC VIN KHOA HC V CễNG NGH PHM TH HI YN CH TO V NGHIấN CU CU TRC, TNH CHT IN HểA CA MT S IN CC BIN TNH VNG NANO, NG DNG PHN TCH LNG VT Hg(II) ` LUN N TIN S HểA HC H Ni 2016 VIN HN LM KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM HC VIN KHOA HC V CễNG NGH PHM TH HI YN CH TO V NGHIấN CU CU TRC, TNH CHT IN HểA CA MT S IN CC BIN TNH VNG NANO, NG DNG PHN TCH LNG VT Hg(II) Chuyờn ngnh: Húa lý thuyt v Húa lý Mó s: 62.44.01.19 LUN N TIN S HểA HC NGI HNG DN KHOA HC: PGS.TS V TH THU H TS PHM HNG PHONG H Ni 2016 LI CAM OAN Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tụi v khụng trựng lp vi bt k cụng trỡnh khoa hc no khỏc Cỏc s liu, kt qu lun ỏn l trung thc, cha tng c cụng b trờn bt k no n thi im ny ngoi nhng cụng trỡnh ca tỏc gi H Ni, ngy thỏng Tỏc gi lun ỏn nm 201 Phm Th Hi Yn i LI CM N Tỏc gi xin by t lũng bit n sõu sc v lũng kớnh trng i vi Thy Cụ hng dn: PGS TS V Th Thu H v TS Phm Hng Phong bi nhng ch dn quý bỏu v phng phỏp lun v nh hng nghiờn cu lun ỏn c hon thnh Tỏc gi cng by t li cm n i vi Vin Húa hc, cng nh Hc vin Khoa hc v Cụng ngh - Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam ó to iu kin thun li v c s vt cht v thi gian tỏc gi hon thnh lun ỏn Tỏc gi ng thi gi li cm n chõn thnh n cỏc nh khoa hc v cỏc ng nghip Phũng ng dng Tin hc nghiờn cu Húa hc, c bit, GS.TS Lờ Quc Hựng, ó úng gúp cỏc ý kin xõy dng v trao i v cỏc lý thuyt cng nh thc tin lun ỏn c hon thin Cui cựng tỏc gi xin by t li cm n sõu sc nht n gia ỡnh, ngi thõn v bn bố ó luụn chia s, ng viờn tinh thn nhng lỳc khú khn v l ngun c v khụng th thiu i vi tỏc gi sut quỏ trỡnh thc hin lun ỏn ny Tỏc gi lun ỏn ii MC LC MC LC iii DANH MC CC T VIT TT vi DANH MC HèNH xi DANH MC BNG xvii M U 1 Lớ la chn ti Mc ớch, phm vi v i tng nghiờn cu ca ti í ngha khoa hc, ý ngha thc tin ca lun ỏn Ni dung nghiờn cu ca ti CHNG 1: TNG QUAN 1.1 Thy ngõn 1.1.1 Thy ngõn, cỏc dng tn ti ca thy ngõn 1.1.2 ng dng ca thy ngõn 1.1.3 Chu trỡnh chuyn húa ca thy ngõn mụi trng 1.1.4 c tớnh ca thy ngõn 1.2 Cỏc phng phỏp phõn tớch thy ngõn 1.2.1 Phng phỏp hp ph nguyờn t húa hi lnh 1.2.2 Phng phỏp hunh quang nguyờn t húa hi lnh 1.2.3 Phng phỏp ph plasma cm ng 1.2.4 Phng phỏp in húa 10 1.3 Cỏc loi in cc lm vic phng phỏp phõn tớch in húa 11 1.3.1 in cc vng 12 1.3.2 in cc cacbon 29 1.3.3 in cc boron-kim cng 34 1.3.4 in cc mng bitmut 34 1.3.5 in cc c bin tớnh bng n lp t sp xp cỏc hp cht hu c 35 1.4 ỏnh giỏ tng quan tỡnh hỡnh nghiờn cu 38 CHNG 2: THC NGHIM 41 2.1 Thit b v dng c 41 2.2 Vt liu v húa cht 42 2.2.1 Vt liu 42 2.2.2 Húa cht 42 iii 2.3 Ch to in cc 43 2.3.1 Vi in cc vng si 43 2.3.2 in cc vng nano dng ht 44 2.3.3 in cc vng nano dng xp hỡnh cõy 46 2.3.4 in cc bin tớnh n lp t sp xp hp cht hu c 48 2.4 Cỏc phộp o in húa 49 2.4.1 Kho sỏt tớnh cht in húa ca cỏc in cc ó ch to 49 2.4.2 Kho sỏt kh nng phõn tớch thy ngõn ca cỏc in cc ó ch to 51 2.5 Cỏc phn mm x lý s liu 53 CHNG 3: KT QU V THO LUN 54 3.1 Cu trỳc hỡnh thỏi hc b mt ca in cc vng kớch thc nano 54 3.1.1 in cc vng nano dng ht 54 3.1.2 in cc vng nano dng xp hỡnh cõy 57 3.2 Kho sỏt n nh ca tớn hiu in húa trờn cỏc in cc vng ó ch to 62 3.2.1 in cc vng a 62 3.2.2 Vi in cc vng si 63 3.2.3 in cc vng nano dng ht 64 3.2.4 in cc vng nano dng xp hỡnh cõy 66 3.3 Kho sỏt tớnh cht khuch tỏn v thun nghch ca phn ng in húa trờn cỏc in cc vng ó ch to 67 3.3.1 Tớnh cht khuch tỏn v thun nghch ca phn ng in húa trờn in cc vng a v cỏc in cc vng nano 68 3.3.2 Tớnh cht khuch tỏn v thun nghch ca phn ng in húa trờn vi in cc vng si 83 3.4 Kh nng ng dng cỏc in cc vng ó ch to phõn tớch thy ngõn 84 3.4.1 Tớn hiu thy ngõn trờn cỏc in cc vng ch to 84 3.4.2 Kho sỏt dung dch in li 85 3.4.3 Kho sỏt th in phõn kt ta thy ngõn 89 3.4.4 Kho sỏt nh hng thi gian kt ta to vng nano xp hỡnh cõy n tớn hiu o thy ngõn 90 3.4.5 Kho sỏt lp li 93 iv 3.4.6 So sỏnh tớn hiu dũng thy ngõn trờn cỏc in cc vng ó ch to 98 3.4.7 Xõy dng ng chun 100 3.4.8 ỏnh giỏ chung v kh nng phõn tớch thy ngõn ca cỏc in cc vng ó ch to 107 3.4.9 S dng cỏc in cc vng ó ch to phõn tớch mu, so sỏnh vi phng phỏp AAS 109 3.4.10 Kho sỏt nh hng ca cỏc kim loi khỏc 113 3.5 in cc bin tớnh bng n lp t sp xp ca hp cht hu c 115 3.5.1 Nghiờn cu kh hp ph lp AET-SAM v PET-SAM 115 3.5.2 Tớnh cht in húa h thun nghch ca in cc SAM/AuNP/GC 117 3.5.3 Kh nng xỏc nh thy ngõn ca in cc SAM/AuNP/GC 118 KT LUN 121 NHNG ểNG GểP MI CA LUN N 123 KIN NGH V XUT 124 TI LIU THAM KHO 125 DANH MC CễNG TRèNH CễNG B LIấN QUAN N LUN N 137 PH LC 138 v DANH MC CC T VIT TT í ngha Vit tt A Ahh Ah AA AAS AdSV AET AFM AFS ASV Au-PtNPs AuND AuND/Ccloth AuND/Pt AuNP AuNP/GC AuNP/Pt np-Au o-AT BFE C Clt Ting Anh Ting Vit Area Din tớch in cc Din tớch hỡnh hc ca in cc Din tớch hot ng in húa ca in cc Ascorbic acid Axit ascorbic Atomic Absorption Ph hp th nguyờn t Spectrophotometric Adsorptive Stripping Von Ampe hp ph hũa tan Voltammetry 2-Aminoethanethiol 2-Aminoethanethiol hydrochloride hydrochloride Atomic Force Microscope Kớnh hin vi lc nguyờn t Atomic Fluorescence Ph hunh quang nguyờn t Spectrophotometric Anodic Stripping Von Ampe hũa tan anot Voltammetry Au-Pt nanoparticles Hp kim vng-platin dng nano Au Nanodendrite Vng nano dng xp hỡnh cõy Au Nanodendrite on Vng nano dng xp hỡnh cõy carbon cloth trờn nn vi cacbon Au Nanodendrite on platin Vng nano dng xp hỡnh cõy trờn nn platin Au Nanoparticle Vng nano dng ht Au Nanoparticle on glassy Vng nano dng ht trờn nn carbon cacbon thy tinh Au Nanoparticle on platin Vng nano dng ht trờn nn platin Nanoporours-Au o-Amino thiophenol Bismuth Film Electrode Concentration vi Vng nano dng xp o-Amino thiophenol in cc mng Bitmut Nng Nng lý thuyt Ctt Ccloth CA -CD CE CFM CNT CPE Au-CRV CSV CV CVAAS CVAFS d D DME DMTD DPASV DPCSV DPV DTAB E Carbon cloth Chronoamperometry -cyclodextrin Counter Electrode Carbon Fiber Mat Electrode Carbon Nanotube Carbon Paste Electrode Au-crystal violet Cathodic Stripping Voltammetry Cyclic Voltammetry Cold Vapour Atomic Absorption Spectrophotometric Cold Vapour Atomic Fluorescence Spectrophotometric Electrode diameter Diffusion coefficient Dropping Mercury Electrode 2,5-dimercapto-1,3,4thiadiazole Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry Differential Pulse Cathodic Stripping Voltammetry Differential Pulse Voltammetry Dodecyltrimethylammonium bromide Difference between anodic peak potential and cathodic peak potential vii Nng thc t Vi cacbon Th tnh -cyclodextrin in cc i in cc tm dt si cacbon ng cacbon kớch thc nano in cc cacbon bt nhóo Au-crystal violet Von Ampe hũa tan catot Von Ampe quột th vũng Ph hp th nguyờn t húa hi lnh Ph hunh quang nguyờn t húa hi lnh ng kớnh in cc H s khuch tỏn in cc git thy ngõn 2,5-dimercapto-1,3,4thiadiazole Von Ampe hũa tan anot k thut xung vi phõn Von Ampe hũa tan catot k thut xung vi phõn Von-Ampe xung vi phõn Dodecyltrimethyl-ammonium bromide Hiu th nh pớc anot v catot Hiu th nh pớc anot v catot theo lý thuyt Epa, Epc Anodic peak potential, Th nh pớc anot, catot cathodic peak potential EOhm Ohm potential Th Ohm EPA US Environmental C quan Bo v Mụi trng Protection Agency Hoa K EU European Union Liờn minh Chõu u f Bc t GC Glassy Carbon Cacbon thy tinh GSH Glutathione Glutathione HMDE Hanging Mercury Drop in cc git thy ngõn treo Electrode HFHAHFAF His-Phe-His-Ala-His-Phe- His-Phe-His-Ala-His-Phe-AlaAla-Phe Phe IC Capacitive current Dũng in dung IF Faraday current Dũng Faraday ip Peak current Dũng pớc ipa, ipc Anodic peak current, Dũng pớc anot, catot cathodic peak current ICP-AES Inductively Coupled Quang ph phỏt x nguyờn t Plasma Atomic Emission cm ng Spectroscopy ICP-MS Inductively Coupled Ph plasma cm ng Plasma Mass Spectrometry IL Ionic liquid Cht lng ion ITO Indium tin oxide Oxit thic indi j current density Mt dũng in l Chiu di lm vic ca in cc vng si LOD Limit of detection Gii hn phỏt hin LSV Linear Scan Voltammetry Von-Ampe quột th tuyn tớnh LSASV Linear Scan Anodic Von Ampe hũa tan anot k Stripping Voltammetry thut quột tuyn tớnh MAA Mercaptoacetic Acid Mercaptoacetic Acid MAT 2-mercapto-5-amino2-mercapto-5-amino-1,3,41,3,4-thiadiazole thiadiazole Elth viii 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 with gold disk electrode: influence of copper, Analytica Chimica Acta, 2000, 410 (12), pp 97-105 F Okỗu, F.N Erta, H I Gửkỗel, et al., Anodic stripping voltammetric behaviour of mercury in chloride medium and its determination at a gold film electrode, Turk J Chem., 2005, 29, pp 355-366 S C C Monterroso, H M Carapuỗa, J E J Simóo, et al., Optimisation of mercury film deposition on glassy carbon electrodes: evaluation of the combined effects of pH, thiocyanate ion and deposition potential, Analytica Chimica Acta, 2004, 503 (2), pp 203-212 Rajkumar M., Soundappan, Thiagarajan, et al., Electrochemical detection of arsenic in various water samples, International Journal of Electrochemical Science, 2011, 6, pp 3164 - 3177 B Uslu & S A Ozkan, Solid electrodes in electroanalytical chemistry: present applications and prospects for high throughput screening of drug compounds, Combinatorial Chemistry & High Throughput Screening, 2007, 10, pp 495-513 V c Li, Nghiờn cu xỏc nh mt s dng thy ngõn cỏc mu sinh hc v mụi trng, Lun ỏn Tin s, Vin Húa hc, Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam, 2008, H Ni Phựng Th Thu Huyn, Xỏc nh lng vt thy ngõn bng phng phỏp chit pha rn - quang hc, Lun thc s, Trng i hc Khoa hc T nhiờn, 2012, H Ni Dng Th Tỳ Anh, Trnh Xuõn Gin & Tng Th Thanh Thy, Nghiờn cu xỏc nh ng thi hm lng vt As(III) v Hg (II) bng phng phỏp Von- ampe hũa tan anot s dng in cc mng vng, Tp phõn tớch Húa, Lý v Sinh hc, 2009, 14 (4), tr 44 48 Hong Nhõm, Húa hc Vụ c, 2, Nh xut bn giỏo dc, 2002, H Ni Phm Hựng Vit, Trn T Hiu & Nguyn Vn Ni, Húa Hc Mụi Trng, Trng i hc Khoa hc T nhiờn H Ni, 1999, H Ni Toxicological Profile for Mercury, U.S Department of Health and Human Services, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 1999, USA T Barkay, S M Miller & A O Summers, Bacterial mercury resistance from atoms to ecosystems, FEMS Microbiology Reviews, 2003, 27, pp 355-384 Mercury in Your Environment [online], 2016, US Environmental Protection Agency, Address: https://www.epa.gov/mercury T Labatzke & G Schlemmer, Ultratrace determination of mercury in water following EN and EPA standards using atomic fluorescence spectrometry, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2004, 378, pp 10751082 126 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 R I Pereiro & C A Dớaz, Speciation of mercury, tin, and lead compounds by gas chromatography with microwave-induced plasma and atomic-emission detection (GCMIPAED), Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2002, 372 (1), pp 74-90 J Sanz, A de Diego, J C Raposo, et al., Routine analysis of mercury species using commercially available instrumentation: chemometric optimisation of the instrumental variables, Analytica Chimica Acta, 2003, 486 (2), pp 255-267 M D Scanlon, U Salaj-Kosla, S Belochapkine, et al., Characterization of nanoporous gold electrodes for bioelectrochemical applications, Langmuir, 2012, 28 (4), pp 2251-2261 O V Shuvaeva, M A Gustaytis & G N Anoshin, Mercury speciation in environmental solid samples using thermal release technique with atomic absorption detection, Analytica Chimica Acta, 2008, 621 (2), pp 148-154 K H Grobecker & A Detcheva, Validation of mercury determination by solid sampling Zeeman atomic absorption spectrometry and a specially designed furnace, Talanta, 2006, 70 (5), pp 962-965 P Vinas, Pardo-M M., I Lopez-Garcia, et al., Determination of mercury in baby food and seafood samples using electrothermal atomic absorption spectrometry and slurry atomization, Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2001, 16 (6), pp 633-637 K Leopold, M Foulkes & P Worsfold, Methods for the determination and speciation of mercury in natural watersA review, Analytica Chimica Acta, 2010, 663 (2), pp 127-138 B Passariello, M Barbaro, S Quaresima, et al., Determination of mercury by inductively coupled plasma - mass spectrometry, Microchemical Journal, 1996, 54 (4), pp 348-354 A Stroh, U Vollkopf & E R Denoyer, Analysis of samples containing large amounts of dissolved solids using microsampling flow injection inductively coupled plasma mass spectrometry, Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 1992, (8), pp 1201-1205 J Shi, W Feng, M Wang, et al., Investigation of mercury-containing proteins by enriched stable isotopic tracer and size-exclusion chromatography hyphenated to inductively coupled plasma-isotope dilution mass spectrometry, Analytica Chimica Acta, 2007, 583 (1), pp 84-91 W R L Cairns, M Ranaldo, R Hennebelle, et al., Speciation analysis of mercury in seawater from the lagoon of Venice by on-line preconcentration HPLCICP-MS, Analytica Chimica Acta, 2008, 622 (1 2), pp 62-69 F M Matysik, Miniaturization of electroanalytical systems, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2003, 375 (1), pp 33-35 127 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 D A Brownson, Kampouris D K & C E Banks, Graphene electrochemistry: fundamental concepts through to prominent applications, Chemical Society Reviews, 2012, 41 (21), pp 6944-76 J M Pinilla, L Hernỏndez & A J Conesa, Determination of mercury by open circuit adsorption stripping voltammetry on a platinum disk electrode, Analytica Chimica Acta, 1996, 319 (12), pp 25-30 L Cui, J Wu & H Ju, Electrochemical sensing of heavy metal ions with inorganic, organic and bio-materials, Biosensors and Bioelectronics, 2015, 63, pp 276-286 K C Honeychurch, Screen-printed electrochemical sensors and biosensors for monitoring metal pollutants, Insciences Journal, 2012, (1), pp 1-51 G Munteanu, S Munteanu & D O Wipf, Rapid determination of zeptomole quantities of Pb2+ with the mercury monolayer carbon fiber electrode, Journal of Electroanalytical Chemistry, 2009, 632 (12), pp 177-183 J.N Jiang, H Q Luo & N B Li, Determination of copper(II) by anodic stripping voltammetry at a 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazol selfassembled monolayer-based gold electrode, Analytical Sciences Digital Library, 2006, 22, pp 1079-1083 W Yang, J J Gooding & D B Hibbert, Characterisation of gold electrodes modified with self-assembled monolayers of l-cysteine for the adsorptive stripping analysis of copper, Journal of Electroanalytical Chemistry, 2001, 516 (12), pp 10-16 D Martớn-Yerga, M B Gonzỏlez-Garcớa & A Costa-Garcớa, Use of nanohybrid materials as electrochemical transducers for mercury sensors, Sensors and Actuators B: Chemical, 2012, 165 (1), pp 143-150 C M Welch, O Nekrassova, X Dai, et al., Fabrication, characterisation and voltammetric studies of gold amalgam nanoparticle modified electrodes, ChemPhysChem, 2004, (9), pp 1405-1410 J Wang, B Tian, J Lu, et al., Remote electrochemical sensor for monitoring trace mercury, Electroanalysis, 1998, 10 (6), pp 399-402 J Inukai, S Sugita & K Itaya, Underpotential deposition of mercury on Au(111) investigated by in situ scanning tunnelling microscopy, Journal of Electroanalytical Chemistry, 1996, 403 (1), pp 159-168 Y Bonfil, M Brand & E Kirowa-Eisner, Trace determination of mercury by anodic stripping voltammetry at the rotating gold electrode, Analytica Chimica Acta, 2000, 424 (1), pp 65-76 A Giacomino, O Abollino, M Malandrino, et al., Parameters affecting the determination of mercury by anodic stripping voltammetry using a gold electrode, Talanta, 2008, 75 (1), pp 266-273 128 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 G M S Alves, J M C S Magalhóes, P Salaỹn, et al., Simultaneous electrochemical determination of arsenic, copper, lead and mercury in unpolluted fresh waters using a vibrating gold microwire electrode, Analytica Chimica Acta, 2011, 703 (1), pp 1-7 Tran Ngoc Huan, Le Quoc Hung, Vu Thi Thu Ha, et al., Spirally oriented Au microelectrode array sensor for detection of Hg (II), Talanta, 2012, 94, 284-288 T N Huan, T Ganesh, K S Kim, et al., A three-dimensional gold nanodendrite network porous structure and its application for an electrochemical sensing, Biosensors and Bioelectronics, 2011, 27 (1), pp 183-186 T A Ivandini, L Wijaya, J Gunlazuardi, et al., Modification of gold nanoparticles at carbon electrodes and the applications for arsenic(III) detections, Makara Journal of Science, 2012, 16 (1), pp 9-14 R G Compton & C E Banks, Understanding voltammetry (2nd edition), Imperial College Press, 2010 Phan Th Ngc Mai, Nghiờn cu ch to cỏc vi in cc v ng dng chỳng nghiờn cu in húa, Lun ỏn Tin s, Vin Húa hc, Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam, 2011, H Ni Lờ Th Vinh Hnh, Nghiờn cu tớnh cht in húa thuc n TNT trờn cỏc vt liu in cc khỏc nhm ng dng phõn tớch mụi trng, Lun ỏn tin s, Vin Húa hc, Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam, 2014, H Ni K Stulik, C Amatore, K Holub, et al., Microelectrodes Definitions, characterization, and applications (Technical report), Pure and Applied Chemistry, 2000, 72 (8), pp 1483-1492 C D Merritt & B L Justus, Fabrication of microelectrode arrays having high-aspect-ratio microwires, Chemistry of Materials, 2003, 15 (13), pp 2520-2526 S Szunerits & L Thouin, 10 - Microelectrode arrays A2 - Zoski, Cynthia G, In Handbook of Electrochemistry, Elsevier, Amsterdam, 2007, pp 391-428 C Cugnet, O Zaouak, A Renộ, et al., A novel microelectrode array combining screen-printing and femtosecond laser ablation technologies: Development, characterization and application to cadmium detection, Sensors and Actuators B: Chemical, 2009, 143 (1), pp 158-163 A Uhlig, U Schnakemberg & R Hintsche, Highly sensitive heavy metal analysis on platinum- and gold-ultramicroelectrode arrays, Electroanalysis, 1997, (2), pp 125-129 O Ordeig, C E Banks, J del Campo, et al., Trace detection of mercury(II) using gold ultra-microelectrode arrays, Electroanalysis, 2006, 18 (6), pp 573-578 129 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 A J Bard & L R Faulkner, Electrochemical methods : fundamentals and applications, second edition, John Wiley & Sons, Inc, 2000, New York P Salaỹn & C M G van den Berg, Voltammetric detection of mercury and copper in seawater using a gold microwire electrode, Analytical Chemistry, 2006, 78 (14), pp 5052-5060 J Wang, P Grỹndler, G U Flechsig, et al., Hot-wire stripping potentiometric measurements of trace mercury, Analytica Chimica Acta, 1999, 396 (1), pp 33-37 E Bernalte, C M Sỏnchez & E P Gil, Determination of mercury in ambient water samples by anodic stripping voltammetry on screenprinted gold electrodes, Analytica Chimica Acta, 2011, 689 (1), pp 6064 S Laschi, I Palchetti & M Mascini, Gold-based screen-printed sensor for detection of trace lead, Sensors and Actuators B: Chemical, 2006, 114 (1), pp 460-465 V Meucci, S Laschi, M Minunni, et al., An optimized digestion method coupled to electrochemical sensor for the determination of Cd, Cu, Pb and Hg in fish by square wave anodic stripping voltammetry, Talanta, 2009, 77 (3), pp 1143-1148 F Okỗu, F N Erta, H I Gửkỗel, et al., Determination of mercury in table salt samples by on-line medium exchange anodic stripping voltammetry, Talanta, 2008, 75, pp 442446 J H Luo, X X Jiao, N B Li, et al., Sensitive determination of Cd(II) by square wave anodic stripping voltammetry with in situ bismuthmodified multiwalled carbon nanotubes doped carbon paste electrodes, Journal of Electroanalytical Chemistry, 2013, 689, pp 130-134 T Hezard, K Fajerwerg, D Evrard, et al., Gold nanoparticles electrodeposited on glassy carbon using cyclic voltammetry: Application to Hg(II) trace analysis, Journal of Electroanalytical Chemistry, 2012, 664, pp 46-52 M Tominaga, T Shimazoe, M Nagashima, et al., Electrocatalytic oxidation of glucose at gold nanoparticle-modified carbon electrodes in alkaline and neutral solutions, Electrochemistry Communications, 2005, (2), pp 189-193 G Martớnez-Paredes, M B Gonzỏlez-Garcớa & A Costa-Garcớa, In situ electrochemical generation of gold nanostructured screen-printed carbon electrodes Application to the detection of lead underpotential deposition, Electrochimica Acta, 2009, 54 (21), pp 4801-4808 L Laffont, T Hezard, P Gros, et al., Mercury(II) trace detection by a gold nanoparticle-modified glassy carbon electrode using square-wave anodic stripping voltammetry including a chloride desorption step, Talanta, 2015, 141, pp 26-32 130 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 M P Ngoc Bui, C A Li, K N Han, et al., Simultaneous detection of ultratrace lead and copper with gold nanoparticles patterned on carbon nanotube thin film, Analyst, 2012, 137 (8), pp 1888-1894 E Bernalte, C M Sỏnchez & E P Gil, Gold nanoparticles-modified screen-printed carbon electrodes for anodic stripping voltammetric determination of mercury in ambient water samples, Sensors and Actuators B: Chemical, 2012, 161 (1), pp 669-674 D Li, J Li, X Jia, et al., Gold nanoparticles decorated carbon fiber mat as a novel sensing platform for sensitive detection of Hg(II), Electrochemistry Communications, 2014, 42, pp 30-33 T Hezard, K Fajerwerg, D Evrard, et al., Influence of the gold nanoparticles electrodeposition method on Hg(II) trace electrochemical detection, Electrochimica Acta, 2012, 73, pp 15-22 O Abollino, A Giacomino, M Malandrino, et al., Determination of Mercury by Anodic Stripping Voltammetry with a Gold NanoparticleModified Glassy Carbon Electrode, Electroanalysis, 2008, 20 (1), pp 75-83 O Abollino, A Giacomino, M Malandrino, et al., Voltammetric determination of methylmercury and inorganic mercury with an home made gold nanoparticle electrode, Journal of Applied Electrochemistry, 2009, 39 (11), pp 2209-2216 O Abollino, A Giacomino, M Ginepro, et al., Analytical Applications of a Nanoparticle-Based Sensor for the Determination of Mercury, Electroanalysis, 2012, 24 (4), pp 727-734 Y Lin, Y Peng & J Di, Electrochemical detection of Hg(II) ions based on nanoporous gold nanoparticles modified indium tin oxide electrode, Sensors and Actuators B: Chemical, 2015, 220, pp 1086-1090 J Fang, X Ma, H Cai, et al., Nanoparticle-aggregated 3D monocrystalline gold dendritic nanostructures, Nanotechnology, 2006, 17, pp 58415845 Y Qin, Y Song, N Sun, et al., Ionic liquid-assisted growth of singlecrystalline dendritic gold nanostructures with a three-fold symmetry, Chemistry of Materials, 2008, 20 (12), pp 3965-3972 G Lu, C A Li & G Shi, Synthesis and characterization of 3D dendritic gold nanostructures and their use as substrates for surface-enhanced raman scattering, Chemistry of Materials, 2007, 19 (14), pp 3433-3440 K Jasuja & V Berry, Implantation and growth of dendritic gold nanostructures on graphene derivatives: electrical property tailoring and raman enhancement, ACS Nano, 2009, (8), pp 2358-2366 T Huang, F Meng & L Qi, Controlled synthesis of dendritic gold nanostructures assisted by supramolecular complexes of surfactant with cyclodextrin, Langmuir, 2010, 26 (10), pp 7582-7589 131 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 X Xu, J Jia, X Yang, et al., A templateless, surfactantless, simple electrochemical route to a dendritic gold nanostructure and its application to oxygen reduction, Langmuir, 2010, 26 (10), pp 76277631 F Li, X Han & S Liu, Development of an electrochemical DNA biosensor with a high sensitivity of fM by dendritic gold nanostructure modified electrode, Biosensors and Bioelectronics, 2011, 26 (5), pp 2619-2625 Z Y Lv, L P Mei, W Y Chen, et al., Shaped-controlled electrosynthesis of gold nanodendrites for highly selective and sensitive SERS detection of formaldehyde, Sensors and Actuators B: Chemical, 2014, 201, pp 92-99 T H Lin, C W Lin, H H Liu, et al., Potential-controlled electrodeposition of gold dendrites in the presence of cysteine, Chemical Communications, 2011, 47 (7), pp 2044-2046 M Rievaj, Mesỏro & D Bustin, Mercury traces determination by voltammetry on gold fibre microelectrode in some food samples, Chemical Papers, 1993, 47 (1), pp 3133 Z Penghui, D Sheying, G Guangzhe, et al., Simultaneous determination of Cd2+, Pb2+, Cu2+ and Hg2+ at a carbon paste electrode modified with ionic liquid-functionalized ordered mesoporous silica, Bulletin of the Korean Chemical Society, 2010, 31 (10), pp 2949-2954 J Gong, T Zhou, D Song, et al., Stripping voltammetric detection of mercury(II) based on a bimetallic Au-Pt inorganic-organic hybrid nanocomposite modified glassy carbon electrode, Analytical Chemistry, 2010, 82, pp 567573 A Widmann & C M G van den Berg, Mercury detection in seawater using a mercaptoacetic acid modified gold microwire electrode, Electroanalysis, 2005, 17 (10), pp 825-831 S Huan, C Jiao, Q Shen, et al., Determination of heavy metal ions in mixed solution by imprinted SAMs, Electrochimica Acta, 2004, 49 (25), pp 4273-4280 A Afkhami, H Bagheri, H Khoshsafar, et al., Simultaneous trace-levels determination of Hg(II) and Pb(II) ions in various samples using a modified carbon paste electrode based on multi-walled carbon nanotubes and a new synthesized Schiff base, Analytica Chimica Acta, 2012, 746, pp 98-106 L.Q Hung, N.H Anh, V.T.T Ha, et al., Anodic stripping voltammetric determination of trace cadmium using carbon paste electrode modified by 1-butyl-3-methylinidazolium tetraflouroborate ionic liquid, Asian Journal of Chemistry, 2014, 26 (22), pp 7557-7563 132 100 F Curet, E O Vilar & E B Cavalcanti, Carbon fibre cloth as an electrode material: electrical conductivity and mass transfer, Journal of Applied Electrochemistry, 32 (10), pp 1175-1182 101 Y S Ly, K S Kim, H T Kim, et al., Measuring mercury ion concentration with a carbon nano tube paste electrode using the cyclic voltammetry method, Journal of Applied Electrochemistry, 2005, 35 (6), pp 567-571 102 X Wang, S Wu, H Liu, et al., Graphene-gold nanoparticle composite film modified electrode for determination of trace mercury in environmental water, Chinese journal of chemical physics, 2013, 26 (5), pp 590-596 103 J Chang, G Zhou, E R Christensen, et al., Graphene-based sensors for detection of heavy metals in water: a review, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2014, 406 (16), pp 3957-3975 104 T Zhang, Z Cheng, Y Wang, et al., Self-assembled 1-octadecanethiol monolayers on graphene for mercury detection, Nano Letters, 2010, 10 (11), pp 4738-4741 105 J Gong, T Zhou, D Song, et al., Monodispersed Au nanoparticles decorated graphene as an enhanced sensing platform for ultrasensitive stripping voltammetric detection of mercury(II), Sensors and Actuators B: Chemical, 2010, 150 (2), pp 491-497 106 A Manivannan, M S Seehra, D A Tryk, et al., Electrochemical detection of ionic mercury at boron-doped diamond electrodes, Analytical Letters, 2002, 35 (2), pp 355-368 107 A Manivannan, M S Seehra & A Fujishima, Detection of mercury at the ppb level in solution using boron-doped diamond electrode, Fuel Processing Technology, 2004, 85 (67), pp 513-519 108 A Manivannan, L Ramakrishnan, M S Seehra, et al., Mercury detection at boron doped diamond electrodes using a rotating disk technique, Journal of Electroanalytical Chemistry, 2005, 577 (2), pp 287-293 109 D Yang, L Wang, Z Chen, et al., Anodic stripping voltammetric determination of traces of Pb(II) and Cd(II) using a glassy carbon electrode modified with bismuth nanoparticles, Microchimica Acta, 2014, 181 (11-12), pp 1199-1206 110 L T Tufa, K Siraj & T R Soreta, Electrochemical determination of lead using bismuth modified glassy carbon electrode, Russian Journal of Electrochemistry, 2013, 49 (1), pp 59-66 111 V Rehacek, I Hotovy, M Vojs, et al., Bismuth film electrodes for heavy metals determination, Microsystem Technologies, 2008, 14 (4-5), pp 491-498 133 112 A Economou & P R Fielden, Mercury film electrodes: developments, trends and potentialities for electroanalysis, Analyst, 2003, 128 (3), pp 205-213 113 Q Lin, H M Lin, Y H Zhang, et al., Determination of trace Pb(II), Cd(II) and Zn(II) using differential pulse stripping voltammetry without Hg modification, Science China Chemistry, 2013, 56 (12), pp 17491756 114 X He, Z Su, Q Xie, et al., Differential pulse anodic stripping voltammetric determination of Cd and Pb at a bismuth glassy carbon electrode modified with Nafion, poly(2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole) and multiwalled carbon nanotubes, Microchimica Acta, 2011, 173 (1-2), pp 95-102 115 I Cesarino, C Gouveia-Caridade, R Pauliukait, et al., Characterization and application of bismuth-film modified graphite-polyurethane composite electrodes, Electroanalysis, 2010, 22 (13), pp 1437-1445 116 E Chow, D B Hibbert & J J Gooding, Voltammetric detection of cadmium ions at glutathione-modified gold electrodes, Analyst, 2005, 130, pp 831-837 117 Y Wu, N Bing Li & H Qun Luo, Electrochemical determination of Pb(II) at a gold electrode modified with a self-assembled monolayer of 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole, Microchimica Acta, 2008, 160 (1-2), pp 185-190 118 Y Arima & H Iwata, Effects of surface functional groups on protein adsorption and subsequent cell adhesion using self-assembled monolayers, Journal of Materials Chemistry, 2007, 17 (38), pp 40794087 119 M Lessel, O Bọumchen, M Klos, et al., Self-assembled silane monolayers: an efficient step-by-step recipe for high-quality, low energy surfaces, Surface and Interface Analysis, 2015, 47 (5), pp 557-564 120 T Bauer, T Schmaltz, T Lenz, et al., Phosphonate- and carboxylatebased self-assembled monolayers for organic devices: a theoretical study of surface binding on aluminum oxide with experimental support, ACS Applied Materials & Interfaces, 2013, (13), pp 6073-6080 121 C A Widrig, C H Chung & M D Porter, The electrochemical desorption of n-alkanethiol monolayers from polycrystalline Au and Ag electrodes, Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry, 1991, 310 (1), pp 335-359 122 P H Phong, N H Anh, L Q Hung, et al., Voltammetric behavior of two stacking layers of copper-bound 3- mercaptopropionic selfassembled monolayers on gold electrode and application in enhancement of detection of Cu(II), Asian Journal of Chemistry, 2013, 25 (3), pp 1456-1460 134 123 Phm Hng Phong, Nguyn Hong Anh, Lờ Quc Hựng, et al., Sensor in húa s dng n lp t sp xp 3-mercaptopropionic acid trờn vng nano xỏc nh lng vt ng, Tp Húa hc, 2012, 50 (4B), tr 215-218 124 S J Ding, B W Chang, C C Wu, et al., Impedance spectral studies of self-assembly of alkanethiols with different chain lengths using different immobilization strategies on Au electrodes, Analytica Chimica Acta, 2005, 554 (12), pp 43-51 125 P H Phong, D.T Huyen, N.H Anh, et al., Effects of introducing 2aminoethanethiol into 4-pyridineethanethiol self-assembled monolayer applicable to enhance sensitivity of Hg(II) electrochemical analysis, Journal of New Materials for Electrochemical Systems, 2015, 18, pp 207-212 126 N Daud, N A Yusof & T W Tee, Development of electrochemical sensor for detection of mercury by exploiting His-Phe-His-Ala-His-PheAla-Phe modified electrode, International Journal of Electrochemical Science, 2011, 6, pp 2798 - 2807 127 N L Dias Filho, G L Okajima, G Pires, et al., Voltammetry of mercury (II) based on an organo-clay modified graphite electrode, Portugaliae Electrochimica Acta, 2008, 26, pp 163-179 128 A J Bard & L R Faulkner, Electrochemical methods : fundamentals and applications, second edition, John Wiley & Sons, Inc, 2000, New York 129 Trn Cao Sn, Thm nh Phng Phỏp Trong Phõn Tớch Húa Hc V Vi Sinh Vt, NXB Khoa Hc K Thut, 2010, tr 32-37, H Ni 130 P.H Phong, N.H Anh, L.Q Hung, et al., Highly sensitive determination of Hg(II) using self-assembled monolayer of 4-pyridineethanthiol on gold nanoparticles modified-glassy carbon electrode pretreated by exclusively cathodic polarization, Asian Journal of Chemistry, 2013, 25 (12), pp 6562-6568 131 M S El-Deab, T Sotomura & T Ohsaka, Size and crystallographic orientation controls of gold nanoparticles electrodeposited on GC electrodes, Journal of The Electrochemical Society, 2005, 152 (1), pp C1-C6 132 S Cherevko, X Xing & C H Chung, Electrodeposition of threedimensional porous silver foams, Electrochemistry Communications, 2010, 12 (3), pp 467-470 133 J Wang, Analytical electrochemistry, 2006, Wiley-VCH 134 A Ressine, C Vaz-Domớnguez, V M Fernandez, et al., Bioelectrochemical studies of azurin and laccase confined in threedimensional chips based on gold-modified nano-/microstructured silicon, Biosensors and Bioelectronics, 2010, 25 (5), pp 1001-1007 135 135 C Fernandez, A C L Conceiỗóo, R Rial-Otero, et al., Sequential flow injection analysis system on-line coupled to high intensity focused ultrasound: green methodology for trace analysis applications as demonstrated for the determination of inorganic and total mercury in waters and urine by cold vapor atomic absorption spectrometry, Analytical Chemistry, 2006, 78 (8), pp 2494-2499 136 J L Capelo, I Lavilla & C Bendicho, Room temperature sonolysisbased advanced oxidation process for degradation of organomercurials: application to determination of inorganic and total mercury in waters by flow injection-cold vapor atomic absorption spectrometry, Analytical Chemistry, 2000, 72 (20), pp 4979-4984 137 J Sanz, J C Raposo, J Larreta, et al., On-line separation for the speciation of mercury in natural waters by flow injection-cold vapouratomic absorption spectrometry, Journal of Separation Science, 2004, 27 (14), pp 1202-1210 138 A Ulman, Formation and structure of self-assembled monolayers, Chemical Reviews, 1996, 96 (4), pp 1533-1554 139 J J Calvente, Z Kovỏovỏ, M D Sanchez, et al., Desorption of spontaneously adsorbed and electrochemically readsorbed 2mercaptoethanesulfonate on Au(111), Langmuir, 1996, 12 (23), pp 5696-5703 140 M Riskin, B Basnar, E Katz, et al., Cyclic control of the surface properties of a monolayer-functionalized electrode by the electrochemical generation of Hg nanoclusters, Chemistry A European Journal, 2006, 12 (33), pp 8549-8557 136 DANH MC CễNG TRèNH CễNG B LIấN QUAN N LUN N ng Thanh Huyn, Phm Th Hi Yn, Nguyn Hong Anh, Phm Hng Phong, Bc u ng dng sensor in húa cú cu trỳc nano xỏc nh lng vt thy ngõn nc bin, Tp Húa hc, 52 (6A), 181-185, 2014 Phm Th Hi Yn, V Th Thu H v Phm Hng Phong, c tớnh Von Ampe hũa tan ca Hg(II) trờn in cc vng cú cu trỳc b mt khỏc nhau, Tp Khoa hc v Cụng ngh, 53(1B), 317-325, 2015 Pham Thi Hai Yen, Vu Thi Thu Ha, Pham Khac Duy and Vu Hai Dang, Investigation of electrochemical properties of homemade nano gold electrodes and application in determination of Hg(II) at the trace levels, Tp Húa hc, 53(5), 657-662, 2015 Phm Th Hi Yn, V Th Thu H, Phm Hng Phong, Manufacture of gold-wire microelectrode applicable to analyse of the trace concentration of Hg(II), Tp Húa hc, 53(6), 695-699, 2015 Pham Khac Duy, Pham Thi Hai Yen, Seulah Chun, Vu Thi Thu Ha, Hoeil Chung, Carbon fiber clothsupported Au nanodendrites as a rugged surface-enhanced Raman scattering substrate and electrochemical sensing platform, Sensors and Actuators B, 225, 377-383, 2016 137 PH LC Ph lc 1: Phiu kt qu phõn tớch mu bng phng phỏp AAS a ch phõn tớch: Phũng Húa phõn tớch Vin Húa hc Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam Phiu kt qu (ớnh kốm trang sau) 138 139 Ph lc 2: c tớnh k thut ca vi cacbon Loi W0S1002 140 [...]... hữu cơ để phân tích thủy ngân là một hướng nghiên cứu rất mới trong nước hiện nay, đặc biệt là dạng cấu trúc vàng nano xốp hình cây Do đó, chúng tôi lựa chọn đề tài: Chế tạo và nghiên cứu cấu trúc, tính chất điện hóa của một số điện cực biến tính vàng nano, ứng dụng phân tích lượng vết Hg( II)” làm đề tài nghiên cứu cho luận án với mục tiêu chế tạo một số loại điện cực biến tính vàng cấu trúc nano, đánh... những đặc tính về cấu trúc và tính chất điện hóa của chúng và khảo sát khả năng ứng dụng của các điện cực vào phân tích ion Hg( II) trong môi trường nước 2 Mục đích, phạm vi và đối tượng nghiên cứu của đề tài Đề tài luận án được thực hiện nhằm mục đích nghiên cứu cấu trúc cũng như tính chất điện hóa của một số điện cực tự chế tạo: các điện cực vàng cấu trúc nano và vàng nano biến tính bằng hợp chất hữu... tính điện hóa của các loại điện cực  Khảo sát khả năng ứng dụng các điện cực vào phân tích thủy ngân (II):  Khảo sát tín hiệu điện hóa của thủy ngân khi xác định bằng các điện cực vàng đã chế tạo  Khảo sát điều kiện tối ưu cho phân tích Hg( II) trên các điện cực  Xây dựng được đường chuẩn tương ứng với từng điện cực  Đánh giá khả năng phân tích Hg( II) của các điện cực đã chế tạo  Ứng dụng vào phân. .. điện hóa sử dụng các loại điện cực mới với độ nhạy, độ lặp lại, độ chính xác cao, quy trình đơn giản 4 Nội dung nghiên cứu của đề tài  Chế tạo các loại điện cực vàng có cấu trúc nano khác nhau, vi điện cực vàng sợi và điện cực vàng đĩa, điện cực vàng nano biến tính bằng đơn lớp tự sắp xếp các hợp chất hữu cơ  Đánh giá hình thái bề mặt của các điện cực vàng nano chế tạo được  Đánh giá những đặc tính. .. với vi điện cực vàng kích thước cỡ micromet và điện cực vàng đĩa kích thước mm Từ đó định hướng khả năng ứng dụng vào việc phát hiện và định lượng thủy ngân có trong mẫu nước 2 Các điện cực biến tính vàng nano được lựa chọn để nghiên cứu với mục đích đánh giá tính chất điện hóa của các dạng cấu trúc nano khác nhau và ứng dụng vào phân tích thủy ngân với mong muốn cấu trúc nano giúp làm tăng diện tích. .. các điện cực đã chế tạo 3 Ý nghĩa thực tiễn: Chủ động chế tạo các loại điện cực vàng có khả năng định lượng Hg( II) ở nồng độ vết có trong mẫu nước với độ nhạy cao, mở ra khả năng xây dựng quy trình phân tích Hg( II) trên điện cực chế tạo ứng dụng trong thực tiễn Như vậy, lần đầu tiên ở Việt Nam, các loại điện cực vàng cấu trúc nano và điện cực vàng nano biến tính bằng hợp chất hữu cơ được nghiên cứu đánh... đường nền thấp do có độ dẫn điện tốt Điện cực vàng còn có thể hoạt động như một chất xúc tác cho một số phản ứng hóa học và phản ứng điện hóa Một ưu điểm khác của các điện cực loại này là dễ gia công để chế tạo thành các dạng điện cực khác nhau, và có thể tái tạo lại dễ dàng [2, 16] Khi ứng dụng trong phân tích thủy ngân, vàng là vật liệu hoàn hảo để chế tạo điện cực làm việc do có ái lực lớn với thủy... không có (nền) và có Hg( II) nồng độ 1 ppb 119 xvi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Một số kết quả ứng dụng điện cực Au vào phân tích Hg( II) 27 Bảng 1.2: Một số kết quả ứng dụng các loại điện cực cacbon vào phân tích Hg( II) đã được công bố 33 Bảng 1.3: Tổng hợp một số công trình công bố sử dụng điện cực biến tính đơn lớp tự sắp xếp hợp chất hữu cơ vào xác định Hg( II) 37 Bảng 2: Chế độ đo trong... vực phân tích thủy ngân chủ yếu sử dụng các phương pháp AAS [17] hoặc phương pháp chiết pha rắn-quang học [18]…, rất ít các nghiên cứu tập trung vào phân tích thủy ngân bằng phương pháp điện hóa, như nghiên cứu của tác giả Dương Thị Tú Anh [19] Trong đó, điện cực được tác giả sử dụng là điện cực màng vàng Các điện cực vàng cấu trúc nano, và vàng nano biến tính bằng đơn lớp tự sắp xếp (SAM) hợp chất. .. tích hoạt động của bề mặt điện cực từ đó làm tăng tín hiệu điện hóa trong phép phân tích, giảm giới hạn phát hiện trên điện cực Vi điện cực dạng sợi được nghiên cứu với mong muốn điện cực vẫn có được những ưu điểm đặc trưng của vi điện cực, trong khi diện tích của điện cực lớn hơn các loại vi điện cực dạng đĩa khác nên có thể làm tăng tín hiệu điện hóa trong phép phân tích Các điện cực biến tính bằng đơn ... dạng cấu trúc vàng nano xốp hình Do đó, lựa chọn đề tài: Chế tạo nghiên cứu cấu trúc, tính chất điện hóa số điện cực biến tính vàng nano, ứng dụng phân tích lượng vết Hg( II)” làm đề tài nghiên cứu. .. HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ  PHẠM THỊ HẢI YẾN CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA MỘT SỐ ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH VÀNG NANO, ỨNG DỤNG PHÂN TÍCH... vi điện cực vàng sợi điện cực vàng đĩa, điện cực vàng nano biến tính đơn lớp tự xếp hợp chất hữu  Đánh giá hình thái bề mặt điện cực vàng nano chế tạo  Đánh giá đặc tính điện hóa loại điện cực