Nghiên cứu biến tính graphen oxit dạng khử bằng sắt oxit và ứng dụng (tt)

Sample ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ -***** - NGUYỄN THỊ ANH THƯ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH GRAPHEN OXIT DẠNG KHỬ BẰNG SẮT OXIT VÀ ỨNG DỤNG Demo Version - Select.Pdf SDK LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC Batch PDF Merger Huế, 2019 Sample ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ -***** - NGUYỄN THỊ ANH THƯ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH GRAPHEN OXIT DẠNG KHỬ BẰNG SẮT OXIT VÀ ỨNG DỤNG Demo Version - Select.Pdf SDK Chuyên ngành: Hoá lý thuyết Hoá lý Mã số: 62.44.01.19 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đinh Quang Khiếu PGS.TS Nguyễn Thị Vương Hoàn Batch PDF Merger Huế, 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên c ứu riêng tôi, số liệu kết nghiên cứu đưa luận án trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả Nguyễn Thị Anh Thư Demo Version - Select.Pdf SDK ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đinh Quang Khiếu PGS.TS Nguyễn Thị Vương Hồn tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm, khoa Hoá học- trường Đại học Sư phạm, phòng Sau đại học-trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Trần Dương, trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế; PGS.TS Nguyễn Hải Phong, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế; TS Nguyễn Đức Cường-khoa Du lịch, Đại học Huế; GS.TS Nguyễn Văn Hiếu, trường Đại học Bách khoa Hà Nội; PGS.TS Võ Viễn, Đại học Quy Nhơn; ThS Lê Cao Demo Version - Select.Pdf SDK Nguyên; ThS Phùng Hữu Hiền, trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế tận tình giúp đỡ tơi thực luận án Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, b ạn bè đồng nghiệp động viên giúp đỡ hoàn thành luận án Tác giả Nguyễn Thị Anh Thư iii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii DANH MỤC CÁC BẢNG xii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 GRAPHIT, GRAPHIT OXIT/GRAPHEN OXIT VÀ GRAPHEN OXIT DẠNG KHỬ 1.1.1 Graphit 1.1.2 Graphit oxit graphen oxit 1.1.2.1 Giới thiệu graphit oxit graphen oxit 1.1.2.2 Các phương pháp tổng hợp graphit oxit/graphen oxit 1.1.2.3 Cấu trúc GO Demo Version - Select.Pdf SDK 1.1.3 Graphen oxit dạng khử (reduced graphene oxide: rGO) 10 1.1.3.1 Graphen graphen oxit dạng khử 10 1.1.3.2 Tổng hợp graphen .11 1.1.4 Ứng dụng graphen oxit graphen 16 1.2 BIẾN TÍNH GRAPHEN/GRAPHEN OXIT BẰNG OXIT KIM LOẠI VÀ ỨNG DỤNG .17 1.3 COMPOSIT SẮT TỪ OXIT/GRAPHEN 19 1.3.1 Tổng hợp composit sắt từ oxit/graphen 20 1.3.1.1 Phương pháp tổng hợp trực tiếp 20 1.3.1.2 Phương pháp gián tiếp 23 1.3.2 Một số ứng dụng composit Fe3O4/rGO(GO) 24 1.3.2.1 Ứng dụng hấp phụ .25 1.3.2.2 Ứng dụng điện hoá 26 1.4 SƠ LƯỢC VỀ CẢM BIẾN KHÍ DỰA TRÊN -Fe2O3 .28 iv Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẶC TRƯNG VẬT LIỆU 32 2.1.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction: XRD) 32 2.1.2 Phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 33 2.1.3 Phương pháp phổ hồng ngoại (FTIR) 33 2.1.4 Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy-SEM) 34 2.1.5 Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy: TEM) 34 2.1.6 Phổ quang điện tử tia X (XPS) 35 2.1.7 Phương pháp phân tích nhiệt 35 2.1.8 Phương pháp xác định tính chất từ vật liệu 36 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 36 2.2.1 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 36 2.2.2 Phương pháp Von-Ampe hòa tan 37 2.3 THỰC NGHIỆM 38 2.3.1 Hoá chất 38 Demooxit Version Select.Pdf SDK 2.3.2 Tổng hợp graphit (GrO) và- graphen oxit (GO) 39 2.3.3 Tổng hợp graphen oxit dạng khử (rGO) 39 2.3.4 Tổng hợp composit oxit sắt từ/graphen oxit dạng khử (Fe 3O4/rGO) 39 2.4.5 Chuẩn bị điện cực 41 2.4.6 Chế tạo cảm biến 42 2.4.7 Khảo sát hấp phụ ion kim loại lên vật liệu Fe 3O4/rGO tổng hợp 43 2.4.7.1 Xác định điểm điện tích khơng (pHPZC) 43 2.4.7.3 Nghiên cứu động học hấp phụ 43 2.4.7.4 Ảnh hưởng ion cạnh tranh đến hấp phụ As(V) lên vật liệu Fe3O4/rGO .44 2.4.8 Ứng dụng điện cực than thuỷ tinh biến tính xác định paracetamol (PRC) 44 2.4.9 Khảo sát tính nhạy khí cảm biến 45 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 TỔNG HỢP COMPOSIT Fe3O4/rGO VÀ NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ CÁC ION KIM LOẠI NẶNG .46 v 3.1.1 Đặc trưng vật liệu tổng hợp 46 3.1.2 Ứng dụng composit Fe3O4/rGO hấp phụ ion kim loại nặng 53 3.1.2.1 Xác định điểm điện tích khơng (pHPZC) 53 3.1.2.2 Ảnh hưởng pH đến hấp phụ 53 3.1.2.3 Động học hấp phụ .56 3.1.2.4 Đẳng nhiệt hấp phụ 64 3.1.2.5 Ảnh hưởng ion cạnh tranh đến hấp phụ As(V) lên Fe3O4/rGO 69 3.2 TỔNG HỢP COMPOSIT Fe3O4/rGO ỨNG DỤNG TRONG CẢM BIẾN ĐIỆN HĨA VÀ CẢM BIẾN KHÍ 71 3.2.1 Đặc trưng vật liệu tổng hợp 72 3.2.2 Ứng dụng composit Fe3O4/rGO biến tính điện cực 77 3.2.2.1 Khảo sát điều kiện để biến tính điện cực 77 3.2.2.2 Tính chất điện hóa PRC điện cực biến tính .82 3.2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu Von-Ampe hòa tan 83 3.2.2.4 Khoảng tuyến tính, giới hạn phát độ lặp lại 90 3.2.2.5 XácDemo định PRC mẫu thực .93 Version - Select.Pdf SDK 3.2.3 Ứng dụng composit Fe3O4/rGO cảm biến khí 94 3.2.3.1 Đặc trưng composit Fe3O4/rGO sau xử lý nhiệt 94 3.2.3.2 Ứng dụng cảm biến khí .97 KẾT LUẬN 106 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG B Ố LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AA Axit ascorbic (Ascorbic acid) AAS Phổ hấp thụ nguyên tử (Atomic absorption spectroscopy) ABS Dung dịch đệm axetat (Acetate buffer solution) AU Axit uric (Uric acid) BET Brunauer-Emmet-Teller BRBS Dung dịch đệm Britton-Robinson (Britton-Robinson buffer solution) CBS Dung dịch đệm citrat (Citrate buffer solution) CF Cafein (Caffeine) CV Von-Ampe vòng (Cyclic voltammograms) DLHP Dung lượng hấp phụ DMF Demo Version - Select.Pdf SDK Dimethylformamide DP Xung vi phân (Differential Pulse) DP-ASV Von-Ampe hoà tan anot xung vi phân (Anodic Stripping Voltammetry- Differential Pulse) Eacc Thế làm giàu (Accumulation potential) Ep,a Thế đỉnh anot Ep,c Thế đỉnh catot FT-IR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier-transform infrared spectroscopy) GCE Điện cực than thuỷ tinh (Glassy carbon electrode) GO Graphen oxit (Graphene oxide) GrO Graphit oxit (Graphite oxide) HPLC Sắc ký lỏng hiệu cao (high-performance liquid chromatography) vii Ip,a Dòng đ ỉnh anot Ip,c Dòng đỉnh catot IE Hiệu gây cản (Inhibition efficiency) IUPAC Hiệp hội hoá học ứng dụng quốc tế (International Union of Pure and Applied Chemistry) LC-MS Sắc ký lỏng khối phổ (Liquid chromatography–mass spectrometry) PBS Dung dịch đệm photphat (Phosphate buffer solution) rGO Graphen oxit dạng khử (Reduced graphene oxide) PRC Paracetamol RSD Độ lệch chuẩn tương đối (Relative Standard Deviation) Ra Điện trở khơng khí Rg Điện trở khí cần đo tacc Thời gian làm giàu (Accumulation time) TEM Hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscopy) recov Thời gian phục- Select.Pdf hồi Demo Version SDK resp Thời gian đáp ứng UBS Dung dịch đệm Urotropin (Urotropin buffer solution) VSM Từ kế mẫu rung (Vibrating Sample Magnetometer) XPS Phổ quang điện tử tia X (X-ray photoelectron spectroscopy) XRD Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction) viii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cấu trúc graphit .5 Hình 1.2 Các mơ hình cấu trúc GO 10 Hình 1.3 Hình ảnh graphen mơ 11 Hình 1.4 Sơ đồ tổng hợp graphen từ graphit 12 Hình 1.5 Cơ chế đề nghị cho phản ứng khử nhóm epoxy, hydroxyl đixeton HI/CH3COOH .14 Hình 1.6 Cơ ch ế khử nhóm epoxyl hydroxyl hyđroxylamin 15 Hình 1.7 Sơ đồ biến tính graphen oxit sắt mangan .19 Hình 1.8 Sơ đồ tổng hợp Fe3O4/rGO theo phương pháp khử trực tiếp 20 Hình 1.9 Minh họa trình tổng hợp Fe3O4/graphen 21 Hình 1.10 Sơ đồ minh họa hình thành composit Fe3O4/rGO từ GO Fe2+ .22 Demo Version - Select.Pdf SDK Hình 1.11 Minh họa sơ đồ tổng hợp Fe3O4/graphen Wang .23 Hình 1.12 Minh họa sơ đồ tổng hợp Fe3O4/graphen Liang .23 Hình 1.13 Minh họa sơ đồ tổng hợp Fe3O4/graphen Kireeti .24 Hình 1.14 Sự thay đổi lượng sau hấp phụ tiểu phân tích điện 28 Hình 1.15 Đ ộ hồi đáp cảm biến α-Fe2O3 nano hạt nano etanol nhiệt độ khác 29 Hình 1.16 (a) Độ hồi đáp cảm biến α- Fe2O3 kiểu bóng rỗng (nhiệt độ từ 250 C đến 450 C, nồng độ etanol từ 50 đến 500 ppm); (b) Điện trở cảm biến theo thời gian 450 C 30 Hình 1.17 Độ hồi đáp (Ra/Rg) cảm biến α-Fe2O3 kiểu chuỗi (nanostrings) kiểu dây thừng (nanoropes) (a) etanol 100 ppm nhiệt độ khác nhau; (b) Etanol nồng độ khác nhau, nhiệt độ 240 C .31 Hình 2.1 Sơ đồ tia tới tia phản xạ mạng tinh thể 32 ix Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp composit Fe3O4/rGO từ rGO hỗn hợp muối Fe(II), Fe(III) .40 Hình 2.3 Sơ đồ tổng hợp composit Fe3O4/rGO từ rGO muối Fe(II) 41 Hình 2.4 Sơ đồ cảm biến khí .42 Hình 3.1 Giản đồ XRD mẫu graphit 46 Hình 3.2 Giản đồ XRD mẫu GO, rGO, Fe3O4/rGO từ hỗn hợp hai muối Fe(II) Fe(III) 46 Hình 3.3 Phổ hồng ngoại mẫu GO, rGO Fe3O4/rGO .48 Hình 3.4 Ảnh TEM mẫu GO (a) Fe3O4/rGO (quy trình 1) (b) .48 Hình 3.5 Phổ XPS mẫu Fe3O4/rGO (a), phổ XPS phân giải cao ứng với mức C 1s GO (b), rGO(c) mức Fe 2p Fe3O4/rGO (d) 49 Hình 3.6 Đường cong từ hóa Fe3O4/rGO 50 Hình 3.7 Đẳng nhiệt hấp phụ khử hấp phụ nitơ mẫu GO, rGO Fe3O4/rGO51 Hình 3.8 Sơ đồ trình khử GO axit ascorbic .52 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn mối liên hệ pH pHđ 53 Democủa Version - Select.Pdf SDK Hình 3.10 Ảnh hưởng pH đến hấp phụ As(V), Pb(II) Ni(II) 54 Hình 3.11 Biểu diễn ảnh hưởng pH đến hấp phụ 56 Hình 3.12 Dung lượng hấp phụ As(V) (a), Ni(II) (b) Pb(II) (c) theo thời gian nồng độ khác Fe3O4/rGO .57 Hình 3.13 Đồ thị mơ tả động học hấp phụ biểu kiến bậc trình hấp phụ As(V)(a), Ni(II) (b) Pb(II) (c) Fe3O4/rGO .58 Hình 3.14 Đồ thị mô tả động học biểu kiến bậc trình hấp phụ As(V) (a), Ni(II) (b) Pb(II) (c) Fe3O4/rGO 59 Hình 3.15 Đ thị mơ tả động học khuếch tán mao quản theo mơ hình Weber trình hấp phụ As (V) (a), Ni(II) (b) Pb(II) (c) lên Fe3O4/rGO 62 Hình 3.16 Đồ thị đẳng nhiệt Langmuir hấp phụ As(V)(a), Ni(II)(b), Pb(II)(c) lên Fe3O4/rGO .65 Hình 3.17 Đồ thị đẳng nhiệt Freundlich hấp phụ As(V) (a), Ni(II) (b), Pb(II) (c) lên Fe3O4/rGO .66 x Hình 3.18 Dung lượng hấp phụ As(V) lên Fe3O4/rGO có mặt ion NO3−, CO32−, PO43− 69 Hình 3.19 Dung lượng hấp phụ As(V) lên Fe3O4/rGO có mặt ion Ca2+, Mg2+ .70 Hình 3.20 Giản đồ XRD mẫu GrO, rGO Fe3O4/rGO từ muối Fe(II) 72 Hình 3.21 Ảnh TEM mẫu rGO (a) Fe3O4/rGO từ muối Fe(II) (b) 73 Hình 3.22 Phổ FT-IR GrO, rGO Fe3O4/rGO từ muối Fe(II) 73 Hình 3.23 Phổ XPS Fe3O4/rGO (a); phổ phân giải cao ứng với mức C1s rGO (b) mức Fe2p Fe3O4 (c) .75 Hình 3.24 Đường cong từ hóa mẫu Fe3O4/rGO từ muối Fe(II) 76 Hình 3.25 Đ ẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ GrO, rGO Fe3O4/rGO từ muối Fe(II) .76 Hình 3.26 Các đư ờng Von-Ampe vòng điện cực Fe3O4/rGO/Naf-GCE dung dịch PRC với dung môi khác 78 Hình 3.27 (a) Các đư ờng CV điện cực Fe3O4/rGO/Naf-GCE dung dịch PRC pH từDemo 4,8 đếnVersion 9,8 (b)- đường biểu diễn dòng đỉnh theo pH .79 Select.Pdf SDK Hình 3.28 Các đường CV PRC dung dịch đệm khác pH = 6,0 .80 Hình 3.29 Dòng đ ỉnh hồ tan PRC theo thể tích huyền phù Fe3O4/rGO 81 Hình 3.30 Các đường CV PRC điện cực khác .82 Hình 3.31 (a) Các đư ờng CV PRC 3.10−4 M điện cực Fe3O4/rGO/Naf-GCE đệm ABS pH = 6,0 với tốc độ quét từ 0,02 V/s đến 0,5 V/s ; (b) Sự phụ thuộc dòng đỉnh anot (Ip,a), catot (Ip,c) vào v1/2; (c) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc lnIp,a lnIp,c theo lnv; (d) Đồ thị biểu diễn phụ thuộc đỉnh vào lnv 84 Hình 3.32 Sơ đồ phản ứng oxy hóa PRC 86 Hình 3.33 Đư ờng biểu diễn ln Ip,a theo v 86 Hình 3.34 Đường biểu diễn ln(Ip) theo Ep 87 Hình 3.35 (a) Sự phụ thuộc Ip (CPRC =1.104 M) đệm ABS pH = 6,0 vào biên độ xung (∆E); (b) đường DP-ASV PRC ứng với ∆E = 100 mV 88 Hình 3.36 Sự phụ thuộc Ip,a (CPRC = 1.104 M) đệm ABS pH = 6,0 vào làm giàu (Eacc) (a) thời gian làm giàu (tacc) (b) 89 xi Hình 3.37 (a) Các đư ờng DP-ASV PRC nồng độ PRC khác từ µM đến 150 µM dung dịch đệm ABS pH = 6,0; (b) Sự phụ thuộc Ip vào CPRC ; (c) hồi quy tuyến tính Ip theo CPRC hai khoảng nồng độ 91 Hình 3.38 Các đư ờng DP-ASV PRC nồng độ khác 93 Hình 3.39 Ảnh SEM (a) TEM (b) α-Fe2O3 95 Hình 3.40 Giản đồ XRD α-Fe2O3 .95 Hình 3.41 Phổ hồng ngoại (FT – IR) α-Fe2O3 96 Hình 3.42 Giản đồ phân tích nhiệt Fe3O4/rGO 96 Hình 3.43 Đẳng nhiệt hấp phụ khử hấp phụ N2 -Fe2O3 97 Hình 3.44 Tính nhạy khí C2H5OH cảm biến .98 Hình 3.45 Tính nhạy khí cảm biến 101 Hình 3.46 Đ ộ hồi đáp NO2 SO2 theo thời gian 400 °C .103 Hình 3.47 Thời gian đáp ứng phục hồi C2H5OH 100 ppm nhiệt độ khác nhau: a, b, c điện trở cảm biến nhiệt độ khác nhau; d thời gian đáp ứng phục hồi theo nhiệt độ .104 Demo Version - Select.Pdf SDK xii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hoá học GrO tổng hợp theo phương pháp Bảng 2.1 Các hóa chất sử dụng nghiên cứu 38 Bảng 3.1 Giá trị độ từ hóa bão hòa số nghiên cứu 51 Bảng 3.2 Thông số động học hấp phụ As(V) vật liệu Fe3O4/rGO .60 Bảng 3.3 Thông số động học hấp phụ Ni(II) vật liệu Fe3O4/rGO 60 Bảng 3.4 Thông số động học hấp phụ Pb(II) vật liệu Fe3O4/rGO 61 Bảng 3.5 Thông số động học khuếch tán mao quản trình hấp phụ As (V), Ni (II) Pb (II) (Giá trị ngoặc khoảng tin cậy 95%) 63 Bảng 3.6 Giá trị tham số phương trình đ ẳng nhiệt Langmuir Freundlich trình hấp phụ As(V), Ni(II) Pb(II) lên Fe3O4/rGO 67 Bảng 3.7 Giá trịDemo thông sốVersion cân -RSelect.Pdf đầu khác .67 L nồng độ SDK Bảng 3.8 Dung lượng hấp phụ As(V) vật liệu tổng hợp số vật liệu khác 68 Bảng 3.9 Hiệu gây cản anion 70 Bảng 3.10 Giá trị Ip,a RSD với loại dung môi theo phương pháp Von-Ampe vòng .78 Bảng 3.11 Giá trị Ip,a RSD dung dịch đệm khác theo phương pháp VonAmpe vòng 80 Bảng 3.12 Ảnh hưởng biên độ xung đến tín hiệu dòng hòa tan PRC 88 Bảng 3.13 Ảnh hưởng chất gây cản đến dòng đỉnh PRC điện cực Fe3O4/rGO/Naf-GCE 90 Bảng 3.14 So sánh điện cực biến tính Fe3O4/rGO với vật liệu khác việc xác định PRC 92 Bảng 3.15 Kết phân tích PRC mẫu thuốc theo phương pháp 94 Bảng 3.16 Độ hồi đáp C2H5OH cảm biến chế tạo từ nano oxit kim loại khác 100 xiii Bảng 3.17 Thời gian đáp ứng phục hồi nhiệt độ khác C2H5OH 100 ppm 104 Bảng 3.18 So sánh thời gian đáp ứng phục hồi số cảm biến C2H5OH .105 Demo Version - Select.Pdf SDK MỞ ĐẦU Ô nhiễm kim loại độc hại tr 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 [42] Tuy nhiên, việc tìm kiếm chất hấp phụ thách thức lớn nhà khoa học Graphen loại vật liệu - vật liệu nano cacbon hai chiều Từ tách thành công graphen vào năm 2004 tiếp đến giải Nobel vật lý hai nhà khoa học Andrei Geim Konstantin Sergeevich Novoselov việc nghiên cứu graphen phát tri ển nhanh chóng Sự phát triển dựa tính chất đặc biệt graphen độ dẫn điện, độ bền học cao, dẫn nhiệt tốt, khơng thấm khí, suốt Nhiều nghiên cứu graphen thường dựa việc oxy hóa graphit thành graphit oxit/graphen oxit theo phương pháp Hummers Quá trình- Select.Pdf oxy hóa kèmSDK theo bóc tách siêu âm tạo Demo Version graphen oxit, sau khử graphen oxit thành graphen chất khử khác Trong đó, axit ascorbic xem tác nhân khử khơng độc thân thiện với môi trường Đồng thời, sản phẩm hình thành từ oxy hóa axit ascorbic góp ph ần ổn định graphen tạo thành, ngăn cản kết tụ [43, 150] Nhằm tăng khả ứng dụng graphen lĩnh vực khác nhau, nhà khoa học thực biến tính graphen hợp chất vơ h ữu Trong số vật liệu biến tính, sắt từ oxit/graphen oxit dạng khử (Fe3O4/rGO) nghiên cứu ứng dụng nhiều lĩnh vực bao gồm hấp phụ chất hữu ô nhiễm anilin, paracloanilin [22], xanh metylen, congo đỏ [147], rhodamin [104], hấp phụ ion kim loại nặng độc hại As(III) As(V) [21], Pb(II) [70] với dung lượng hấp phụ cao, tốc độ hấp phụ lớn Với từ tính cao, vật liệu dễ dàng tách loại sau hấp phụ Ngoài ra, tương tác hạt Fe3O4 rGO c ải thiện tính chất điện hóa Fe3O4/rGO, vậy, vật liệu ứng dụng làm vật liệu anot cho pin liti [151], lưu trữ lượng [136], biến tính điện cực để xác định Pb(II), Cu(II), Cd(II) [119], Cr (III) [102], paracetamol [89] Paracetamol (N-acetyl-p-aminophenol, acetaminophen: PRC) sử dụng rộng rãi thành phần loại thuốc Việc sử dụng liều lâu dài PRC gây tích tụ chất độc có hại cho thận gan [48] Vì vậy, phương pháp phân tích xác định nhanh, nhạy, đơn giản PRC cần thiết Đã có nhi ều phương pháp xác định PRC HPLC [53], LC-MS [69, 101]… Tuy nhiên, phương pháp có số hạn chế tốn thời gian, đắt cần phải xử lý mẫu trước Trong số trường hợp, độ nhạy độ chọn lọc thấp hạn chế ứng dụng chúng Von-Ampe hòa tan anot (ASV) phương pháp hiệu để phân tích hợp chất vô hữu với lợi phân tích nhanh, độ chọn lọc độ nhạy cao, giá thành thấp, giới hạn phát thấp [27, 139] Với Von-Ampe hòa tan anot xung vi phân (DP-ASV), độ nhạy phương pháp tăng lên đáng kể Phương pháp DP-ASV sử dụng rộng rãi để xác định PRC, sử dụng điện cực làm việc điện cực than thủy tinh biến tính vật liệu graphen [68], ống nano cacbon đa tường [67]… Nano sắt oxit (dạng hematit -α-Fe liệu nhạy khí hiệu tỷ lệ bề mặt Demo Version Select.Pdf 2O3) vậtSDK so với thể tích lớn Theo Huang cộng sự, hạt nano xốp Fe2O3 thu cách ủ tiền chất β-FeOOH có khả chọn lọc khí H2S [61] Tan cộng tổng hợp thành công α-Fe2O3 xốp thể độ đáp ứng cao hơn, thời gian đáp ứng, phục hồi nhanh, độ ổn định dài hạn tốt so với hạt nano α-Fe2O3 đặc [122] Ngoài ra, cảm biến khí α-Fe2O3 chế tạo từ Fe3O4-chitosan với bề mặt xốp có độ đáp ứng tốt H2, CO, C2H5OH NH3 so với chế tạo từ Fe3O4 [31] Có thể thấy vật liệu Fe2O3 sử dụng làm cảm biến khí tổng hợp theo nhiều phương pháp khác nhau: tổng hợp trực tiếp xử lý nhiệt tiền chất để thu -Fe2O3 Mỗi cảm biến nhạy với khí định Tóm lại, ứng dụng vật liệu sở graphen biến tính sắt từ oxit chủ yếu dựa vào diện tích bề mặt lớn, độ xốp, kích thước hạt nhỏ, tính chất từ vật liệu Mặc dù giới có nhiều nghiên cứu ứng dụng vật liệu sở graphen, nhiên nhiều vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, đặc biệt ứng dụng vật liệu lĩnh vực cảm biến điện hóa cảm biến khí Ở Việt Nam, nghiên cứu vật liệu sở graphen bước đầu, chủ yếu tập trung vào ứng dụng hấp phụ, xúc tác quang hóa… [1-4],[51, 52] Xuất phát từ thực tế chúng tơi chọn đề tài: “Nghiên cứu biến tính graphen oxit dạng khử sắt oxit ứng dụng” cho luận án Mục tiêu luận án: - Tổng hợp nanocomposit Fe3O4/graphen oxit dạng khử (Fe3O4/rGO) ứng dụng hấp phụ ion kim loại nặng từ dung dịch nước - Tổng hợp nanocomposit Fe3O4/rGO dạng khử ứng dụng làm cảm biến điện hóa cảm biến khí Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Luận án hướng đến khía cạnh khoa học tiến hành nghiên cứu nhằm: - Tổng hợp vật liệu Fe3O4/graphen oxit dạng khử - Khảo sát động học, đẳng nhiệt trình hấp phụ - Khảo sát điều kiện để biến tính điện cực Demo - Select.Pdf SDKtrên điện cực biến tính - Nghiên cứu tính Version chất điện hóa paracetamol - Khảo sát tính nhạy khí cảm biến biến tính từ Fe3O4/rGO Các kết luận án có kh ả nghiên cứu mở rộng để ứng dụng việc xử lý nước ô nhiễm kim loại nặng, xác định paracetamol mẫu thuốc xác định etanol Những đóng góp luận án Luận án thu đư ợc số kết sau: - Tổng hợp nanocomposit Fe3O4/rGO sử dụng hỗn hợp hai muối FeCl3.6H2O FeSO4.7H2O Nanocomposit Fe3O4/rGO tổng hợp thể khả hấp phụ tốt ion As(V), Ni(II) Pb(II) dung dịch nước với dung lượng hấp phụ cực đại tương ứng 54,48; 76,34 65,79 mg/g - Đã tổng hợp nanocomposit Fe3O4/rGO từ muối FeCl2.4H2O Nanocomposit Fe3O4/rGO tổng hợp sử dụng để biến tính điện cực than thuỷ tinh Điện cực biến tính thể hoạt tính điện hóa cao phản ứng oxy hóa khử paracetamol, cải tiến độ nhạy việc xác định paracetamol với giới hạn phát thấp (7,2.107 M) Độ thu hồi khơng bị ảnh hưởng có mặt axit ascorbic, axit uric, caffein chất thường có viên thuốc thị trường - Cảm biến khí sở nanocomposit Fe3O4/rGO có độ nhạy tốt, độ chọn lọc độ ổn định cao C2H5OH Cấu trúc luận án Luận án bố cục sau: - Mở đầu - Chương 1: Tổng quan tài liệu - Chương 2: Phương pháp nghiên cứu - Chương 3: Kết thảo luận - Kết luận - Danh mục cơng trình liên quan đến luận án - Tài liệu tham khảo Demo Version - Select.Pdf SDK ... Tổng hợp graphen .11 1.1.4 Ứng dụng graphen oxit graphen 16 1.2 BIẾN TÍNH GRAPHEN/ GRAPHEN OXIT BẰNG OXIT KIM LOẠI VÀ ỨNG DỤNG .17 1.3 COMPOSIT SẮT TỪ OXIT /GRAPHEN. .. tơi chọn đề tài: Nghiên cứu biến tính graphen oxit dạng khử sắt oxit ứng dụng cho luận án Mục tiêu luận án: - Tổng hợp nanocomposit Fe3O4 /graphen oxit dạng khử (Fe3O4/rGO) ứng dụng hấp phụ ion... vực khác nhau, nhà khoa học thực biến tính graphen hợp chất vô h ữu Trong số vật liệu biến tính, sắt từ oxit /graphen oxit dạng khử (Fe3O4/rGO) nghiên cứu ứng dụng nhiều lĩnh vực bao gồm hấp phụ