Khảo sát tín hiệu von ampe hòa tan của đồng, chì, kẽm trên điện cực kim cương pha tạp bo

ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM NGUYỄN THỊ MINH HÀ KHẢO SÁT TÍN HIỆU VON-AMPE HỊA TAN CỦA ĐỒNG, CHÌ, KẼM TRÊN ĐIỆN CỰC KIM CƢƠNG PHA TẠP BO Chuyên ngành : HĨA PHÂN TÍCH Mã số : 60 44 01 18 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS HOÀNG THÁI LONG Thừa Thiên Huế, năm 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu kết nghiên cứu ghi luận văn trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn Nguyễn Thị Minh Hà ii Lời Cảm Ơn Luận văn hồn thành Phịng thí nghiệm Hóa Phân tích, Bộ mơn Hóa Phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Với lòng biết ơn chân thành, tơi xin cảm ơn TS Hồng Thái Long tận tình hướng dẫn, giúp đỡ suốt q trình làm luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Q Thầy Cơ Bộ mơn Hóa Phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế; Ban Giám hiệu Bộ mơn Hóa Phân tích, Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn thành viên gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên giúp đỡ suốt trình thực luận văn Huế, tháng năm 2016 Nguyễn Thị Minh Hà iii MỤC LỤC Trang PHỤ BÌA i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xii MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Giới thiệu kim loại chì, đồng, kẽm 1.1.1 Nguyên tố chì (Pb) 1.1.2 Nguyên tố đồng (Cu) 1.1.3 Nguyên tố kẽm (Zn) 1.2 Phƣơng pháp xác định chì, đồng, kẽm 1.2.1 Phương pháp xác định chì 1.2.2 Phương pháp xác định đồng 1.2.3 Phương pháp xác định kẽm 1.3 Phƣơng pháp von–ampe hoà tan 10 1.3.1 Nguyên tắc phương pháp von-ampe hòa tan anot 10 1.3.2 Một số kỹ thuật ghi đường von-ampe hòa tan 11 1.3.2.1.Kỹ thuật von-ampe quét tuyến tính (Linear Scan Voltammetry) 11 1.3.2.2 Kỹ thuật von-ampe xung vi phân (Differential Pulse Voltammetry) 12 1.3.2.3 Kỹ thuật von-ampe sóng vng (Square-Ware Voltammetry) 14 1.3.3 Các điện cực làm việc thường dùng phương pháp von-ampe hoà tan 15 1.3.3.1 Điện cực giọt thủy ngân treo (Điện cực HMDE) 15 1.3.3.2 Điện cực màng thủy ngân 16 1.3.3.3 Điện cực rắn đĩa 17 iv 1.3.3.4 Điện cực màng bismut 17 1.3.3.5 Điện cực kim cương pha tạp bo 17 1.3.3.6 Điện cực biến tính 18 1.3.3.7 Các loại điện cực khác 18 1.3.4 Ưu điểm phương pháp Von-ampe hòa tan 18 Chƣơng NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Nội dung nghiên cứu 20 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 20 2.2.1 Điện cực làm việc tiến trình ghi đường von-ampe hòa tan 20 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tín hiệu hịa tan 21 2.2.2.1 Thành phần dung dịch 21 2.2.2.2 Thế, thời gian điện phân làm giàu, nhiệt độ điều kiện thủy động học 21 2.2.2.3 Ảnh hưởng oxi hòa tan 21 2.2.3 Đánh giá độ tin cậy phương pháp 22 2.2.3.1 Độ lặp lại 22 2.2.3.2 Khoảng tuyến tính 22 2.2.3.3 Độ nhạy, giới hạn phát (GHPH), giới hạn định lượng (GHĐL) 22 2.3 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 23 2.3.1 Thiết bị, dụng cụ 23 2.3.2 Hóa chất 23 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Khảo sát tín hiệu von-ampe hịa tan Zn 24 3.1.1 Ảnh hưởng dung dịch 24 3.1.2 Ảnh hưởng pH dung dịch đệm axetat 0,1 M 25 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian điện phân làm giàu 26 3.1.3.1 Ảnh hưởng điện phân làm giàu (Udep) 26 3.1.3.2 Ảnh hưởng thời gian điện phân làm giàu (tdep) 27 3.1.4 Ảnh hưởng thời gian làm 28 3.1.4.1 Ảnh hưởng làm (Uclean) 28 v 3.1.4.2 Ảnh hưởng thời gian làm (tclean ) 28 3.1.5 Ảnh hưởng oxi hòa tan 29 3.1.6 Độ lặp lại, khoảng tuyến tính giới hạn phát 30 3.1.6.1 Độ lặp lại 30 3.1.6.2 Khoảng tuyến tính 31 3.1.6.3 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng (LOQ) 32 3.2 Khảo sát tín hiệu hịa tan chì 33 3.2.1 Ảnh hưởng dung dịch 33 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ KNO3 34 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ HgII 35 3.2.4 Ảnh hưởng thời gian điện phân làm giàu 35 3.2.4.1 Ảnh hưởng điện phân làm giàu (Udep) 35 3.2.4.2 Ảnh hưởng thời gian điện phân làm giàu (tdep) 36 3.2.5 Ảnh hưởng thời gian làm 37 3.2.5.1 Ảnh hưởng làm (Uclean) 37 3.2.5.2 Ảnh hưởng thời gian làm (tclean ) 38 3.2.6 Ảnh hưởng oxi hòa tan 38 3.2.7 Độ lặp lại, khoảng tuyến tính giới hạn phát 39 3.2.7.1 Độ lặp lại 39 3.2.7.2 Khoảng tuyến tính 70 3.2.7.3 Giới hạn phát (LOD) giới hạn định lượng (LOQ) 41 3.3 Khảo sát tín hiệu hịa tan đồng 41 3.3.1 Lựa chọn đỉnh hòa tan đồng 42 3.3.2 Ảnh hưởng dung dịch 43 3.3.3 Ảnh hưởng nồng độ NaCl 44 3.3.4 Ảnh hưởng thời gian điện phân làm giàu 45 3.3.4.1 Ảnh hưởng điện phân làm giàu (Udep) 45 3.3.4.2 Ảnh hưởng thời gian điện phân làm giàu (tdep) 46 3.3.5 Ảnh hưởng thời gian làm 46 3.3.5.1 Ảnh hưởng làm (Uclean) 46 vi 3.3.5.2 Ảnh hưởng thời gian làm (tclean ) 47 3.3.6 Ảnh hưởng oxi hòa tan 48 3.3.7 Độ lặp lại, khoảng tuyến tính giới hạn phát 49 3.3.7.1 Độ lặp lại 49 3.3.7.2 Khoảng tuyến tính (A) I (A) 2.00u 1.50u 2.00u 1.00u 1.00u 500n -0.55 -0.53 -0.50 -0.48 -0.45 -0.55 -0.43 -0.45 -0.40 the dp -1.0 V the dp -0.9 V 4.00u 3.00u 2.50u I (A) 3.00u I (A) -0.50 U (V) U (V) Pb 2.00u Pb 2.00u 1.50u 1.00u 1.00u 500n -0.60 -0.55 -0.50 -0.45 -0.40 -0.55 -0.50 -0.45 -0.40 U (V) U (V) the dp -1.2 V the dp -1.1 V 3.00u 3.50u 2.50u 3.00u Pb I (A) I (A) 2.50u 2.00u 1.50u 1.00u 1.50u 500n 1.00u 500n -0.55 -0.50 -0.45 -0.54 -0.52 -0.50 -0.48 -0.46 -0.44 -0.40 U (V) U (V) the dp -1.3 V 3.00u 2.50u Pb 2.00u I (A) Pb 2.00u 1.50u 1.00u 500n -0.55 -0.50 -0.45 -0.40 U (V) P5 Phụ lục 2.3 Các đường von-ampe hòa tan Pb tdep khác dung dịch phân tích thoi gian dp 120s thoi gian dp 60s 22.0u 20.0u 20.0u I (A) I (A) 15.0u 10.0u Pb 5.00u Pb 18.0u 16.0u -0.70 -0.60 -0.50 -0.60 -0.55 -0.50 -0.45 -0.40 -0.35 -0.40 U (V) U (V) thoi gian dp 240s thoi gian dp 180s 15.0u 30.0u 25.0u 10.0u I (A) I (A) 20.0u Pb 15.0u Pb 5.00u 10.0u 5.00u -0.60 -0.55 -0.50 -0.45 -0.55 -0.40 thoi gian dp 300s 15.0u I (A) 10.0u Pb 5.00u -0.55 -0.50 -0.45 -0.50 -0.45 U (V) U (V) -0.40 U (V) P6 -0.40 -0.35 Phụ lục Phụ lục 3.1 Chương trình đo kỹ thuật DP-ASV để xác định CuII máy phân tích điện hóa 797 VA Computrace, Metrohm, Thụy sĩ P7 Phụ lục 3.2 Các đường von-ampe hòa tan Cu Udep khác dung dịch phân tích the dp -0.9 V the dp -1.0 V 30.0u 40.0u 25.0u 15.0u I (A) I (A) 30.0u 20.0u Cu 20.0u Cu 10.0u 10.0u 5.00u -0.60 -0.40 -0.20 -0.60 U (V) -0.20 0.20 U (V) the dp -1.2 V the dp -1.1 V 35.0u 30.0u 30.0u 25.0u 25.0u 20.0u I (A) I (A) -0.40 20.0u 15.0u Cu Cu 15.0u 10.0u 10.0u 5.00u 5.00u -0.60 -0.60 -0.40 -0.20 -0.40 -0.20 0.20 U (V) 0.20 U (V) the dp -1.4 V the dp -1.3 V 25.0u 20.0u 20.0u Cu I (A) I (A) 15.0u 15.0u Cu 10.0u 10.0u 5.00u 5.00u -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 -0.80 0.20 U (V) 15.0u I (A) Cu 10.0u 5.00u -0.60 -0.40 -0.20 -0.40 -0.20 U (V) the dp -1.5 V -0.80 -0.60 U (V) P8 0.20 ... Điện cực rắn đĩa 17 iv 1.3.3.4 Điện cực màng bismut 17 1.3.3.5 Điện cực kim cương pha tạp bo 17 1.3.3.6 Điện cực biến tính 18 1.3.3.7 Các loại điện cực khác... kẽm 1.3 Phƣơng pháp von? ? ?ampe hoà tan 10 1.3.1 Nguyên tắc phương pháp von- ampe hòa tan anot 10 1.3.2 Một số kỹ thuật ghi đường von- ampe hòa tan 11 1.3.2.1.Kỹ thuật von- ampe. .. Các điện cực làm việc thường dùng phương pháp von- ampe hoà tan 15 1.3.3.1 Điện cực giọt thủy ngân treo (Điện cực HMDE) 15 1.3.3.2 Điện cực màng thủy ngân 16 1.3.3.3 Điện