Nghiên cứu tính chất của các chất lỏng Ion và ứng dụng trong phân tích điện hóa: Luận văn ThS. Hóa học: 60 44 29

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VIỆN HÓA HỌC NGUYỄN THỊ KIM NGÂN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LỎNG ION VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH ĐIỆN HĨA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VIỆN HÓA HỌC NGUYỄN THỊ KIM NGÂN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LỎNG ION VÀ ỨNG DỤNG TRONG PHÂN TÍCH ĐIỆN HĨA Chun ngành :Hóa phân tích Mã số :60.44.29 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Vũ Thị Thu Hà Hà Nội – Năm 2011 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung CLIO 1.1.1 Định nghĩa 1.2.1 Các loại CLIO thường gặp 1.2 Tính chất CLIO 1.2.1 Độ nhớt 1.2.2 Độ dẫn 1.2.3 Cửa sổ điện hóa 1.2.4 Độ tan khả sonvat hóa 11 1.3 Ứng dụng 11 1.3.1 Ứng dụng phân tích điện hóa sensor điện hóa 12 1.3.2 Các ứng dụng khác 14 1.4 Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích điện hóa 15 1.4.1 Giới thiệu chung phương pháp phân tích điện hóa 15 1.4.2 Phương pháp Von-ampe hòa tan 16 1.4.2.1 Nguyên tắc phương pháp Von-ampe hòa tan 16 1.4.2.2 Các điện cực dùng phương pháp Von-ampe hòa tan 16 1.4.2.3 Các kỹ thuật ghi đường Von-ampe hòa tan 17 1.5 Các loại điện cực so sánh phương pháp điện hóa 19 1.5.1 Điện cực so sánh hidro tiêu chuẩn 19 1.5.2 Điện cực so sánh Calomen 19 1.5.3 Điện cực so sánh Ag/AgCl 20 1.5.4 Điện cực so sánh khác 20 1.6 Ưu nhược điểm điện cực so sánh thông thường 21 1.7 Phương pháp đo điện trở dùng hệ bốn điện cực 21 Chương 23 THỰC NGHIỆM 2.1 Dụng cụ, hóa chất, thiết bị, vật liệu 23 2.2 Chế tạo CLIO 24 2.3 Chế tạo điện cực so sánh loại 26 2.3.1 Chế tạo màng CLIO 26 2.3.2 Chế tạo điện cực so sánh sử dụng màng CLIO 27 2.3.3 Chế tạo điện cực so sánh kiểu sử dụng CLIO dạng khối đúc 28 2.5 Cách đo điện trở hệ đo hai, ba, bốn điện cực 29 2.6 Ứng dụng CLIO phân tích điện hóa 30 2.6.1 Khảo sát độ ổn định độ lặp lại điện cực so sánh kiểu sử dụng màng CLIO khối đúc CLIO, so sánh độ ổn định với điện cực so sánh Ag/AgCl thương mại 30 2.6.2 Khảo sát tính chất điện hóa TNT CLIO vừa điều chế 30 Chương 31 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Khảo sát điện trở màng CLIO sau chế tạo 32 3.2 Khảo sát biến đổi điện trở màng CLIO thay đổi thời gian ngâm môi trường nước 33 3.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian ngâm đến điện trở màng 34 3.4 Khảo sát ảnh hưởng thời gian ngâm đến điện trở màng CLIO mơi trường KCl bão hịa 36 3.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian siêu âm đến điện trở màng CLIO 38 3.6 Điện trở điện cực so sánh sử dụng màng CLIO 39 3.7 Khảo sát độ lặp lại điện cực so sánh loại sử dụng cầu dẫn màng CLIO 44 3.8 Khảo sát độ lặp lại điện cực so sánh loại sử dụng 45 khối đúc CLIO 3.9 Khảo sát tính chất điện hóa TNT CLIO điều chế 47 3.9.1 Khảo sát thời gian bay axeton CLIO 47 3.9.2 Khảo sát phổ đồ TNT vi điện cực sợi than 3.9.3 Khảo sát khoảng quét 49 3.9.4 So sánh TNT dung môi CLIO vừa điều chế với TNT 48 CLIO 50 nước 52 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT - ASV : Von – ampe hòa tan anot - Ac : Axit acetic - [EMIM][BF4] : 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate - [BMIM][OTf] : 1-butyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate - [bmpyrr][NTf2] : 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide - [BMIM][PF6] : 1-ethyl-3-methylimidazolium hexanflourophosphonium - CSV : Von – ampe hòa tan catot - CLIO : Chất lỏng ion - CE : Điện cực đối - DEA : Điethanolamine - DPP : Phương pháp Von- ampe hòa tan xung vi phân - HMDE : Điện cực giọt thủy ngân treo - MFE : Điện cực thủy ngân - Of : Axit foocmic - RE : Điện cực so sánh - SV : Phương pháp Von- ampe hòa tan - SQW : Phương pháp Von- ampe hịa tan sóng vng - TNT : Trinitro toluene -[P444CCOC][C2C2N]:Tributyl(2-methoxylethyl)phosphomium bis(pentafluoroethansulfonyl) amide - WE : Điện cực làm việc DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Một số tính chất CLIO Bảng 1.2: Độ nhớt độ dẫn số CLIO dung môi thông dụng Bảng 3.1: Số liệu đo điện trở màng CLIO sau chế tạo 31 Bảng 3.2: Bảng 3.3: Bảng 3.5: Bảng 3.6: Bảng 3.7: Điện trở màng CLIO sau thời gian ngâm nước 60phút, 120phút, 420phút 33 Điện trở màng CLIO sau thời gian ngâm nước đồng thời có gia nhiệt 35 Ảnh hưởng thời gian siêu âm đến điện trở màng CLIO 38 Điện trở điện cực so sánh sử dụng cầu dẫn màng CLIO điện cực so sánh than xốp tự chế tạo 43 Cường độ dòng lớn Pb2+ sử dụng điện cực so sánh cầu dẫn khối đúc CLIO 46 Sự khác hai dung môi CLIO chế tạo nước Bảng 3.8: việc khảo sát tính chất điện hóa TNT vi điện cực sợi than 50 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các CLIO thường gặp gốc amoni, photpho, gốc sunfonyl Hình 1.2: Các CLIO thường gặp gốc Imidazolium pyrolidindium Hình 1.3: Các CLIO thường gặp gốc pyridinium Hình 1.4: Các ứng dụng CLIO 12 Hình 1.5: Cấu tạo điện cực hydro tiêu chuẩn 19 Hình 1.6: Cấu tạo điện cực so sánh Ag/AgCl 20 Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý hệ đo bốn điện cực 21 Hình 2.1: Hệ thống thiết bị phân tích điện hóa đa CPA- HH* 23 Hình 2.2: Mơ hình điều chế CLIO 24 Hình 2.3: Điện cực so sánh Ag/AgCl sử dụng màng CLIO làm cầu dẫn 24 Hình 2.4: Sơ đồ chế tạo điện cực so sánh kiểu sử dụng khối đúc CLIO làm cầu dẫn 27 Hình 2.5: Điện cực so sánh Ag/AgCl sử dụng khối đúc CLIO làm cầu dẫn 28 Hình 2.6: Sơ đồ đặt màng CLIO để đo điện trở hệ đo bốn điện cực 29 Hình 2.7: Hình ảnh đo dựa hệ đo bốn điện cực 29 Hình 3.1: Hình dạng vị trí miếng màng CLIO 31 Hình 3.2: Ảnh hưởng thời gian ngâm nước đến điện trở 34 màng CLIO Hình 3.3: Ảnh hưởng trình gia nhiệt thời gian ngâm (15phút) 36 đến điện trở màng Hình 3.4: Ảnh hưởng trình gia nhiệt thời gian ngâm(60phút) 36 đến điện trở màng Hình 3.5: Ảnh hưởng thờ giann gian ngâm KCl 38 Hình 3.6: Ảnh hưởng thời gian siêu âm đến điện trở màng 39 Hình 3.7: Mơ hình số loại điện cực so sánh 39 Hình 3.8: Mơ hình đo điện trở sử dụng hệ đo bốn điện cực 40 Hình 3.9: Sơ đồ tương đương hệ đo bốn điện cực 40 Hình 3.10 Mơ hình hệ đo ba điện cực 41 Hình 3.11: Sơ đồ tương đương hệ đo ba điện cực 41 Hình 3.12: Mơ hình hệ đo hai điện cực 42 Hình 3.13: Sơ đồ tương đương hệ đo hai điện cực 42 Hình 3.14: Cường độ dòng lớn Pb2+ sử dụng điện cực so sánh 44 Hình 3.15: Thế Pb2+ sử dụng điện cực so sánh với cầu dẫn khối đúc CLIO 46 Hình 3.16: Đồ thị thời gian bay aceton CLIO 48 Hình 3.17: Tín hiệu DPP TNT CLIO 49 Hình 3.18: Tín hiệu DPP TNT khoảng quét khác 50 MỞ ĐẦU Lịch sử chất lỏng ion (CLIO) năm 1914 [8], mà Walden công bố lần loại muối nóng chảy nhiệt độ thường Sau đó, đến năm 70, 80 kỷ XX, tài liệu liên quan đến CLIO bắt đầu ý Theo [8], số lượng cơng trình cơng bố có liên quan đến CLIO tăng nhanh thập niên gần Hình 1: Số lượng báo CLIO công bố từ năm 1997 đến 2007 Từ vài báo liên quan đến CLIO, đến 2005 có gần 2000 báo công bố nay, số lượng công trình cơng bố CLIO tăng cách đáng kể Với tính chất ưu việt [6, 19, 22, 25], CLIO ứng dụng nhiều lĩnh vực hóa lý, hóa phân tích, hóa hữu CLIO hi vọng tạo hướng hóa học hướng đến hóa học xanh thân thiện với môi trường [35] Trong lĩnh vực phân tích điện hóa CLIO đặc biệt kỹ thuật Von-ampe CLIO sử dụng môi trường điện ly thay cho chất điện ly môi trường nước, trước hết “cửa sổ điện hóa” rộng Cửa sổ điện hóa khoảng rộng thế, vùng khơng xảy phản ứng xi hóa khử chất điện ly Ngồi ra, tính tan tính chất điện hóa xảy môi trường CLIO mở chân trời cho nhà nghiên cứu điện hóa phân tích điện hóa Các CLIO khơng tan nước có khả tạo thành màng ngăn lỏng rắn sử Điện trở hệ đo bao gồm: R = Rf + R1 + R cầu dẫn + R2 Rf điện trở phân cực điện cực nội ví dụ Ag/AgCl KCl R1 điện trở Ohm dung dịch điện li RE1 mặt cầu dẫn R2 điện trở Ohm dung dịch điện li RE2 mặt cầu dẫn Rf nhỏ, độ dẫn điện chất điện ly nội lớn nên R1 nhỏ , ta đặt hai điện cực so sánh sát với cầu dẫn dẫn R2 nhỏ, nên coi R=Rmàng Từ mối qua hệ dịng ta có R = ∆E/∆I nhờ ta xác định điện trở màng Sơ đồ đo điện trở cầu dẫn sử dụng hệ hai điện cực Trong trường hợp đơn giản nhất, điện cực trợ kiêm ln chức điện cực so sánh ví dụ dây Ag mơi trường muối KCl sơ đồ hệ hai điện cực có dạng: CE+ (Ag) WE RE Cầu dẫn Hình 3.12: Mơ hình hệ đo hai điện cực Sơ đồ tương đương REmàng Tụ Tụ R1 R R2 CE Rf1 Rf2 Hình 3.13: Sơ đồ tương đương cho hệ đo hai điện cực Đối với dòng chiều, khơng có dịng qua tụ Điện trở hệ đo bao gồm: R=Rf1+ R1 +R màng+R2 +Rf2 Rf1 điện trở phân cực điện cực nội ví dụ Ag/AgCl KCl Rf2 điện trở phân cực điện cực đối dung dịch ngồi Ví dụ: Ag/AgCl KCl R1 điện trở Ohm dung dịch điện li RE1 mặt cầu dẫn R2 điện trở Ohm dung dich điện li RE2 mặt cầu dẫn Nếu Rf1, Rf2 nhỏ, độ dẫn điện chất điện ly nội, chất điện ly ngoại lớn nên R1, R2 nhỏ , nên coi R=Rcầu dẫn Từ mối qua hệ dịng ta có R = ∆E/∆I nhờ ta xác định điện trở màng Để tiến hành đo điện trở cầu dẫn, tiến hành đo hệ điện cực (WE: vi điện cực vàng, CE: sợi Pt, RE: điện cực Ag/AgCl tự sản xuất điện cực so sánh kiểu sử dụng CLIO) môi trường điện ly khác nhau: KCl loãng, H2O Thế quét từ -0,2V đến +1,8V Kết bảng 3.6: Bảng 3.6: Điện trở điện cực so sánh sử dụng cầu dẫn màng CLIO điện cực so sánh dùng cầu dẫn than xốp tự chế tạo Lần đo Điện trở cầu dẫn CLIO (MΩ) Điện trở cầu dẫn than xốp (MΩ) 10 Trung bình RSD(%) 5,20 4,40 5,03 4,50 4,80 5.20 4,69 5,20 4,60 4,80 4,84 0,09 7,04 6,10 8,80 7,00 7,00 8,20 7,04 7,04 6,48 6,48 7,12 0,26 Dựa vào bảng số liệu cho thấy, điện trở cầu dẫn điện cực so sánh nhỏ điện trở cầu dẫn điện cực so sánh thông thường, độ lệch chuẩn tương đối phép đo xác định điện trở cầu dẫn CLIO nhỏ phép đo tương đương cầu dẫn than xốp Vậy dùng CLIO làm cầu dẫn cho điện cực so sánh kiểu 3.7 Khảo sát độ lặp lại điện cực so sánh loại sử dụng cầu dẫn màng CLIO Sau khảo sát điện trở cầu dẫn CLIO, nhận thấy rằng, cầu dẫn CLIO có điện trở hồn tồn phù hợp nên tiến hành chế tạo điện cực so sánh loại mới, sử dụng cầu dẫn màng CLIO thay cho vật liệu than gốm, than xốp dùng Chúng tiến hành khảo sát độ lặp lại độ ổn định loại điện cực so sánh cách xác định pic Pb2+ sử dụng điện cực so sánh loại so sánh với điện cực Ag/AgCl chuẩn thương mại Mẫu chuẩn bị bao gồm: 40ml dung dịch Pb2+ 50ppb, HCl 1:1(pH=2), KCl bão hòa, Hg2+ 1ppm Tiến hành quét DPP mẫu liên tục theo thời gian với thông số đo sau: U1=-1V U2=0,6V Uđiện phân = -1,2V, thời gian điện phân 60s Kết thu sau: (a) (b) Hình 3.14 : Cường độ dòng lớn Pb sử dụng điện cực so sánh (a) Điện cực so sánh sử dụng màng CLIO làm cầu dẫn (b) Điện cực so sánh Ag/AgCl thương mại Sau trình khảo sát đỉnh pic Pb sử dụng điện cực so sánh kiểu mới, điện cực màng CLIO nhận thấy rằng, ban đầu, đỉnh pic Pb xuất chuẩn -0,45V, nhiên sau thời gian, đỉnh pic chuyển dịch phía dương chút, điều do: Trong trình điều chế màng CLIO, khả phân bố CLIO gel polime chưa đồng đều, điều thể trình đo điện trở màng thực nghiệm trên, điện trở có biến đổi định độ lớn Có nhiều nguyên nhân gây tượng như: hồ tan CLIO polime aceton chưa đồng đều, q trình bay aceton có phần CLIO theo aceton ngồi 2.Trong q trình chế tạo điện cực so sánh, sử dụng liên tiếp nhiều màng CLIO bọc xung quanh ống Teflon nhỏ, điều làm cho xuất tiếp xúc màng, trình hoạt động điện cực so sánh trình bảo quản điện cực, thường xuyên tiếp xúc với dung dịch KCl bão hòa, ion di chuyển qua lại qua lớp màng này, sau thời gian kết tinh phần, nằm ranh giới tiếp xúc màng, làm cho điện trở toàn cầu dẫn thay đổi, dẫn đến thay đổi điện cực so sánh sánh, làm dịch phía dương so với ban đầu Tuy có dịch định phía dương, chúng tơi nhận thấy rằng, độ lặp lại điện cực so sánh tốt, độ chụm cao Điều chứng tỏ, cầu dẫn làm việc tốt 3.8 Khảo sát độ lặp lại điện cực so sánh loại sử dụng khối đúc CLIO Sau khảo sát điện cực so sánh cầu dẫn màng CLIO nhận thấy rằng, sau thời gian hoạt động, đỉnh pic Pb bị thay đổi phía dương hơn, nên tiến hành chế tạo khảo sát đo điện trở điện cực so sánh kiểu sử dụng khối CLIO Chúng tiến hành khảo sát độ lặp lại độ ổn định loại điện cực so sánh cách xác định pic Pb2+ sử dụng điện cực so sánh có khối đúc CLIO Mẫu đo chuẩn bị bao gồm: 40ml dung dịch Pb2+ 50ppb, HCl 1:1(pH=2), KCl bão hòa, Hg2+ 1ppm Tiến hành quét DPP mẫu liên tục theo thời gian với thông số đo sau: U1= -1,0V; U2= 0,6V Uđiện phân = -1,2V, thời gian điện phân 60s Chúng tiến hành đo lần, lần lặp lại lần Kết xử lý phần mềm minitab 14.1 Kết thu bảng 3.7: Bảng 3.7: Cường độ dòng lớn Pb2+ sử dụng điện cực so sánh với cầu dẫn khối đúc CLIO Lần đo Lần Lần Lần Trung bình RSD(%) 5phút 0,86 0,87 0,89 0,87 0,02 10phút 0,85 0,88 0,89 0,88 0,01 30phút 0,84 0,85 0,87 0,85 0,02 120phút 0,86 0,87 0,87 0,87 0,02 ngày 0,83 0,86 0,87 0,85 0,03 ngày 0,85 0,88 0,88 0,87 0,01 ngày 0,84 0,88 0,89 0,87 0,01 15 ngày 0,83 0,89 0,89 0,87 0,01 30 ngày 0,85 0,87 0,88 0,86 0,02 45 ngày 0,84 0,85 0,87 0,85 0,02 Thời gian Hình 3.15 : Thế Pb2+ phép đo DPP sử dụng điện cực so sánh với cầu dẫn khối đúc CLIO Dựa vào kết cho thấy, pic Pb2+ xuất ổn định -0,45V với độ lệch chuẩn nhỏ, điện cực so sánh làm việc tốt, có độ lặp lại tốt theo thời gian Điều cho thấy, cầu dẫn khối đúc CLIO khắc phục nhược điểm cầu dẫn màng CLIO, điện trở khối đúc CLIO ổn định màng không xuất tiếp xúc màng Như vậy, điện cực so sánh kiểu sử dụng CLIO làm cầu dẫn thu kết khả quan, việc ứng dụng phép xác định thu kết bước đầu 3.9 Khảo sát tính chất điện hóa trinitrotoluene (TNT) CLIO điều chế đƣợc TNT loại thuốc nổ mạnh, quan trọng dùng nhiều lĩnh vực quân để chế tạo bom lựu đạn Bên cạnh đó, TNT có ứng dụng ngành cơng nghiệp thuốc nổ số ngành cơng nghiệp khác, ví dụ sản xuất thuốc nhuộm hóa chất ảnh, TNT sử dụng chất trung gian trình sản xuất Vì khả ứng dụng rộng rãi TNT lĩnh vực quốc phịng cơng nghiệp nên nhà khoa học quan tâm Ở nước ta, việc nghiên cứu thuốc nổ nghiên cứu từ lâu, chủ yếu nghiên cứu tính sử dụng TNT, ảnh hưởng TNT đến môi trường sức khỏe người q trình phân hủy xảy mơi trường Do độ tan TNT nước 130mg/L 200C TNT tan tốt tetraclorua cacbon, rượu, benzen, piriđin Nên tiến hành khảo sát khả hòa tan TNT CLIO tự điều chế, đồng thời khảo sát phổ đồ TNT sử dụng vi điện cực sợi than CLIO 3.9.1 Khảo sát thời gian bay aceton CLIO Để pha dung dịch TNT có nồng độ xác định tăng tốc độ hòa tan phân bố đồng TNT CLIO, TNT trước tiên pha dung môi aceton nồng độ cao đưa vào CLIO để có nồng độ khảo sát Sau cần phải để aceton bay đến mức tối đa khỏi dung dịch CLIO nghiên cứu Vì vậy, cần thiết khảo sát bay aceton khỏi CLIO Qui trình khảo sát sau: Cân 0,0367g CLIO trộn lẫn với 0,0160g dung dịch TNT aceton nồng độ 50ppm sau cho bay nhiệt độ phịng vịng Kết (Hình 3.15) cho thấy sau phút phần lớn aceton bị bay hơi, sau q trình bay chậm lại kết thúc sau 60 phút Quá trình bay aceton nhanh triệt để dung dịch sục khí N2 Với 500µl CLIO trộn với 50µl dung dịch TNT nồng độ 50ppm aceton, sau sục khí N2 vịng phút, aceton lại khoảng 2% khối lượng ban đầu 20 Khối lượng aceton (mg) 18 16 14 12 10 0 20 40 60 80 100 120 140 Thời gian (phút) Hình 3.16: Đồ thị thời gian bay aceton CLIO Do đó, để hạn chế ảnh hưởng aceton đến tín hiệu TNT CLIO sục khí N2 để aceton bay nhanh triệt để 3.9.2 Khảo sát phổ đồ TNT vi điện cực sợi than CLIO: Để khảo sát phổ đồ TNT CLIO tiến hành quét catot từ 0V đến -1,5V CLIO, sau thêm dung dịch chuẩn TNT pha aceton để đạt nồng độ TNT 150ppm, sục khí N2 vịng phút để đuổi hết aceton đo lại phổ đồ Phổ đồ cho pic khoảng -0,6V; -0,95V 1,07V (Hình 3.16), pic khoảng -0,6V xuất rõ So sánh tín hiệu DDP dung dịch TNT 150ppm với đường (chưa có TNT) chứng tỏ j(nA/cm^2) pic khử nhóm NO2 TNT 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 Hình 3.17: Tín hiệu DDP TNT CLIO nồng độ: ppm 150ppm -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 U(V) -0.4 -0.2 Trong pic hình píc xuất khoảng -0,6V rõ tỉ lệ tốt với nồng độ TNT sử dụng để phân tích định lượng TNT CLIO 3.9.3 Khảo sát khoảng quét: Các khoảng khảo sát gồm: -0,2V đến -1,2V -0,2V đến -1,4V 0V đến -1,5V 0V đến -1,0V 90 70 80 60 60 j(nA) j(nA) 70 50 50 40 40 30 30 20 20 -1.2 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -1.4 U(V) -1 -0.8 U(V) -0.6 -0.4 -0,2V đến -1,4V 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 60 j(nA/cm^2) j(nA/cm^2) -0,2V đến -1,2V -1.2 50 40 30 20 -1.4 -1.2 -1 -0.8 -0.6 U(V) -0.4 0V đến -1,5V -0.2 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 U(V) 0V đến -1,0V Hình 3.18: Tín hiệu DDP TNT khoảng quét khác Từ hình 3.18 ta thấy khoảng quét từ 0V đến -1,5V xuất pic rõ -0,6V, -0,95V -1,07V Nếu quét từ 0V đến -1V nhìn thấy pic thứ nhất, khơng nhìn thấy pic thứ thứ 3, khoảng từ -0,2V đến -1,2V từ -0,2V đến -1,4V pic xuất tù gây khó khăn cho việc khảo sát TNT nồng độ thấp Vì vậy, khoảng phù hợp để xác định TNT từ 0V đến -1,5V 3.9.4 So sánh TNT dung môi CLIO vừa điều chế với TNT dung môi nƣớc: Các phép đo tiến hành vi điện cực sợi than Có khác biệt rõ ràng sử dụng hai dung mơi CLIO nước việc nghiên cứu tính chất điện hóa TNT Sự khác biệt thể bảng 3.8: Bảng 3.8: Sự khác hai dung môi CLIO kỵ nước [P444CCOC][C2C2N] nước việc khảo sát tính chất điện hóa TNT vi điện cực sợi than Yếu tố khảo sát CLIO kỵ nƣớc Nƣớc (đệm phốt phát pH=9) Khoảng xuất pic Từ đến -1,5V Từ đến -1V Thế đỉnh pic -0,6V; -0,95 -1,07V -0,47, 0,65, 0,87V Khả khuếch tán TNT Ảnh hƣởng ion kim loại nặng Chậm Nhanh Không Nhiều (đa số ion kim loại (Các ion kim loại nặng khơng tan khử khoảng từ 0V CLIO kỵ nước) đến -1V) Sự giải thích lý giải sau: - Khả khuếch tán TNT CLIO chậm nước do, CLIO dùng nghiên cứu có độ nhớt tương đối cao, mặt khác cấu trúc phân tử CLIO tương đối cồng kềnh, thân TNT có cấu trúc phân tử lớn, vậy, khả khuếch tán TNT CLIO chắn chậm khả khuếc tán TNT nước - Khoảng quét TNT CLIO kỵ nước có giá trị lớn so với khoảng quét TNT nước cửa sổ điện hóa CLIO lớn, điều lợi CLIO - Ảnh hưởng kim loại nặng đến trình xác định TNT mẫu môi trường hạn chế nhiều hầu hết kim loại tan tốt nước, khơng tan CLIO chúng có độ nhớt lớn (thường lớn 100 lần so với mơi trường nước) Đây ưu điểm lớn CLIO nhằm hướng tới việc sử dụng kỹ thuật chiết lỏng – lỏng để phân tích số chất quan tâm độ tan chúng nước CLIO khác đáng kể KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tiến hành thực nghiệm, thu kết sau: Đã chế tạo CLIO tributyl(2-methoxylethyl)phosphomium bis(pentafluoroethansulfonyl) amide [P444CCOC][C2C2N]và sử dụng chúng để chế tạo màng CLIO Khảo sát tính dẫn điện màng môi trường điện ly: nước KCl bão hịa - Trong mơi trường nước, nhiệt độ thường điện trở màng ban đầu tăng nhanh sau độ tăng khơng đáng kể - Ở nhiệt độ cao, thời gian ngâm lâu điện trở màng biến đổi mạnh gây biến tính màng CLIO - Trong mơi trường KCl, điện trở màng biến đổi theo thời gian ngâm, biến đổi không lớn môi trường nước Các kết thực nghiệm ghi nhận có tăng giảm điện trở sau lần thí nghiệm Trong mơi trường điện ly thơng thường nước KCl bão hịa, điện trở màng CLIO tương đối nhỏ, có biến đổi điện trở màng CLIO thay đổi môi trường ngâm, thời gian ngâm gia nhiệt điện trở màng nhỏ so với vật liệu làm cầu dẫn khác Do vậy, màng CLIO vật liệu hoàn toàn phù hợp để làm cầu dẫn điện cực so sánh Khảo sát tính dẫn điện màng CLIO mơi trường có gia tốc Kết cho thấy việc rung siêu âm ảnh hưởng không đáng kể đến điện trở màng Đã chế tạo thành công hai điện cực so sánh kiểu sử dụng CLIO làm cầu dẫn: điện cực so sánh Ag/AgCl sử dụng màng CLIO dụng khối đúc CLIO Đã xác định điện trở điện cực so sánh kiểu sử dụng màng CLIO hệ đo ba điện cực so sánh với điện trở điện cực so sánh than xốp chế tạo trước Điện trở điện cực so sánh loại nhỏ so với điện trở điện cực so sánh than xốp, tạo thuận lợi cho phép đo cần độ xác cao Đã khảo sát độ lặp lại độ ổn định hai loại điện cực so sánh phân tích kim loại Pb theo thời gian Độ lặp lại hai điện cực kiểu tốt, kết phân tích cho độ chụm cao Tuy nhiên, độ ổn định điện cực so sánh sử dụng khối đúc CLIO cao hơn, bị ảnh hưởng môi trường điện ly so với điện cực so sánh sử dụng màng CLIO Khảo sát bước đầu, khả hòa tan TNT CLIO tự điều chế, số ưu điểm CLIO so với dung môi nước, mở khả chiết TNT mẫu môi trường CLIO TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Hữu Chí, (2007) ed Giáo trình vật lý màng mỏng., Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Thành phố Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Năng Định,( 2005) ed Vật lý Kỹ thuật màng mỏng NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [3] Nguyễn Việt Huyến, (2005) ed Cở sở phương pháp phân tích điện hóa.NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [4] Trần Hiệp Hải, (2005) ed Phản ứng điện hóa ứng dụng, Nhà xuất giáo dục [5] Anouti, M.r.m., et al (2008), Synthesis and Characterization of New Pyrrolidinium Based Protic Ionic Liquids Good and Superionic Liquids J.Phys.Chem, 112: p 13335-13343 [6] Appetecchia, G.B., et al (2011), Chemical–physical properties of bis(perfluoroalkylsulfonyl)imide-based ionic liquids Electrochemimica Acta, 56: p 1300-1307 [7] Bakker, E.( 2004), Electrochemical Sensors Anal Chem, 76: p 3285-3298 [8] Endres, F and S.Z.E Abedin (2006), Air and water stable ionic liquids in physical chemistry Physical Chemistry Chemical Physics, 8: p 2101-2116 [9] Faridbod, F., et al., Application of Room Temperature Ionic Liquids in Electrochemical Sensors and Biosensors [10] Fuller, J., A.C Breda, and R.T Carlin (1998), Ionic liquid–polymer gel electrolytes from hydrophilic and hydrophobic ionic liquids Journal of Electroanalytical Chemistry, 459: p 29-34 [11] Hagiwara, R and Y Ito, (2000) Room temperature ionic liquids of alkylimidazolium cations and fluoroanions Journal of Fluorine Chemistry, 105: p 221-227 [12] Harris, K.R., M Kanakubo, and L.A Woolf (2007), Temperature and Pressure Dependence of the Viscosity of the Ionic Liquids 1-Hexyl-3methylimidazolium Hexafluorophosphate and 1-Butyl-3-methylimidazolium Bis(trifluoromethylsulfonyl)imide J Chem Eng Data, 52: p 1080-1085 [13] K Brainina, et al.( 1996), Determination of copper, lead and cadmium in whole blood by stripping voltammetry with the use of graphite electrodes Analytical Chimica Acta, 330: p 175-181 [14] Kakiuchi, T., T Yoshimatsu, and N Nishi (2007), New Class of Ag/AgCl Electrodes Based on Hydrophobic Ionic Liquid Saturated with AgCl Anal Chem, 79: p 7187-7191 [15] Keith, E.J.( 2007), What’s an Ionic Liquid? The Electrochemical Society Interface, Spring 2007: p 38-41 [16] Li, Y., et al.( 2009), Simultaneous determination of ultra-trace lead and cadmium at a hydroxyapatite-modified carbon ionic liquid electrode by [1] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] square-wave stripping voltammetry SENSORS AND ACTUATORS BCHEMICAL, 139(2): p 604-610 Liu, H., Y Liu, and J Li,( 2010) Ionic liquids in surface electrochemistry Physical Chemistry, 12: p 1685–1697 Marisa, C.B., G.E Russell, and G.C Richard (2004), Non-Haloaluminate Room-Temperature Ionic Liquids in Electrochemistry ChemPhysChem, 5: p 1106-1120 Mehdi, H., et al (2010), Hydrophobic ionic liquids with strongly coordinating anions Chem Commun, 46: p 234-236 Muhammad J.A, S and T Angel A.J (2011), Application of ionic liquids in electrochemical sensing systems Biosensors and Bioelectronics, 26: p 1775-1787 Ohtani, T., N Nishi, and T Kakiuchi (2011), Differential pulse stripping voltammetry of moderately hydrophobic ions based on hydrophobic ionic liquid membranes supported on the Ag/AgCl electrode Journal of Electroanalytical Chemistry, 656 Papaiconomou, N., et al(2007)., Physicochemical Properties of Hydrophobic Ionic Liquids Containing 1-Octylpyridinium, 1-Octyl-2-methylpyridinium, or 1-Octyl-4-methylpyridinium Cations J Chem Eng Data, 52: p 833-840 Pauliukaitea, R., et al.(2011), Application of room temperature ionicliquids to the development of electrochemicallipase biosensing systems for waterinsoluble analytes Journal of Electroanalytical Chemistry 656(1-2): p 96101 Ping, J., et al.(2011), Evaluation of Trace Heavy Metal Levels in Soil Samples Using an Ionic Liquid Modified Carbon Paste Electrode J.Agric.Food Chem 59: p 4418-4423 Rooney, D., J Jacquemin, and R Gardas(2009), Thermophysical Properties of Ionic Liquids Sakaida, H., Y Kitazumi, and T Kakiuchi (2010), Ionic liquid salt bridge based on tributyl(2-methoxyethyl)phosphonium bis(pentafluoroethanesulfonyl)amide for stable liquid junction potentials in highly diluted aqueous electrolyte solutions Talanta 83: p 663-666 Seddon, K.R., A Stark, and M.-J Torres(2000), Influence of chloride, water, and organic solvents on the physical properties of ionic liquids Pure Appl Chem 72(12): p 2275-2287 Shamsipura, M., et al.(2010), Room-temperature ionic liquids as electrolytes in electroanalytical determination of traces of 2-furaldehyde from oil and related wastewaters from refining processes Talanta 81(1-2): p 109-115 SHIBATA, M.(2010), et al., Stability of a Ag/AgCl Reference Electrode Equipped with an Ionic Liquid Salt Bridge Composed of 1-Methyl-3octylimidazolium Bis(trifluoromethanesulfonyl)- amide in Potentiometry of pH Standard Buffers The Japan Society for Analytical Chemistry 26: p 1203-1206 [30] Shvedene, N.V., D.V Chernyshov, and I.V Pletnev(2008), Ionic Liquids in Electrochemical Sensors Russian Journal of General Chemistry, 78: p 2507–2520 [31] Simões, A.M., D.E Tallman, and G.P Bierwagenb(2005), Use of Ionic Liquids for the Electrochemical Characterization of Water Transport in Organic Coatings Electrochemical and Solid-State Letters,10: p B60-B63 [32] Sun, Y., et al.(2009), Simultaneous determination of dopamine and serotonin using a carbon nanotubes-ionic liquid gel modified glassy carbon electrode Microchim Acta 165: p 373-379 [33] Wang, J., ed.(2006) ANALYTICAL ELECTROCHEMISTRY, INC Publication [34] Wei, D and A Ivaska, Applications of ionic liquids in electrochemical sensors analytica chimica acta, 2008 607 [35] Wei, G.-T., Z Yang, and C.-J Chen(2003), Room temperature ionic liquid as a novel medium for liquid/liquid extraction of metal ions Analytica Chimica Acta 488: p 183-192 [36] Zhao, C., et al.(2008), Electrochemistry of Room Temperature Protic Ionic Liquids J.Phys.Chem 112: p 6923-6936 [37] Zhu, J., et al.(2011), Applications of hydrophobic room temperature ionic liquids in ion-selective optodes SENSORS AND ACTUATORS BCHEMICAL 159: p 256-260 [38] Zhuangying, P., et al.(2009), Preparation of Hydroxyapatite/Ionic Liquid Composite Film Modified Electrode and Its Application to the Highly Selective Determination of Trace Cadmium in Water Acata chimica sinica 67(23): p 2721-2726