4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
3.3.1. 4-pyridineethanthiol biến tính AuNP/GCE
Sự hình thành SAM trên nền Au đã được nghiên cứu [175], như được trình bày tổng quát ở phương trình sau:
SH-(CH2)n-X + Au = Au-S-(CH2)n-X + H+ + e- (3.4) Do đó, đối với sự hình thành PET-SAM/AuNP được diễn ra nhờ ái lực giữa nguyên tử S của phân tử PET với các nguyên tử vàng đã được kết tủa trên bề mặt glassy cacbon. Quá trình hình thành SAM trên bề mặt là một quá trình hấp phụ hóa học, có thể viết như sau:
Hình 3. 11. Đường CV khử hấp phụ của PET-SAM/Au-NP/GCE (■) và AuNP/GCE (●) đo trong dung dịch KOH 0,5 M, v = 0,1 V/s. PET-SAM được chế tạo từ dung
dịch PET có nồng độ 1 mM, thời gian ngâm 12 tiếng
Sự tạo thành PET-SAM trên điện cực AuNP/GCE (được ký hiệu PET- SAM/AuNP/GCE) được nghiên cứu bằng cách khử điện hoá hấp phụ nhờ kỹ thuật von-ampe vòng. Đây là quá trình diễn ra ngược với quá trình hình thành SAM ở trên. Quá trình khử hấp phụ PET-SAM diễn ra như phương trình 3.6:
Au-S-(CH2)2C6H4N + 1e → Au0 + - S-(CH2)2C6H4N (3.6)
Phổ đồ khử hấp phụ của PET-SAM/AuNP/GCE có sự xuất hiện píc tại thế -1,1V và -0,82 V tương ứng với sự khử PET-SAM được hình thành lần lượt trên tinh thể Au(110), Au (111), do các dạng tinh thể này có năng lượng với PET khác nhau nên khi khử hấp phụ PET-SAM sẽ thu được những píc khử ở vị trí khác nhau. Những kết quả thu được này cũng phù hợp với kết quả nhóm tác giả Kazuki Arihara đã nghiên cứu 4-mercaptobenzoic trên vàng đa tinh thể [176].
Độ che phủ của các phân tử tạo thành SAM (hay mật độ phân tử của các SAM) còn được đánh giá thông qua giá trị điện lượng Q (là điện lượng để phá vỡ liên kết Au-S khi khử điện hóa hấp phụ SAM trong dung dịch) [177]. Bằng cách xác định diện tích dưới píc khử hấp phụ, điện lượng Q của pic khử PET-SAM tại vị trí -1,1V (có giá trị là 108,29 µC/cm2 ) lớn hơn điện lượng Q tại vị trí -0,82 V (có giá trị là 14,25 µC/cm2
). Như vậy, tổng Q xác định được là 122,54 µC/cm2.Từ kết quả điện lượng Q, mật độ SAM trên bề mặt điện cực được tính theo công thức [177]:
Trong đó:
ᴦ =n.F.AQ (3.7)
ᴦ: Mật độ SAM trên bề mặt điện cực (mol/cm2) Q: Điện lượng (µC/cm2)
n: Số electron trao đổi
F: Hằng số Faraday: 96,486 (C/mol) A: Diện tích hoạt động của điện cực (cm2)
Từ điện lượng Q đã xác định được, mật độ PET-SAM trên bề mặt điện cực tính được là: 1,269.10-9 mol/cm2 tương ứng với 7,643.1014 phân tử PET/cm2. Kết quả này phù hợp với một số nghiên cứu của các tác giả khác khi khử hấp phụ SAM thiol với mật độ SAM cỡ nmol/cm2 tương ứng với mật độ phân tử cũng ở cỡ 1014 phân tử thiol/cm2 [178,179].
Kết quả điện hóa thu được cũng cho thấy, lượng chất trên pic khử của PET- SAM tại vị trí -1,1V lớn hơn lượng chất tại vị trí -0,82 V. Như vậy, vàng nano chế tạo có thành phần chủ yếu là tinh thể Au (110), kết quả này phù hợp với kết quả XRD thu được ở 3.1.3.