4. Nội dung nghiên cứu của đề tài
1.3.5. Sử dụng SAM biến tính điện cực ứng dụng phân tích thủy ngân
Nghiên cứu đầu tiên được sử dụng SAM để phát hiện kim loại nặng được tiến hành năm 1988 của nhóm nghiên cứu I. Rubinstein [151], tác giả đã sử dụng 2,2− thiobisethyl acetoacetate biến tính điện cực vàng phân tích Cu(II) bằng phương pháp Von − Ampe vòng. Sau đó, đã có nhiều nghiên cứu tập trung biến tính điện cực rắn khác nhau: vàng, bạc, đồng, platin, oxit kim loại,... và sử dụng các SAM khác nhau hoặc kết hợp với các cấu tử khác thông qua phản ứng hóa học để hình thành các tính chất khác nhau trên bề mặt điện cực nhằm nâng cao độ nhạy của phép phân tích đối với kim loại nặng, trong đó có Hg (II). Một số nhóm hợp chất hữu cơ được dùng để biến tính là các thiol [152], silan [153], photphat [154]. Tính cho đến nay, các đơn lớp của alkanethiol trên nền vàng hoặc bạc được nghiên cứu nhiều nhất. Một số công trình có thể kể đến như:
Nghiên cứu của Yun Wu và cộng sự (2008) đã sử dụng đơn lớp tự sắp xếp 2,5- dimercapto-1,3,4-thiadiazole biến tính điện cực vàng nhằm phát hiện Hg(II) bằng phương pháp ASV, giới hạn phát hiện thu được là 0,1 µM. Trong khi đó, Chow và các đồng sự sử dụng axit 3-mercaptopropionic (MPA) SAM biến tính bề mặt điện cực vàng để phân tích Hg(II) bằng phương pháp SWV với giới hạn phát hiện 10 ppb [155]. Antje Widmann đã biến tính vi điện cực vàng bởi SAM của mercaptoaxetic phát hiện Hg(II), giới hạn phát hiện là 0,02 nM. Bằng cách biến tính vi điện cực vàng Antje Widmann và cộng sự (2004) đã kết hợp phương pháp SWASV và sử dụng vật liệu biến tính MAA phân tích Hg với giới hạn phát hiện là 1nM. Đơn lớp tự sắp 1-
octadecanethiol biến tính nền graphen đã được Tao Zhang và cộng sự [156] phân tích Hg(II) với giới hạn phát hiện
thu được là 10 ppm. Gần đây, để nâng cao độ nhạy và độ chọn lọc các cấu trúc đơn lớp SAM được phát triển mạnh mẽ hơn bằng cách thêm nhiều tương tác chế tạo cảm biến có cấu trúc nano 3 chiều: hỗn hợp thiol [157], tạo vật liệu nanocomposit [158]. Năm 2004, Shuangyan Huan và cộng sự đã sử dụng hỗn hợp đơn lớp o-amino thiophenol và dodecyl mercaptan biến tính điện cực vàng phát hiện đồng thời Hg (II), Cu (II), Pb (II) bằng phương pháp DPV, kết quả thu được có sự tương quan tốt giữa tín hiệu dòng với nồng độ từng chất, giới hạn phát hiện thu được từng nguyên tố từ 4,34.10-8 M trở xuống [159]. Tại Việt Nam, phương pháp phân tích điện hóa truyền thống sử dụng điện cực giọt thủy ngân cho phép phân tích nhanh với độ nhạy cao không còn được sử dụng do thủy ngân kim loại có độc tính cao với hệ sinh thái. Chính vì vậy việc nghiên cứu tìm ra các loại điện cực thay thế điện cực Hg kim loại có tính thực tiễn cao. Các nghiên cứu trong nước đã có một số lượng nghiên cứu về điện cực điện hóa nhất định trong thập kỉ qua như: vi điện cực tổ hợp vàng xác định Hg(II) [160], điện cực màng bimut biến tính CPE phân tích Cd, Pb, Hg. Tuy nhiên chưa có nhiều nghiên cứu về phân tích thủy ngân bằng phương pháp này và hướng nghiên cứu vật liệu biến tính SAM ứng dụng trong phân tích kim loại nặng, trong đó có thủy ngân vẫn còn khá mới mẻ.
Về các nghiên cứu về SAM, đã có một số các nghiên cứu về điện cực điện hóa. Các hướng nghiên cứu mới có thể kể đến nghiên cứu các cấu trúc nano mới hay lựa chọn các hợp chất hữu cơ phù hợp để biến tính điện cực. Tuy nhiên, chưa có nhiều nghiên cứu sử dụng đồng thời nhiều chất hữu cơ biến tính vật liệu nền cấu trúc nano, đặc biệt là biến tính vật liệu composit có cấu trúc nano nhằm tạo các pha có cấu trúc nano hai hoặc ba chiều trên bề mặt điện cực. Do đó, luận án tiếp nối, tập trung chế tạo các loại điện cực còn mới này và nghiên cứu khả năng ứng dụng của chúng vào phân tích Hg (II) ở hàm lượng siêu vết.
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM