Đểđánh giá khảnăng sử dụng các loại điện cực GC, CP, CP-CNTs trong việc phát triển phương pháp phân tích xác định lượng vết Hg trong nước, đã tiến hành xác định diện tích bề mặt hoạt động của các loại điện cực này. Diện tích bề mặt hoạt động của điện cực làm việc được xác định dựa vào phương trình hồi quy tuyến tính giữa cường độ dòng đỉnh hòa tan (Ip (catot)) của Hg với căn bậc hai của tốc độ quét thế (ν1/2) kết hợp với phương trình Randle-Sevcik bằng phương pháp CV [146].
Ghi đường CV của dung dịch hỗn hợp K3[Fe(CN)6] 1 mM, K4[Fe(CN)6] 1 mM và KCl 0,5 M [146] trên các điện cực GC, CP và CP-CNTs (được chế tạo như đã trình bày ở mục 2.2.3.1) với máy đo điện hóa ở các tốc độ quét thế từ 20 mV/s đến 100 mV/s. Sử dụng cường độ dòng đỉnh catot Ip(C) ứng với quá trình:
[Fe(CN)6]3- + e → [Fe(CN)6]4- (3.1)
và các đại lượng liên quan bao gồm: Số electron trao đổi n = 1; Hệ số khuếch tán D của K3[Fe(CN)6] là 7,6.10-6 cm2/s [64]; Tốc độ quét thế từ 0,020,1 V/s; Nồng độ C của K3[Fe(CN)6] trong dung dịch là 1 mol/cm3 để tính diện tích hoạt động của bề mặt điện cực dựa vào phương trình hồi quy tuyến tính kết hợp với phương trình Randle-Sevcik, công thức (2.1) trở thành
Ip = K.ν1/2 (3.2)
với K = (2,69 × 105).n3/2.D1/2.A.C hay K = hệ số góc b của phương trình hồi quy.
-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 E1/2 Ep(A) Ep(C) Ip(C) IP ( A) E (V) A C Ip(A) Width (1/2) Ep(A)/2 Ip(A)/2
Số liệu CV dùng tính toán và kết quả xác định diện tích hoạt động của các loại điện cực phản ứng được trình bày trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1. Kết quả xác định diện tích bề mặt hoạt động A của các điện cực
Điện cực Phương trình hồi quy R A (cm2)
GC Ip(c) = (-47,516 12,36).ν1/2– (2,739 3,27) 0,9927 0,064 CP Ip(c) = (-71,477 3,02).ν1/2– (3,613 0,74) 0,9995 0,096 CP-CNTs Ip(c) = (-79,640 9,95).ν1/2– (4,520 2,44) 0,9954 0,107
Hình 3.2. Đường CV để xác định diện tích bề mặt hoạt động của các loại điện cực
Điều kiện thí nghiệm (ĐKTN): K3[Fe(CN)6] 1 mM; K4[Fe(CN)6] 1 mM; KCl 0,5 M; : 0,02÷0,1 V/s; tdep 0 s; Erange -0,2÷0,8 V.
Kết quả xác định diện tích bề mặt hoạt động cho thấy (Bảng 3.1), so với điện cực GC, các điện cực CP và CP-CNTs có bề mặt hoạt động lớn hơn gần 1,5 lần (theo giá trị tuyệt đối). Cường độ dòng đỉnh catot của K3[Fe(CN)6] tăng mạnh khi thay điện cực làm việc GC bằng điện cực CP hoặc CP-CNTs. Biến tính điện cực CP bằng MWCNTs cũng đã làm tăng đáng kể tín hiệu Ip(C) của K3[Fe(CN)6].
Mặt khác, từ đường kính của bề mặt của điện cực GC, CP và CP-CNTs là 2,8 ± 0,1 mm ta có thểtính được diện tích hình học (Ahh) của các điện cực Ahh = 0,062 cm2. So sánh diện tích hình học và diện tích bề mặt hoạt động của điện cực GC, ta có thể thấy đối với điện cực GC diện tích bề mặt hoạt động lớn hơn không nhiều so với diện tích hình học, tuy nhiên sự khác biệt này thể hiện rõ hơn đối với điện cực CP và điện cực CP-CNTs.
Điều này cho thấy, việc sử dụng các điện cực CP và CP biến tính bằng
-0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 -30 -20 -10 0 10 20 30 I ( A ) E (V) GC CP CP-CNTs A C
MWCNTs có thể tăng được độ nhạy của việc định lượng các chất phân tích bằng phương pháp von-ampe so với khi sử dụng điện cực làm việc là GC. Giả thiết diện tích bề mặt hoạt động của điện cực lớn thì khả năng tạo màng sẽ tốt hơn trong quá trình điện phân làm giàu. Tuy vậy, tính chất và chất lượng của kết quả phân tích điện hóa còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác. Vì vậy, cần phải tiến hành nhiều thí nghiệm khảo sát khác để lựa chọn loại điện cực thích hợp.