2 .Hóa chất, dụng cụ và thiết bị dùng trong quá trình thí nghiệm
2.3 .4Phủ dung dịch PANI-EBvà dung dịch PANI-LB lên điện cực
Sử dụng phương pháp phủ nhỏ giọt để tạo màng PANI lên điện cực platin. Dùng micropipette nhỏ 6µl dung dịch PANI lên bề mặt điện cực. Ưu điểm của phương pháp này là thực hiện đơn giản, không hao tốn nguyên vật liệu. Nhược điểm là khó kiểm soát được độ dày của màng, khó nhỏ trong một diện tích lớn.
Sau khi phủ PANI-EB và PANI-LB lên điện cực, chip điện cực được đem sấy trong lò sấy chân không ở nhiệt độ 60oC trong vòng 24 giờđể loại bỏ dung môi DMSO, tạo màng trên điện cực và lúc này có thể đem điện cực đi khảo sát.
Hình 2. 21 Chip PANI-EB và chip PANI-LB sau khi nung trong vòng 24 giờ
2.3.5 Chuẩn bị dung dịch nước muối với các nồng độ ôxy khác nhau
Để đánh giá khả năng hoạt động của chip Pt/PANI-EB và chip Pt/PANI-LB,chip cảm biến sẽ được đo trong dung dịch điện ly NaCl độ mặn 2 o/oo, độ pH = 7,3 và nhiệt độ 28oC ÷ 30oC. Đây là môi trường giả lập điều kiện môi trường phát triển tốt của thủy hải sản.
Bảng 2. 5 Dung dịch điện ly NaCl
Nước khử ion ( ml) Na2HPO4.12H2O (g) NaH2PO4.2H2O (g) NaCl (g) 800 24 2 16
Hình 2. 22Dung dịch nước muối có độ PH là 7,33
Dung dịch điện ly NaCl sau khi được phacó thể tích khoảng 800 ml, trước mỗi lầnđo dung dịch đều được sục khí nitơ tinh khiết với thời gian sục khoảng 15 phút trở lênđể dung dịch bão hòa khí nitơ.Khí nitơ sẽ được sục liên tục vào bình chứa cho đến khi quá trình đo kết thúc nhằm tạo dung dịch có nồng độ ôxy thấp nhất.
Để khảo sát chipở các nồng độ ôxy hòa tan khác nhau, dung dịch bão hòa khí nitơ sẽ được sục khí ôxybằng hệ sục khí như Hình 2.23với thời gian 15s, 30s, 60s và 90s với ôxytinh khiết 99,99%, áp suất sục 1 psi. Dung dịch sau khi sụcôxy được đo nồng độ bằng đầu đo thương mại DO6400TC/T (của hãng Sensorex, Mỹ), nồng độ ôxy hòa tan tương ứng như Bảng 2.6.
Hình 2. 23 Hệ đo nồng độ ôxy hòa tan với đầu dò cảm biến thương mại Bảng 2. 6 Nồng độ ôxy hòa tan trong dung dịch cần thử nghiệm Bảng 2. 6 Nồng độ ôxy hòa tan trong dung dịch cần thử nghiệm
Đầu đo hãng Sensorex - Dãy đo từ 0-20 mg/l - Độ chia: 0,01 mg/l - Độ chính xác: ± 1,5 % Khí sử dụng Thời gian Nồng độ ôxy (ppm)
Nitơ bão hòa 15 phút 1,50
Không sục khí 0 giây 3,00
Ôxy 15 giây 5,82
Ôxy 30 giây 9,77
Ôxy 60 giây 16,05
Ôxy 90 giây 26,00
2.3.6 Khảo sát tính chất điện hóa của chip phủ màng PANI-LB
2.3.6.1 Hệ đo CV
Hệ đo CV sử dụng đểkhảo sát tính chất điện một chiều của điện cực phủ PANI, cấu tạo của hệ đo CV gồm điện cực làm việc làm bằng Pt phủ PANI-EBhoặc phủ PANI-LB, điện cực đối làm bằng Pt và điện cực tham khảo Ag/AgCl như Hình 2.24.
Hình 2. 24Hệ đo điện hóa chip phủ PANI-EB và PANI-LB
Hệ đo là nơi gắn chip cảm biến PANI ngâm một phần phủ màng trong dung dịch điện ly phần còn lại kết nối với bộ phận ghi nhận tín hiệu.
Máy tính kết nối với bộ phận ghi nhận tín hiệu từ chip cảm biến và hiển thị trên màn hình thông qua phần mềm Nova 1.8.
Nguồn cấp điện một chiều sử dụng máy điện hóa PGSTAT 302n (Autolab, Hà Lan) cấp nguồn điện đến chip và đo cường độ dòng điện phân cực sinh ra chạy qua chip cảm biến thông qua bước quét điện thế được thiết lập sẵn.
Hình 2. 25Máy điện hóa PGSTAT 302n Autolab và phần mềm hiển thị Nova 1.8
Phương pháp thực hiện:
Khảo sát tính chất điện hóa của màng PANI-EB và PANI-LB được thực hiện sau khi điện cực platin được chế tạo sau đó phủ màng PANI-EB và PANI-LB lên điện cực làm việc. Việc khảo sát gồm các bước:
- Bước 1: Gắn chip vào hệ đo sau đó ngâm vào dung dịch điện ly có các mức nồng độ ôxy hòa tan thay đổi khác nhau, do nồng độ ôxy hòa tan ảnh hưởng rất lớn
đến tính chất dẫn điện của màng PANI-EB, PANI-LB. Thành phần ion OH- có trong dung dịch điện ly làm tăng độ dẫn điện của màng PANI.
- Bước 2: Thiết lập thông số của hệ đo là “Cyclic voltammetry potentiostatic”, nguồn điện một chiều với điện thế -0,6V đến 1,1 V và tốc độ quét thế 50 mV/s, nhiệt độ phòng khi đo là vào khoảng 28oC – 30oC, thời gian đo là khoảng 30s. Hệ tự động đo và hiển thị kết quả tín hiệu sinh ra tương ứng với từng bước quét.
2.3.6.2 Hệ đo trở kháng
Hệ đo trở kháng cũng có cấu tạo tương tự hệ đo điện hóa: điện cực làm việc, điện cực đối gắn vào 2 bản điện cực platin, điện cực tham chiếu gắn vào điện cực Ag/AgCl. Nhúng chip có phủ PANI và điện cực tham khảo Ag/AgCl vào dung dịch điện ly sao cho phần điện cực có phủ polyme được nhúng hoàn toàn trong dung dịch đệm.
Sử dụng thiết bị điện hóa PGSTAT 302n Autolab, trong phần mềm Nova 1.8 thiết lập thông số trong “FRA impedance potentiostatic” để đo phổ tổng trở, các thông số thiết lập như sau:dải tần số quét từ 10-1 Hz đến 103 Hz, biên độ điện thế quét: 0,01V, thời gian quét: 5 ÷ 7 phút.
Chip được đo phổ tổng trởtrong dung dịch điện ly có các mức nồng độ ôxy hòa tan thay đổi khác nhau, tín hiệu thay đổi được ghi nhận và đánh giá.
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 Kết quả phủ màng mỏng polyme PANI-EB và PANI-LB