Đường CV được qt 5 vịng, vịng đầu tiên thì giá trị cường độ dịng cao hơn, 4 vịng sau đó thì giá trị cường độ dịng píc catot thấp hơn và khơng thay đổi. Nguyên nhân là do khi quét CV 5 vịng liên tục trên cùng 1 giọt có đặt điều kiện hấp phụ ở thế 0 V với thời gian hấp phụ 30 s thì ở vịng thứ nhất, hịa tan chất phân tích đã hấp phụ trên bề mặt điện cực, các vịng sau đó chất phân tích khơng cịn trên bề mặt điện cực nữa, tín hiệu hịa tan đó là của chất phân tích trong dung dịch không hấp phụ lên bề mặt điện cực.
Từ kết quả nghiên cứu bằng đường von - ampe vịng có thể kết luận q trình khử của Auramine O là bất thuận nghịch, có hấp phụ trên điện cực HMDE.
3.1.1.2. Đặc tính hấp phụ của AO trên điện cực GCE
0 200m 400m 600m 800m 1.00 1.20 U (V) -2.00u 0 2.00u 4.00u 6.00u I (A )
Hình 3.3: Đường Von - Ampe vịng của dung dịch Auramine trên GCE 1) mẫu trắng, 2) Auramine O 10- 6 mol.L- 1 không hấp phụ, 3) Auramine O 10- 6
mol.L- 1 có hấp phụ tại thế 0 V với thời gian hấp phụ 60 s.
Trên đường 3, đường phân cực anot từ 0 V đến 1,2 V xuất hiện 1 píc oxi hố ở thế 0,76 V. Trên đường phân cực catot từ 1,2 V đến 0 V khơng xuất hiện píc khử. Do vậy q trình oxi hóa của auramin O là q trình bất thuận nghịch. Mặt khác, tín
1 2
hiệu cường độ dịng ở đường 3 có hấp phụ 60 s tại thế 0 V cao hơn đường 2 khi không hấp phụ chứng tỏ Auramine O có hấp phụ trên điện cực glassy carbon. Vì vậy tơi lựa chọn phương pháp von ampe hòa tan hấp phụ xung vi phân để định lượng Auramine O trong mẫu thực phẩm.
Tiến hành quét đường von - ampe vịng 5 lần liên tiếp.
Hình 3.4: Đường CV của AO ghi 5 vịng liên tiếp trên điện cực GCE
Đường CV được quét 5 vòng, vịng đầu tiên thì giá trị cường độ dịng cao hơn, 4 vòng sau đó thì giá trị cường độ dịng píc anot khơng phát hiện được. Nguyên nhân là do khi quét CV 5 vịng liên tục có đặt điều kiện hấp phụ ở thế 0 V với thời gian hấp phụ 60 s thì ở vịng thứ nhất, hịa tan chất phân tích đã hấp phụ trên bề mặt điện cực, các vịng sau đó chất phân tích khơng cịn trên bề mặt điện cực nữa, nên tín hiệu cường độ dịng píc thấp.
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng pH
3.1.2.1. Khảo sát ảnh hưởng pH trên điện cực HMDE
Tiến hành khảo sát CV tại các pH khác nhau:
0 200m 400m 600m 800m 1.00 1.20 U (V) -2.00u 0 2.00u 4.00u 6.00u I ( A )
Hình 3.5: Đường CV của AO trên HMDE
1 - tại pH = 5,0; 2 - tại pH = 7,0; 3 - tại pH = 9,0 với nồng độ 10- 6 M
Khi pH tăng thì thế hịa tan dịch chuyển về phía âm hơn điều đó chứng tỏ có khả năng proton tham gia vào phản ứng điện hóa của Auramine O trên bề mặt điện cực HMDE.
3.1.2.2. Khảo sát ảnh hưởng pH trên điện cực GCE
Tiến hành khảo sát CV tại các pH khác nhau:
Bảng 3.1: Kết quả khảo sát pH bằng đƣờng CV trên GCE
pH 8 9 10 11
Chiều cao píc I (µA) 0,620 0,896 1,13 1,41
Thế đỉnh píc 0,897 0,857 0,801 0,793
Khi pH tăng thì thế hịa tan dịch chuyển về phía âm hơn điều đó chứng tỏ có khả năng proton tham gia vào phản ứng điện hóa của Auramine O trên bề mặt điện cực GCE.
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quét
Tốc độ quét ảnh hưởng tới khả năng hấp phụ của chất phân tích trên điện cực. Vì vậy, tơi tiến hành đo đường CV khảo sát các tốc độ quét khác nhau.
3.1.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quét trên điện cực HMDE
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát tốc độ quét bằng đường CV trên HMDE
Hình 3.6: Đường CV của AO phụ thuộc vào tốc độ quét trên HMDE (1) - tốc độ quét 0,01 V/s; (2) - tốc độ quét 0,05 V/s; (3) - tốc độ quét 0,10 V/s; (4) - tốc độ quét quét 0,01 V/s; (2) - tốc độ quét 0,05 V/s; (3) - tốc độ quét 0,10 V/s; (4) - tốc độ quét
0,5 V/s; (5) - tốc độ quét 0,7 V/s
Tốc độ quét (V/s) 0,01 0,05 0,10 0,50 0,70
Hình 3.7: Sự phụ thuộc của logIp vào logv trên HMDE
Khi tốc độ quét tăng thì thế đỉnh pic (EP) dịch chuyển về phía âm hơn, cường độ dịng tăng tuyến tính theo tốc độ qt theo phương trình trong hình 3.5 với hệ số góc a = 0,9094, chứng tỏ AO hấp phụ mạnh trên HMDE và lượng chất hấp phụ tăng theo tốc độ quét [14]. Thế đỉnh píc dịch chuyển theo sang phía âm khi tốc độ qt tăng càng chứng tỏ thêm q trình điện hóa xảy ra trên bề mặt điện cực HMDE là q trình bất thuận nghịch và có sự tham gia của proton. [22]
3.1.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quét trên điện cực GCE
Bảng 3.3: Kết quả khảo sát tốc độ quét bằng đường CV trên GCE Tốc độ quét (mV/s) 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Chiều cao píc I (µA) 1,20 1,60 2,04 2,40 2,66 3,04 3,26 3,59 3,78
0 200m 400m 600m 800m 1.00 1.20 U (V) -5.00u 0 5.00u 10.0u 15.0u I (A )
Hình 3.8: Đường CV của AO phụ thuộc vào tốc độ quét.trên điện cục GCE
Hình 3.9: Sự phụ thuộc của logIp vào logv trên GCE
Cường độ dịng tăng tuyến tính theo tốc độ quét có hệ số góc a = 0,7386;
3.2. Tối ƣu hóa các điều kiện xác định Auramine O trên điện cực HMDE và GCE
Để tối ưu hóa các điều kiện xác định Auramine O chúng tôi đã tiến hành sử dụng:
Phương pháp von - ampe hịa tan hấp phụ sóng vng trên điện cực HMDE với các điều kiện đo: nồng độ AO 10-7 M; khoảng quét thế (- 0,5 V; - 1,4 V); thời gian hấp phụ 30 s; tốc độ quét 250 mV/s,
Phương pháp von - ampe hòa tan hấp phụ xung vi phân trên điện cực GCE
với điều kiện đo: nồng độ AO 10-7 M, khoảng quét thế - 1 V đến 1,2 V; thời gian
hấp phụ 60 s; tốc độ quét 20 mV/s.
3.2.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH
pH ảnh hưởng đến dạng tồn tại và khả năng hấp phụ của chất phân tích trên bề mặt điện cực tức là ảnh hưởng đến động học của quá trình làm giàu cũng như đến q trình hịa tan, điều đó ảnh hưởng đến cường độ dịng píc, thế đỉnh píc. Vì vậy, việc khảo sát ảnh hưởng của pH là yếu tố quan trọng nhất và cần tiến hành trước:
3.2.1.1. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH trên điện cực HMDE
Thay đổi giá trị pH từ 2,0 đến 10,5 và giữ nguyên các điều kiện đo ban đầu trên điện cực HMDE.
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến cường độ dịng trên HMDE
STT pH Thế đỉnh píc (V) Chiều cao píc I (nA)
1 2,0 - 0,787 80,2
2 2,5 - 0,837 81,4
4 3,5 - 0,927 88,4 5 4,0 - 0,961 88,3 6 4,5 - 1,000 94,3 7 5,0 - 1,050 98,0 8 5,5 - 1,080 99,7 9 6,0 - 1,120 93,3 10 6,5 - 1,150 95,6 11 7,0 - 1,180 90,5 12 7,5 - 1,200 101,0 13 8,0 - 1,200 123,0 14 8,5 - 1,240 145,0 15 9,0 - 1,250 145,0 16 9,5 - 1,260 133,0 17 10,0 - 1,280 88,2 18 10,5 - 1,290 48,3
Hình 3.10: Đường von - ampe hịa tan phụ thuộc giữa cường độ dòng vào giá trị pH trên HMDE
Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn mối liên quan giữa thế đỉnh píc và pH trên HMDE Dựa vào kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến cường độ dịng píc từ pH 2 Dựa vào kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến cường độ dịng píc từ pH 2 đến pH 10,5 cho thấy cường độ tín hiệu píc gần như khơng thay đổi từ pH 2 đến 7, tăng dần từ 8 đến 9 và giảm dần từ 9,5 đến 10,5. Tại pH = 9,0 cho cường độ dòng cao nhất và chân píc cân đối. Vì vậy, tơi chọn pH = 9,0 cho các điều kiện khảo sát tiếp theo.
Mặt khác, từ kết quả nghiên cứu thấy rằng khi pH tăng thì thế đỉnh píc (Ep) giảm dần (dịch chuyển về phía thế catot) và giữa Ep và pH có mối quan hệ tuyến tính theo phương trình Ep = 0,6906. pH - 0,5114 với R² = 0,9905 với R2 = 0,992. Điều này chứng tỏ có sự tham gia proton H+ trong phản ứng điện hóa xảy ra trên bề mặt điện cực. Khi pH tăng thì quá trình khử của Auramine O trên bề mặt điện cực dễ dàng xảy ra hơn.
3.2.1.2. Khảo sát sự ảnh hưởng của pH trên điện cực GCE
Thay đổi pH từ 3,0 đến 11,0. Ở pH từ 3 đến 6 thì Auramine O khơng có tín hiệu píc nhưng từ pH = 7 đến pH = 11 có xuất hiện píc của Auramine O (phụ lục 1).
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng trên GCE
7 0,833 132 8 0,793 188 9 0,722 212 9,5 0,69 246 10 0,658 250 10,5 0,643 239 11 0,611 240
Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn mối liên quan giữa thế đỉnh píc và pH trên trên GCE Trong khoảng pH từ 7,0 đến 11,0 thì cường độ dịng píc phụ thuộc vào pH, tại pH = 10,0 thì tín hiệu píc cao và cân đối nhất. Do vậy, chúng tôi chọn pH = 10,0 cho các nghiên cứu tiếp theo.
Mặt khác, từ kết quả nghiên cứu thấy rằng khi pH tăng thì thế đỉnh píc (Ep) giảm dần (dịch chuyển về phía thế catot) và giữa Ep và pH có mối quan hệ tuyến tính theo phương trình Ep = - 0.0573.pH + 1.2394 với R2 = 0,9924. Điều này chứng tỏ có sự tham gia proton H+ trong phản ứng điện hóa xảy ra trên bề mặt điện cực. Khi pH tăng thì q trình oxi hóa của Auramine O trên bề mặt điện cực dễ dàng xảy ra hơn.
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của thế hấp phụ
Thế hấp phụ ảnh hưởng đến cường độ dịng píc. Do đó, chúng tơi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thế hấp phụ ở các giá trị khác nhau.
3.2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của thế hấp phụ trên điện cực HMDE
Đệm B - R ở pH = 9,0 thay đổi thế hấp phụ từ 0 V đến - 0,9 V.
Bảng 3.6: Kết quả khảo sát ảnh hưởng thế hấp phụ đến cường độ dòng trên HMDE
Thế hấp phụ (V) 0 - 0,1 - 0,2 - 0,3 - 0,4 - 0,5 - 0,6 - 0,7 - 0,8 - 0,9
Hình 3.15: Đường von - ampe hịa tan khi thay đổi giá trị thế hấp phụ trên HMDE
Hình 3.16: Sự phụ thuộc của cường độ dịng píc vào giá trị thế hấp phụ trên HMDE Qua kết quả nghiên cứu trên ta thấy: tại các thế hấp phụ khác nhau thì giá trị của cường độ dòng khác nhau. Trong khoảng thế hấp phụ từ 0 V đến - 0,2 V cường độ píc tăng, khi thế hấp phụ từ - 0,2 V đến - 0,9 V gần như khơng thay đổi, chân píc cân đối. Để đảm bảo độ chọn lọc, chúng tôi chọn thế hấp phụ tối ưu là - 0,5 V cho các khảo sát tiếp theo.
3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thế hấp phụ trên điện cực GCE
Điều kiện đo: đệm B - R pH = 10; thay đổi thế hấp phụ từ - 1 V đến 0,5 V. Bảng 3.7: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thế hấp phụ đến cường độ dòng trên
GCE Thế hấp phụ (V) - 1 - 0,8 - 0,5 - 0,3 0 0,3 0,5 I (nA) 244 249 251 269 348 304 224 U (V) 0,667 0,674 0,667 0,667 0,667 0,665 0,666 500m 600m 700m 800m 900m 1.00 U (V) 1.60u 1.80u 2.00u 2.20u 2.40u 2.60u I (A )
Hình 3.17: Đường von - ampe hòa tan phụ thuộc vào thế hấp phụ trên GCE 0 V
Hình 3.18: Sự phụ thuộc của cường độ dịng vào giá trị thế hấp phụ trên GCE Qua kết quả nghiên cứu trên ta thấy: tại các thế hấp phụ khác nhau thì giá trị của cường độ dòng khác nhau. Trong khoảng thế hấp phụ từ - 1 V đến 0,5 V cường độ píc tăng. Ở thế hấp phụ 0 V thì cường độ píc cao và chân píc cân đối. Để đảm bảo độ chọn lọc, chúng tôi chọn thế hấp phụ tối ưu là 0 V.
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ
Thời gian hấp phụ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới cường độ dịng píc. Khi tăng thời gian hấp phụ thì lượng chất hấp phụ lên bề mặt điện cực càng lớn. Tuy nhiên, điều này chỉ đúng trong một khoảng thời gian nhất định còn khi thời gian hấp phụ quá lâu thì lượng chất hấp phụ gần như không đổi hoặc xảy ra hiện tượng hấp phụ đa lớp. Lúc này bề mặt điện cực bão hịa, chất khơng thể hấp phụ lên bề mặt điện cực thêm nữa.
3.2.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ trên điện cực HMDE
Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến cường độ dịng píc của chất phân tích ở 2 nồng độ khác nhau là 10- 6 M và 2,4.10- 7 M.
Điều kiện đo: pH = 9,0; thế hấp phụ - 0,5 V, thay đổi thời gian hấp phụ 0 s đến 300 s. Tín hiệu đo được như bảng 3.8; hình 3.19 và 3.20.
Bảng 3.8: khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến cường độ dòng trên HMDE Thời gian hấp phụ (s) I (nA) Nồng độ 10- 6 M Nồng độ 2,4×10-7 M 0 66,3 15,4 5 112,0 26,5 10 163,0 43,1 30 251,0 75,7 60 234,0 124,0 90 234,0 163,0 120 232,0 195,0 150 230,0 201,0 200 230,0 198,0 250 212,0 188,0 300 213,0 190,0
Hình 3.19: Đường von - ampe hòa tan khi thay đổi thời gian hấp phụ ở nồng độ 10- 6 M trên HMDE
Hình 3.20: Đường von - ampe hịa tan khi thay đổi thời gian hấp phụ ở nồng độ 2,4.10-7 M trên HMDE
Hình 3.21: Sự phụ thuộc của cường độ dòng vào thời gian hấp phụ trên HMDE a) 10- 6 mol/L- 1 và b) 2,4.10- 7 mol.L- 1
Từ kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến tín hiệu cường độ dịng, có thể thấy rằng :
- Ở nồng độ 10- 6 M khi tăng thời gian hấp phụ từ 0 - 60 s thì cường độ dịng píc tăng đều. Khi thời gian hấp phụ lớn hơn 60 s thì cường độ dịng píc tăng chậm. Lúc này bề mặt điện cực gần như bão hịa khơng cịn khả năng hấp phụ thêm. Tại t = 30 s cho cường độ tín hiệu cao, chân píc cân đối. Vì vậy, chúng tôi chọn thời gian hấp phụ là 30 s là đối với các dung dịch có nồng độ n.10- 6 mol.L- 1.
- Tương tự tại nồng độ 2,4.10- 7 M với thời gian hấp phụ từ 0 s đến 120 s cường độ dịng píc tăng đều, từ 150 s đến 300 s thì khơng đổi vì bề mặt điện cực đã bão hịa. Vì vậy đối với những dung dịch có nồng độ n.10- 7 M chọn thời gian 60 s.
3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ trên điện cực GCE
Chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng thời gian hấp phụ đến cường độ dòng ở các điều kiện: đệm B - R có pH =10, thế bắt đầu quét 0 V; thời gian hấp phụ thay đổi từ 0 s đến 150 s thu được kết quả bảng 3.9; hình 3.22; hình 3.23;.
a
Bảng 3.9: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ đến cường độ dòng trên GCE
Thời gian hấp phụ (s) 0 10 20 30 60 90 120 150
Chiều cao píc I (nA) 18,6 111 135 191 323 456 472 520
Hình 3.22: Đường von - ampe hịa tan khi thay đổi giá trị thời gian hấp phụ trên