CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
3.2. ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH NF-SWCNTs/P3MT/GCE
3.2.3. Khảo sát các tính chất điện hóa của DA trên điện cực NF-
SWCNTs/P3MT/GCE
3.2.3.1. Tổng hợp compozit NF-SWCNTs/P3MT
Cacbon ống nano đơn vách (SWCNTs) được chức năng hóa và phân tán trong dung dịch NF 0,25% theo tỷ lệ 1 mg SWCNTs/1ml NF 0,25% theo quy trình như đã nêu ở phần thực nghiệm. Tiến hành phủ dung dịch thu được lên bề mặt điện cực P3MT/GCE.
Hình 3.25 cho thấy hình thái bề mặt điện cực đã trở nên “xốp” so với điện cực NF/P3MT/GCE. Diện tích bề mặt điện cực vì vậy sẽ lớn hơn, khả năng tiếp xúc và trao đổi điện tử với chất điện hoạt sẽ thuận lợi và tăng lên tạo cơ sở cải thiện độ nhạy, độ chọn lọc của cảm biến chế tạo được.
3.2.3.2. Khảo sát thể tích dung dịch NF–SWCNTs
Lượng thể tích NF-SWCNTs có ảnh hưởng lớn đến quá trình khuếch tán DA vào bề mặt điện cực NF-SWCNTs/P3MT/GCE, nếu lượng NF-SWCNTs quá ít sẽ làm giảm tương tác hút DA vào bề mặt điện cực, làm giảm độ nhạy cũng như độ chọn lọc đối với DA khi có mặt AA và UA, nếu lượng NF- SWCNTs quá quá dày sẽ làm cản trở quá trình khuếch tán của DA vào bề mặt điện cực.
Hình 3.26. Tín hiệu DPV (hình A) khi sử dụng các thể tích dung dịch NF- SWCNTs khác nhau để biến tính điện cực NF-SWCNTs/P3MT/GCE và đồ thị cường độ tín hiệu (hình B) tương ứng
Cường độ píc tín hiệu DPV của DA theo lượng thể tích NF-SWCNTs phủ trên bề mặt điện cực được thể hiện trên hình 3.26. Kết quả cho thấy, khi tăng lượng thể tích NF-SWCNTs thì cường độ píc tín hiệu của DA tăng cao và tăng đến 8µl thì cường độ píc tín hiệu giảm. Với thể tích 4 và 6µl, điện cực cho đáp ứng với DA cao nhất và để thuận lợi cho quá trình hấp phụ và nhả hấp phụ sau mỗi lần đo DA, chọn thể tích 4 µl để tiến hành các thực nghiệm tiếp theo.
3.2.3.3. Khảo sát môi trường pH
Độ chọn lọc của điện cực NF-SWCNTs/P3MT/GCE đối với DA, AA và UA phụ thuộc rất lớn vào pH của mơi trường phân tích, với mỗi giá trị pH của mơi trường phân tích khác nhau sẽ cho mức độ tách píc tín hiệu điện thế giữa chúng khác nhau. Trên hình 3.27, khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng tách píc tín hiệu giữa DA, AA và UA trên điện cực NF-SWCNTs/P3MT/GCE trong môi trường đệm PBS 0,1M với các giá trị pH thay đổi (3, 4, 5, 6 và 7), nồng độ DA 1×10-4 M, AA 2,5×10-3 M, UA 4,15×10-4 M.
Hình 3.27. Tín hiệu DPV (hình A) và cường độ píc anot của DA (hình B) khi
đo hỗn hợp gồm DA 1×10-4 M, AA 2,5×10-3 M, UA 4,15×10-4 M trên điện cực NF-SWCNTs/P3MT/GCE trong đệm PBS 0,1M với các giá trị pH thay đổi
Bảng 3.13. Vị trí píc tín hiệu của AA, DA, UA và khoảng tách tín hiệu
STT pH Epa,DA (mV) Epa,AA (mV) Epa,UA (mV) ∆Epa,DA-AA (mV) ∆Epa,DA-UA (mV) 1. 3 401 175 562 226 161 2. 4 371 157 532 214 161 3. 5 282 68 425 220 143 4. 6 246 32 377 214 131 5. 7 187 -22 318 209 131
Từ kết quả cho thấy, điện cực NF-SWCNTs/P3MT/GCE có đáp ứng tốt với DA, dòng anot của DA tăng khi pH giảm từ 7 đến 3. Thế oxy hoá của DA
thay đổi tuyến tính theo sự thay đổi của các giá trị pH khác nhau, độ dốc đạt - 55,3 mV/pH, kết quả thu được cũng phù hợp với kết quả phân tích ở trên.
Các kết quả ở bảng 3.13 cũng cho thấy, trong các môi trường dung dịch đệm PBS 0,1 M với pH 3–7, khoảng cách thế đỉnh píc tín hiệu giữa DA-AA và DA-UA khá xa và đủ lớn để có thể định lượng được DA. Trong đó, pH càng thấp thì mức độ tách píc tín hiệu càng rõ, vị trí chân píc tín hiệu của DA cân đối, chân píc của DA, AA và UA tách nhau hồn tồn mà khơng bị xen phủ nhau. Ở các giá trị pH 3 và pH 4, điện cực NF-SWCNTs/P3MT có độ chọn lọc cao với DA, khoảng tách píc tín hiệu giữa DA-AA và DA-UA khá cao. Ở pH 5, 6 và 7, vị trí chân píc của DA bị mất cân đối so với ở pH 3 và pH 4, píc tín hiệu của UA bị xen phủ bởi chân píc tín hiệu của DA. Từ kết quả thực nghiệm ở trên, chúng tôi lựa chọn pH 4 để tiến hành cho các quá trình thực nghiệm tiếp theo.
3.2.3.4. Khảo sát tính chất điện hóa của DA
Tín hiệu CV cho thấy píc oxi hóa và píc khử xuất hiện cân đối với khoảng cách đỉnh tín hiệu gần nhau (khoảng 55 mV), q trình oxi hóa dopamin thành o-quinon và q trình khử o-quinon về dopamin thuận nghịch.
Hình 3.28. Tín hiệu CV (hình A) của điện cực NF-SWCNTs/P3MT/GCE trong
Bảng 3.14. Thế oxi hóa khử và cường độ tín hiệu của điện cực NF- SWCNTs/P3MT/GCE trong PBS 0,1 M với pH 4 chứa DA 10-4 M với tốc độ quét thế thay đổi
STT ʋ (mV/s) Epa (mV) Ipa (µA) Epc (mV) Ipc (µA)
1. 50 342 8,36 283 -6,13 2. 75 342 12,49 288 -9,33 3. 100 347 15,90 288 -12,03 4. 125 342 19,38 288 -14,71 5. 150 347 26,02 293 -19,96 6. 200 342 29,39 293 -22,48
Ảnh hưởng của tốc độ quét đến cường độ píc tín hiệu của DA trên điện cực NF-SWCNTs/P3MT/GCE được thể hiện trên hình 3.28. Cường độ tín hiệu dịng anot và catốt phụ thuộc tuyến tính với căn bậc hai tốc độ quét thế. Theo phương trình Randles-Sevcik, hệ đo là oxi hóa khử thuận nghịch.