CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.2 Khảo sát độ nhạy và độ bền của chip PANI-EB và PANI-LB
Sử dụng máy đo điện hóa PGSTAT 302n Autolab và phần mềm Nova 1.8 kết nối đến 3 điện cực và thiết lập thông số trong “Cyclic voltammetry potentiostatic” để đo điện hóa, qua thực nghiệm khảo sátcác thông số được thiết lập như sau:
- Dãy điện thế quét: -0,6 V ÷ 1,1 V.
- Tốc độ quét thế: 50mV/s.
- Nhiệt độ khoảng 28 o C – 30 o C, thời gian đo là khoảng 30s.
Trong quá trình quét thế vòng tuần hoàn, bộ ghi nhận tín hiệu sẽ đo cường độ dòng điện sinh ra do các phản ứng trên điện cực tạo và thay đổi theo sự biến đổi của điện thế áp lên điện cực.
3.2.1 Khảo sát CV chip phủ màng PANI-EB và chip phủ màng PANI-LB 3.2.1.1 Khảo sát CV của chip phủ màng PANI-EB
Hình 3. 3Giản đồ CV của điện cực Pt/PANI-EB trong dung dịch điện ly NaCl2 o / oo ; pH 7,33;khoảng điện thế quét -0,6V÷1,1V; tốc độ quét 0,05V/s.
Quan sát kết quả quét thế vòng tuần hoàn (CV) (Hình 3.3) cho thấy điểm xuất hiện đỉnh giá trị cường độ dòng điện tại vị trí khoảng -0,25V.Tín hiệu cường độ dòng
Điện thế (V)
Khi quét CV ở các nồng độ ôxy hòa tan khác nhau 1,5 ppm (trạng thái nitơ bão hòa) và tăng dần nồng độ ôxy ở các mức khác nhau 5,82 ppm; 9,77 ppm; 16,05ppm và 26,00 ppm. Tại quá trình ôxy hóa (nửa chu kỳ CV ban đầu)biên độ các đường cong vẫn ở trạng thái bình thường, tuy nhiên biên độ của các đường cong có sự thay đổi ở quá trình khử (nửa chu kỳ CV sau). Điều này cho thấy khi có sự hiện diện của các phân tử ôxy và các phân tử nước trong quá trình khử, các phân tử này sẽ chuyển thành các ion OH - khuếch tán qua màng PANI đến bề mặt điện cực và sinh ra cường độ dòng điện. Lý giải cho sự thay đổi đỉnh biên độ cường độ dòng điện ở các nồng độ ôxy khác nhau, càng tăng nồng độ ôxy thì cường độ dòng điện càng lớn như Hình 3.3.
Kết quả trên Hình 3.4 là mối tương quan giữa cường độ dòng điện và nồng độ ôxy, quan sát các điểm sinh ra cường độ dòng điện tại các nồng độ ôxy khác nhau cho thấy chip điện cực phủ màng PANI-EB đáp ứng tốt khi có sự xuất hiện của ôxy. Tăng nồng độ ôxy từ 1,50 ppm lên 26,00 ppm thì điện cực Pt/PANI-EB sẽ sinh ra cường độ dòng điện tăng dần tương ứngvà cường độ dòng điện này có dấu hiệu suy giảm rõ rệt ở mức trên 15 ppm.
Hình 3. 4Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa nồng độ ôxy và cường độ dòng điện sinh ra tại điện cực làm việc ở các nồng độ ôxy khác nhau;điện thế -0,25V; dung dịch
điện ly NaCl2 o / oo; hàm fitting ExpDecay1.
Hình 3. 5Đồ thị biểu diễn sự thay đổi tín hiệu cường độ dòng điện trong các tuần đo, cường độ dòng điện sinh ra tại điện cực làm việc ở các nồng độ ôxy khác nhau tại điện
thế -0,25 V, hàm fitting ExpDecay1.
Từ kết quả đo ở các tuần, dựa vào phương pháp bình phương tối thiểu (hồi quy tuyến tính), phương trình hồi quy và hệ số tin cậy R 2 được xác định tại Bảng 3.1:
Bảng 3. 1 Phương trình hồi quy và hệ số tin cậy R 2 được xác định tại các tuần đo
Số tuần Phương trình hồi quy Hệ số tin cậy
Tuần 1 )
71 , 5
) 48 , 1 exp( (
10 85 , 0 10 04 ,
1 4 4
1
x
y t R 2 = 0,96
Tuần 2 )
89 , 3
) 78 , 1 exp( (
10 56 , 0 10 7 ,
0 4 4
2
x
y t R 2 = 0,74
Tuần 3 )
19 , 5
) 24 , 2 exp( (
10 41 , 0 10 55 ,
0 4 4
3
x
y t R 2 = 0,79
Tuần 4 )
52 , 10
) 86 , 2 exp( (
10 83 , 0 10 1 ,
1 4 4
4
x
y t R 2 = 0,97
Tuần 5 )
3 , 3
) 14 , 2 exp( (
10 61 , 0 10 92 ,
0 4 4
5
x
y t R 2 = 0,76
Hình 3.5 thể hiện mối tương quan giữa sự thay đổi tín hiệu cường độ dòng điện và nồng độ ôxy. Cảm biến có sự giảm dần tín hiệu từ tuần 1 đến tuần 3 và tín hiệu lại
các tuần có sự thay đổi không ổn định dẫn đến hệ số tin cậy R 2 tại Bảng 3.1 rất thấp ở tuần 2, tuần 3 và tuần 5.Tuy nhiên, chip phủ PANI-EB cho tín hiệu tốt từ khoảng 1,5 ppm đến mức gần 10 ppm.
Hình 3.6 là kết quả khảo sát tính lặp lại của chip Pt/PANI-EB khi đo trong dung dịch có nồng độ ôxy lần lượt là 1,5 ppm, 4,5 ppm và 7,46 ppm lần thứ nhất. Chip này sau đó đo lại thêm lần nữa ở các nồng độ ôxy 1,5 ppm, 4,5 ppm và 7,46 ppm lần thứ hai để đánh giá khả năng phục hồi của lớp màng phủ và độ ổn định của chip trong quá trình đo. Ở quá trình đo thứ nhất và quá trình đo thứ hai có sự lệch nhau về tín hiệu cường độ dòng điện, tuy nhiên có thể giải thích cho sự chênh lệch này có thể do có sự thay đổi cấu trúc bề mặt lớp phủ và do áp suất của hệ sục khí ôxy thay đổi và không ổn định trong quá trình sục bọt khí tạo nồng độ ôxykhác nhau gây ra hiện tượng trên.