1. Điện cực Pt 2 Rảnh gi ữ gioăng cao su
PTFDây vàng
Dây vàng Dây đồng Mối hàn Ống nhựa PVC Dây điện nối với nguồn Khe giữ gioăng cao su khi bọc màng Dây Ag T hân nhựa
Để khảo sát tính chất điện hóa của sensor tự chế tạo, tính chất của điện cực làm việc được khảo sát riêng rẽ. Tương tự như các điện cực kích thước thông thường, sau khi chế tạo sẽ được đánh bóng cơ học, rửa trong etanol và nước cất. Sau đó làm khô bằng nitơ trước khi quét thế tuần hoàn (CV) và hoạt hóa trong bình đo ba điện cực, vi điện cực làm việc, điện cực đối Platin và điện cực so sánh Ag/AgCl. Môi trường điện ly là H2SO4 0,5M với khoảng quét thế từ 0V đến 1,7V dùng để hoạt hóa điện cực. Số các chu kỳ quét được kết thúc khi tín hiệu thu được đạt được giá trị dòng ổn định. Phép đo von- ampe tuần hoàn được sử dụng để kiểm tra tính chất thuận nghịch của điện cực. Tiến hành quét CV với các tốc độ quét 10mV/s, 50mV/s, 100mV/s trong khoảng thế từ 0,05V đến -0,55V trong dung dịch K3Fe(CN)6 5mM với KCl 0,5M. Điện cực làm việc được lồng vào thân sensor, bơm dung dịch KCl 0,1M vào buồng chứa và bọc màng chọn lọc oxy. Màng được bọc căng và đồng đều để đảm bảo khả năng thẩm thấu của oxy qua màng đạt tối đa. Dây Ag trần ở đây được dùng để tạo ra điện cực so sánh dạngAg/AgCl trong KCl. Điện cực so sánh Ag/AgCl được tạo thành bằng việc quét CV trong khoảng thế từ 0,2V đến -0,9V với tốc độ quét 50mV/s cho đến khi thu được các đường CV ổn định. Quét CV một chu kỳ 6 vòng liên tiếp trong khoảng thế từ 0V đến -0,9V với tốc độ quét 100mV/s để khảo sát khoảng áp thế cho sensor khi khảo sát đáp ứng dòng. Đo đáp ứng dòng theo thời gian trong không khí và trong dung dịch không oxy (dung dịch Na2SO3bão hòa) để khảo sát độ lặp và thời gian đáp ứng. Các hàm lượng DO trong quá trình thực nghiệm được kiểm soát bằng việc thay đổi thời gian sục nitơ trong nước cất bão hòa để khảo sát độ tuyến tính của sensor.
39
II.2.1. Khảo sát tính chất của sensor oxy sử dụng dây Platin kích thước
0,5mm làm điện cực làm việc
II.2.1.1. Khảo sát khoảng thế áp và khả năng đáp ứng của sensor với
sự thay đổi DO
Đầu tiên, tiến hành khảo sát tính chất điện hóa của quá trình khử oxy xảy ra trong sensor oxy.
Hình 14 biểu diễn đường CV quét liên tiếp 6 vòng trong một lần đo, các vòng trong dung dịch không có oxy hoàn toàn trùng nhau, qua đây ta thấy sensor đáp ứng nhanh với sự thay đổi nồng độ oxy. Dòng giới hạn của sự khử oxy quan sát được nằm trong vùng thế từ -0,4V đến –0,8V; điều này cho thấy dòng của sự khử oxy đo được trong vùng thế này có thể sử dụng được để đánh giá nồng độ oxy.
Hình 14. Đường CV 6 vòng liên tiếp trong
một lần đo của sensor oxy sử dụng dây Pt
0,5mm trong không khí (1) và trong dung dịch không có oxy (2) với tốc độ quét
100mV/s.
Khi thế tăng dần về phía âm hơn, sự thoát khí hydro bắt đầu xảy ra. Do đó, từ đường CV chúng tôi chọn vùng thế từ -0,5V đến -0,8V để khảo sát tính chất điện hóa của sensor.
II.2.1.2. Độ lặp lại, thời gian đáp ứng và độ ổn định
Một tiêu chí quan trọng của sensor khi hoạt động đó là độ lặp lại cao, tức là sự thay đổi tín hiệu phải như nhau trong các lần đo với cùng một tín hiệu đầu vàovà có độ nhạy cao với chất phân tích.
Như trên, sensor được cấu tạo từ hệ hai điện cực: điện cực làm việc là điện cực Platin, dây Ag là điện cực so sánh. Độ bền của điện cực so sánh Ag/AgCl ảnh hưởng đến thành công của phép đo DO.
Dung dịch Na2SO3 với nồng độ DO bằng không được sử dụng để kiểm tra độ ổn định và độ lặp lại. Hai tính chất này liên quan chặt chẽ với độ ổn định thế của điện cực so sánh.
Hình 15. Sự phụ thuộc dòng - thời gian (i-t) của sensor sử dụng dây Pt 0,5mm
trong dung dịch không oxy () và trong không khí () ở thế áp vào là -0,65V.
Hình 15 thể hiện sự thay đổi của dòng thu được của sensor trong 10 chu kỳ khi đặt sensor trong không khí và trong dung dịch Na2SO3 bão hòa theo thời gian. Giá trị dòng isai khác không đáng kể trong10 chu kỳ.
Độ lặp lại trong không khí và trong dung dịch không oxy với độ lệch chuẩn tương đối (RSD) của 10 lần đo trong không khí và dung dịch không oxy tương ứng là 0,08 và 0,05. Như vậy độ nhạy với oxy của sensor trong các lần đo là như nhau.
Thời gian đáp ứng là khoảng thời gian cần thiết để dòng của hệ đo đạt được 95% giá trị dòng cân bằng. Thời gian đáp ứng trung bình đo được là 18 giây. Kiểm tra độ ổn định của sensor oxy này trong thời gian dài với điều kiện tĩnh không khuấy ta thấy giá trị dòng thu được giảm theo thời gian (Hình 16).
0 500 1000 1500 2000-0.6 -0.6 -0.4 -0.2 i ( m ic ro A m p e ) t (s)
41Điều này chứng tỏ lượng oxy ngay tại bề mặt điện cực bị giảm. Các điện cực