Luận án tiến sĩ hóa học: Điện cực biến tính graphen oxit phân tích axit ascorbic, paracetamol và caffeine - Trường Đại học Khoa học Huế 2020

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TRẦN THANH TÂM TOÀN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH VỚI GRAPHEN OXIT ĐỂ PHÂN TÍCH AXIT ASCORBIC, PARACETAMOL VÀ CAFFEIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HUẾ - NĂM 2020 luan an ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TRẦN THANH TÂM TOÀN NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ĐIỆN CỰC BIẾN TÍNH VỚI GRAPHEN OXIT ĐỂ PHÂN TÍCH AXIT ASCORBIC, PARACETAMOL VÀ CAFFEIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN Chuyên ngành: Hóa Phân tích Mã số: 944.18 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. Nguyễn Hải Phong HUẾ - NĂM 2020 luan an LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất cứ một công trình nào khác. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Trần Thanh Tâm Toàn i luan an LỜI CẢM ƠN Trên thực tế, không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác.

Trong suốt thời gian thực hiện luận án, tôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, tôi xin gửi đến quý thầy PGS. Nguyễn Hải Phong, GS. Đinh Quang Khiếu lời cám ơn chân thành, với tri thức và tâm huyết của mình, quý thầy đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tập-nghiên cứu.

Đồng thời, quý thầy đã luôn đồng hành, hỗ trợ, giúp đỡ tôi về mặt vật chất cũng như tinh thần trong những giai đoạn khó khăn nhất của quá trình làm Nghiên cứu sinh. Tôi xin trân trọng cảm ơn khoa Hóa học, phòng Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Khoa học - Đại học Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy PGS. Nguyễn Văn Hợp đã tạo niềm tin, sự động viên, và tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án.

Tôi xin cảm ơn cố thầy ThS. Mai Xuân Tịnh, anh TS. Nguyễn Nho Dũng cùng chị TS. Lê Thị Thanh Tuyền, là người bạn cũng là người anh người chị, đã luôn khích lệ, động viên để tôi vượt qua những thăng trầm của cuộc sống.

Cuối cùng tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những người thân trong gia đình tôi, những thầy cô, bạn bè gần xa đã dành cho tôi những tình cảm, động viên, chia sẻ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi học tập và nghiên cứu. Đặc biệt, tôi xin dành lời cảm ơn sâu nặng nhất đến vợ và con gái của tôi – những người đã luôn đồng hành và tạo chỗ dựa vững chắc cho tôi trong suốt hành trình thực hiện đam mê của mình. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Thừa Thiên Huế, tháng 10 năm 2020 Tác giả luận án Trần Thanh Tâm Toàn ii luan an MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC.

iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC BẢNG. viii DANH MỤC HÌNH. xi MỞ ĐẦU.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GRAPHIT, GRAPHEN, GRAPHIT OXIT VÀ GRAPHEN OXIT. Graphit oxit và graphen oxit. GIỚI THIỆU VỀ GRAPHEN OXIT DẠNG KHỬ.

GIỚI THIỆU VỀ ASCORBIC ACID, PARACETAMOL VÀ CAFFEIN. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH AXIT ASCORBIC, PARACETAMOL VÀ CAFFEIN. Phương pháp phân tích quang phổ. Phương pháp phân tích sắc ký.

Phương pháp phân tích điện hóa. TỔNG QUAN ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TỐI ƯU. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Phương pháp tổng hợp vật liệu để biến tính điện cực. Các phương pháp nghiên cứu đặc trưng của vật liệu .24 iii luan an 2. Phương pháp von-ampe.

Chuẩn bị điện cực. Quy trình phân hủy mẫu thật. Các phần mềm sử dụng. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT.

Thiết bị và dụng cụ. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP GRAPHEN OXIT. Tổng hợp graphen oxit từ graphit.

Các đặc tính của graphit và graphit oxit. Nghiên cứu quá trình phân tán của graphit oxit. NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP GRAPHEN OXIT DẠNG KHỬ BẰNG ĐIỆN HÓA. Tổng hợp graphen oxit dạng khử bằng phương pháp von-ampe vòng.

Tổng hợp graphen oxit dạng khử bằng phương pháp điện thế thời gian. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC ĐIỀU KIỆN BIẾN TÍNH ĐIỆN CỰC. Lựa chọn điện cực làm việc. Lựa chọn nguồn vật liệu GO.

Lựa chọn phương pháp khử graphen oxit. Tối ưu các điều kiện biến tính điện cực bằng phương pháp quy hoạch hóa thí nghiệm. NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH ĐIỆN HÓA CỦA AA, PA VÀ CA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE VÒNG. Các đặc tính điện hóa của K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6] trên điện cực làm việc 50 3.

Các đặc tính điện hóa của AA, PA và CA. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ MÁY ĐẾN TÍN HIỆU HÒA TAN TRONG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HẤP PHỤ HÒA TAN ANOT XUNG VI PHÂN. Ảnh hưởng của thế làm giàu. Ảnh hưởng của thời gian làm giàu .60 iv luan an 3.

Ảnh hưởng của biên độ xung. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ MÁY ĐẾN TÍN HIỆU HÒA TAN TRONG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HẤP PHỤ HÒA TAN ANOT SÓNG VUÔNG. Thế làm giàu.

Thời gian làm giàu. Biên độ sóng vuông. Đánh giá độ tin cậy của phương pháp. Ảnh hưởng của một số chất cản trở.

ÁP DỤNG XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI AA, PA VÀ CA BẰNG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HẤP PHỤ HÒA TAN ANOT SÓNG VUÔNG. Quy trình phân tích. Đánh giá độ tin cậy của quy trình phân tích. Áp dụng phân tích AA, PA và CA trong các mẫu dược phẩm và mẫu nước giải khát .96 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU .98 TÀI LIỆU THAM KHẢO .119 v luan an DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Việt Tiếng Anh E Biên độ sóng vuông Pulse amplitude AA Axit ascorbic Ascorbic acid Adsorptive anodic stripping AdASV Von-ampe hấp phụ hòa tan anot voltammetry B-RBS Dung dịch đệm Britton-Robinson Britton-Robinson buffersolution CA Caffein Caffeine CV Von-ampe vòng Cyclic voltammetric EAcc Thế làm giàu Accumulation potential Ep Thế đỉnh Peak potential Điện cực biến tính glassy cacbon Electrochemical reduced graphene ERGOCV/ bằng graphen oxit dạng khử- khử oxide on glassy carbon electrode GCE bằng phương pháp von-ampe vòng by cyclic voltammetric methode Điện cực biến tính glassy cacbon Electrochemical reduced graphene ERGOE/ bằng graphen oxit dạng khử- khử oxide on glassy carbon electrode GCE bằng phương pháp dòng- thời gian by chrono amperometry methode GCE Điện cực than thủy tinh Glassy carbon electrode High performance liquid HPLC Sắc kí lỏng hiệu năng cao chromatography Ip Dòng đỉnh hòa tan Peak current LOD Giới hạn phát hiện Limit of detection LOQ Giới hạn định lượng Limit of quantification PA Paracetamol Paracetamol PBS Dung dịch đệm phosphat Phosphate buffersolution Rev Độ thu hồi Recovery RGO Graphen oxit dạng khử Reduced graphene oxide RSD Độ lệch chuẩn tương đối Relative standard deviation S Độ lệch chuẩn Standard deviation vi luan an SqW Sóng vuông Square Wave tAcc Thời gian làm giàu Accumulation time v Tốc độ quét thế Sweep rate WE Điện cực làm việc Working electrode vii luan an DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.

Tổng hợp các công trình nghiên cứu khử GO bằng phương pháp von- ampe vòng (CV) từ 2017 đến 2019. Tổng hợp các công trình nghiên cứu khử GO bằng phương pháp điện thế – thời gian (E-t) từ 2017 đến 2019. Các loại hóa chất và xuất xứ. Một số peak đặc trưng của GrO.

Các thông số máy cố định ban đầu trong phương pháp von-ampe vòng dùng để khử GO thành ERGOCV. Thông số thiết lập với ba yếu tố ảnh hưởng đến Ip của AA, PA và CA. Ma trận hóa thí nghiệm bằng phần mềm minitab và kết quả thí nghiệm. Hệ số hồi quy theo mô hình Box-Behnken.

Kết quả thí nghiệm với điều kiện tối ưu. Giá trị Ip,TB và RSD tại các pH khác nhau theo phương pháp CV. Giá trị Ep,TB và RSD tại các pH khác nhau. Giá trị Ip,TB và RSD ở các tốc độ quét khác nhau của AA, PA và CA.

Giá trị Ep,TB và RSD ở các tốc độ quét khác nhau của AA, PA và CA. Ảnh hưởng của thế làm giàu đến tín hiệu hòa tan của AA, PA và CA theo phương pháp DP-AdASV. Ảnh hưởng của thời gian làm giàu đến tín hiệu hòa tan của AA, PA và CA theo phương pháp DP-AdASV. Các điều kiện thích hợp để xác định AA, PA, CA bằng phương pháp DP-AdASV sử dụng điện cực biến tính ERGOCV/GCE.

Các giá trị Ip,TB, SD, RSD ở 3 nồng độ khác nhau của AA, PA và CA theo phương pháp DP-AdASV. Giá trị Ip,TB của AA, PA và CA ở các nồng độ thêm chuẩn riêng lẻ khác nhau theo phương pháp DP-AdASV. Giá trị Ip,TB của AA, PA và CA ở các nồng độ thêm chuẩn đồng thời khác nhau theo phương pháp DP-AdASV .69 viii luan an Bảng 3. LOD, LOQ của phương pháp DP-AdASV sử dụng điện cực biến tính ERGOCV/GCE.

Ảnh hưởng của thế làm giàu đến tín hiệu hòa tan của AA, PA và CA theo phương pháp SqW-AdASV. Ảnh hưởng thời gian làm giàu đến tín hiệu hòa tan của AA, PA và CA theo phương pháp SqW-AdASV. Ảnh hưởng của biên độ sóng vuông đến tín hiệu hòa tan của AA, PA và CA theo phương pháp SQW-AdASV. Các điều kiện thí nghiệm thích hợp khi sử dụng phương pháp SqW- AdASV dùng điện cực biến tính (ERGOCV/GCE) xác định đồng thời AA, PA và CA.

Các giá trị Ip,TB, RSD, RSDH khi đo lặp lại ở 3 nồng độ khác nhau của AA, PA và CA theo phương pháp SqW-AdASV. Giá trị Ip,TB của AA, PA và CA ở các nồng độ thêm chuẩn riêng lẻ khác nhau theo phương pháp SqW-AdASV. Giá trị Ip,TB của AA, PA và CA ở các nồng độ thêm chuẩn đồng thời khác nhau theo phương pháp SqW-AdASV. LOD, LOQ của phương pháp SqW-AdASV sử dụng điện cực biến tính ERGOCV/GCE.

So sánh hai phương pháp DP-AdASV và SQW-AdASV. Ảnh hưởng của D-glucose đến IP của AA, PA và CA. Ảnh hưởng của axit benzoic đến IP của AA, PA và CA. Ảnh hưởng của axit glutamic đến IP của AA, PA và CA.

Ảnh hưởng của axit uric đến IP của AA, PA và CA. Ảnh hưởng của dopamin đến IP của AA, PA và CA .