Xem mẫu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

……..….***…………

ĐĂNG THỊ THU HUYỀN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VI CẢM BIẾN ĐIỆN HÓA TRÊN
CƠ SỞ VẬT LIỆU LAI POLYME DẪN-GRAPHEN, ĐỊNH HƢỚNG
ỨNG DỤNG XÁC ĐỊNH ION CHÌ (II) VÀ THUỐC TRỪ SÂU

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý
Mã số:
62.44.01.19

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội – 2016

Công trình đƣợc hoàn thành tại: Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Trần Đại Lâm
2. PGS. TS. Nguyễn Tuấn Dung

Phản biện 1: .......................................................................................
....................................................................................
Phản biện 2: .......................................................................................
......................................................................................
Phản biện 3: .......................................................................................
......................................................................................

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp nhà
nước họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học
và Công nghệ Việt Nam vào hồi giờ
ngày
tháng
năm

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Quốc gia Việt Nam

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Trong số các polyme hữu cơ, polyme dẫn là vật liệu triển vọng
nhất ứng dụng làm cảm biến nhờ có các điện tử π bất định xứ dọc theo
mạch polyme làm cho chúng trở thành vật liệu bán dẫn hoặc thậm chí
có tính dẫn cao. Một số polyme dẫn được chứng minh là những vật
liệu cảm biến tốt ở nhiệt độ phòng. Các loại cảm biến trên cơ sở các
vi điện cực sử dụng polyme dẫn đã được ứng dụng nhiều trong vật lí,
sinh học, hóa học bởi những ưu điểm đặc trưng như cấu trúc đơn giản,
nhỏ gọn, độ tin cậy cao, độ ổn định lâu dài, dễ chế tạo, đặc biệt là khả
năng tương thích sinh học cao. Do vậy, các nghiên cứu ứng dụng vật
liệu polyme dẫn đang là một trong những hướng nghiên cứu được các
nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm. Tuy nhiên ngoài những
đặc tính vượt trội, polyme dẫn có yếu điểm là độ bền cơ học và độ ổn
định của tính chất điện thấp. Để giải quyết vấn đề này, biện pháp
được sử dụng nhiều nhất là biến tính, kết hợp với các vật liệu nano,
tạo thành nanocomposit. Nhờ các kĩ thuật biến tính, người ta có thể
tạo ra những cảm biến có độ chọn lọc, độ nhạy, độ ổn định hay bền
vững cao. Gần đây, hướng chế tạo nanocomposit polyme dẫn với vật
liệu nanocacbon được đặc biệt quan tâm và thu được các kết quả rất
khả quan. Graphen là thành viên mới mẻ nhất vừa được khám phá
năm 2004 và ngay sau khi được phát minh, graphen đã nhanh chóng
được nghiên cứu chế tạo nanocomposit với polyme dẫn và kỳ vọng có
được đặc tính vượt trội nhờ kết hợp các ưu điểm của cả hai vật liệu
thành phần.
Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới, thuận lợi cho việc phát
triển cây trồng tuy nhiên đó cũng là điều kiện thuận lợi cho việc sinh
trưởng và phát triển của sâu bệnh. Để giữ vững an ninh lương thực
quốc gia, việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật là một biện pháp thiết
yếu. Nhưng việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật tràn lan, sai mục đích,
không tuân thủ quy định sử dụng an toàn, đã gây ra tình trạng ô nhiễm
môi trường, gây nguy hiểm đến sức khỏe con người. Bên cạnh đó, do
quá trình đô thị hóa nhanh chóng, sự phát triển các làng nghề, các khu
công nghiệp đã thải ra một lượng lớn các chất ô nhiễm vô cơ và hữu
cơ. Trong đó các ion kim loại nặng được coi là chất ô nhiễm rất nguy
hiểm do có độc tính cao và khả năng tích tụ sinh học. Chì là một trong
số các kim loại nặng có độc tính thuộc dạng cao nhất, chì tích tụ trong
cơ thể người sẽ làm tăng huyết áp, gây ra các chứng đau thần kinh,
phá hủy não, gan, thận, hệ thống tuần hoàn,… trường hợp nặng có thể
dẫn đến tử vong. Vấn đề nhiễm độc chì rất đáng lo ngại do thực tế chì
1

có mặt khắp nơi trên thế giới. Do đó xác định vết chì trong các môi
trường công nghiệp, thực phẩm, chuẩn đoán lâm sàng được quan tâm
đặc biệt.
Hiện nay, các phương pháp truyền thống để xác định thuốc bảo
vệ thực vật và ion kim loại đó là phương pháp sắc ký kết hợp với khối
phổ, các phương pháp này có độ nhạy, độ chọn lọc cao. Tuy nhiên,
phân tích tốn nhiều thời gian, vận hành thiết bị phức tạp và chỉ được
sử dụng tại các phòng thí nghiệm, không phù hợp với quan trắc hiện
trường. Nhu cầu đặt ra cần phải phát triển một phương pháp phân tích
đơn giản, thiết bị nhỏ gọn, cho kết quả nhanh chóng, chính xác. Cảm
biến là một công cụ phân tích hiện đại đáp ứng được yêu cầu trên.
Xuất phát từ lí do đó, luận án hướng tới vấn đề: “Nghiên cứu
chế tạo vi cảm biến điện hóa trên cơ sở vật liệu lai polyme dẫn –
graphen, định hƣớng ứng dụng xác định ion chì (II) và thuốc trừ
sâu” làm chủ đề nghiên cứu.
2. Mục tiêu nghiên cứu:
Chế tạo được vi điện cực phủ vật liệu lai polyme dẫn – graphen
ứng dụng làm cảm biến điện hóa và tối ưu hóa quá trình phân tích ion
Pb(II) và thuốc trừ sâu methamidophos.
3. Nội dung nghiên cứu:
- Chế tạo vật liệu lai polyme dẫn-graphen: Tổng hợp màng dạng
layer-by-layer và composit giữa polyanilin, poly(diaminonaphtalen)
với graphen bằng phương pháp trùng hợp điện hóa.
- Nghiên cứu đặc trưng vật liệu: hình thái, cấu trúc hóa học, hoạt
tính điện hóa.
- Khảo sát tính nhạy của cảm biến với ion chì (II), tối ưu quá trình
phân tích và xây dựng đường chuẩn xác định ion chì (II).
- Khảo sát tính nhạy của cảm biến với thuốc trừ sâu, xây dựng
đường chuẩn xác định thuốc trừ sâu methamidophos.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
Phần tổng quan đề cập đến các vấn đề liên quan đến nội dung luận án:
 Tổng quan về polyme dẫn bao gồm giới thiệu chung, phân loại,
phương pháp tổng hợp, các ứng dụng trong chế tạo cảm biến và 2
polyme dẫn được sử dụng trong luận án là poly(1,5diaminonaphtalen) và polyanilin.
 Tổng quan về graphen bao gồm khái niệm, các tính chất đặc
trưng và các phương pháp tổng hợp.
 Tổng quan về vật liệu lai polyme dẫn – graphen bao gồm khái
niệm, phương pháp chế tạo và ứng dụng trong cảm biến.
2

 Tổng quan về phân tích ion kim loại nặng trong nước bao gồm
tác hại của ion kim loại nặng, các phương pháp phân tích và tình hình
nghiên cứu xác định ion kim loại nặng.
 Tổng quan về phân tích thuốc trừ sâu bao gồm giới thiệu về
thuốc trừ sâu, các phương pháp phân tích thuốc trừ sâu và tình hình
nghiên cứu xác định thuốc trừ sâu.
CHƢƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1. Nguyên liệu, hóa chất
- Graphen oxit
- Monome 1,5-diaminonaphtalen (1,5-DAN) và anilin (ANi).
- Axetylthiocholin chloride (ATCh), Acetylcholine esterase
(AChE, 1000IU), Methamidophos, Glutaraldehit 25% (GA).
- Tinh thể Pb(NO3)2, axit HClO4 nồng độ 70-72%, CH3COOH,
HCl, CH3COONa, H2SO4, KCl, LiClO4, muối đệm phosphat (PBS).
2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm
2.2.1. Chế tạo vật liệu lai polyme dẫn – graphen
Quá trình tạo chế tạo màng polyme dẫn – graphen được sơ đồ
hóa như sau:

3

nguon tai.lieu . vn