Kĩ thuật von-ampe phát triển từ phương pháp cực phổ, được phát minh b i Jaroslav
Heyrovsky (giải nobel năm 1959). Năm 1942, Hickling phát minh hệ ba điện cực giúp
kiểm soát được thế của điện cực làm việc. iều này tạo điều kiện thuận lợi cho phương
pháp von- ampe phát triển hơn. Trong những năm 1960-1970, kĩ thuật von- ampe được
phát triển mạnh. Trong phương pháp này, kĩ thuật von-ampe hòa tan là quan trọng nhất và
được sử dụng rộng rãi. Kĩ thuật này cho phép xác định hàm lượng vết của nhiều hợp chất
vô cơ và hữu cơ. Giới hạn phát hiện thấp, độ chọn lọc tốt, độ nhạy cao là các thuận lợi
chính của kĩ thuật này. iện cực làm việc phổ biến nhất trong kĩ thuật này là thủy ngân.
Các thuận lợi chính của điện cực giọt thủy ngân là bề mặt luôn được làm mới, quá thế
hydro cao và khá ổn định. Tuy nhiên, độc tính cao của thủy ngân đã hạn chế sự phát triển
của kĩ thuật này trong những năm g n đây. Do đó, để phương pháp von- ampe tiếp tục
phát triển, c n một loại điện cực mới thân thiện với môi trường hơn. Tuy đã có những
nghiên cứu sử dụng các điện cực rắn như carbon, platin, vàng Nhưng các hạn chế của
bề mặt rắn, khả năng khuếch tán, các điện cực rắn thường gây bất lợi trong thực nghiệm
như không có độ lặp lại, phạm vi hoạt động hẹp, tốn nhiều thời gian để làm mới bề mặt.
Do đó, phương pháp von-ampe c n một loại điện cực mới có tính năng vật lí ưu việt hơn
so với điện cực rắn
[1]
.
22 trang |
Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 2627 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Khóa luận Điện cực Nano Au trong xác định As, Hg và Cr theo phương pháp Von-Ampe, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------
Nguyễn Khắc Mạnh
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH-2010
1
M u
Kĩ thuật von-ampe phát triển từ phương pháp cực phổ, được phát minh b i Jaroslav
Heyrovsky (giải nobel năm 1959). Năm 1942, Hickling phát minh hệ ba điện cực giúp
kiểm soát được thế của điện cực làm việc. iều này tạo điều kiện thuận lợi cho phương
pháp von- ampe phát triển hơn. Trong những năm 1960-1970, kĩ thuật von- ampe được
phát triển mạnh. Trong phương pháp này, kĩ thuật von-ampe hòa tan là quan trọng nhất và
được sử dụng rộng rãi. Kĩ thuật này cho phép xác định hàm lượng vết của nhiều hợp chất
vô cơ và hữu cơ. Giới hạn phát hiện thấp, độ chọn lọc tốt, độ nhạy cao là các thuận lợi
chính của kĩ thuật này. iện cực làm việc phổ biến nhất trong kĩ thuật này là thủy ngân.
Các thuận lợi chính của điện cực giọt thủy ngân là bề mặt luôn được làm mới, quá thế
hydro cao và khá ổn định. Tuy nhiên, độc tính cao của thủy ngân đã hạn chế sự phát triển
của kĩ thuật này trong những năm g n đây. Do đó, để phương pháp von- ampe tiếp tục
phát triển, c n một loại điện cực mới thân thiện với môi trường hơn. Tuy đã có những
nghiên cứu sử dụng các điện cực rắn như carbon, platin, vàng… Nhưng các hạn chế của
bề mặt rắn, khả năng khuếch tán, các điện cực rắn thường gây bất lợi trong thực nghiệm
như không có độ lặp lại, phạm vi hoạt động hẹp, tốn nhiều thời gian để làm mới bề mặt.
Do đó, phương pháp von-ampe c n một loại điện cực mới có tính năng vật lí ưu việt hơn
so với điện cực rắn [1].
Hình 1-1. Biểu đồ các xuất bản về hạt nano qua các năm.
Những năm g n đây, có khuynh hướng mới ứng dụng điện cực nano vào phương pháp
von-ampe (hình 1). iện cực nano với các tính năng hoá lí ưu việt như diện tích bề mặt
2
thực rất lớn, độ truyền khối cao và khả năng x c tác các phản ứng điện cực. iện cực
nano có độ nhạy cao, độ chọn lọc tốt, phản ứng điện cực thuận nghịch hơn so với điện cực
khối có c ng vật liệu [2]. Do đó, điện cực nano tr thành ứng viên thay thế điện cực thuỷ
ngân trong tương lai. ể tiếp cận với khuynh hướng mới này, ch ng tôi nghi n cứu ứng
dụng điện cực nano u vào phương pháp von - ampe trên một số đối tượng khó phân tích
bằng điện cực rắn như As(III &VI), Hg II) và r(VI). Nếu thành công, đây sẽ là hướng
nghiên cứu của nhóm ch ng tôi trong tương lai.
8
cực làm việc thường là điện cực giọt thủy ngân hoặc điện cực rắn. Kết quả biểu diễn
cường độ d ng tr n trục tung và thế m i xung tr n trục hoành [4].
Hình 1-2. Sơ đồ áp thế kĩ thuật xung thường.
1.1.2.2.
Thế được qu t với một dãy xung có bi n độ cố định nằm trong khoảng 10 tới 100 mV
và chân thế được dâng l n từ từ. ường độ dòng được đo tại hai điểm của m i xung: điểm
đ u được đo ngay trước khi áp xung và điểm thứ hai được đo ngay trước khi ngắt xung [5].
ường biểu diễn cường độ d ng theo thế có dạng peak. ường độ peak t lệ với nồng độ
chất phân tích trong dung dịch.
Hình 1-3. Sơ đồ áp thế kĩ thuật xung vi phân.
Kĩ thuật áp xung vi phân cho ph p xác định được từng chất trong dung dịch khi thế bán
sóng của ch ng ch cách nhau 0.05 V. ộ nhạy cao của kĩ thuật này nhờ vào sự tăng d ng
Faraday c ng với triệt ti u d ng không Faraday [6].
1.1.2.3.
Tín hiệu được kích thích gồm một xung sóng vuông đối xứng có bi n độ được dâng l n
theo dạng sóng bậc thang. hiều cao peak t lệ trực tiếp với nồng độ dạng điện hoạt.
9
Hình 1-4. Sơ đồ áp thế sóng vuông.
Kĩ thuật này cho độ nhạy cao, tốc độ qu t nhanh và t lệ tín hiệu nền cao. Sóng vuông
được áp dụng trong nghi n cứu động học của phản ứng điện cực, phản ứng hóa học x c
tác đồng thể, xác định hàm lượng chất mức độ vết và làm đ u d điện hóa gh p với sắc
kí l ng hiệu năng cao [4]
1.1.2.4. Von-amp
Von- ampe hoà tan là quá trình oxy hóa hoặc khử di chuyển các nguy n tử, ion hoặc
các hợp chất từ bề mặt điện cực hoặc từ thân điện cực trong trường hợp điện cực giọt
thủy ngân). Ban đ u, các nguy n tử, ion hoặc các hợp chất được giữ cố định tr n bề mặt
điện cực như là một bước làm giàu. Sau đó, ch ng được hoà tan điện hóa tr lại dung dịch
điện phân.
ước 1: tích góp chất phân tích l n tr n hoặc thấm vào trong điện cực làm việc. Khi
hoạt độ dạng tích góp tăng dẫn tới nồng độ chất phân tích tại bề mặt điện cực tăng l n và
d ng khuếch tán giảm. Tại dung lượng giới hạn của điện cực, cơ chế của quá trình tích
góp tr n n phức tạp b i tương tác h t, đẩy qua lại giữa các hạt được tích góp. Tuy nhi n,
trong phương pháp phân tích von-ampe h a tan ch sử dụng được khi các tương tác đó là
không đáng kể và có thể b qua được.
ước 2: h a tan chất tích góp tr n hoặc trong điện cực làm việc bằng một trong các kĩ
thuật von-ampe hoà tan anod hoặc catod. Việc lựa chọn phương pháp von-ampe và điện
cực làm việc phụ thuộc vào tính chất và nồng độ của chất phân tích. Sự phân cực anod
oxy hóa kim loại trong h n hống, trên bề mặt điện cực rắn và một số chất hữu cơ hấp thu
trong cửa sổ thế của điện cực. Sự phân cực catod ph hợp với các oxid, muối thủy ngân
và muối thủy ngân hóa trị một, các phức ion kim loại hấp thu và các phân tử hữu cơ khử
được.
10
Mặt khác, các điều kiện thuỷ động lực học trong dung dịch cũng ảnh hư ng tới quá
trình tích góp và hoà tan chất phân tích. Thông thường, dung dịch được khuấy trộn trong
quá trình tích góp nhưng khi h a tan thì không khuấy trộn, do vậy, c n có 5 tới 15 giây
cân bằng giữa hai giai đoạn.
Phương pháp von-ampe h a tan phải th a điều kiện có hai mối tương quan tuyến tính.
Mối quan hệ đ u tiên giữa hoạt độ chất dạng tích góp và nồng độ chất phân tích trong
mẫu. Mối qua hệ thứ hai giữa cường độ d ng h a tan cực đại và hoạt độ của chất được
tích góp. Qua đó, tồn tại một mối quan hệ tuyến tính giữa cường độ d ng h a tan cực đại
và nồng độ chất phân tích. Tuy nhiên, mối quan hệ tuyến tính này ch th a mãn khi nồng
độ chất phân tích dưới mức bão h a điện cực. hính vì nguy n nhân này n n phương
pháp voltammetry được áp dụng chính trong phân tích hàm lượng vết. Giới hạn phát hiện
phụ thuộc vào hệ số t lệ giữa hoạt độ chất dạng tích góp và nồng độ dạng hoà tan trong
dung dịch. Hệ số t lệ giữa cường độ d ng h a tan cực đại và nồng độ chất phân tích hiếm
khi được biết chính xác. Tuy nhiên, dựa trên kinh nghiệm mà mối quan hệ tuyến tính này
được thiết lập theo phương pháp th m chuẩn. Nồng độ chất phân tích trong mẫu được
tăng l n bằng cách th m vào một thể tích chính xác dung dịch chuẩn có nồng độ biết
trước, lặp lại bước này ba đến bốn l n. Dùng phương pháp ngoại suy hồi quy tuyến tính
tới trục nồng độ để xác định nồng độ chất trong mẫu [5].
1.1.2.5. -
ịnh lượng các chất hữu cơ và vô cơ có hoạt tính điện cực mức ppb
ác định thế oxy hóa khử
Làm đ u d điện hóa gh p với sắc kí l ng hiệu năng cao
Nghi n cứu động học của phản ứng
ác định quá trình hấp thu bề mặt
ác định cơ chế truyền electron và cơ chế phản ứng
ác định các tính chất nhiệt động lực học của các dung môi đặc biệt
Nghiên cứu quá trình oxy hóa và khử trong các môi trường khác nhau [4].
1.1.2.6. ệ ệ
ell điện hóa bao gồm mẫu được h a tan trong dung môi thích hợp, dung dịch điện
phân và hệ ba điện cực. ác cell điện hóa có nhiều loại khác nhau về kích thước, hình
11
dạng và chất liệu. ác chất liệu chế tạo cell thường là thủy tinh, thạch anh, tefflon hay
polyethylene. ell được lựa chọn dựa tr n loại mẫu, kĩ thuật xác định và dữ liệu phân tích
thu được [4].
Hệ ba điện cực gồm có điện cực làm việc, điện cực so sánh và điện cực phụ trợ. iện
cực làm việc phải th a các yêu c u: trơ về mặt hóa học và điện hóa, phải có quá trình điện
hoạt, độ dẫn điện tốt. Yêu c u này th a mản với các vật liệu như các kim loại qu ,
carbon và ít thường d ng hơn là các oxid kim loại hoặc polymer.
iện cực thủy ngân.
Thủy ngân có các tính chất hóa lí là chất l ng nhiệt độ ph ng, sức căng bề mặt rất
cao n n không thấm nước, tạo h n hống với rất nhiều kim loại nặng và các muối của thủy
ngân hóa trị một rất ít tan. Quan trọng nhất là phản ứng khử H2 tr n thủy ngân c n một
quá thế rất cao. iện cực thủy ngân truyền thống dạng giọt (DME). Giọt được tạo ra
theo chu kì từ bình chứa qua cột mao quản thủy tinh và tạo thành giọt tại đ u mao quản
chìm trong dung dịch điện phân. Thời gian sống của giọt phụ thuộc tốc độ thủy ngân chảy
qua cột mao quản và kích thước giọt. Một giọt thủy ngân treo và rơi ổn định có thể được
điều khiển bằng tay được gọi là điện cực giọt thủy ngân treo (HDME), hoặc điều khiển
bằng điện được gọi là điện cực giọt thủy ngân tĩnh (SDME). Kiểu giọt rơi điều khiển bằng
tay ngày nay không c n d ng nữa. Một loại điện cực khác của thủy ngân là điện cực
màng. h ng được tạo ra bằng cách mạ catod của thủy ngân tr n đế mang rắn. Trong
von-ampe hòa tan anod điện cực màng thủy ngân có hiệu quả tích góp và tốc độ truyền
khối cao hơn điện cực giọt thủy ngân. iện cực màng thủy ngân sử dụng lượng thủy ngân
ít nên ít độc hơn điện cực dạng giọt. Tuy nhiên, điện cực màng nhạy với một số chất
không điện hoạt và các chất hoạt động bề mặt.
Nói chung, thuận lợi chính của điện cực giọt thủy ngân là quá thế hidro lớn, điện cực
luôn được làm mới và bề mặt sạch, diện tích bề mặt của các giọt thường là một hằng số.
Tuy nhiên, độc tính của Hg và cửa sổ thế bị hạn chế về phía dương.
iện cực carbon
Carbon graphite có tính chất trơ, giá thành rẻ. Tuy nhiên, graphite có cấu tr c l xốp
lớn n n dễ hấp thụ chất bẩn và sản phẩm của quá trình điện hóa dẫn tới đường nền cao.
ể chế tạo điện cực graphite có độ bền cơ học cao c n giảm bớt cấu trúc xốp. iện cực
12
glassy carbon gồm graphite và bột thủy tinh được n n chặt có độ bền cơ học cao n n được
sử dụng nhiều nhất trong các loại điện cực carbon. Thuận lợi chính của điện cực carbon là
cửa sổ thế rộng do quá thế hidro lớn và khá ổn định dưới sự phân cực anod. iện cực
được hoạt hóa anod tại thế dương cao gi p tăng độ nhạy và độ lặp lại của phương pháp [7].
iện cực kim loại quý
ác kim loại qu như u và Pt có tính chất trơ về mặt hóa học và điện hóa, rất thích
hợp làm điện cực anod sử dụng cho các phản ứng có thế ti u chuẩn dương. iện cực Au
có quá thế H2 lớn hơn Pt n n được sử dụng nhiều hơn trong phương pháp von-ampe hoà
tan. ác điện cực u và màng u có độ nhạy cao, độ lặp lại tốt và khoảng tuyến tính
rộng. Tuy nhiên, điện cực Au còn một số nhược điểm như độ lặp lại kém, bề mặt điện
cực dễ nhiễm bẩn, giá thành chế tạo cao. iện cực màng vàng c n bước chuẩn bị lâu, mất
hoạt tính nhanh. Với điện cực nano Au, hoạt tính điện cực duy trì được lâu hơn, giá thành
chế tạo rẻ hơn điện cực vàng khối, quan trọng hơn là hiệu năng điện cực hơn hẳn các loại
điện cực khối.
Quá trình điện cực
Khoảng thế mà trong đó điện cực bị phân cực được gọi là cửa sổ thế điện cực. Phản
ứng điện cực là nguy n nhân gây gradient nồng độ vuông góc với bề mặt điện cực. ường
độ d ng t lệ với gradient nồng độ. Tuy nhiên, mối quan hệ này phụ thuộc vào điện cực
làm việc, điều kiện thủy động lực học và kĩ thuật von-ampe. iện cực làm việc được lựa
chọn phụ thuộc cơ chế phản ứng điện cực. Chất phản ứng phải có tính điện hoạt mới xảy
ra phản ứng điện cực. Sản phẩm của phản ứng điện cực có thể là chất ít tan, chất hoaatj
động bề mặt… ác điện cực rắn được sử dụng cho phân tích các ion kim loại không xác
định được tr n điện cực giọt thủy ngân. ác ion này được phân làm hai nhóm. Nhóm 1
gồm các ion có thế đ nh hoà tan cao và g n với thế đ nh của thủy ngân. Nhóm 2 gồm các
nguy n tử h a tan k m trong thủy ngân như Sb, o, Ni, Fe...
Lưu , điện cực làm việc ch được sử dụng trong cửa sổ thế điện cực. Khi xác định chất
phân tích tr n điện cực rắn, sự hình thành oxide bề mặt làm thay đổi cấu trúc bề mặt điện
cực làm dâng đường nền, giảm độ nhạy và có thể sai lệch tín hiệu. iện cực bị ăn m n khi
mật độ d ng cao. Do đó, các điện cực luôn được nh ng chìm trong dung dịch điện phân
nhằm giảm mật độ dòng [5].
13
1.2. T ệ
1.2.1. T ệ
iện cực nano có bốn thuận lợi chính diện tích bề mặt hiệu dụng, độ truyền khối, hoạt
tính x c tác cao và sử dụng được trong không gian vi mô.
1.2.1.1. Diện tích b mặt hiệu d ng
Trên điện cực macro, sự khử một điện tử ứng với cường độ d ng được tính qua phương
trình randles-seveik:
Ipeak = 2.69*10
5
*n
3/2
*D
1/2
Cbulk*v
1/2
A.
Trong đó: Ipeak cường độ peak n số electron trao đổi D hệ số khuếch tán (cm
2
. s
-1
);
Cbulk nồng độ khối của ph n hoạt động (mol. cm
-3) v tốc độ qu t (V. s-1) diện tích bề
mặt cm2.
ường độ d ng giới cho m i bán c u nano theo phương trình:
Ilim=2πnF bulkDr.
Trong đó r là bán kính của m i bán c u.
ể cường độ d ng giới hạn ch phụ thuộc d ng khuếch tán thì kích thước các bán c u
hạt nano phải có khoảng cách lớn hơn 10 r so với những hạt lân cận, do đó cường độ d ng
tổng cho diện tích : Itotal =Ilim *A*(10*r)
-2
.
Một tính toán với các số liệu cụ thể so sánh điện cực macro và điện cực nano với các
thông số: n=1, D=1*10-5 cm2 s-1, Cbulk=1*10
-6
mol cm
-3
, v=1*10
-2
V s
-1 và =1 cm2.
ường độ peak tr n điện cực macro là 85*10-6 . ường độ peak trên điện cực nano là
6*10
-4
A; 6*10
-3
A và 6*10
-2
A ứng với kích thước hạt nano l n lượt là 1000; 100 và 10
nm. Rõ ràng, điện cực nano có độ nhạy vượt trội so với điện cực macro. Chứng t diện
tích bề mặt thực của điện cực nano lớn hơn nhiều l n điện cực macro.
14
1.2.1.2. Độ truy n khối
Hình 1-5. Sự khuếch tán tới bề mặt điện cực a) điện cực macro và b) bán đảo nano
Phương di chuyển của các điện tử tới bề mặt điện cực nano và điện cực khối khác nhau
nhiều. ác điện tử di chuyển tới bề mặt điện cực macro ch theo phương vuông góc. Tr n
điện cực nano, tính chất không gian đa chiều của các bán c u nano tạo các khoảng hội tụ
từ nhiều hướng cho điện tử di chuyển tới bề mặt. Hệ quả là tốc độ truyền khối cao tới bề
mặt điện cực. Hiện tượng này làm xuất hiện quá thế truyền khối tr n điện cực nano. Quá
thế truyền khối là nguyên nhân dẫn tới sự dịch chuyển thế đ nh. Do vậy, điện cực nano có
độ nhạy cao và độ chọn lọc tốt hơn điện cực macro [2].
1.2.1.3. T
Trong hóa học, hoạt tính xúc tác của các hạt nano kim loại được ứng dụng trong tổng
hợp hữu cơ, x c tác quang hoá. Tuy nhiên, hiệu ứng sinh hydro rất mạnh của các hạt nano
mới là điều đáng ch và ứng dụng trong điện hóa [8]. Trên hình () thấy rằng, dòng hydro
sinh ra tr n điện cực nano vàng dương hơn đáng kể so với điện cực glassy carbon. Hiệu
ứng sinh hydro đặc biệt có ích cho phân tích xác định As và sẽ được trình bày cụ thể hơn
trong ph n xác định s b n dưới.
Tính chất x c tác của hạt nano làm phản ứng điện cực thuận nghịch hơn, giảm quá thế
c n cho phản ứng. Thế đ nh hoà tan dịch chuyển theo độ mạnh hoạt tính xúc tác. Hiện
tượng này giúp dịch chuyển thế đ nh kh i các cản nhiễu nền làm tăng độ chọn lọc chất
phân tích. Tuy nhiên, khả năng phản ứng cao của điện cực nano tạo n n sự tr ngại về độ
bền của điện cực. Do vậy, một số phương pháp nâng cao độ bền lớp nano tr n đế mang đã
được đề xuất. Trong đó, một số ligand như albumin, dẫn xuất –SH, ion cistein được thêm
15
vào trong quá trình tạo hạt nano vàng tr n đế mang gi p sự phân tán hạt tốt hơn, gi p tăng
độ nhạy của phương pháp và độ bền lớp nano [2].
1.2.2. ạ ệ o
1.2.2.1. ạ ạ ệ ắ
Sự khử của các ion kim loại tr n các điện cực rắn là quá trình bao gồm ba bước chính
tạo m m nguy n tử, phát triển mạng tinh thể theo không gian hai – ba chiều và sự phát
triển tinh thể ba chiều. Nồng độ nguy n tử kim loại trong lớp mạ đ u ti n được xem như
là hoạt độ của pha kim loại hai chiều. Nồng độ này phụ thuộc tương tác giữa nguy n tử
kim loại với đế mang, tương tác giữa các nguy n tử kim loại và tương tác giữa cấu tr c
tinh thể với số vị trí hoạt động bề mặt đế mang. Lớp mạ tr n đế mang tr n n đồng nhất
giữa lớp mạ và vật liệu đế mang nếu nhiều hơn hai mươi lớp mạ.
Kiểu phát triển lớp mạ phụ thuộc vào năng lượng nối của nguy n tử kim loại và độ
tương thích về cấu trúc tinh thể kim loại với đế mang. Nếu cấu trúc tinh thể tương thích,
lớp mạ phát triển theo kiểu lớp tr n lớp. Nếu cấu trúc tinh thể tương thích, lớp mạ phát
triển theo không gian ba chiều tạo các đa tinh thể trên bề mặt đế mang. ác đa tinh thể ổn
định được gọi là các hạt của một pha mới.
Peak h a tan của lớp kim loại mạ có thể bao gồm một hoặc nhiều peak. Hiện tượng này
phụ thuộc vào năng lượng li n kết giữa các nguy n tử. ác lớp mạ kim loại sử dụng được
trong phân tích điện hoá khi sự khác nhau của các năng lượng này là nh nhất. Các lớp
mạ dưới thế thu được một đơn peak h a tan.
Trong work functions wf), các nguy n tố có wf khác nhau nhiều thì quá trình mạ có
thể được điều ch nh b i thế tích góp. ác nguyên tố có wf chênh lệch ít như u, o, Ni
tr n carbon thì ch thu được b i sự mạ quá thế [5].
16
Bảng 1-1 Work funtions của một số nguyên tố.
Nguyên tố Φ eV) Nguyên tố Φ eV) Nguyên tố Φ eV)
Pt 5.65 Rh 5.0 Hg 4.49
Ir 5.27 Os 4.83 Sn 4.42
Ni 5.15 Ru 4.71 Zn 4.33
Pd 5.12 Cu 4.65 Ag 4.26
Au 5.10 Sb 4.55 Bi 4.25
Co 5.0 W 4.55 Cd 4.22
C 5 Fe 4.5 Ga 4.20
Các hạt nano vàng, bạc hay platin là các vật liệu chủ yếu được mạ l n đế mang. ác
kim loại này đều có đặc tính dễ mạ, ổn định. ác thông số mạ như thời gian mạ, thế mạ
và nồng độ của ion kim loại dễ thay đổi để thu được điện cực có hoạt tính phù hợp với
chất phân tích, quá trình mạ nhanh, đơn giản và độ lặp lại cao. Quá trình mạ không c n
thêm các tác chất ổn định và tác chất khử giống như phương khử hóa học [2].
1.2.2.2. - lí
Hình 1-6. Sơ đồ tạo các hạt nano kim loại
17
Phương pháp vật lí được tiến hành bằng cách chia nh kim loại khối. Phương pháp này
khó thu được hạt có kích thước nh và đồng đều.
Bằng phương pháp hóa học, các hạt nano được phát triển từ các nguyên tử. Quá trình
kết khối của các nguyên tử có vai trò quan trọng ảnh hư ng tới kích thước và độ đồng đều
của các hạt nano kim loại. Thông thường, các hạt nano được tạo b i sự khử hóa học của
muối trong dung dịch cùng sự có mặt của chất ổn định phù hợp. Nord và cộng sự sử dụng
polymer tổng hợp như polyvinyl alcohol như là một chất bảo vệ hệ keo của các hạt nano
kim loại. Quá trình này gồm hai giai đoạn: giai đoạn 1, các ion kim loại tới dạng nguyên
tử hóa trị 0. Giai đoạn 2, polymer tham gia vào quá trình kết khối của các nguyên tử kim
loại và ổn định các hạt nano mới tạo thành. Tuy nhi n, hai giai đoạn này có thể thay đổi
thứ tự. Quá trình khử ion kim loại có thể được thực hiện trước hoặc sau tương tác với
polymer. Nếu quá trình khử xảy ra trước, tính chất và cấu trúc của các hạt nano kim loại
được hình thành qua điều kiện khử và không tạo phức với polymer. Tuy nhiên, nếu quá
trình khử xảy ra sau, các lực tương tác giữa polymer và các ion kim loại có ảnh hư ng lớn
tới kích thước và cấu trúc của các hạt nano. u tiên là sự tạo phức của ion kim loại với
dạng polymer. Sau đó, phức ion kim loai- polymer bị khử dưới điều kiện nhẹ tạo phức
giữa nguyên tử kim loại với polymer [8].
iện cực nano chế tạo theo phương pháp này có kích thước hạt nano nh , đồng đều và
ổn định. Tuy nhiên, quá trình tạo hạt nano lâu, nhiều công đoạn phức tạp hơn phương
pháp mạ điện hoá.
1.3. T ố
1.3.1. Asen
1.3.1.1. Độ
Nguồn phơi nhiễm s cho con người chủ yếu từ nước uống và thực phẩm [9]. Trong đó,
dạng s 0), s -III) và s III) độc hơn s V) 25 tới 60 l n. ác dạng s hữu cơ độc gấp
100 l n so với s(V). Nhiễm độc As trong thời gian dài làm gây nguy cơ ung thư bàng
quang, thận, gan và phổi. As còn gây ra những chứng bệnh tim mạch, cao huyết áp, và các
vấn đề th n kinh [10, 11].
Hàm lượng s theo quy chuẩn kĩ thuật quốc gia trong nước thải công nghiệp là: 0.05
mg. L
-1 đối với nước thải công nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước
22
2. Đ u kiện t ệ
2.1. T
2.1.1.
Dung dịch tetrachloroauric(III) aicd trihydrate 0.06 M: hoà tan 1 gam muối
tetrachloroauric(III)