Phát triển kim loại cấu trúc xốp mạng nanodendrite ba chiều trên các nền khác nhau để phát hiện các kim loại nặng bằng kỹ thuật điện hóa và Raman - Mã số: VAST.HTQT.HANQUOC.02/17-18

Chủ nhiệm đề tài PGS.TS. Vũ Thị Thu Hà
Đơn vị thực hiện Viện Hoá học
Thời gian thực hiện 2017 - 2018
Thuộc chương trình hợp tác với Trường Đại học Hanyang, Hàn Quốc
Cán bộ tham gia
Tổng kinh phí 200 triệu đồng
Xếp loại đề tài Xuất sắc
Mục tiêu đề tài

- Chế tạo vật liệu điện cực vàng cấu trúc nano ba chiều dùng phát hiện kim loại nặng trong môi trường nước, có thể đo trong phòng thí nghiệm và ngay ngoài hiện trường.
- Kết hợp đào tạo đội ngũ cán bộ khoa khọc trẻ có khả năng tiếp cận hướng nghiên cứu và ứng dụng mới của loại vật liệu tiên tiến này Và đồng công bố các bài báo khoa học trên các tạp chí ISI có IF cao.

Kết quả đạt được

Chế tạo các vật liệu vàng cấu trúc xốp mạng nanodendrite ba chiều bằng cách điện kết tủa các kim loại lên bề mặt các vật liệu dẫn điện rẻ tiền như trên vải cacbon. Chế tạo các sensor điện hóa trên cơ sở vật liệu điện cực chế tạo được.
Điện cực được chế tạo bằng phương pháp áp dòng -70mA trên tấm vải cacbon đã xử lý bề mặt có kích thước 6 × 6 mm, diện tích: 0.72 cm2 trong môi trường HAuCl4 (99.999%), KI, H2SO4 và NH4Cl. Bề mặt điện cực được đánh giá bằng chụp ảnh SEM, có thấy lớp vàng chế tạo trên tấm vải cacbon có cấu trúc nano và có dạng hình cây.
Bằng kỹ thuật đo điện hóa, quét đường CV của điện cực trong hệ ferro/ferri cyanua với các tốc độ quét thế khác nhau, xác định được diện tích hoạt động điện hóa của lớp vàng chế tạo được lướn gấp … lần sơ với diện tích hình học của điện cực. Sau khi đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đến tín hiệu ghi của Cu(II), Pb(II) và Hg(II), cho thấy ở pH = 1, thời gian làm giàu 300s, tín hiệu của các kim loại cần phân tích ghi được trên điện cực vàng cấu trúc nano xốp là tốt nhất.
Để đánh giá độ chọn lọc của điện cực chế tạo được cũng như khả năng ứng dụng của sensor đo ngoài hiện trường, ảnh hưởng của các chất gây nhiễu tiềm tang đã được khảo sát. Các ion kim loại được đánh giá gồm:
Cr(IV), Ni(II), Mn(II), Zn(II), Al(III), Ca(II) và Mg(II) với hàm lương lớn hơn 100 to 2000 so với nồng độ Cu(II), Pb(II) và Hg(II), trong dung dịch. Kết quả cho thấy chỉ có tín hiệu đo Cu(II) là bị ảnh hưởng khi nồng độ Ni lớn hơn đến 200 lần. Điều này giải thích do sự tạo thành hợp kim Ni-Cu trong qua trình điện phân đồng kết tủa và kết qỉa này cũng phù hợp với một số nghiên cứu trước đó. Để đánh giá khả năng sử dụng của sensor, các mẫu đo thực tế cũng được tiến hành và đối chứng với kết quả đo với các phương pháp truyền thống phân tích kim loại nặng như AAS, ICP-MS, cho thấy không có sự khác biệt đáng kể đối với các phương pháp này và độ thu hồi thu được đối với mẫu mù là 93.2% đến 118.7%. Kết quả cho thấy sensor điều chế được có khả năng sử dụng để đo ngoài hiện trường.
Bên cạnh đó, nhóm đề tài đã bước đầu thử nghiệm việc sử dụng ngòi chì, một sản phẩm thương mại rẻ tiền, dễ kiếm đê làm điện cực nến, phát triển lớp vàng có cấu trúc nano lên ngòi chì và thử nghiệm để phát hiện kim loại nặng trong môi trường nước. Kết quả thử nghiệm bước đầu được chấp nhận đăng trên tạp chí Hóa học của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Đã công bố trên tạp chí ISI Electroanalysis, IF 2.96 tiêu đề: A versatile carbon fiber cloth-supported Au nanodendrite sensor for simultaneous determination of Cu(II), Pb(II), and Hg(II), Electroanalysis 2018, 30, 1 – 7 và 01 bài trên tạp chí Hóa học: An attempt to use pencil leads as cheap materials for electrochemical sensor, chấp nhận đăng, 2018
Việc phát triển các sensor điện hóa nhằm phát hiện các kim loại năng có ý nghĩa thực tiễn cao. Có thể phát triển hệ thiết bị và sensor điện hóa chế tạo được thành hệ thống đo ngoài hiện trường, có thể phát hiện tại chỗ việc ô nhiễm các kim loại nặng tại những vùng trọng điểm khi cần thiết.
Đào tạo cán bộ khoa học trẻ. Trong khuôn khổ để tài, đã có 02 lượt đi trao đổi khoa học tại Hàn Quốc, trong đó có chủ nhiệm đề tài và 01 học viên thạc sỹ. Điều này tạo điều kiện mở rộng kiến thức cho cán bộ khoa học trẻ, cả trong chuyên môn lẫn trao dỗi khả năng giao tiếp ngoại ngữ.
Hợp tác quốc tế với nhóm nghiên cứu Hàn Quốc đã được thiết lập trong nhiều năm và đang tiếp tục được duy trì.

Một số hình ảnh của đề tài:

vttha1

Những đóng góp mới

Xây dựng được phương pháp chế tạo sensor điện hóa trên cơ sở phát triển vật liệu mới có cấu trúc nano dạng hình cây để tăng khả năng phát hiện kim loại nặng trong môi trường nước. Các nghiên cứu có tính mới, tính khoa học, đảm bảo được công bố trên tạp chí quốc tế chuyên ngành có uy tín.

Sản phẩm

- Các bài báo đã công bố:

  • A versatile carbon fiber cloth-supported Au nanodendrite sensor for simultaneous determination of Cu(II), Pb(II), and Hg(II), Electroanalysis, 2018, 30, 1 – 7
  • An attempt to use pencil leads as cheap materials for electrochemical sensor, Tạp chí Hóa học, chấp nhận đăng, 2018
  • Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích: Không
  • Các sản phẩm cụ thể (mô tả sản phẩm, nơi lưu giữ):
  • Các sản phẩm khác: Hỗ trợ đào tạo 01 học viên thạc sỹ, bảo vệ tháng 12/2018 tại Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".