Tổng hợp, đặc trưng và ứng dụng vật liệu nanocomposit oxit sắt cấu trúc trật tự

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

HỒ VĂN MINH HẢI

TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VÀ ỨNG DỤNG
VẬT LIỆU NANOCOMPOSIT OXIT SẮT
CẤU TRÚC TRẬT TỰ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, 2023


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

HỒ VĂN MINH HẢI

TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VÀ ỨNG DỤNG
VẬT LIỆU NANOCOMPOSIT OXIT SẮT
CẤU TRÚC TRẬT TỰ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, 2023

1


BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

HỒ VĂN MINH HẢI

TỔNG HỢP, ĐẶC TRƯNG VÀ ỨNG DỤNG
VẬT LIỆU NANOCOMPOSIT OXIT SẮT
CẤU TRÚC TRẬT TỰ
Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
Mã số chuyên ngành: 9520301
Phản biện độc lập 1:
Phản biện độc lập 2:
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:

NGƯỜI HƯỚNG DẪN:
1. PGS.TS. Nguyễn Văn Cường
2. PGS. TS. Võ Thế Kỳ
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Họ tên nghiên cứu sinh: Hồ Văn Minh Hải............................MSHV: 20126251
i

Ngày, tháng, năm sinh: 06/11/1986 Nơi sinh: TP Huế
Ngành: Kỹ thuật Hóa học......................................................Mã ngành: 9520301
I. TÊN ĐỀ TÀI: ‘Tổng hợp, đặc trưng và ứng dụng vật liệu nanocomposit oxit sắt cấu
trúc trật tự’.
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Nghiên cứu một số dạng nanocomposit oxit sắt cấu trúc trật tự có độ xốp cao:
cacbon/αZFe2O3/Ag, Fe3O4/Au, Fe3O4/Ag qua đó hiểu rõ bản chất của sự hình thành vật
liệu và định hướng quá trình tổng hợp, kiểm sốt tốt hình thái cấu trúc và kích thước của
vật liệu.
Nanocomposit oxit sắt cấu trúc trật tự tổng hợp thành cơng có khả năng thực hiện
xúc tác tốt cho những phản ứng khử 4Znitrophenol, cũng như có tính chất tốt cho các ứng
dụng quan trọng như cảm biến điện hóa xác định các chất sinh hóa, chất kháng sinh, chất
màu hữu cơ, ví dụ như axit uric, xanthin, hypoxanthin, chloramphenicol và 4Znitrophenol.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 27/12/2021
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Nguyễn Văn Cường
2. PGS.TS. Võ Thế Kỳ
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2023
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

PGS.TS. Nguyễn Văn
Cường

TS. Phạm Thị Hồng Phượng

PGS.TS. Võ Thế Kỳ
TRƯỞNG KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

PGS.TS. Nguyễn Văn Cường

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và
kếtquả nghiên cứu trong luận án là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử
dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một cơng trình nào khác.

Tác giả luận án

Hồ Văn Minh Hải


TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Trong Luận án này, các vật liệu nanocomposit cấu trúc trật tự cacbon/αZ
Fe2O3/Ag, Fe3O4/Au, Fe3O4/Ag đã được tổng hợp thành công bằng phương pháp
thủy nhiệt qua nhiều giai đoạn. Đặc trưng vật liệu được phân tích bằng các phương
pháp hiện đại SEM, EM, TEM, HRZTEM, XRD, XPS, FTZIR, UVZVis, ICPZOMS
và BET. Phân tích đặc trưng cho thấy, vật liệu thu được có cấu trúc trật tự, kích
thước hạt đồng đều với diện tích bề mặt khá lớn.
Vật liệu nanocomposit cacbon/αZFe2O3/Ag được sử dụng để biến tính điện
cực GCE phân tích đồng thời UA, XN và HP. Kết quả cho thấy, điện cực cacbon/αZ
Fe2O3/AgZGCE có độ ổn định và độ lặp lại cao trong các phép đo lặp lại. Phương
pháp này tiết kiệm thời gian, dễ thực hiện, độ ổn định, khoảng tuyến tính từ 0,5 đến
8,0 μmol Lmol L1, với giá trị LOD là 0,042; 0,089; và 0,048 µmol L 1 tương ứng với ba
chất phân tích UA, XN và HP.
Điện cực GCE được biến tính bởi vật liệu 3D Fe3O4/Au hình thái bơng hoa,

cấu trúc xốp dùng để phân tích chất kháng sinh CAP. Kết quả cho thấy, điện cực
biến tính trên cơ sở vật liệu 3D Fe3O4/Au có khả năng hoạt tính oxy hóa tốt đối với
chất kháng sinh CAP với độ ổn định, độ lặp lại cao, giới hạn phát hiện thấp (0,14
µM) và khoảng tuyến tính phù hợp (1,0Z12,0 µM). Ngồi ra, phương pháp đề xuất
có thể áp dụng đề xác định CAP trong mẫu nước tiểu bằng phương pháp điện hóa.
Vật liệu nanocomposit Fe3O4/Ag được sử dụng xúc tác cho phản ứng phân
hủy 4Znitrophenol. Phản ứng khử tuân theo phương trình động học bậc 1. Giá trị
kapp, TOF được tính toán lần lượt là 1,36 phútZ1 và 102,35 x 1020 phân tử gZ1phútZ1.
Ngoài ra, nanocomposit Fe3O4/Ag được sử dụng biến tích điện cực GCE để phân
tích 4Z NP. Kết quả cho thấy, điện cực Fe3O4/AgZGCE có độ ổn định và độ lặp lại
cao trong các phép đo lặp lại. Phương pháp này tiết kiệm thời gian, dễ thực hiện, độ
ổn định, khoảng tuyến tính từ 1,0 đến 15,0 μmol Lmol L 1, với giá trị LOD là 0,093 µmol
L1.


ABSTRACT
In this thesis, we successfully synthesized hierarchical carbon/αZFe2O3/Ag,
Fe3O4/Au, Fe3O4/Ag nanocomposite using a hydrothermal method. The structural
properties were determined by modern analysis methods, including SEM, EM,
TEM, HRZTEM, XRD, XPS, FTZIR, UVZVis and BET. The characteristic analysis
showed that the obtained nanocomposite had a coreZshell structure, a wellZordered
arrangement, uniform particle size, and a relatively large surface area.
The carbon/αZFe2O3/Ag nanocomposite was used to drop onto a GCE
electrode for simultaneous analysis of UA, XN, and HP. The results showed that the
carbon/αZFe2O3/AgZGCE electrode exhibited high stability and reproducibility in
measurements, with a linear range from 0.5 to 8.0 μmol Lmol L Z1 and LOD values of
0.042, 0.089, and 0.048 µmol LZ1 for the three analytes UA, XN, and HP,
respectively.
The proposed method based on the Fe3O4/AuZGCE electrode represents
excellent

stability,

repeatability,

reproducibility

for

the

detection

of

chloramphenicol with a low detection limit of 0.14 µM and the linear range of 1.0
to 12.0 μmol LM. The proposed sensor demonstrates good performance for CAP
electrochemical determination in urine samples.
FlowerZlike Fe3O4/Ag microstructures exhibit the large specific surface area
with

uniform

distribution

of

smallerZsized

AgNPs.

The

Fe3O4/Ag2.0

microstructures were used as an electrochemical sensor for detecting 4ZNP in water
with a LOD of 0.093 μmol LM and satisfied the linear range from 1.0 to 15.0 μmol LM. The
proposed sensor also exhibited higher stability, repeatability, and reproducibility.
On the other hand, catalytic reduction of 4ZNP by using Fe3O4/Ag2.0 catalysts was
performed. The catalytic reduction reaction followed pseudoZfirstorder kinetics, and
kapp and TOF values were calculated to be 1.36 min−1 and 102.35 × 1020 molecule
g−1min−1, respectively. Moreover, Fe3O4/Ag2.0 catalysts having magnetic
behavior can be reused with high activity for up to five cycles.


LỜI CÁM ƠN
Lời đầu tiên trong luận án này cho phép tơi được bày tỏ lịng biết ơn chân
thành đến tập thể giáo viên hướng dẫn PSG. TS. Nguyễn Văn Cường và PGS. TS.
Võ Thế Kỳ đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ để tơi có thể hồn thành luận án tốt
nghiệp của mình. Tơi xin chân thành cảm ơn q Thầy Cơ trong Khoa Cơng nghệ
Hóa học, Trường Đại học Cơng nghiệp TP Hồ Chí Minh đã ln tận tâm đào tạo,
giảng dạy các môn chuyên ngành và tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong suốt q
trình thực nghiệm để hoàn thành luận án. Xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận
tình của Thầy GS. TS. Đinh Quang Khiếu trong quá trình làm thực nghiệm nghiên
cứu. Tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh ủng hộ và động
viên tôi trong thời gian thực hiện luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Quỹ nghiên cứu khoa học của Trường Đại học
Công nghiệp Tp HCM, mã số 21.2CNHSV01 và 22/2HHSV02, lãnh đạo Khoa
Cơng nghệ Hóa học, Phịng thí nghiệm Khoa Cơng nghệ Hóa học đã giúp tơi hồn
thành đề tài nghiên cứu khoa học. Nghiên cứu sinh xin cảm ơn sự tài trợ của

Chương trình học bổng đào tạo thạc sĩ, tiến sĩ trong nước của Quỹ Đổi mới sáng tạo
Vingroup (VINIF), mã số VINIF.2021.TS.080 và VINIF.2022.TS034.


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................ii
LỜI CÁM ƠN..........................................................................................................vi
DANH MỤC VIẾT TẮT........................................................................................xvi
MỤC LỤC............................................................................................................... vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU....................................................................................xvi
DANH MỤC CÁC HÌNH.....................................................................................xvii
PHẦN MỞ ĐẦU....................................................................................................xvi
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.....................................................................................5
1.1 Vật liệu bán dẫn oxit sắt cấu trúc trật tự..............................................................5
1.1.1 Thành phần pha tinh thể oxit sắt cấu trúc trật tự.............................................5
1.1.2 Từ tính của oxit sắt cấu trúc trật tự.................................................................7
1.1.3 Phân loại và đặt tên nano oxit sắt cấu trúc trật tự............................................8
1.1.4 Phương pháp tổng hợp oxit sắt cấu trúc trật trự............................................10
1.1.4.1 Phương pháp khuôn mềm (softZtemplating).................................................10
1.1.4.2 Phương pháp khuôn cứng (hard templating)................................................13
1.2 Nano kim loại quý (Au, Ag,…).........................................................................16
1.2.1 Giới thiệu......................................................................................................16
1.2.2 Tính chất đặc trưng của nano kim loại quý.....................................................16
1.2.3 Phương pháp tổng hợp nano kim loại quý......................................................17
1.2.4 Ứng dụng........................................................................................................18
1.2.4.1 Cảm biến điện hóa.......................................................................................18
1.2.4.2 Xúc tác.........................................................................................................18
1.3 Nanocomposit oxit sắt cấu trúc trật tự...............................................................19
1.3.1 Giới thiệu........................................................................................................19
1.3.2 Phương pháp tổng hợp....................................................................................20

1.3.3 Ứng dụng........................................................................................................21
1.3.3.1 Cảm biến điện hóa.......................................................................................21
i) Xác định đồng thời các chất uric axit (UA), xanthin (XT), hypoxanthin (HP) bằng
phương pháp điện hóa..............................................................................................23


ii) Xác định chất chloramphenicol (CAP) bằng phương pháp điện hóa...................25
iii) Xác định 4Znitrophenol (4ZNP) bằng phương pháp điện hóa..............................26
1.3.3.2 Ứng dụng vật liệu nanocomposit oxit sắt cấu trúc trật tự trong phản ứng
phân hủy 4Znitrophenol (4ZNP)................................................................................27
CHƯƠNG 2

THỰC NGHIỆM..........................................................................29

2.1 Hóa chất, thiết bị, dụng cụ.................................................................................29
2.2 Quy trình tiến hành............................................................................................30
2.2.1 Tổng hợp nanocomposit cacbon/αZFe2O3/Ag................................................30
2.2.2 Tổng hợp nanocomposit Fe3O4/Au................................................................31
2.2.3 Tổng hợp nanocomposit Fe3O4/Ag................................................................32
2.2.4 Chuẩn bị điện cực làm việc.............................................................................33
2.2.5 Chuẩn bị dung dịch vật liệu biến tính.............................................................33
2.2.6 Các phương pháp đặc trưng vật liệu...............................................................34
2.2.7 Phương pháp phân tích điện hóa.....................................................................34
2.2.8 Phản ứng khử phân hủy 4ZNP.........................................................................35
CHƯƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.....................................................36

3.1 Tổng hợp nanocomposit cacbon/αZFe2O3/Ag cấu trúc trật tự và ứng dụng cảm biến
điện hóa xác định đồng thời uric axit, xanthin và hypoxanthin.......................................36

3.1.1 Quá trình hình thành nanocomposit cacbon/αZFe2O3/Ag...............................36
3.1.2 Đặc trưng vật liệu...........................................................................................36
3.1.2.1 Ảnh SEM, TEM, HRZTEM.........................................................................36
3.1.2.2 Giản đồ XRD...............................................................................................38
3.1.2.3 Phổ FTZIR....................................................................................................39
3.1.2.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Z giải hấp phụ N2.............................................. 40
3.1.3 Đặc tính cảm biến điện hóa.............................................................................41
3.1.3.1 Khảo sát điện cực làm việc..........................................................................43
3.1.3.2 Diện tích hiệu dụng của các điện cực...........................................................41
3.1.3.3 Nghiên cứu q trình cảm biến điện hóa......................................................44
Khảo sát pH dung dịch phân tích.............................................................................44
Khảo sát tốc độ quét................................................................................................45


Độ bền, độ lặp lại, khoảng tuyến tính và giới hạn phát hiện (LOD)........................48
Tiểu kết 1................................................................................................................. 53
3.2 Tổng hợp nanocomposit 3D Fe3O4/Au cấu trúc trật tự dạng bông hoa và ứng dụng
cảm biến điện hóa xác định chất kháng sinh chloramphenicol........................................53
3.2.1 Quá trình hình thành nanocomposit 3D Fe3O4/Au.........................................53
3.2.2 Đặc trưng vật liệu...........................................................................................54
3.2.2.1 Ảnh SEM.....................................................................................................54
3.2.2.2 Giản đồ XRD...............................................................................................55
3.2.2.3 Phổ FTZIR....................................................................................................56
3.2.2.4 Đường đẳng nhiệt hấp phụ Z giải hấp phụ N2.............................................. 57
3.2.2.5 Ảnh SEM, TEM, phổ EDX và bản đồ phân bố các nguyên tố của 3D
Fe3O4/Au................................................................................................................58
3.2.2.6 Giản đồ XRD của 3D Fe3O4/Au.................................................................58
3.2.2.7 Tính chất xốp của 3D Fe3O4/Au.................................................................59
3.2.2.8 Phổ UVZVis của 3D Fe3O4/Au...................................................................60
3.2.2.9 Tính chất từ của 3D Fe3O4/Au....................................................................60

3.2.2.10 Phổ trở kháng của 3D Fe3O4/Au...............................................................61
3.2.3 Đặc tính cảm biến điện hóa.............................................................................62
3.2.3.1 Diện tích hiệu dụng......................................................................................62
3.2.3.2 Khảo sát điện cực làm việc..........................................................................63
3.2.3.3 Nghiên cứu q trình cảm biến điện hóa......................................................67
Khảo sát pH dung dịch phân tích.............................................................................67
Khảo sát tốc độ quét................................................................................................68
Độ bền, độ lặp lại, chất cản trở, khoảng tuyến tính và giới hạn phát hiện................69
Xác định nồng độ CAP trong mẫu nước tiểu...........................................................71
Tiểu kết 2................................................................................................................. 73
3.3 Tổng hợp nanocomposit 3D Fe3O4/Ag cấu trúc trật tự ứng dụng khử xúc tác phân hủy
và cảm biến điện hóa xác định 4Znitrophenol trong mơi trường nước..............................74
3.3.1 Quá trình hình thành vật liệu Fe3O4/Ag.........................................................74
3.3.2 Đặc trưng vật liệu...........................................................................................74


3.3.2.1 Giản đồ XRD...............................................................................................74
3.3.2.2 Phổ UVZVis.................................................................................................75
3.3.2.3 Ảnh SEM, TEM và phân bố kích thước hạt AgNPs.....................................76
3.3.2.4 Phổ EDS, STEM và bản đồ phân bố các nguyên tố.....................................78
3.3.2.5 Phổ SEAD, HRZTEM và ICPZOMS.............................................................79
3.3.2.6 Phổ FTZIR....................................................................................................81
3.3.2.7 Tính chất xốp...............................................................................................82
3.3.2.8 Tính chất từ..................................................................................................83
3.3.2.9 Phổ XPS.......................................................................................................84
3.3.3 Nghiên cứu phản ứng khử 4Znitrophenol........................................................85
3.3.4 Nghiên cứu chế tạo và đặc tính điện hóa của các loại điện cực.......................91
3.3.4.1 Lựa chọn điện cực làm việc.........................................................................91
3.3.4.2 Nghiên cứu q trình điện hóa trên bề mặt điện cực....................................93
Khảo sát dung dịch đệm pH.....................................................................................93

Khảo sát tốc độ quét................................................................................................95
Độ bền, độ lặp lại, khoảng tuyến tính, chất cản trở và giới hạn phát hiện................96
Tiểu kết 3:................................................................................................................ 99
KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................100
KẾT LUẬN...........................................................................................................100
KIẾN NGHỊ..........................................................................................................101
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA NGHIÊN CỨU SINH.......104
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................104
PHỤ LỤC..............................................................................................................126


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Cấu trúc tinh thể của hematit......................................................................5
Hình 1.2 Cấu trúc tinh thể của magnetit....................................................................6
Hình 1.3 Sự căn chỉnh của các momen từ riêng lẻ trong các loại vật liệu khác nhau 7
Hình 1.4 Phân loại và đặt tên vật liệu nano cấu trúc trật tự........................................9
Hình 1.5 Ảnh FTEM và SEM của vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự dạng αZFe2O3 1Z3
có hình thái tổ chim (Nest) và αZFe2O3 2Z3 có hình thái chồi non (ChesnutZbuds)
11
Hình 1.6 Các hệ micelle với đa dạng hình thái: dạng hình cầu, hình trụ, ellipsoid và
lớp kép (a) và Ảnh TEM của oxit sắt cấu trúc trật tự dạng αZFe2O3 0Z3 ở các mặt
mạng khác nhau (111) (b), (100) (c) và (211) (d)....................................................13
Hình 1.7 Các hệ đồng trùng hợp khối với đa dạng hình thái: dạng hình cầu, hình trụ,
ellipsoid, micelle, mụn nước, phiến mỏng, khối phiến mỏng, con quay..................13
Hình 1.8 Sơ đồ hình thành oxit sắt cấu trúc trật tự αZFe2O3 0Z1/MCNTs...............14
Hình 1.9 Ảnh TEM oxit sắt cấu trúc trật tự αZFe2O3 0Z1/MCNTs..........................15
Hình 1.10 a) Sơ đồ tổng hợp vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự αZFe2O3 2Z3/rGO; b)
liệu oxit sắt cấu trúc trật tự αZFe2O3 2Z3/rGO.........................................................15
Hình 1.11 Sơ đồ mô tả là cộng hưởng plasmon bề mặt định sứ (LSPR) (a); Phổ UVZ
Vis tương ứng (b)....................................................................................................16

Hình 1.12 Hiện tượng LSPR của AuNPs ở các các hình dạng, kích thước khác nhau
…...............................................................................................................................17
Hình 1.13 Các dạng hình thái nanocomposit oxit sắt có cấu trúc trật tự: (a, b) dạng
đa lớp, (c, d) dạng yolk-shell, (e, f) dạng lõiZvỏ bất thường, (g) dạng nhiều lõi-vỏ,
(h) dạng lõiZvỏ hình hộp, và (i) dạng lõiZvỏ hình que..............................................20
Hình 1.14 Cơ chế phản ứng khử xúc tác phân hủy 4Znitrophenol............................28
Hình 2.1 Quy trình tổng hợp nanocomposit cacbon/αZFe2O3/Ag...........................31
Hình 2.2 Quy trình tổng hợp nanocomposit Fe3O4/Au...........................................32
Hình 2.3 Quy trình tổng hợp nanocomposit Fe3O4/Ag...........................................33
Hình 2.4 Đường chuẩn của 4ZNP.............................................................................35
Hình 3.1 Sơ đồ hình thành nanocomposit cacbon/αZFe2O3/Ag...............................36


Hình

3.2

Ảnh

SEM

của

(a)

cacbon,

(b)

cacbon/αZFe2O3,

và

(c)

cacbon/αZFe2O3/Ag, với bản đồ phân bố các nguyên tố C, O, Fe, và Ag của cacbon/
αZFe2O3/Ag.

37

Hình 3.3 Ảnh TEM (a) và HRZTEM (bZd) của vật liệu nanocomposit cacbon/αZ
Fe2O3/Ag................................................................................................................38
Hình 3.4 Giản đồ nhiễu xạ XRD của vật liệu cacbon, cacbon/αZFe2O3, cacbon/α
Fe2O3/Ag................................................................................................................39
Hình 3.5 Phổ FTZIR của cacbon, cacbon/αZFe2O3, cacbon/αZFe2O3/Ag................40
Hình 3.6 Giản đồ đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp N2 của cacbon, cacbon/αZFe2O3,
cacbon/αZFe2O3/Ag.................................................................................................41
Hình 3.7 Cường độ dịng đỉnh (IP) của UA, XN và HP ở các điện cực GCE, cacbonZ
GCE, cacbon/αZFe2O3ZGCE, cacbon/αZFe2O3/AgZGCE........................................44
Hình 3.8 Các đường CV và đồ thị tuyến tính Ip với v1/2 của 0.1 mM
K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6 trong dung dịch 0.1M KCl được thực hiện bởi: GCE (a),
cacbonZGCE (b), cacbon/αZFe2O3ZGCE (c), cacbon/αZFe2O3/AgZGCE (d)...........42
Hình 3.9 Các đường CV (a, b), Ip (c) ở pH từ 3 đến11, và các đường hồi quy tuyến
tính tương ứng giữa Ep và pH (d)...........................................................................44
Hình 3.10 Các đường CVs (a) và hồi quy tuyến tính tương ứng giữa Ip và v (b), Ip
và v1/2(c), Ep và lnv (d) của cacbon/αZFe2O3/AgZGCE được ghi ở nồng độ cân
bằng UA, XN, và HP (5  10−4 M) với các tốc độ qt khác nhau..........................46
Hình 3.11 Cơ chế phản ứng oxi hóa của UA, XN, và HP ở điện cực cacbon/αZ
Fe2O3/AgZGCE.......................................................................................................48
Hình 3.12 Độ ổn định của điện cực cacbon/αZFe2O3/AgZGCE trong thời gian 15

ngày.........................................................................................................................49
Hình 3.13 Độ lặp lại trong 10 lần đo liên tục...........................................................49
Hình 3.14 Các đường DPZASV (a) và hồi quy tuyến tính giữa IP và nồng độ của
UA, XN và HP (b) ở các nồng độ thêm chuẩn đồng thời khác nhau........................51
Hình 3.15 Sơ đồ hình thành nanocomposit Fe3O4/Au............................................53
Hình 3.16 Ảnh SEM của 3D Fe3O4 dạng bông hoa tại các thời gian thủy nhiệt: 6
giờ (a, b); 12 giờ (c, d); 24 giờ (e, f); 36 giờ (g, h), và 48 giờ (m, n).......................54


Hình 3.17 Giản đồ XRD của 3D Fe3O4 dạng bơng hoa tại các thời gian thủy nhiệt
khác nhau................................................................................................................. 55
Hình 3.18 Phổ FTZIR của 3D Fe3O4 dạng bông hoa tại các thời gian thủy nhiệt
khác nhau................................................................................................................. 56
Hình 3.19 Đường đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ N2 (a), và phân bố kích thước
mao quản (b) của vật liệu 3D Fe3O4 dạng bơng hoa tại các thời gian thủy nhiệt khác
nhau.........................................................................................................................57
Hình 3.20 Ảnh SEM (a), TEM (b), EDX (c), và bản đồ phân bố các nguyên tố sắt
(d), oxi (e), và vàng (f) của vật liệu Fe3O4/Au........................................................58
Hình 3.21 Giản đồ XRD của 3D Fe3O4/Au dạng bơng hoa....................................59
Hình 3.22 Đường đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ N2 của 3D Fe3O4/Au dạng
bơng hoa.................................................................................................................. 59
Hình 3.23 Phổ UVZVis của 3D Fe3O4 và Fe3O4/Au dạng bơng hoa......................60
Hình 3.24 Đường cong từ tính của vật liệu 3D Fe3O4 và Fe3O4/Au dạng bơng
hoa.61 Hình 3.25 Phổ trở kháng của các điện cực GCE, Fe3O4ZGCE và Fe3O4/AuZ
GCE 61
Hình 3.26 Các đường CV (a, c, e), và đồ thị tuyến tính của (Ip) với v1/2 (b, d, f)
Fe3O4 (c) của GCE, Fe3O4ZGCE và Fe3O4/AuZGCE tương ứng...........................62
Hình 3.27 Các đường Cv trong điều kiện không hiện diện (a), hiện diện (b) dung
dịch CAP 1×10–4 M (đệm B–R BS 0.1 M ở pH 5), và cường độ dòng đỉnh của các
peak ở các điện cực khác nhau (c)...........................................................................63

Hình 3.28 Các đường CV trong điều kiện hiện diện (a) dung dịch CAP 1×10 –4 M
(đệm B–R BS 0.1 M ở pH 5), và cường độ dòng đỉnh của các peak ở các điện cực
khác nhau (c)...........................................................................................................65
Hình 3.29 Các đường Cv của dung dịch CAP 1×10–4 M (đệm B–R BS 0.1 M ở pH
5) ở các vòng quét khác nhau, và cường độ dòng đỉnh tương ứng mỗi vòng quét của
các peak ở điện cực Fe3O4/AuZGCE (b).................................................................66
Hình 3.30 Cơ chế oxi hóa CAP ở Fe3O4/AuZGCE..................................................67
Hình 3.31 Các đường CV (a), Ip ở pH 3Z8 (b), và các đường hồi quy tuyến tính giữa
Ep và pH (c)............................................................................................................. 67


Hình 3.32 Các đường CVs (a), hồi quy tuyến tính giữa Ip và v (b), Ip và v1/2(c) ở các
tốc độ quét khác nhau của Fe3O4/AuZGCE được ghi ở nồng độ CAP 10−4
M............................................................................................................................. 68
Hình 3.33 Kiểm tra độ ổn định trong thời gian 15 ngày (a, b), độ lặp lại trong 9 lần
(c), và độ tái sử dụng trong 8 lần (d)........................................................................69
Hình 3.34 Các đường DPZASV của CAP (a), và đường hồi quy tuyến tính giữa IP
và CCAP (b) ở các nồng độ thêm chuẩn..................................................................72
Hình 3.35 Sơ đồ hình thành nanocomposit Fe3O4/Ag............................................74
Hình 3.36 Giản đồ XRD của 3D Fe3O4 và Fe3O4/Agx (x=0.5; 1.0; 2.0; 3.0).

75

Hình 3.37 Phổ UVZVis của vật liệu 3D Fe3O4 và Fe3O4/Agx (x=0.5; 1.0; 2.0;
3.0).76 Hình 3.38 Ảnh SEM của vật liệu 3D Fe3O4 và Fe3O4/Ag được tổng hợp
với các nồng độ AgNO3 khác nhau 0.5 mmol (c, d); 1.0 mmol (e, f); 2.0 mmol (g,
h) và 3.0 mmol (i, j).................................................................................................77
Hình 3.39 Ảnh TEM của 3D Fe3O4 (a) và Fe3O4/Agx (x=0.5; 1.0; 2.0; 3.0) (bZe) 78
Hình 3.40 Phân bố kích thước hạt AgNPs trong Fe3O4/Agx (x=0.5; 1.0; 2.0; 3.0). 78
Hình 3.41 Phổ EDS (a), ảnh STEM (b) và bản đồ phân bố các nguyên tố cacbon (c),

oxi (d), sắt (e), và bạc (f) của vật liệu Fe3O4/Ag2.0................................................79
Hình 3.42 Phổ nhiễu xạ electron vùng chọn lọc (a), ảnh HRZTEM (b) của vật liệu
Fe3O4/Ag2.0….......................................................................................................79
Hình 3.43 Giản đồ XRD (a), ảnh SEM của vật liệu Fe3O4/Ag2.0 khi khơng có sự
hiện diện tác nhân khử NaBH4 trong quá trình tổng hợp (b, c), và khi có sự hiện
diện của NaBH4 mà khơng qua q trình khử inZsitu (d, e).....................................81
Hình 3.44 Phổ FTZIR của 3D Fe3O4 và Fe3O4/Agx (x=0.5; 1.0; 2.0; 3.0).............82
Hình 3.45 Đường đẳng nhiệt hấp phụ và giải hấp phụ N2 (a), và phân bố kích thước
mao quản (b) của 3D Fe3O4 và Fe3O4/Agx (x=0.5; 1.0; 2.0; 3.0)..........................83
Hình 3.46 Đường cong từ tính của 3D Fe3O4 và Fe3O4/Agx (x=0.5; 1.0; 2.0; 3.0)
(a), và hình ảnh thể hiện sự phân tách vật liệu bằng nam châm (b).........................84
Hình 3.47 Phổ XPS của vật liệu Fe3O4/Ag2.0 (a), phổ XPS của Fe 2p (b), Ag 3d (c)
và C 1s (d)...............................................................................................................85


Hình 3.48 Phổ UVZVis của 4ZNP trước và sau khi thêm NaBH4 (a), Quá trình khử
theo thời gian của 4ZNP và NaBH4 khi vắng mặt chất xúc tác (b), khi hiện diện vật
liệu xúc tác Fe3O4/Ag2.0 (c)...................................................................................87
Hình 3.49 Độ chuyển hóa phân hủy 4ZNP (a), giản đồ Ct/C0 theo thời gian (b), và
giản đồ ln(Ct/C0) theo thời gian (c) của vật liệu Fe3O4/Agx (x=0.5; 1.0; 2.0; 3.0)
87
Hình 3.50 Hằng số tốc độ biểu kiến Kapp (a), và giá trị TOF của các xúc tác
Fe3O4/Ag (x=0.5; 1.0; 2.0; 3.0)..............................................................................89
Hình 3.51 Khả năng tái sử dụng của xúc tác Fe3O4/Ag2.0.....................................89
Hình 3.52 Các đường CV(a) dung dịch 4ZNP 1×10–4 M (đệm B–R BS 0.1 M ở pH 4),
phổ trở kháng của các điện cực (b), và sơ đồ phản ứng của 4ZNP ở điện cực (c).91
Hình 3.53 Các đường CV của dung dịch 4ZNP 1×10–4 M (đệm B–R BS 0.1 M ở pH
4) ở các vòng quét khác nhau, và cường độ dòng đỉnh tương ứng mỗi vòng quét của
các peak ở điện cực Fe3O4/Ag2.0ZGCE (b)............................................................91
Hình 3.54 Các đường CV (a), Ip ở các mức pH khác nhau (b), và các đường hồi quy

tuyến tính thể hiện mối tương quan giữa Ep và pH (c)............................................95
Hình 3.55 Các đường CV ở các tốc độ quét khác nhau của Fe3O4/AgZGCE được
ghi ở nồng độ 4ZNP 10−4 M (a), Các đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương
quan giữa Ip và v (b), Ip và v1/2(c)...........................................................................95
Hình 3.56 Kiểm tra độ ổn định trong thời gian 15 ngày (a, b), độ tái sử dụng trong 8
lần (c), độ lặp lại 8 lần (d)........................................................................................98
Hình 3.57 Các đường DPZASV của 4ZNP ở các nồng độ thêm chuẩn khác nhau (a),
các đường hồi quy tuyến tính biểu diễn mối tương quan giữa Ip và nồng độ của 4Z
NP (b)...................................................................................................................... 98


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thông số cấu trúc tinh thể của các dạng thù hình oxit sắt (Z là số công
thức đơn vị trong một ô đơn vị).................................................................................6
Bảng 1.2 Hình thái vật liệu oxit sắt cấu trúc trật tự và các phương pháp tổng hợp
khn mềm.............................................................................................................. 10
Bảng 2.1 Hóa chất...................................................................................................29
Bảng 3.1 So sánh các điện cực biến tính khác nhau trong việc xác định đồng thời
UA, XN và HP.........................................................................................................72
Bảng 3.2 Giới hạn ảnh hưởng nồng độ của các chất cản trở khi xác định CAP 10 Z5 M
sử dụng phương pháp DPZASV (dung dịch đệm BZRBS 0.1 M ở pH 5).................72
Bảng 3.3 So sánh LOD và khoảng tuyến tính của một số điện cực biến tính dùng để
xác định CAP...........................................................................................................72
Bảng 3.4 Nồng độ CAP trong mẫu nước tiểu được xác định bằng phương pháp
nghiên cứu...............................................................................................................72
Bảng 3.5 Giá trị kapp và TOF của phản ứng khử 4ZNP sử dụng xúc tác Fe3O4/Agx
(nồng độ của xúc tác là 8.33 mg. LZ1........................................................................ 86
Bảng 3.6 So sánh khả năng khử phân hủy 4ZNP của một số vật liệu xúc tác khác
nhau......................................................................................................................... 90
Bảng 3.7 So sánh LOD và khoảng tuyến tính của một số điện cực biến tính dùng để

xác định 4ZNP..........................................................................................................98


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng anh

Tiếng việt

3D

ThreeZDimentional

3 chiều

4ZNP

4Znitrophenol

4Znitrophenol

ASV

Anodic stripping voltammetry

VonZampe hòa tan anot

AuNPs

Gold nanoparticles

Nano vàng

AgNPs

Silver nanoparticles

Nano bạc

Brunauer Emmett Teller

Hấp phụ và khử hấp phụ

BET

nitơ
The Britton–Robinson buffer

Dung dịch đệm BrittonZ

solution

Robinson

CAP

Chloramphenicol

Chloramphenicol

CVs

Cyclic voltammetry

VonZampe vòng

DG

DZGlucose

DZGlucose

Differential pulse

Xung vi phân

BRS

DP
EAcc
EIS

voltammetry
Potential accacuring

Thế làm giàu

Electrochemical impedance

Phổ trở kháng

spectroscopy

EM

Element mapping

Bản đồ phân bố nguyên tố

Ep

Potential Peak

Thế đỉnh

Fourier

Phổ hấp phụ hồng ngoại

FTZIR

transformation infrared spectra

GCE

Glassy carbon electrode

Điện cực than thủy tinh

HP

Hypoxanthine

Hypoxanthin


HighZresolution scanning

Hiển vi điện tử truyền qua

electron microscopy

độ phân giải cao

Inductively coupled plasma Z

Quang phổ phát xạ plasma

mass spectrometry

ghép nối khối phổ

Ip

Current peak

Cường độ dòng đỉnh

LOD

Loss on detection

Giới hạn phát hiện

Rev

Recovery

Độ thu hồi

RSD

Relative standard deviation

Độ lệch chuẩn tương đối

SD

Standard deviation

Độ lệch chuẩn

Selected area electron

Phổ nhiễu xạ electron vùng

diffraction

chọn lọc

SEM

Scanning electron microscopy

Hiển vi điện tử quét

tAcc

Accumulation time

Thời gian làm giàu

Transmission electron

Hiển vi điện tử truyền qua

HRZTEM

ICPZMS

SEAD

TEM

microscopy

UA

Uric acid

Uric axit

v

Scanning rate

Tốc độ quét thế

VSM

Vibrating sample magnetometer

Từ kế mẫu rung

WE

Working electrode

Điện cực làm việc

XN

Xanthine

Xanthin

Xray photoelectron

Phổ XPS

XPS
XRD

spectroscopy
XZray diffraction

Nhiễu xạ tia X