Nghiên cứu chế tạo cảm biến điện hoá và sinh học làm detector cho thiết bị phân tích dòng chảy phục vụ phân tích môi trường và thực phẩm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHO A HỌC T ự NHIÊN
B A O C A O T Ó M T Ả T K É T Q U A
ĐỂ TÀ í :
“NGHIÊN CỨU CHÉ TẠO CẢM BIÊN ĐIỆN HỎA VÀ SINH HỌC LÀM
DETECTOR CHO THỈÊT BỊ PHÀN TÍCH DÒNG CHẢY PHỤC v ụ PHẢN
TÍCH MÒI TRƯỜNG VÀ THỤC PHAM ”
MÃ SỐ : QG.TĐ.99.02
Co quan chủ quản : Đại học Quốc gia H à nội
Co quan chú t r ì: Trường Đại học Khoa học Tụ nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội
Cliù trì đê t á i: PGS. TS. Phạm H ung Việt
H Ả N Ộ I - 2002
NỘI DUNG BÁO CÁO
1. Đề tài:
♦ Tên đề tài : “N gh iê n cứ u c h ế tạo cảm biến điện hóa và sin h h ọc làm detector cho
thiết bị ph á n tích d ò ng chảy p h ụ c vụ ph à n tích *mỏi trư ờn g và thự c ph ẩ m "
♦ Mã sô: Q G .TĐ .99.02
♦ Chủ trì đề tài: PGS.TS. Pham Hùng Việt. Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Công
nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững - Trường đại học Khoa học tự nhiên - Đại
học Quốc gia Hà Nội.
2. Báo cáo
2.1 Giới thiệu
Ngày nay, nhờ áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào các ngành khoa học
công nghệ, loài người đã đạt được các thành tựu to lớn về mọi mặt, do đó đã mang lại
cho con người cuộc sống ngày càng tiện nghi và hạnh phúc hơn. Tuy nhiên, nhu cầu
cùa cuộc sống con người luôn là động lực thúc đấy sự phát minh sáng tạo của các nhà
khoa học để các sản phẩm trí tuệ khôna chỉ mang lại sự an toàn và hiệu quả cho con
người trên trái đất mà còn đảm bảo cho cuộc sống của các phi hành đoàn làm việc
ngoài không gian trong công tác chinh phục vũ trụ tìm kiếm các nguồn tài nguyên mới
và sự sống ngoài trái đất. Theo báo cáo gần đây tại hội nghị "CõiiíỊ lìíịliệ lìíUio/micro áp
clụiiạ clio cúc itỉỊÌiiên cứu víĩ trụ ” do Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) tổ chức

tháng 2/2000 | 1|. để chế tạo người máy và tàu vũ trụ với kích thước thu nhỏ (nhằm
giám chi phí về năng lượng và đầu tư trong suốt quá trình làm việc, do đó có thế làm
việc dài ngày hơn trong vũ trụ) phục vụ cho chinh phục vũ trụ. NASA đã và đang ráo
riết thực hiện các nghiên cứu nhiều năm về các lĩnh vực :
• Vật liệu cao cấp (ví dụ ống kích thước nano nhằm tăng cường cấu trúc trong các
loại vật liệu composit siêu nhẹ và bền, các loại sợi và polyme dẫn điện).
• Tích trữ năng lượng (các loại siêu tụ điện và pin lithium).
• Các thiết bị điện tử và quang học (dung trong các máy tính nano và màn hình
phảng).
• Các loại sensor lioá học. sensor sinh học và chip hoá học trên cơ sở các sensor
thu nh ỏ tích hợp trên ch ip (chơmical lab-on-u-chip).
• Các thiết bị V sinh học.
Như vậv. sự kết hợp cua các máy tính siêu nho (như đã nói ớ trên) với vai trò như
bộ não người thu nhận và xử lý thông tin trẽn cơ sớ tín hiệu thu nhận từ các sensor
thích hợp với vai trò nhu các giác quan cùa neười là điểu kiện tiên quyết đế chế tạo các
người máy thông minh thu nhỏ biết làm việc như con người. Đế giải quyết các mục
tiêu nêu trên NASA kêu gọi sự phối hợp nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc nhiều
ngành khác nhau đặc biệt là các ngành vật lý. hoá học, sinh học và thông tin trong
khuôn khổ của dự án liên ngành do Uý ban khoa học và công nghệ quốc gia trực thuộc
văn phòng Tổng thống chủ trì. Vì vậy. đồng thời với việc nghiên cứu chế tạo các máy
tính siêu nhó, nghiên cứu chế tạo các sensor điện hoá và sinh học thu nhỏ là một trong
số' các nhiệm vụ quan trọng đê’ không chi phục vụ cho mục tiêu trước mắt là quan trắc
môi trường và thực phám trên trái đất nhằm khảng định độ tin cậy và tính khả thi của
nó, mà còn phục vụ mục đích lâu dài cho nghiên cứu vũ trụ trong nhiều thập kỷ tiếp
theo. Việc nghiên cứu chê tạo sensor có đặc thù riêng đó là chất lượng của sán phẩm
nghiên cứu không bị giới hạn bởi trình độ Irang thiết bị giữa các nước có trình độ kinh
tê khác nhau, và các sản phẩm tạo ra đều có thể tìm được các đối tượng áp dụng tuỳ
theo yêu cáu của các ngành kinh tế đặc thù. Do vậy, trong nhiều năm qua, nghiên cứu
chế tạo các sensor nói chung không chỉ phát triển ớ các nước công nghiệp tiên tiến mà
còn được các nước đang phát triển trong đó có Việt nam quan tâm.

Đại học Quốc gia Hà nội - Một trong những cơ sớ nghiên cứu và đào tạo đại học
chất lượng cao trong nhiều năm vừa qua đã kiên trì đầu tư và theo đuổi các hoạt động
nghiên cứu khoa học đê không những xứng đáng là trường đại học đầu ngành của Việt
nam trong lĩnh vực đào tạo mà còn dẫn đầu các trường đại học trong cá nước về hoạt
động khoa học cống nghệ. Đại học Quốc gia Hà nội đã chứ trương phát huy khả năng
nghiên cứu khoa học và công nghệ của đội ngũ đông đảo các nhà khoa học giầu kinh
nghiệm trong ĐHQG thông qua đầu tư thực hiện các đề tài nghiên cứu trọng điểm
mang tính liên ngành cao cấp ĐH Quốc gia. Đề tài trọng điểm m ũ sỏ Q G .TĐ .99.02 đã
được lựa chọn theo tiêu chí trên nhàm đầu tư vào hướng nghiên cứu chế tạo và áp dung
các sensor điện hoá và sinh học (có độ ổn định và tin cậy cao và ít bảo dưỡng và kích
thước thu nhỏ) kết hợp với hệ thống máy tính để thu thập và xử lý tín hiệu từ các sensor
nhằm phục vụ cho phân tích môi trường và thực phẩm. Kết quả nghiên cứu này tạo tiền
đề khoa học cho chế tạo sensor phẳng tích hợp (inteqrated p lanar sensor technology)
nhiều sensor trên một arrav nhằm tăng độ chọn lọc và giảm giá thành sán xuất khi đưa
ra áp dụ ng thực tế tron g m ộ t tương lai gần.
2.2 Kết quà nổi bật
2.2.1 K ết q u ả ng h iên cứ u kho a học
Điện cực chọn lọc ion ỰSE) là loại điện cực đặc hiệt, hoạt động của điện cực chọn
lọc ion dựa trên cơ sớ màng chọn lọc ion và giá trị điện thế cúa điện cực phụ thuộc vào
hoạt độ của ion cần xác định trong dung dịch và nó cho phép xác định chọn lọc một
ion nào đó với sự có mặt của ion khác. Theo nguyên tác cấu tạo của điện cực chọn lọc
ion thông thường sử dụng dung dịch nội, thế màng hình thành trên cơ sớ thế cán báng
xảy ra trên 2 bé mật màng tiếp xúc với dung dịch nội và dụng dịch mẫu. và độ chọn lọc
của màng phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của màng và dung dịch nội. Vai trò của
dung dịch nội trong điện cực này nhàm duy trì độ ổn định cùa thế điện cực và chuyển
diện tích phía bên trong điện cực. Biện pháp duy nhất để thu nhỏ kích thước của các
điện cực chọn lọc ion đó là loại bỏ hoàn toàn dung dịch nội trong điện cực thông
thường và chê tạo điện cực hoàn toàn tiếp xúc rắn. tron2 đó màng chọn loc ion được
phu trực liẽp trẽn hề mặt kim loại hoặc diện cực so sánh nội [2]. Nguyên tắc chế tạo
này dã được nhóm nghiên cứu cua (JS. Ilưnry Frci, Dại học Tốiìi> hợp A riio iìu. M ỹ để

xuất từ nhũìia năm 1970 và dã duợc sử ilụiiíi khá phổ biến ironsi các phòng thí nghiệm
phân tích mòi trường, thực phàm và lâm sàng do giá ihành thấp và dễ chế tạo. Tuy
nhiên các điện cực chọn lọc ion tiếp xúc rắn theo nguyên tắc này còn gặp phái một số
vấn đề liên quan đến độ ổn định thế cán bang cua điện cực, thời gian đáp ứng và khá
năng làm việc ổn định của điện cực theo thời gian (các yếu t ổ này Ịỉáy ra sai s ố đáng k ể
đến kế t qu ả p h â n tích). Nhiều công trình nghiên cứu trong hơn 2 thập niên 70 và 80 đã
nhằm tìm kiếm các giải pháp khắc phục các hạn chế về độ ổn định thê của điện cực [3],
tuy nhiên tuy nhiên các kết quá đạt được còn rất hạn chế. do liên quan đến quá trình
nghiên cứu các vật liệu thav thế dung dịch nội trong điện cực chọn lọc ion thông
thường bàng một lớp tiếp xúc rắn đóng vai trò dẫn điện tử - ion giữa màng chọn lọc ion
và bề mặt điện cực.
Gần đây, nhờ phát minh quan trọng về polvme dần điện mà tác giả của công trình
nghiên cứu này GS. Shirakavva, Viện K hoa học Vật liệu, Đ ại học Tông hợp Tsukuba,
N hật Bán cùng với 2 giáo sư người Mỹ đã được Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia
Thụy Điển trao giải thướng Nobel khoa học [4], các hợp chất polyme dẫn điện đã được
ứng dụng trong nghiên cứu chế tạo các sensor hoá học và các ứng dụng quan trọng
khác trong chế tạo pin điện, linh kiện điện tử hữu cơ và vật liệu báo vệ môi trường.
Các nghiên cứu ứng dụng polyme dẫn điện trong chế tạo sensor hoá học chủ yếu
tập trung theo 2 hướng chính đó là chế tạo các sensor khí và sensor đo dòng dựa trên
hiệu ứng hấp phụ và hiệu ứng oxi hoá khử của các polyme dẫn điện. Trong chê tạo
sensor do thế, các polyme dẫn điện thường được pha trộn vào thành phần màng để làm
giám trớ kháng của của các diện cực. úiig dụng các polvme dần điện trong chế tạo điện
cực chọn lọc ion tiếp xúc rắn là một vấn đé mới và tiên tiến dang thu hút được sự quan
tâm nghiên cứu [ 5 ].
Đề tài nghiên cứu QGTĐ.99.02 thành công được là kết quá của sự phôi hợp nghiên
cứu giữa nhóm nghiên cứu về polvme dẫn điện tại Viện Nghiên cứu Polyine thông
minh (I.P.R.I), Đại học Tổng hợp Wollongong, ú c do GS. TSKH. Gordon G. Wallace
làm Viện trướng và nhóm nghiên cứu chế tạo sensor điện hoá tại Trung tâm Nghiên
cứu Công nghệ Môi trường và Phát triển Bền vững (CETASD), Trường Đại học KHTN,
Đại học Quốc gia Hà nội. do PGS. TS. Phạm Hùng Việt làm giám đốc, trong đó các

hợp tác nghiên cứu đầu tiên về ứng dụng polyme dần điện chế tạo vi điện cực đo dòng
điên [61 đã được thực hiện bới NCS. Đỗ Phúc Quân trong thời gian thực tập khoa học
tai Viên I.P.R.I
(1)
J |
('■)
( ! )
_p
Cl
Dung dịch mỉu
As
-*■ Tin hiéu
AỉCI
Dung dkh nôi
Máng chọn loe iou
II)
c-ì
(■<> p
-*■ Tin hiéu
GC’
ppy A
Màiig cbọn lọc ion
Dung dịch mâu
(A) (B)
Hình 1. Sơ đổ tổng quát quá trình trao đổi diện tử ion tại các bề mặt tiếp xúc của (A)
điện cực chọn lọc ion thõng thường sử dụng dung dịch nội. (B) điện cực chọn lọc ion
theo phương thức tiếp xúc rắn.
Nguyên tắc trao đổi điện tích của 2 loại điện cực chọn lọc ion sử dụng dung dịch
nội (A) và điện cực chọn lọc ion tiếp xúc rắn (B) trẽn cơ sớ màng polyme dẫn điện
được trình bày trong hình 1. Theo sơ đồ trong hình 1, chúng ta thấy rằng cả 2 loại điện

cực này có quá trình trao đổi điện tích tại các bề mặt tiếp xúc là tương tự. Vấn đề mấu
chốt ớ đâu là tống hợp điện hoá màng polyme dẫn điện và pha tạp ion cần chọn lọc đối
với mỗi loại điện cực, sau đó phú dung dịch màng chọn lọc ion thích hợp đối với mỗi
loại ion. Nội dung nghiên cứu chú vếu tập trung giải quyết các vấn đề sau :
i. Thành phấn màng chọn lọc đối với từng loại ion đã được khảo sát và tối ưu trên
cơ sở thav đổi các thành phần ionophore, chất déo hoá và hợp chất cao phân tử.
Màng được chế tạo với độ dày từ 100- 200 f.im và được gắn vào thân điện cực
vạn năng Philip IS561 và đánh giá các đặc tính như độ dốc. khoảng tuyến tính,
độ chọn lọc thông qua phép đo điện thế.
tư
0 .**
• « » • •* ■
(1).
I ệ ấ ÂAi à Aà AU À ẢA AẤÀ Ằ Aấ ÁẨị
ữ
■I

» 1

'

1

-
1

T

r
-2 -1 ,0 ^ 1 2

IqgR^/R?]
o
ơ>
<
Hình 2. Đánh giá khả năng dẫn điện tử - ion hỗn hợp của màng polyme dẫn điện. ( 1)
điện cực thanh kính GC. (2) điện cực than kính phủ màng polyme dẫn điện và (3)
điện cực chọn lọc ion tiếp xúc rán trên cơ sứ màng polyme dẫn điện đo trong dung
dịch chất điện ly NaNCK, 0.1 M/l khi thay đổi tí lệ nồng độ Fe27 F e1+.
ii. Nghiên cứu qui trình tổns hợp điện hoá polvpyrol dẫn điện trên cơ sớ kháo sát
thành phấn dung dịch điện phân, nồng độ chất điện ly. mật độ dòng điện phân,
thời gian tổng hợp điện hoá màng polyme. loại và nồns độ cúa các chất đopant
khác nhau đê ỨI12 d u nc ch o m ư c đích ch ê tạo đ iện cự c ch ọ n lọc ion tiếp xúc
rắn. Màng polyme dẫn điện được đánh íiiá bằng phươns pháp do điện thế. quét
thê toàn hoàn (CV). chụp anh hiên vi điện tử quét (SEM) dê kiếm tra bề mặt.
Mặt khác, đặc tính dần điện tử - ion hỗn hợp của màng polyme dã được chứng
minh băng thực nghiệm (hình 2). Kếi quá kháo sát đáp ứng điện thế cua điện
cực GC và điện cực PPv/NOi trong dung dịch gồm NOv 0.1M và Fe(CN)fiv
/Fe(CN)r,4' với các tỉ lệ phân tử gam thay đổi tử 10': đến 102 được trình bày
trong hình 2. Thế mạch hớ của cá 2 điện cực đều phụ thuộc vào ti số nống độ
cúa cặp oxi hoá khử F e’+/Fe:+ theo phương trình Nernst với độ dóc xấp xi 59
mV/dec (đường số 1 và 2 trên hình 2). Như vậy, trong dung dịch chứa cặp oxi
hoá khứ, thế mạch hớ của polyme liên quan trực tiếp tới thế oxi hoá khử của
dung dịch như sau :
_ _ , R T . [ox]
E = consl + —— ln —
F [red ]
Tuy nhiên, khi điện cực màng polypvrol được ngăn cách với dung dịch điện ly
bởi một ISM. thế mạch hớ của điện cực không bị phụ thuộc vào cặp oxi hoá
Fe
1+/Fe2+ (đường số 3 trên liình 2). Trong trường hợp dung dịch điện ly không

chứa cặp ôxi hoá hoá khử, thể mạch hớ của điện cực polvme dẫn sẽ đáp ứng
theo thành phần ion trong dung dịch như sau :
R T , [av l . v f ‘'”
E = const + - — In — —

—


log[N O j]
Hình 3. Đáp ứng điện thế của các điện cực chọn lọc ion theo phương thức tiếp xúc
rắn sử dụne màng polvme dẫn điện. (A) điện cực chọn ion nitrat và (B) điện cực chọn
lọc ion nitrit
■1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Z' / Mohm
Hình 4. Ví dụ minh họa kết quá đo trứ kháng điện hoá của điện cực chon lọc ion
kali theo phương thức tiếp xúc rắn trong dung dịch KC1 0.1 M/l trong khoáng tần
số từ 100 KHz đến 10 mHz tại thế 10 mV.
iii. Chế tạo điện cực chọn lọc ion theo phương thức tiếp xúc rắn trên cơ sớ các
điều kiện đã kháo sát trong mục (i) và (ii) và đánh giá các thông số quan trọng
của điện cực như độ nhạy, khoáng tuyến tính, độ dốc, độ chọn lọc và thời gian
đáp ứng và tuổi thọ cúa điện cực. Các thông số cơ bản của các điện cực như
sau :
• Độ nhậy : 5 X 10'ft M/l. Độ nhậy đạt được cao hơn so với các điện cực thông
thường nằm trong khoảng 5xl0'5 M
• Độ dốc : 55 - 59,2 mV/dec' 1 (đạt 90 - 100% độ dốc lý thuyết)
• Khoảng tuyến tính : 2 X 10"5- 10' 1 M/l. Với khoảng tuyến tính như vậy, có
thế sử dụng các điện cực này để xác định các ion chọn lọc trong hầu hết các
mầu môi trường.
ISE s ử d ụ n g
d u n g d ịc h n ộ i

n
Á
t .
S C IS E s ử d ụ n g
m à n g p o ly p y ro l ^
\
\
SCISẼ s ử d ụ n g
mãng
polypyrol
Điện cực
so sán h
/
Hình 5. Sơ dồ bình dòns cháy sử dụne điện cực chọn lọc ion tiếp xúc rắn
• Hệ số chọn lọc K, j P‘ " nằm trong khoảng 10 ■'-10'4 . Với hệ số chọn lọc 10'2,
thì sự có mặt của các ion gây ảnh hướng với nồng độ tương đương chí gây
sai sô 1 %. Tuy nhiên một số ion gây ảnh hướng lớn đến việc xác định các
ion chính thì hiếm khi có mặt trong các mẫu môi trường. Trong trường hợp
một số ion ít gây ảnh hướne. nhưng sự có mặt cúa chúng trong mẫu phân
tích với hàm lượng lớn thì sẽ gây ảnh hướng đáng kê, do đó phái áp dụng
biện pháp loại trừ trước khi đo mẫu.
• Thời gian đáp ứng : sau 2-5 s đạt 90r/r siá trị thế cân bằng (thời gian đáp
lìníi <30 s thuộc loại đáp ứiiìi nhanh)
• Tuổi thọ của diện cực : sau 2-4 tuần, độ dốc và khoáng tuyến tính chi đạt <
giá trị han dầu.
• Độ ổn định điện thế : 1 -2 mV/24 giờ đo liên tục, điều đó khảng định màng
polyme dẫn điện hoạt động hoàn hảo như dung dịch nội đê duy trì được độ
ổn định thế điện cực nội.
• Trớ kháng cùa các điện cực nằm trong khoảng 1-5 M Q (Hình 4). với giá trị
này hoàn toàn phù hợp với các trớ kháng đầu nối tín hiệu cùa các máy đo

hiện nay. Như đã dược biết, đối với điện cực chọn lọc ion, khi giám kích
thước cúa điện cực, trớ kháng của điện cực tăng lén lất nhiều (cỡ trên 10
MQ), vì vậy đáp ứng cứa điện cực thường rất chậm. Việc giảm kích thước
điện cực xuống đến kích cỡ 2 mm và với việc sử dụng màng polvme dẫn
điện mà vẫn duy trì được trở kháng của điện cực như điện cực thông thường
(đôi khi nhỏ hơn) là một thành công quan trọng
Hình 6. Ví dụ minh họa đáp ứng điện thê của điện cực chọn lọc ion kali theo
phươne thức tiếp xúc rắn đo trong dòng cháy FIA. Tín hiệu điện thế được thu
thập và xử lý bằng hệ gliép nối máy tính PC với phấn mềm điều khiến chuyên
(.lụng được xây tlụìiL! trôn co' sớ chương trình LABVIENV.
iv. Thiết kế thiết bị đo qui mô phòna thí nghiệm bao gồm : xây dựng bộ thu thập
và xử lý tín hiệu (Analog - Digital Interíace) đồng thời 16 kênh với thời gian
thu lliập cỡ Ị.IS và chương trình phấn mềm chuyên dụng LABVIEVV điều khiển
thiết bị phân tích bằng máy vi tính đảm báo tin cậy cho lưu giữ số liệu và hệ
thống hoá tự động kết quả phân tích theo thời gian.
V. Nghiên cứu ứng dụng thứ nghiệm hoạt chất sinh học u reaza để phán huy ure
tạo thành sản phám NH4+ sau đó áp dụng điện cực chọn lọc ion amoni để đo
sán phàm tạo thành và tìm môi tirơne quan giữa tín hiệu diện thê và nóng độ
của ure trons mẫu. Giai đoạn nuhicn cứu này tạo cơ sớ cho giai đoạn tiếp theo
cố định enzvm lên trên lớp inàna polvme dần diện đế chẽ tạo sensor sinh học.
Hình 7. Sơ đổ màn hình điều khiển máy tính thu thập và hiến thị kết quá thu nhận tín
hiệu từ các điện cực chọn lọc ion tiếp xúc rắn đo trong dòng chảy FIA sử dụng bình
dòng chảy “Wall-jet flow-cell”
vi. Tham dự các hội nghị khoa học chuyên ngành trong nước và quốc tê :
• Hội nghị Khoa học phán tích Hoá. Lý và Sinh học Việt nam lán thứ nhất tổ
chức ngày 26/9/2000
• Hội nghị “The Thircl International Symposium on Advanced Environmental
Monitoring” tổ chức tại Cheịu. Hàn Quốc từ ngày 31/10 - 2/11 năm 2000.
• Hội nghị “The 38 IUPAC Congress - Fi'ontiers in Chemistry”. World
Chemistry Congress. Brisbane. Australia. July 200].

• Hội nghị khoa học Quốc tế ‘iU PA C International Congress on Analytical
Sciences 2001” và hội nghị “The Sixth Asian Conterence on Analvtical
Sciences” tổ chức tại Tokyo. Nhật Ban từ 6/8-10/8/2001.
2.2.2. Ý ng h ĩa k ho a h ọ c và h iệ u qu ả kinli té - x ã h ộ i
• Tạo ra một săn phấm thế hệ mới có kích thước nhỏ gọn với nhiều tính chất
ưu việt hơn các sản phẩm đã được thương mại hoá hiện đang sử dụng tại Việt
nam và làm CO' sờ k h oa h ọc tin c ậy c h o phát triển c ô n g n g h ệ ch ê tạo senso r
đ iện ho á củ a nước ta.
• Giám dán tỉ kê íiiá thành sán phấm sensor và thiết bị đo trẽn cơ sớ sử dụng
có nu imhệ và vật liệu có san trên thị trườn 2 tron e nước, dần thay thế các sản
phấm nhập ngoại đát tiền, tiết kiệm thời gian và thav thế các thiết bị phân
tích đã lạc hậu.
• Sán phám cùa để tài có thế sù tlunii trong nghiên cứu. giáng dạy tại các
trường đại học. viện nghiên cứu cũn2 như ứng dụng cho phán tích mói
trường và phàn tích thực phám cua các Sớ Khoa học. Cóng nghệ và Mỏi
trường và cơ sớ nuôi tôm nước lợ.
3. Kết luận
i. Thành công của đề tài nghiên cứu này tạo tiền đề khoa học vững chắc cho sự
phái triển lĩnh vực nghiên cứu chê tạo và ứng dụng điện cực chọn lọc ion tiếp
xúc rắn thế hệ mới của nước ta. Chúng tôi cũng hv vọng rằng phương pháp
phàn tích tiên tiến sử dụng cực chọn lọc ion sẽ được phát triển rộng rãi trong
phân tích môi trường cũng như trong các lĩnh vực khoa học phân tích và công
nghệ khác.
ii. Kiến nghị :
• Điện cực chọn lọc ion tiếp xúc rắn đã đạt được các thông số như độ ổn định
thế. khoảng đáp ứng tuvến tính, thời gian đáp ứng nhanh và độ chọn lọc cao.
nhưng độ bền cứa các điện cực cần được tiếp tục nghiên cứu nhăm naăn
chặn sự mất mát vật liệu màng (ionophore và chất deo hoá) vào trong dung
dịch mẫu đê chê tạo lóng chọn lọc ion để nâng tuổi thọ lên đến khoảng một
vài tháng mới có khá năng trớ thánh sản phám thương mại.

• Độ nhậy của các điện cực chọn lọc ion vẫn có thể đạt tới nồng độ thấp hơn
đối với ion cần phân tích trên cơ sớ tôi ưu các hệ đệm ion thích hợp khi phân
tích các ion.
• Trên cơ sớ kết quả hiện có, có thế nghiên cứu chế tạo các mảng sensor tích
hợp nhiều điện cực chọn lọc ion cho 1 đối tượng hoặc nhiều đối tượng phân
tích (trong trường hợp đo chất lỏng còn được gọi là lưỡi điện tử - electronic
tongue) từ đó có thể tăng được độ chọn lọc ion khi kết hợp với mỏ hình toán
học (chemometric) hiện nay sứ dụng rất phổ biến đối với các sensor đo chất
khí.
• Hê thông thiêt bị phân tích có thể thu nhỏ hơn nữa đế sứ dụng điện nâng của
pin hoặc ác qui để phán tích ngoài hiện trường.
• Nghiên cứu eắn enzym lên trẽn màng polyme dẫn điện dê chê tạo sensor
sinh học là vấn để khó (trôn thế giới đã có nhiều nhỏm nahión cứu nhưng độ
tin cậy của phép đo chưa dược klums định khi đưa ra ứng dụng) cấn tiếp tục
dầu lu nsliiên cứu vì dây là xu hướng phân tích hiện dại trong thê kỹ 21 .
4. Tài liệu tham khảo
[1] Ron Dagani, NanoSpace 2000 : Melding T\vo VVorlds. Chemistrv and
Engineering. Feb. 28. 2000.
[2] Henry F Coated \vire ion selective electrodes and their application
to environmental problems. Pure & Appl.Chem Vol.59. No.4. (1987) 539-
544.
[3] Lucas F. J. Dueselen et.al. New solid-state contact for ion-selective liquid
membrane electrodes. Chimia 44 (1990) Nr. 6 .
[4] The Nobcl Pri/.c in Chcmistrv. 2000. The Royal Suedish Academy of
Sciences.
[5] .ỉohan Bohacka ct.al All-solid-sUite A if - ISR hasctl on [2 2 .2Ip.p.p-
cvclophune. Elcctioanalysis 2001. 13. No. 8-9.
[6 ] Do Phuc Quan. Tre VOI' w . Leuis. Ciordon Ci. XVallacc. Phàm Hung Viet.
A conductive polvpyrrole modiíicd microelectrode foi' selective
amperometric detection of nitrate in a ílcnv injection system. Published in

the International Journal of Analvtical Sciences. The Japan Society lor
Analytical Chemistry. 2001
H à nội, ngày 28 tháng 6 năm 2002
C hủ trì đề tài Q G .T Đ .9 9 .0 2
PGS. TS. Ph ạm H ùng Việt
G iám đoc T ru n g tâm N CC N M T &
PHU LUC
1. K ết quả đào tạo
STT Tên
Loại hình đào tạo
Ngành
Năm
1
Đỗ Phúc Q uân N ghiên cứu sinh
Hoá phân tích
2002
2
Lê T hế D uẩn
Thạc sĩ Hoá phân tích
2003
3
Đinh D uy Hải Cử nhân
H oá phân tích
2000
4
N guyên thị H ồng Cử nhân
Hoá phân tích
2000
Hạnh
5

Hoàng Gia Hưng
Cử nhân
Điện tử viễn thông
2000
6
Đỗ Phúc Tuyến
Cử nhân
Hoú phân tích
2002
ẢNH HỆ ĐO ĐIỆN THÊ TRONG TRẠNG THÁI TĨNH
SỬ DỤNG ĐIỆN CỰC CHỌN LỌC ION TIẾP x ú c RẮN
• * • * •
ẢNH HỆ THỐNG PHÂN TÍCH DÒNG CHẢY FIA GHÉP NỐI
MÁY TÍNH SỬ DỤNG ĐIỆN c ự c CHỌN LỌC ION TIẾP x ú c RẮN
2. Một sô hình ảnh của hệ đo
3. Danh mục các công trình khoa học liên quan tói đề tài đã cóng bố:
1.1. Đỗ Phúc Quân, Đinh Duy Hải. Nguvễn Thị Hồng Hạnh, Phạm Hùng Việt.
N g hiên cửu chê tạo điện cực chọn lọc io n n itra t trợiìíỊ th á i ràn trên cơ' sá
p o ly p y ro l sứ (lụng clio Pliàn lích ctiện tlié trong ilò nỵ chày. Tuyến tập Hội
nghị Khoa học Phân tích Hoá. Lý và Sinh học Việt Nam lẩn thứ nhất. Hà
Nội, 26/9/2000, tr. 223-228.
1.2. Đỗ Phúc Quân. Chu Xuân Quang, Phạm Hùng Việt, Nghiên cứu ch ế lạo
diện cực chọn lọc ion am oiú trạng thái rắn trên cơ sở po lvpyrol Tuyển tập
Hội nghị Khoa học Phân tích Hoá, Lý và Sinh học Việt nam lấn thứ nhất,
Hà nội. 26/9/2000.
1.3. Do Phuc Quan. Chu Xuan Ọuans. Le The Duan and Pham Hung Viet.
A s olvcni p o ly m e ric m em b runc ciu/lecl coiuliic livc p o lxm er Iiunli/ied
electm d e fo r sclective (letennina lion o f am m o niitm ion, Proe. ol’ the 3rtl
International Svmposium OI1 Advanced Environmcntiil Monitoring. Korea.
2000. pp 52-55.

1.4. Do Plnic Quan. Chu Xuan Quang. Le The Duan and Phiiin Hung Viet.
A conductive po lvp v rro le basecỉ am m onium io n selcctive ơlectmcle. The
International Journal of Environmental Monitoring and Assessmenl 70,
153-165. 2001.
1.5. Do Phuc Quan. Trevor w . Lewis, Gordon G. Wallace. Pham Hung Viet,
A coniỉuctive p o lyp yrro le m ocli/icd niicroelectrocle j b r selcctivc
anipcronìctric (lcỉcction <>[ nitratc in u fh>w inịcction syslcni. Analytical
Sciences 2001. Vol 17. 745-748. The International Journal ot'The Japan
Society ĩor Analytical Chemistry.
1.6. Do Phuc Quan. Chu Xuan Quaiiíi. Dinh Duy Hai. Nguyen Thi Hong Hanh,
and Pham Hung Vict. Application o f thin Ịihìì <>f conịu^íitcd polym cr in
so liíl-c o n lac t ion selective sensors. Analytical Sciences. The International
Journal of The Japan Society for Analytical Chemistrv (in press).
1.7. Do Pluic Quan , Le The Duan. Chu Xuan Quang and Pham Hung Vict.
A conductiing po lym er based soìid-contact potassium selective electrode,
Analytical Sciences 2001, Vol 17, The International Journal of The Japan
Society for Analytical Chemistry.
1.8. Tran Quang Vinh. Hoàng Gia Hung, Do Phuc Quan and Pham Hung Viet.
“D eveìo pm ent and appìication o f a low -cost m uìtichanneì controỉỉer system
for po tentiom etric m easurem ents Itsiiií’ conductinq po lỵm er basecỉ sensors
ÍII a flo \\’ inịưciion unưlysis syslem ", Journa] of Vietnam Analytical
Sciences (in preparalion).
1.9 Do Phuc Quan, Nguyen Minh Tue, Pliain Hung Viet and Nguyen Van Mui.
“F abrication fìf Iillra-thin polvpyrrolc - urease film fo r potentiom etric
biosensing o f Itrea", JournaI oí Vietnam Analytical Sciences (in
preparation).
Hội nghị Khoa học phán tích Hoá. Lý và Sinh hoe Viéi nam lán thứ nhất. Hà nôi 26iũ9nooo
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐIỆN c ự c CHON LOC ION NITRAT
TRẠNG THÁI RẢN TRẼN c ơ s ớ POLIPIROL
SỨ DỤNG CHO PHẢN TÍCH ĐĨÈN THẾ TRONG DÒNG CHAY

Đỏ Phúc Quán. Đinh Duy Hái. Nguyên Thị Hóng Hanh. Pham Hùng Viét
Trung rám Hoa học Mòi trường, Trương dai ÌIOC Khoa hoe Tư Iiliiẽn.
Đai học Ouốc "ia Hù nói. 334 tVguvén Trãi. Thanh Xuan - Hù noi
SUMMARY
Deveiopment of a Polvi pvrrole) based Solid-Slate Nitrate lon- Seiective
Electrode for ưse in FIo\v Injection Potentiometrv
Polvpynoiti tìlm u'US elecirochemicaHy denosiied 011 vlctssy carhon and •Ịold uthsiraiex
Lincì Iised cu an imernal solid coniacr iayer ọl soiid-siare nitrate selective electroiie. A
■ỵxiưnuưic CYuliumon o írlie imponcmce piirameiers atíeaim’ tlie ekciromotive iorcti lemt)
response IX presentẹú. The u oiennaí response 0J ihe eiectrocie siioìveci iinearu y in ihe
range /ro m
2
x
10
'' .1/ to Ix lO " M íor nừrat with a detecúon lim it o í lx i ợ : M in botit
sia iic a nd F ỈA ineasiirem enis and rhe resDunse úme O! eiecrrocie \vas less than j
seconcừ.
1. Đặt van đè
X á c din h n itrai có V Iian ĩa dãc hiẽt qu an tro iiii iron a conụ lac quan irisc m ui
iruơns. phán tích thưc pnám và rau qua. Sư zo mát cua Iiitrai ironii các mau moi
trườna !à dáu hiệu cua sư 0 nhiễm và phu dirỡna cua nirơc iư ninén [1.2] và sư dunii
cac ihực phám co chứa nitrat hàm iượniỉ quá cao sẽ iỉáy Linh huơna Cũ hai tcn sưc
khoé con nsười [3]. Do dó. nshién cứu phươns pháp phán tích dơn 2ián. nhanh, dô
choi: loc và dỏ nhậv cao dê đánh siá hám lươna nitrat troniỉ mảu moi trưona. iỉỉám
chi phí philn tích là nít cán thiết. Trona sò cac phuơn!Z pnáp phán lích narat thong
dụnsĩ. phươns phap diện thế sứ duns diên cưc chon loc lon có ưu iticm là thói áian
dáp ứng nhanh, khoans luyén linh I'ón° VÌI chon loc do Jó kháu \ư lý mau Jơn aián
do khóna phái pna loãna hoậc làm 2iáu máu va có ihé phán lích tại hiện irươníỉ
[4.5]. Vãi cúc K' do nen irén. dién cực chon loc ion mtriu dã lién tuc đươc ngiiién
cưu nhăm tìm qui trình ché tao dơn 2ián. tăn" liộ chon lọc lon mirat. mơ rộrm

khoa nụ iuvón tinh xuốnu nóns dù cỡ micro mol [6.71-
Gân dãy iren cơ sớ níỉhicn cứu ché tạo thành conu Jiẽ:i circ chon loe :imoni Iicp
xúc ran với câu trúc dièn cuc khỏna sư ilunn duna óicli noi iS|. chúng toi đã ilép 1UC
ihu nạhièm phươnu iliức ;uụ Jc chẽ lao dièn cưc chon loc .1111011 mir:u. Đáp ứnạ '-liên
;hé cua đién cưc chon k "1 nitrat Iheo pnươnu thtrc Iicp xúc -ăn irén ca -ơ in;mạ
polipirol dã dươc (kinii _I in« iransi ihái (lo lĩnh va ironii dòng chay RA.
2. Thưc niịliièm
2.1. H oa chái và iliiél hi. Tăi c:i các iluna -licii Jcii dươc pha chc lừ cát hoa ^hút
iinn khiết phàn tích (loai PA; cùa 'nũna F!uka. Bucks (Tliuy NỈ) trong nươc cui liai lán
’.'ù -Jũ ựua cót ;rao đổi ion. Pirol cua F!uka (Thuv >ĨI Ù.1 Jươc cai trước khi
dung. v_\ic •••;« ;iéa :r.àna Iiiiư ;ctraoci'. lumomnroir.ua TOA Bì. o-imrophcny|t.Kiyl
'm
ctc (NPOE). hợp chải cao phán tư polvvinviclorua (P\ C;. và lỉirahvdroíuran íTHF-i
cùa hãng Fluka (Thụy sĩ) đã được sư dụnc dé chế tao mànc chon lọc lon nurat.
Máy Potenúo-Galvanosiat PGS-HH5B (Viện Hoá học. Truns tám Khoa học Tư
nhiên và Cóng nghệ Quóc gia chế tạo;, thiết bị cực phó VA 757 (Metrọhm. Thụy sĩ),
mậy đo điện thẻ milivolt pH/ion meter 692 (Metrohm. Thụv sĩ). má\' khuấv từ Súrer
649 (Metrohm. Thụy sĩ), máy tự 2hi BD40 (Kipp&Zonen. Hà Lan), bơm nhu độns 4
kênh (Ismaiec. Thụy sĩ), đién cực than kính, điện cưc vàns và bình dòn° chav kiéu
phun thăng (\vall-jet) (Metrohm. Thụy sĩ), van bơm mảu 6 chiếu 5020 Rheodvne
(Supelco. Mỹ) với vòng mảu 100 ul. đién cực so sánh A2/A2CI tiếp xúc kép íOrion
Research. Mỹ), điện cực so sánh Ag/AgCl liếp xúc đơn và điên cực lưới Pt
(Bioanalvtical System - BAS. Mỹ).
2.2. C h ế tạo màng polime dẫn điện và điện cực chon loc ion : Polipirol (PPy)
được tóng hợp bâng phương pháp điện hoá với mật độ dòng khôns đổi từ dung dịch
pirol 0.5M lẽn trên bé mặt của điện cực lãm việc là diện cực than kính hoãc điện cực
vàng đã được đánh bóng bằng bột nhóm cỡ hat 0.05ụm. sau đó siéu ám tronọ nước
cất hai lán. Dung dịch chát điện lv sư duns ưons quá irinh điện phán là Na.NO-, VỚI
3 nồng độ khác nhau là 0.1M: 0.5M và IM dược thối khí nitơ ironc 10 phúi trước
khi điện phân. Mãt đó dòng đién phân là 2mA/cm:. thời sian đién phán thay đối từ

120 đến 180 giãy.
Màng chọn loc ion VỚI thành phán mans tetraociylamonibromua. 67Cr
NPOE và 30 9r p v c có lóns khối lượn2 IOÍI m2 noà lan iranc 2 ml THF. Thê tích
durì!2 dịch mân” sứ diins dé phu lén trcn be min au: mânỊỊ poiime ilniv doi irong
khoán;: lừ 10-50 Lil. Khi dunu moi b;i\ hoi hét. ki\ón clicn cưc ironi: dun2 dicli
NaNO: 10'*M irưóc khi sư dung dẽ khao S.ÍI đáp ũnỵ (ticn thế cua dien cuc iroii'.'
iranc ihái do lĩnh vii dòna ch;i\ FIA.
3. Kết quà vá thao luan
3.1. Khtio sát sư ìunh tlianh 111(111“ polipirnl
Polipirol (PP\ I lao ihãnh irên bé mã: (li;n circ clit MI OM hoá c;ic piiitn lư pirol
irona cluns dịch niicbc chứa cát IOI1 đòi Ihích inrp. Ban chiu hoa iioc CUÌI pp\ cir. duoc
xác định là các ion doi (A ) dược kci họp V.UI pulime im nc qu.i innh c!iL*n phan vá dó
dân diện cua poliiTk' ià d(.i các dión IU' liên hưp hãì dinh VI va Ju quá irmli dopinu [u].
■Quá trình két hợp .1111011 tron2 duns d|di đi|v v;u> irona polime co ihé biêu dicn
iheo sơ đổ sau :

-
. •' (11
^ A '■ n
H li
Như vậv khi oxi hoá pirol irona dun:.’ ciich chứa niirai. các lon nitrai dã được kẽi
hợp vào polipirol lao (hanh ưonu cluni; dịch \;i >au dó vạn chu>ẽn liên kẽl lua lén bé
mạl điện cực. Tuy nhien lượn2 lon niirai Nií nạp vát) PfJ_\ cũnv: rai phụ thuoc váo
nổns độ cúa chúnu trone dune dịch dien p .an. Két qua do c v cua PPy/NO ' điên
phàn lừ các dun° clich pirol có non" do nitr 11 khác nhau cho tháy cuờng độ píc OXI
hoá cùa polime tãnsĩ theo nòns đỏ cua lon niirai ưone dung dich diện phán (Iniĩli 1 ).
Các ion nitral tronc màns polime nàv dónc vai irò là ìon đói ưong lớp polipirol và
tham 2Ía vào quá trinh hỉnh thành thi cân bãnc cua lớp kép giũa màng polime VÓI
màns chon loc ion.
,?.2. Các yên lò (inh hương (I('I

1
(láp ŨIIỊÌ (liẹn llie cua diện cực chọn lọc iitn
Điộn cục chọn lọc ion trụiiiỉ thái I';in dã ilirạc đu- lạo ihcniỊiii irinh trình hiiv Ironu
phấn Ihực nghiệm. Ọuá trình hình thành thí’ diện Circ co Ihc mó lá uronii lự như
tmne mrỡim hợp iliạ i cực su ri ụ 11 ị: iluni! địch ilicn Iv Iiụi. O ic dặc lính của diện cực
phụ thuộc vào nhiều yêu lu nlui 111)1112 dọ cua ion ilối nom: cluiiii dịcli iliẹn phan, tlộ
dày cùa mànu PPv/NOv (lộ ilà\ cùa mìinc chọn lọc ion và loại vật liệu làm diện cực
so sánh nội.
*Aiỉìi hườiiv cún nnntỉ t1õ Ị ị ị ị i ilríi vù ilirri iỉicm (licn nliún I t , I
Kết quii do đircrnn làm việc cua ? điện cực màn” polime dược lổns hợp tìr 3 dung
dịch nitral nồns dộ khác nliiiu (hiiili 2) cho iliiív rãntt khi ihav dổi nổnL đó niirai
Ironc dunc dịch diện phán ihì độ dốc của điện cực ihay dổi tronc pham vi ±0.7
mV/dec. Mội số lác lỉià cho rànc. khi nồn° độ chất điẽn Iv trong duns dịch điện
phân tăng lén thì mức độ polime hoá cũng tãnc lén và dộ dan cùa poline tãnc. Nh.ư
vậy. quá trình thiếl lập cán bànc và độ ổn định của thủ màn" với polime cỏ độ dẫn
cao sẽ xảv ra nhanh. Mặl khác khi nổns clộ nilrai irons polime lớn sẽ xáv ru hiện
tượní; khuếch lán trao đối ion niirat từ ironc polim e ra nuoài duns dịch miiu khi do
mẫu có nổnc dộ niiral thấp. Vì vậy nổns dộ nitrat tại lớp đién kép sẽ lớn hơn so với
trons duns dịch. Hiện tượne nàv gãv ra sụ sai lệch vé nón2 độ giữa lớp diện kép và
trons dunc dịch phán lích. Kếi hơp các véu cáu \'à các kếi qua iliưc nshiệm chúrt£
tôi chọn nónc đó nilrai ironc dune dịch điện phán là 0.5 M/] đĩi cho !!Ìá irị đó dóc
cùa điện cực cán lý thuvết nhai.
Một thôns số quan trọnc khác cán đươc đánh giá đó là đò dày cua máng PPy/NO
VI nó có ánh hướnc đến tổns trớ khán" cua dién cưc. VỚI lỊuá trinh lòng hơp pohme
băn2 phươnc pháp điện hoa thì lươn" polime hình thành ti li ' 01 dien lương sư dung
Irons quá trình điên phán. Vì vậy. các dièn cực với đó dà' cua mang polipnoi khac
nhau đã được khào sát thóna qua đánh giá đường làm viéc ĨUH các điên cưc. So sanh
4 điện cực lương ứnjỊ vói 4 uiú iri khác nhau va i ciicr’1 tưc khoní: co mang
HmA)
-600 -400 -200 0 200 400 600

Hinli 1 : Các dirong von-ampe VÒIÌC cua
PPy/NO, đién phan trons các duni; dich có nong
dộ niĩrat thay dổi từ 0.1-1M. Tốc dỏ qué! ihé.
50mV/s. dung dich diên lv chứa nurai 0.1 M/i
Hinli 2 : ĐÁ. luyẽn tua các dién cuc nurai VÓI
mang PHy/NO: dien phân Iran? cuc dun^ dich
có nong đò nura! khác nhau. Tlioi gian (licr.
phan l.iOs. The lích dunp (licli man? ia 20ul
225
PPvNO ; thì điện cực với õ,,= 150s co khoang tuyến tính róna nhát lừ 3x 0' l:. 10"
1/1 và độ dốc lớn nhất. Điện cưc khóng có màng polime dẫn điện thì :óc đo dáp ưna
ưiẹn the chậm, thẻ điện cực khòng 6n định và khoáng nó na độ tuyến tính từ !0'^
en 10" M/l. Khi tj= 120s thì khoáng nóng đó tuyến tính cũa điện cưc từ 10'1 - ICT
M/l (hình 3). Khoang nồng độ tuyến lính này tương tu như điên cưc thốne thườna sư
dung dung dịch nội. Với thời gian điện phản là lóõs. ISOs và 200s thì thơi 2Ìan đáp
ưng va khoang tuyên tính cùa đãc tuyén Jếu tươns tư. nlurna 2Íá tri tuvệr doi của đó
dóc cua điện cực với tãng.giam dán ới thói gian điện phán ĨSOs có nho hơn ,0 với
diện cưc diện phân 150s.
- N . \
•v%\
i :
V , .
■\
N
\ \
I li n h 3 .V C . ; u litrn :ư c 1IU Í : l lì n l i 4 0 .1,- i:
,’1’ H in c 1.111 l i c ỉ l -0 II. .ỉn.tu . rhc; ‘ 01 .:; I! ■ 'II !.' ; i . ;p

1 "’ ■■ ■
'•11.111- Ila \ !ól ÚrM « • :<.0 s lĩ.ũi •. . :,c • .

lia iliỉ l '•> 11111 'Moiiụ ■ I.IC

.
■ NU >. '1 , ■» • 1 r.:i
'*> lỉ.Mi .".tc Mì '•a:'iiì :K>I !a . l ic .i .".tc m ạ ; j - ::: :;c:ĩ ;i:c -II'. ::v r . . ■!:c: . . .1 : ',J| !ic*i
ll.m M iiii: 1 ■ • .lic ii .'.rc >.'11011 IK -011 .ư lìu r . Ị :_ n ; * . ; e :i 'M.
r)ic n
CIIC
Du (loe
• lĩìV ikcude)
K h oan*: m u n tinh
‘ M i
Su (lic in hoi
■ Itii
!ie MI m«»n^
'iu;m
1.1 I lu n un .lí ÌIIU I
M i
\
:.\ |0

'
-
c
> \ !0 . . r

'Aiìli Ì\ự(hì'j rì/(I dó ,/tiv m ùn ” cịìrỊi /|-|’ ■"! vá 1 :ic " u iiw noi
Đói '.'ới điện cực chon loc ion. trơ khán 2 cua dicn cưc Jươc quvéỉ .linh .xú tro
khána cua mána chon iọc lon. Màna chon lọc lon càn2 õàv thì tra khang màng càna
lon. do vậy đáp ứnạ cua điên cưc iẽ can 2 chàm. Mãt khác, đién cực thi? xúc 'án là

mót :ò hơp sáp xép cua các máns dẫn dica vù mà na chon loc ion. Dó dày .Tỉànạ
chon loc lon càna tảna thì khả nũns bám dính trẽn bé mãt ióp polime dãn điện
cùna aiám do đó lớp màna dẻ bị bon2 khoi bé mật đién cưc. The-, nguyên uic ch-1
tạo đién cưc tiếp xúc rân trình bàv trons phún thưc nshiém. manu chon !oc icn điíi
phu trực tiếp lẽn bé mãt lớp polime. Vi vậv. dế đánh 2ÍÚ anh hườn ụ cua Jủ iuy
mána chon loc Jến dáp ứna của điên cuc. các the tích dung dich mãn2 khúc aiiaa dã
duơc kháo sát. Kết qua khao sát đáp ứng đien the của - !ien cưc tươnụ -ỉnạ ■■■■’■ - Uic
tích đun? liich màna -'hon loc phu :rèn Ji-jn cuc so vinh nỏ! íả Jien -'JC :hv \inn
(hinh 4) cho thấy ứng vói thè lích dun£ dich màne là 3ũul điện cực có đáp ứni:
Nernst cao nhát. Khi so sánh đáp ứne cua dién cực chon lọc nếp xúc rần ưén cơ sa
các điện cực so sánh nội ché lạo từ vài liệu than kính vã kim loai vàne
(bảng 1 ) thấv
răng kim loai vàng cho kết qua tói hơn vậi liệu than kính
Đẻ khảo sái khả nãns đáp ứne
của diện cực tiếp xúc rán irong
trạng thái dòns chày, điện cuc đã
dược áp dụng do irong hệ FiA với
bình dòng chảy kiểu bình phun
thãns do hãns Metrohm (Thụv sĩ)
chế tạo. Tín hiệu FJA cúa điện cực
khi ihay đối nóns đỏ các dung dich
n iira i u ìn h b a v iro n s h u ih 5 K ế i
qua do FIA cho thiív dièn cưc đáp
ửni; nhanh \ ã lặp lại vái diéii kién
CUÍỈ ciònu cnav FlA irons khoans
non'- ck' luvến linh 1X ! c - 1x 1(1
M ;l. Tiiúi uu;n du lin hicu F1A
liOP.u khoann ?0 s/iin hicu cho thà',
loe dó d ii tin hicu pháp. Iiclì mâu
ironu I ỊMO 1.1 rái lon \'i v;:\ UI liu.

nạniér. cưu dí.' áp ti LI n *J d K tli' phim
lic ii III iln iií:.
4. Kel lua 11
i)icn -:uc chon liK 101) nu;ai llici' plninnL limc nép Mì. ;.II1 lu n U ' M) nictnL' rmnìỊ.
ỊV.iiipirni lonc iuip li),"' pliíMiiv: piiap líi T iin;i đfi kn.^ piui. <-! II. *. .;i> ' II. li. 1'!’
líinli llk do. 'Oi i IiOi . úiiv. -ÍKir. ì>’~ ir;u:ụ Uì.i: !.111 Sr viunụ ■ ai IICL :UI li-, đ ú i.n
líion cik sanli 110' wh»' kw IỊIUI ciap un Ị then liic loi hen khi 'U muiỊ: ■■ .1: ii-t; ;hai.
kinh V; ÚI-T ;i!.' Ìiionu nv.iíMiụ >i: (luUi; (iich nu; Tu; r.iì:^■’ ván iL- k-jc
UIOÌ tht> CIKI ÔÚT. c ụ i v} cii::v Ii-jp lu;- lichỉcn ciru IỊU nivnv: Uì! nụniém cu;. cnitiìL
C or.ii m n iì nc:\' áưọc hoan liid iilì voi su Im trọ cua ác un ir o ìi” á ieiìi kiioa ÌIO'.
£■«/)" nạì/e Đ a i hoe O um ỉ;u: H a nùi, mà so : O G .TĐ .
99.112
TA] LIỆL THAM KHAO
;. AVge.’ S u n c i. Environiĩiental Chemistry. V. uerz PubiishiníỊ. \\
Canada. 1°94. pp 22 i
2. CcraUỈ s SciniYìcví; ÍIIK: Aid1! i Aí?;v/.v'. Comparati\<; loxiciĩ; <'■
aiviivionium and nurau compound.' to paciíic trcctrog ancỉ atncar. c lan eù
tađpoles. Environmema; Toxicoioc' and Chemls;r>. \ oi ik. Nc IL. pr
1999.
3. Miciiaeì Hill. Nitraies and niưites in food and V.aier. r.Ili-' Hor\vood LimiiíC.
1991.
4. Clair N Sa\v\er. Perr> L. MacCam. Genc F Parkin. Chemiítr- ;nr
Environmemai Ensineer.nc:. \!cGraw-Hill. pp 5r>4.
H inl; 5 Tu. hicti Fi.*\ c!:J . :'ti. cuo irio. ior. m uv 1:-,T
5. Dirk Dc Dccr. Mcasuremenl ol' niiraic uradicnis \\ ilh ;in 11)11 sclcciivc
microelectrode. Analyúca Chimica Acla. 219. 1989. 351-356.
6. Plìạm Híiiiịị Việt. Đu Pluìc Quân, Đỗ Thu Hù. Chế tạo và ứni! dụim diện cực
màng lòng hình ống nhăm xác định chọn lọc iinion niirat ironí: dòns: cháy. Tạp
chíHoáhọcT. 31. Số đặc biệt. 1993.
7. Đ ỗ Phúc Quân. Plưim HiuiỊi Việt, Trcvnr w. Lewis. Gnriltiiì G Wullut:e. Chế

lạo vi điện cực đo dòne 'Chọn lọc lon niirai irẽn cơ sớ m àns lón” kếi hợp với
polipiroi dẫn điện, Tạp chí phán tích Hoá. Lý và sinh học. T4. 4. 1999.
8. Đỗ Phúc Quân, Chu Xiiún Quang. Pliạm HùiiỊi Việt. Nahién cứu chế lạo điện
cực chọn lọc ion amom trạng thái rán trẽn cơ sớ polipirol. Gứi đãne ớ Hói nshị
khoa'học toàn quốc về phân tích Hoá. Lv và Sinh học lán thứ 1. tổ chức vào 26
tháng 9 năm 2000 tại Hà nội.
9. M. Lien,
w.
H. Smyrì, M. Moriia. Cation and Anion Insertion in Separate
Processes in Poly(pyrrole) Composite Films. J. Electroanal. Chem., 309
(1991), pp. 333-340.
A
228
w * \ NGHIÊN cứư CHẾ TẠO ĐIỆN cự c CHỌN LOC ION AMONI
|p . TRẠNG THÁI RẮN TRÊN c ơ s ó POLIPIROL
ị Đó Phúc Quân. Chu Xuán Quang, Pham tlùng Viét
''Trung tàm Hoá học Mói trường, Tritờng đại hoc Khoa hnc Tự nhién, Đai hoc Ouoc
Ịtt"? s*a Hà nội, 334 Nguyẻn Trãi, Thanh Xuáit - Hà nói
" SUMMARY
A Novel Solid-State Ammonium lon Selective Electrode Based on Polvipvrrolei
Ả vunưty ot solid-sitttỊ! iun sensors hctve hccn licvciupect. ÌI' ihiciỉ Dcrnisciưctive poivi'
membrcmes cire ccist un soliíl electrode Sỉirùiccx \vtih 110 iniem ul cicctroivtc \nluiion. h "
solicl electrodti com acts leacl 10 sinwle. ỉlcxiblư tciòncation procexsex. sưnsurs o íth is ivpe iìuve
hud ihe serioits dra\vHack of drifting ovcr time ỉn tlus Sỉiiciy. II '.VIIS ĩounci liiui uciílmv
polypyrroie film ócnvccn inncr reíerence tỉleciroilc and scnsiìiỊỊ memòrancs. siẹniỉìccintlv
ịmproYUÌ ihe poiennum ernc .'ỉỉLihiìity ụi the rcsiiỊiiiỉii soiiíi sicitc cimniunmm .Yt ieciive sensors.
The incrcuseci siability ìs ilìougni lo bc the rc.suh nỉ u hciicr ùetìned irticrraeiul ootem iui
benveen the ỵcnsing m cmbrane ưná the soiiii cicartiílc cnnicia.
1. Đặt vấn dé
Điện cực chọn loc lon trane thái rân dã dươc sư duii” khá rộ 112 rãi tronn các iĩnn Mrc

phàn tích mỏi trườnc. thirc phâm và lãm sànc 11.2]. nhưne cập phai một Nổ ván dê ìicn
quan óẽn dụ ổn dinh thê diện dộnsi cua dicn ạrc. iliòi UI an cán vã kha [ũtnu bám
dính cứa nùinc chọn lọc với bén mặt cùa vát dẫn. .Vlỏt phưcme thức chế tạo wdc điện cực
[heo kiêu tiếp xúc rắn trên cơ sơ sù dụnc m ànc hvdroeel [?]; mànc poiime quane trùnc
hợp [4-6j và các màr>2 polime dẫn diện như polipiroi í71. polianiIinịS]. polúoctyl-
thiophen) [9] đã dược quan tâm nshiên cứu.
Các polime dẫn diẽn có thế trùnc nơp theo phươne pháp diên hoá lén trẽn bé mặt dan
diện với hình dạng và kích thước định trước dến cõ micro rríéi i 10-i2|. Khi s ư d ụ n s các
polime dẫn điện khả năn a trao dổi điên từ-ion đ ữ a màne chon lọc ion với polime và
siừa polime với bể m ặt điện cực so sánh nội được tãna cườns do dó tạo diều kiện thuán
lợi cho các quá trình thiết lập th ế cân bằ ns và 2 ÍỮ ổn đinh thế đièn cực.
Bài báo này sẽ trình bày kết quả đánh aiá khả nãna dáp Ú71S diện thế của điện cực
chọn lọc ion amoni theo phươns thức tiếp xúc rắn trẽn cơ sờ m àns polipirol khảo sát
trons trạnc thái đo tĩnh. Các diện cực chọn loc ion tiếp xúc rân nay có thê được trong
các thiết bị phân tích xác tay đế phục vụ phân tích tại hiện trường.
2. Thực nghiệm
2.1. Hoá chất và thiết bị. Tất cà các du n s dịch đểu dược pha chẽ từ các hoá chác linh
khiết phân tích (loại PA) cua hãn” Fluku. Buck.s iThuv 'lĩI ■ rong nước cát hai lãn và dã
<-|ua cột trao dôi ion. Pirol eủa h àn s Fluka dã dược cát trước khi >ư dung. Các vật iieu
rnàns như nonactin. bisi I-butvlpentyl Jadipat < BBPA). pniyvinyicíorua phán tử lương
cao (PVC), kali tctrakis(4-chlorophcny i)borat íK T -C lPB ) va ictrahyciroiuran iTH F) cua
hãng Fluka (Thuỵ SŨ đã được SỪ d ụ n s dé ch ế tao m à n s chon loe IOI1 am om.