Luận án Nghiên cứu tổng hợp vật liệu lai ghép polyme dẫn (PPy, PANi) – nano cacbon (CNTs, Gr) ứng dụng làm cảm biến sinh học, môi trường

Tên luận án:

Nghiên cứu tổng hợp vật liệu lai ghép polime dẫn (PPy, PANi) – nano cacbon (CNTs, Gr) ứng dụng làm cảm biến sinh học, môi trường

Ngành:

Khoa học vật liệu

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu tổng hợp và ứng dụng các vật liệu lai ghép tiên tiến, bao gồm polime dẫn điện (Polypyrrole - PPy, Polyaniline - PANi) và vật liệu nanocacbon (ống nano cacbon - CNTs, graphen - Gr), nhằm phát triển các cảm biến điện hóa và sinh học. Sự kết hợp này khai thác ưu điểm của polime như dễ tổng hợp và cấu trúc đa dạng, cùng với các tính chất vượt trội của nanocacbon như độ bền cơ học, bền nhiệt và linh động điện tử cao, tạo ra các hệ vật liệu có khả năng nhận biết hóa học và độ nhạy cao hơn.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là tổng hợp các vật liệu có đặc tính điện hóa phù hợp để chế tạo cảm biến đo ion kim loại, phát triển vật liệu lai vô cơ-hữu cơ tích hợp thành phần sinh học (kháng thể hoặc enzym) cho cảm biến thuốc trừ sâu (carbaryl) hoặc glucozơ, và ứng dụng chúng trong phân tích y sinh, môi trường. Các kết quả nổi bật bao gồm việc tối ưu hóa điện cực GCE/PpyNWs-CNTs/CNTs-PDA-SbNPs cho độ ổn định và độ nhạy cao trong phát hiện ion kim loại nặng Pb2+ (giới hạn phát hiện 2 µg/L). Màng polypyrrol dây nano được tổng hợp thành công và ứng dụng làm cảm biến sinh học để phân tích atrazin (giới hạn nhận biết 10 ng/mL) và carbaryl (8 ng/mL).

Ngoài ra, màng PANi-CNTs được tổng hợp với sự hỗ trợ của chất hoạt động bề mặt SDS, cho thấy khả năng cố định các phân tử sinh học hiệu quả. Hệ vật liệu này khi ứng dụng làm cảm biến glucozơ thể hiện thời gian đáp ứng nhanh (< 5 s) và khoảng tuyến tính rộng (1-12 mM), phù hợp cho phân tích đường huyết lâm sàng. Luận án đã đóng góp vào việc chế tạo thành công các điện cực biến tính cho các ứng dụng phân tích quan trọng trong y sinh và môi trường.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của luận án
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
  • 3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

• CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ NGHIÊN CỨU

• CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Tổng hợp và đặc trưng hệ vật liệu trên cơ sở ống nano cacbon đa vách và polypyrrol dây nano
  • 3.1.1. Hệ vật liệu CNTs-PDA-SbNPs
  • 3.1.1.1. Kết quả tổng hợp và đặc trưng vật liệu
  • 3.1.1.2. Khảo sát nồng độ monome DA và thời gian trùng hợp PDA
  • 3.1.1.3. Khảo sát thế điện phân và thời gian điện phân Sb
  • 3.1.2. Hệ vật liệu PPy-CNTs/CNTs-PDA-SbNPs
  • 3.1.2.1. Ảnh hưởng của lớp màng PPyNWs và PPyNWs-CNTs composite đến quá trình trùng hợp PDA
  • 3.1.2.2. Ảnh hưởng của số vòng điện phân PPyNWs và thế điện phân SbNPs
  • 3.1.2.3. Kết quả tổng hợp và đặc trưng vật liệu PPyNWs-CNTs/CNTs-PDA-SbNPs
  • 3.1.3. Ứng dụng hệ vật liệu PPy-CNTs/CNTs-SDS/PDA/SbNPs chế tạo cảm biến nhận biết ion kim loại nặng
  • 3.2. Hệ vật liệu trên cơ sở polypyrrol dây nano
  • 3.2.1. Tổng hợp màng polypyrrol dây nano và các đặc trưng tính chất
  • 3.2.1.1. Ảnh hưởng của phương pháp trùng hợp điện hóa
  • 3.2.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đệm
  • 3.2.2. Ứng dụng hệ vật liệu trên cơ sở màng PPyNWs chế tạo cảm biến sinh học điện hóa, dùng cho phân tích y sinh và môi trường
  • 3.2.2.1. Phân tích thuốc trừ sâu atrazin sử dụng cảm biến miễn dịch kháng nguyên-kháng thể
  • 3.2.2.2. Phân tích thuốc bảo vệ thực vật carbaryl thuộc họ carbamat.
  • 3.3. Hệ vật liệu trên cơ sở PANi-CNTs trong chế tạo cảm biến sinh học điện hóa nhận biết glucozơ
  • 3.3.1. Tổng hợp và đặc trưng vật liệu PANi-CNTs trên nền vi điện cực IDµE
  • 3.3.2. Ứng dụng hệ vật liệu PANi-CNTs trong chế tạo cảm biến sinh học nhận biết glucozơ
  • 3.3.2.1. Cố định enzyme GOx lên bề mặt điện cực IDµE/PANi-CNTs
  • 3.3.2.2. Nhận biết glucozơ sử dụng điện cực IDµE/PANi-CNT/GOx

• KẾT LUẬN

• NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN