Luận án TS: Nghiên cứu tính chất điện hóa của thuốc nổ TNT trên các vật liệu điện cực khác nhau nhằm ứng dụng trong phân tích môi trường

Việc phát triển các phương pháp đơn giản có độ nhạy cao và hiệu quả kinh tế để xác định dư lượng thuốc nổ và các sản phẩm phân hủy của chúng trong môi trường ngày càng được quan tâm, việc này có ý nghĩa quan trọng đối với vấn đề an ninh quốc gia và ứng dụng môi trường [6], và phương pháp điện hóa thu hút được nhiều quan tâm hơn cả. Nghiên cứu cơ cở lý thuyết điện hóa các quá trình điện cực và ứng dụng trong phân tích vết và siêu vết các chất phục vụ quan trắc môi trường là nhu cầu rất cấp thiết hiện nay, nhất là nhu cầu cải tiến thiết bị đo theo hướng gọn nhẹ, dễ sử dụng, giá thành rẻ, không/ít độc hại ứng dụng được cho các đối tượng mẫu phức tạp và kích thước mẫu nhỏ, không cần phá hủy đối tượng đo. Có rất nhiều loại điện cực có thể được sử dụng để phân tích điện hóa TNT cũng như các hợp chất nổ khác, bao gồm: điện cực glassy cacbon, sợi cacbon, kim cương, điện cực vàng, hỗn hống của vàng, điện cực thủy ngân…

Chế tạo các điện cực với các vật liệu và kích thước khác nhau.

Nghiên cứu tính chất của các loại điện cực chế tạo được.

Định hướng cho việc xác định TNT trong môi trường nước.

Thiết kế, chế tạo các loại điện cực từ các loại vật liệu khác nhau (glassy cacbon, cacbon bột nhão, sợi cacbon và vàng) với kích thước và cấu hình khác nhau (điện cực kích thước thông thường và vi điện cực).

Sử dụng chất lỏng ion biến tính điện cực, phục vụ cho việc nghiên cứu tính chất điện hóa của TNT hướng tới việc sử dụng để xác định TNT trong môi trường ở dạng vết.

Sử dụng phương pháp CV để khảo sát tính chất von-ampe của các điện cực đã chế tạo.

Sử dụng phương pháp AdSV-DPV để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất điện hóa của TNT trên các vật liệu điện cực khác nhau.

Tìm điều kiện tối ưu cho quá trình khảo sát tính chất điện hóa của TNT.

Thử nghiệm khảo sát tính chất của TNT trong môi trường chất lỏng ion và trong mẫu thực trên các điện cực đã chế tạo. 

- Lựa chọn được chất lỏng ion phù hợp để biến tính điện cực cacbon bột nhão là chất lỏng ion 1-Butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([C4mim][BF4]), làm tăng đáng kể tín hiệu dòng thu được trên điện cực cacbon bột nhão biến tính chất lỏng ion so với điện cực cacbon bột nhão thông thường và cho giới hạn phát hiện TNT thấp nhất.

- Đã chế tạo được vi điện cực sợi than trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm phát hiện được TNT trong môi trường chất lỏng ion tributyl(2- methoxylethyl) phosphomium bis(pentafluoroethansulfonyl) amide với giới hạn phát hiện TNT là 3,217 ppm. Giúp tìm ra kỹ thuật để phân tích TNT trong môi trường nước được tốt hơn, thông qua việc sử dụng chất lỏng ion kỵ nước để chiết TNT từ pha nước sang pha chất lỏng ion.

Giới thiệu chung về thuốc nổ TNT

Các phương pháp phân tích TNT

Phương pháp Von-Ampe phân tích TNT

Thiết bị, dụng cụ và vật liệu

Hóa chất

Chế tạo điện cực

Phương pháp nghiên cứu

Điện cực thường

Điện cực biến tính

Vi điện cực

Đánh giá kết quả khảo sát tính chất điện hóa của TNT và ứng dụng cho việc phát hiện TNT

Chế tạo thành công ba loại điện cực làm việc trên các vật liệu glassy cacbon, cacbon bột nhão, sợi cacbon và vàng nhằm ứng dụng trong nghiên cứu và phân tích điện hóa với các kích thước thông thường và kích thước micro. Trong đó nổi bật là điện cực cacbon bột nhão biến tính chất lỏng ion 1-Butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([C4mim][BF4]) và vi điện cực sợi than tổ hợp tuyến tính. 

Đã thử nghiệm phát hiện TNT trên vi điện cực sợi than tổ hợp tuyến tính trong môi trường chất lỏng ion tributyl(2-methoxylethyl) phosphomium bis(pentafluoroethansulfonyl) amide với giới hạn phát hiện TNT là 3,217 ppm. Điều này mở ra cơ hội phân tích TNT trong môi trường nước được tốt hơn, bằng việc sử dụng chất lỏng ion kỵ nước để chiết TNT từ pha nước sang pha chất lỏng ion.

Đoàn Thị Hải Lý, Nguyễn Phúc Thái, Hoàng Thị Lan Anh, Thực trạng môi trường và sự thâm nhiễm TNT vào cơ thể người lao động tại một kho bảo quản – sửa chữa vật liệu nổ, Tạp chí y học thực hành, 2009, 2(92), 644-645.

Phạm Thị Hải Yến, Chế tạo sensor điện hóa để phân tích lượng vết thuốc nổ trinitrotoluen (TNT) trong môi trường nước, Luận văn Thạc sĩ Hóa học, Viện Hóa học - Viện Hàn Lâm KH và CN Việt Nam, 2010, Hà Nội.

Phạm Mạnh Thảo, Phân hủy 2,4,6-TRINITROTOLUEN (TNT) trong chất thải rắn bằng sắt kim loại, Tạp chí hóa học, 2008, 46(2), 217-223.

Hoàng Thị Lan Anh, Nguyễn Phúc Thái, Xây dựng phương pháp định lượng Trinitrotoluen trong máu trên hệ thống sắc kí lỏng hiệu năng cao, Tạp chí y học thực hành, 2009, 44(1), 641-642.

Nguyễn Liễu, Nghiên cứu tác hại của chất nổ TNT đối với những người tiếp xúc với chúng trong thời gian dài, Luận án Phó Tiến sĩ Y học, 1996, Hà Nội.

X. Ceto´, A. M.O’Mahony, J. Wang et al, Simultaneous identification and quantification of nitro-containing explosives by advanced chemometric data treatment of cyclic voltammetry at screen-print edelectrodes, Talanta, 2013, 107, 270–276.

Agency for Toxic Substances and Disease Registry, Toxicological profile for 2,4,6-trinitrotoluene, U.S.Department of health and human services - Public Health Service, 1995.

F. Scholz, Electroanalytical Methods, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010, Germany.

A. Üzer, Ş. Sağlam, et al Y. Tekdemir, Determination of nitroaromatic and nitramine type energetic materials in synthetic and real mixtures by cyclicvoltammetry, Talanta, 2013, 115, 768–778.

X. Fu, R. F. Benson, J. Wang, et al, Remote underwater electrochemical sensing system for detecting explosive residues in the field, Sensors and Actuators B, 2005, 106, 296–301.

--- Nhấn nút TẢI VỀ hoặc XEM ONLINE để tham khảo đầy đủ nội dung Luận án tiến sĩ Hóa học trên ---