Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu chế tạo điện cực carbon nhão biến tính với MOF FeBTC, CuBTC và ứng dụng phân tích amoxicillin, enrofloxacin trong nước mặt

Tình trạng lạm dụng kháng sinh đã dẫn đến sự tồn dư của chúng trong môi trường, đặc biệt là amoxicillin và enrofloxacin trong nước mặt, gây ra các vấn đề về sức khỏe và môi trường. Các phương pháp phân tích truyền thống thường đắt đỏ và phức tạp. Luận án này tập trung vào việc phát triển các điện cực biến tính dựa trên vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs) để phân tích các kháng sinh này bằng phương pháp điện hóa, nhằm cung cấp một giải pháp hiệu quả và kinh tế hơn.

Tài liệu này hướng đến các nhà khoa học, nghiên cứu sinh và kỹ sư trong lĩnh vực hóa phân tích, điện hóa học, khoa học vật liệu, và môi trường, đặc biệt là những người quan tâm đến phát triển cảm biến và giám sát chất lượng nước. Nó cũng hữu ích cho các cơ quan quản lý môi trường và các ngành công nghiệp liên quan đến dược phẩm và chăn nuôi.

Luận án nghiên cứu chế tạo và ứng dụng các điện cực carbon nhão biến tính bằng vật liệu khung hữu cơ kim loại (MOFs) như MOF-FeBTC và MOF-CuBTC để phân tích định lượng amoxicillin (AMX) và enrofloxacin (ENR) trong mẫu nước mặt. Vấn đề tồn dư kháng sinh trong môi trường do lạm dụng, đặc biệt là trong chăn nuôi, đã gây ra tình trạng kháng kháng sinh và ô nhiễm nguồn nước. Mặc dù enrofloxacin đã bị cấm ở một số quốc gia, dư lượng của nó vẫn được tìm thấy. Các phương pháp phân tích hiện đại như HPLC, LC-MS, GC-MS có độ chính xác cao nhưng chi phí lớn và khó triển khai thực địa. Ngược lại, phương pháp điện hóa mang lại ưu điểm về chi phí thấp và khả năng phân tích nhanh tại hiện trường. Nghiên cứu đã tập trung vào việc tổng hợp và đặc trưng các vật liệu MOF-FeBTC và MOF-CuBTC, sau đó chế tạo các điện cực carbon nhão biến tính với các vật liệu này, bao gồm cả điện cực hỗn hợp (CuBTC)(FeBTC)CPE. Các điện cực được đánh giá tính chất hóa lý và điện hóa. Kết quả cho thấy các điện cực biến tính MOFs đã cải thiện đáng kể độ nhạy, độ lặp lại và giới hạn phát hiện so với điện cực trần, cho phép phân tích ở nồng độ vết. Cụ thể, điện cực (FeBTC)CPE cho phép phân tích amoxicillin với giới hạn phát hiện 0,107 µM trong mẫu nước máy và nước Hồ Tây. Đối với enrofloxacin, điện cực hỗn hợp (CuBTC)(FeBTC)CPE cho hiệu quả tốt hơn với giới hạn phát hiện 3,00 nM. Đặc biệt, luận án đã phát triển thành công phương pháp phân tích đồng thời cả amoxicillin và enrofloxacin trong nước bằng điện cực hỗn hợp (CuBTC)(FeBTC)CPE, với giới hạn phát hiện lần lượt là 5,24 µM và 0,03 µM. Công trình này đóng góp vào việc phát triển các cảm biến điện hóa nhạy và chọn lọc cao, hỗ trợ kiểm soát ô nhiễm kháng sinh trong môi trường nước.