Original Title: Nitrite sensing: Utilizing titanium dioxide and copper-doped titanium dioxide in electrochemical detection
Source: doi.org/10.34044/j.anres.2024.58.5.03
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការចាប់សញ្ញានីទ្រីត៖ ការប្រើប្រាស់ទីតាញ៉ូមឌីអុកស៊ីត និងទីតាញ៉ូមឌីអុកស៊ីតលាយទង់ដែងក្នុងការរកឃើញតាមបែបអេឡិចត្រូគីមី

ចំណងជើងដើម៖ Nitrite sensing: Utilizing titanium dioxide and copper-doped titanium dioxide in electrochemical detection

អ្នកនិពន្ធ៖ Thura Lin Htet (Kasetsart University), Natthanon Prasitkhetkit (Kasetsart University), Manasbodin Asava-arunota (Kasetsart University), Gasidit Panomsuwan (Kasetsart University), Ratchatee Techapiesancharoenkij (Kasetsart University), Naray Pewnim (Kasetsart University), Oratai Jongprateep (Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2024, Agriculture and Natural Resources

វិស័យសិក្សា៖ Materials Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការទទួលទានសារធាតុនីទ្រីតច្រើនពេកនៅក្នុងអាហារអាចបណ្តាលឱ្យមានបញ្ហាសុខភាព និងបង្កជាសមាសធាតុបង្កមហារីក (Nitrosamines) ដែលទាមទារឱ្យមានវិធីសាស្ត្ររហ័ស និងច្បាស់លាស់ក្នុងការតាមដានកំហាប់នីទ្រីត។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានសំយោគភាគល្អិតទីតាញ៉ូមឌីអុកស៊ីត (TiO2) និងទីតាញ៉ូមឌីអុកស៊ីតលាយទង់ដែង (Cu-doped TiO2) តាមរយៈវិធីសាស្ត្រចំហេះសូលុយស្យុង ដើម្បីបង្កើតជាសម្ភារៈចាប់សញ្ញា។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Cu-doped TiO2/MWCNTs Composite Electrode
អេឡិចត្រូតសមាសភាគទីតាញ៉ូមឌីអុកស៊ីតលាយទង់ដែង និងបំពង់កាបូនណាណូ
មានចរន្តអគ្គិសនីឆ្លងកាត់បានល្អ កាត់បន្ថយរេស៊ីស្តង់ផ្ទេរបន្ទុក និងមានកម្រិតញាណចាប់សញ្ញាខ្ពស់ក្នុងការរកនីទ្រីត។ ដំណើរការវាស់មានភាពរហ័ស និងងាយស្រួលចល័ត។ ទាមទារការសំយោគសារធាតុគីមីស្មុគស្មាញ (Solution Combustion & Hydrothermal) និងការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍មន្ទីរពិសោធន៍ច្រើនដំណាក់កាល។ ផ្តល់នូវកម្រិតញាណអុកស៊ីតកម្មចំនួន ១,៥×១០^-៣ µA/µMmm² និងមានរេស៊ីស្តង់ផ្ទេរបន្ទុក (Rct) ទាបត្រឹម ១១ kΩ។
Undoped TiO2/MWCNTs Composite Electrode
អេឡិចត្រូតសមាសភាគទីតាញ៉ូមឌីអុកស៊ីត និងបំពង់កាបូនណាណូមិនលាយទង់ដែង
មានភាពងាយស្រួលក្នុងការសំយោគជាងបន្តិច និងចំណាយថ្លៃដើមតិចជាងដោយសារមិនតម្រូវឱ្យប្រើប្រាស់សារធាតុទង់ដែង (Copper nitrate)។ មានរេស៊ីស្តង់ផ្ទេរបន្ទុកខ្ពស់ និងការផ្លាស់ប្តូរអេឡិចត្រុងយឺត ដែលធ្វើឱ្យកម្រិតញាណនៃការកត់សម្គាល់ខ្សោយជាងប្រៀបធៀបជាមួយ Cu-doped TiO2។ រេស៊ីស្តង់ផ្ទេរបន្ទុក (Rct) មានកម្រិតខ្ពស់រហូតដល់ ៣០ kΩ និងមានកំពូលប្រតិកម្ម (Peaks) ខ្សោយជាង។
High-Performance Liquid Chromatography (HPLC)
ក្រូម៉ាតូក្រាហ្វីអង្គធាតុរាវដែលមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់
ជាវិធីសាស្ត្រស្តង់ដារដែលអាចកំណត់អត្តសញ្ញាណ និងបរិមាណសារធាតុបន្ថែមក្នុងអាហារបានយ៉ាងច្បាស់លាស់ និងមានភាពសុក្រឹតខ្ពស់បំផុត។ ឧបករណ៍មានតម្លៃថ្លៃខ្លាំង មិនអាចត្រួតពិនិត្យបានភ្លាមៗ (Real-time) ពិបាកចល័ត និងមិនស័ក្តិសមសម្រាប់ការចុះពិនិត្យដោយផ្ទាល់នៅតាមទីតាំង (On-site monitoring)។ មិនស័ក្តិសមសម្រាប់ការផលិតឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាខ្នាតតូច ដោយសារឧបសគ្គនៃការចំណាយ និងការតម្រូវឱ្យមានប្រតិបត្តិករជំនាញកម្រិតខ្ពស់។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះទាមទារនូវសារធាតុគីមី និងបរិក្ខារមន្ទីរពិសោធន៍កម្រិតខ្ពស់សម្រាប់សំយោគរូបធាតុណាណូ និងធ្វើតេស្តលក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូគីមី។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះផ្តោតលើការធ្វើតេស្តសំណាកជាក់ស្តែងពីទឹកស្រះនៅក្នុងសាកលវិទ្យាល័យ Kasetsart និងសាច់ក្រកពីទីផ្សារក្នុងទីក្រុងបាងកក ប្រទេសថៃ។ ការជ្រើសរើសសំណាកនេះមានភាពប្រហាក់ប្រហែលគ្នាយ៉ាងខ្លាំងនឹងបរិបទប្រទេសកម្ពុជា ដែលមានការប្រើប្រាស់ប្រភពទឹកធម្មជាតិសម្រាប់ការរស់នៅ និងមានការនាំចូល ឬផលិតអាហារកែច្នៃច្រើន ដែលទាមទារការតាមដាននីទ្រីតយ៉ាងតឹងរ៉ឹងដើម្បីធានាសុវត្ថិភាពសុខភាពសាធារណៈ។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រចាប់សញ្ញាតាមបែបអេឡិចត្រូគីមីនេះមានសក្តានុពលខ្ពស់សម្រាប់ការអនុវត្តជាក់ស្តែងនៅប្រទេសកម្ពុជា ជាពិសេសក្នុងការត្រួតពិនិត្យសុវត្ថិភាពចំណីអាហារ និងគុណភាពទឹកកសិកម្ម។

បច្ចេកវិទ្យានេះផ្តល់នូវឧបករណ៍ត្រួតពិនិត្យមួយដែលរហ័ស មានភាពរសើបខ្ពស់ និងអាចប្រើប្រាស់បាននៅទីវាល ដែលស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់មន្ត្រីជំនាញនៅកម្ពុជាក្នុងការចុះអន្តរាគមន៍ និងការតាមដានជាប្រចាំ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាអំពីគោលការណ៍អេឡិចត្រូគីមី: ចាប់ផ្តើមដោយការសិក្សាទ្រឹស្តីទាក់ទងនឹង Cyclic Voltammetry (CV) និង Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) តាមរយៈការអនុវត្តផ្ទាល់លើឧបករណ៍ Potentiostat ដើម្បីយល់ពីរបៀបវាស់ប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្ម និងរេដុកកម្មរបស់នីទ្រីត។
  2. អនុវត្តការសំយោគភាគល្អិតណាណូ: អនុវត្តវិធីសាស្ត្រ Solution Combustion Method នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ដើម្បីបង្រួមទំហំម្សៅ TiO2 និងបង្កើតជាភាគល្អិត Cu-doped TiO2 ដែលមានទំហំក្រោម ២៨០ ណាណូម៉ែត្រ។
  3. រៀបចំ និងស្រោបអេឡិចត្រូតកាបូន: អនុវត្តបច្ចេកទេសលាយ Cu-doped TiO2 ជាមួយ Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) រួចប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រ Drop-casting ដើម្បីបន្តក់សូលុយស្យុងនោះទៅលើផ្ទៃ Glassy Carbon Electrode (GCE)
  4. ធ្វើតេស្តសាកល្បងជាមួយសំណាកជាក់ស្តែង: ប្រមូលសំណាកទឹកបឹង ឬសាច់ក្រកពីទីផ្សារក្នុងស្រុក ហើយធ្វើការចម្រាញ់ជាមួយសូលុយស្យុង Phosphate Buffer (pH 7) មុននឹងប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធអេឡិចត្រូតដែលផលិតបាន ដើម្បីវាស់កំហាប់នីទ្រីតដោយកំណត់វ៉ុលប្រមាណ 0.55 V និង -0.85 V

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Cyclic voltammetry (វ៉ុលតាមេទ្រីវិលជុំ) ជាបច្ចេកទេសវាស់ស្ទង់បែបអេឡិចត្រូគីមី ដែលគេធ្វើការផ្លាស់ប្តូរវ៉ុលចុះឡើងជារង្វង់ ដើម្បីវាស់ចរន្តអគ្គិសនីដែលឆ្លងកាត់សំណាក ក្នុងគោលបំណងកំណត់អត្តសញ្ញាណប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្ម និងរេដុកកម្មរបស់សារធាតុណាមួយ (ដូចជានីទ្រីត)។ ដូចជាការរុញ និងទាញយោលទោងចុះឡើងៗជាបន្តបន្ទាប់ ដើម្បីមើលថាតើវាមានកម្លាំងប្រតិកម្មតបតមកវិញកម្រិតណា។
Electrochemical impedance spectroscopy (ស្ប៉ិចត្រុសស្កូពីអេឡិចត្រូគីមីតាមរយៈរេស៊ីស្តង់) ជាវិធីសាស្ត្រប្រើប្រាស់ចរន្តឆ្លាស់ដើម្បីវាស់រេស៊ីស្តង់ (ភាពរាំងស្ទះ) នៃការផ្លាស់ប្តូរបន្ទុកអគ្គិសនីរវាងអេឡិចត្រូត និងសូលុយស្យុង។ វាជួយឲ្យអ្នកស្រាវជ្រាវដឹងថា តើអេឡិចត្រុងអាចធ្វើដំណើរឆ្លងកាត់សម្ភារៈចាប់សញ្ញាបានលឿនកម្រិតណា។ ដូចជាការវាស់ស្ទង់មើលថាតើផ្លូវមួយមានការកកស្ទះចរាចរណ៍កម្រិតណា នៅពេលដែលរថយន្ត (អេឡិចត្រុង) ព្យាយាមបើកបរឆ្លងកាត់។
Doping / Cu-doped (ការលាយបញ្ចូលសារធាតុបន្ថែម / លាយទង់ដែង) ដំណើរការនៃការបន្ថែមសារធាតុបរទេស (ឧទាហរណ៍ ទង់ដែង) ក្នុងបរិមាណដ៏តិចតួចទៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធបណ្តាញរបស់សារធាតុពាក់កណ្តាលចម្លង (ដូចជា TiO2) ដើម្បីកែប្រែគម្លាតថាមពល (Bandgap) និងពង្រឹងសមត្ថភាពចម្លងអគ្គិសនីរបស់វាឱ្យកាន់តែប្រសើរ។ ដូចជាការបន្ថែមអំបិលមួយចិបទៅក្នុងសម្ល ដើម្បីធ្វើឱ្យរសជាតិកាន់តែមុត និងរំលេចចេញមកបានល្អជាងមុន។
Multi-walled carbon nanotubes (បំពង់កាបូនណាណូពហុស្រទាប់) ជារូបធាតុផ្សំពីអាតូមកាបូនដែលរៀបចំជាទម្រង់បំពង់រាងស៊ីឡាំងត្រួតស៊ីគ្នាជាច្រើនស្រទាប់។ ពួកវាមានផ្ទៃក្រឡាធំទូលាយ និងមានសមត្ថភាពចម្លងអគ្គិសនីបានយ៉ាងល្អ ដែលស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ប្រើជាសមាសធាតុពង្រឹងកម្រិតញាណរបស់អេឡិចត្រូត។ ដូចជាទុយោបឺតទឹកខ្នាតតូចល្អិតបំផុតដែលមានច្រើនជាន់ត្រួតគ្នា ដែលអាចបញ្ជូនចរន្តអគ្គិសនីបានលឿនដូចផ្លូវល្បឿនលឿន។
Solution combustion method (វិធីសាស្ត្រចំហេះសូលុយស្យុង) ជាបច្ចេកទេសសំយោគសារធាតុណាណូ ដោយលាយសារធាតុគីមីជាមួយឥន្ធនៈ (ដូចជា គ្លីស៊ីន) ហើយដុតកម្តៅឱ្យឆេះភ្លាមៗ ដើម្បីបង្កើតជាម្សៅភាគល្អិតកម្រិតណាណូដែលមានទំហំតូចល្អិត និងមានរចនាសម្ព័ន្ធរឹងមាំ។ ដូចជាការដុតកាំជ្រួចដែលឆេះយ៉ាងរហ័សក្នុងរយៈពេលខ្លី ហើយបន្សល់ទុកនូវផេះម៉ដ្ឋល្អិតៗដែលអាចយកទៅប្រើប្រាស់បន្តបាន។
Glassy carbon electrode (អេឡិចត្រូតកាបូនកញ្ចក់) ជាប្រភេទអេឡិចត្រូតធ្វើពីកាបូនដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធរលោងដូចកញ្ចក់ និងមានភាពធន់នឹងប្រតិកម្មគីមីខ្ពស់។ វាតែងតែត្រូវបានគេប្រើជាផ្ទៃទ្រនាប់ (Substrate) សម្រាប់បន្តក់ស្រោបសារធាតុចាប់សញ្ញាពីលើ។ ដូចជាជ្រញ់កាត់សាច់ដ៏រលោងស្អាត និងរឹងមាំមួយ ដែលគេយកមកប្រើសម្រាប់រៀបចំគ្រឿងផ្សំ (សារធាតុចាប់សញ្ញា) សម្រាប់ការធ្វើតេស្ត។
Electrocatalysis (អេឡិចត្រូតាកាលីស / យន្តការកាតាលីករអេឡិចត្រូគីមី) ជាការប្រើប្រាស់កាតាលីករ (សារធាតុជំរុញ) នៅលើផ្ទៃអេឡិចត្រូត ដើម្បីពន្លឿនអត្រានៃប្រតិកម្មអេឡិចត្រូគីមី (ឧទាហរណ៍ ការបំប្លែងនីទ្រីតទៅជានីត្រាត) ដោយទាមទារការប្រើប្រាស់ថាមពល (វ៉ុល) តិចជាងមុន។ ដូចជាការលាបប្រេងរំអិលលើច្រវាក់កង់ ដើម្បីឱ្យវាវិលបានលឿន និងងាយស្រួលជាងមុនដោយចំណាយកម្លាំងធាក់តិច។
Charge transfer resistance (រេស៊ីស្តង់ផ្ទេរបន្ទុក) ទំហំនៃកម្រិតរាំងស្ទះដែលកើតឡើងនៅពេលដែលអេឡិចត្រុងត្រូវធ្វើការផ្លាស់ទីឆ្លងកាត់ពីផ្ទៃរបស់អេឡិចត្រូតចូលទៅក្នុងសូលុយស្យុងអេឡិចត្រូលីត។ កាលណាតម្លៃនេះកាន់តែទាប មានន័យថាឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាកាន់តែមានប្រសិទ្ធភាព។ ដូចជាប៉ុស្តិ៍ត្រួតពិនិត្យរបស់ប៉ូលិសនៅលើដងផ្លូវ កាលណាប៉ុស្តិ៍កាន់តែតិច (រេស៊ីស្តង់ទាប) ឡាន (អេឡិចត្រុង) កាន់តែងាយស្រួលបើកឆ្លងកាត់ដោយរលូន។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖