Determinação de carbendazim e 2,4,6 -triclorofenol em matriz aquosa usando eletrodos quimicamente modificados com materiais nanoestruturados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Freitas, Aline Alves
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/243707
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, 2022.
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spelling Determinação de carbendazim e 2,4,6 -triclorofenol em matriz aquosa usando eletrodos quimicamente modificados com materiais nanoestruturadosQuímicaEletrodosMateriais nanoestruturadosTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, 2022.Este trabalho descreve o desenvolvimento e otimização de dois eletrodos quimicamente modificados com materiais nanoestruturados aplicados na determinação de carbendazim e 2,4,6-triclorofenol em amostras de água natural e de uso doméstico. O primeiro eletrodo foi construído a partir da modificação de um eletrodo de carbono vítreo (GCE) com ß-ciclodextrina (ßCD) e nanopartículas de magnetita (Fe3O4NPs) estabilizadas em ácido ascórbico. As nanopartículas foram caracterizadas a partir das técnicas de microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia UV-Vis, nas quais foi possível constatar a formação de partículas esféricas bem dispersas indicando que o ácido ascórbico promoveu uma excelente estabilização do nanomaterial. O eletrodo quimicamente modificado (CME) foi caracterizado eletroquimicamente através das técnicas de voltametria de varredura linear e espectroscopia de impedância eletroquímica, ambas as técnicas demonstraram que a inclusão dos modificadores aumentou significativamente o desempenho do eletrodo devido as propriedades condutoras da magnetita e a capacidade supramolecular de reconhecimento da ß-ciclodextrina. Após a avaliação de desempenho, a construção do eletrodo proposto (Fe3O4NPs-AA-ßCD/GCE) e as condições experimentais foram otimizadas (17,5 mg de ßCD /1 mL de suspensão Fe3O4NPs (m/v); tampão acetato (0,1 mol L-1; pH 5,0); voltametria de onda quadrada: f=100 Hz, ?Ep =100 mV e ?Es=6,0 mV) sendo o CME aplicado na determinação do pesticida carbendazim (+0,88 V). A curva de calibração externa para o analito de interesse apresentou duas faixas lineares (I: 3,33 ? 13,29 µmol L-1, r=0,999; II: 16,61 ?29,82 µmol L-1, r=0,997) com limites de detecção e quantificação de 0,43 e 1,44 µmol L-1, respectivamente. O Fe3O4NPs-AA-ßCD/GCE também foi avaliado em termos de figuras de mérito, obtendo valores adequados de repetibilidade intra e inter-dia (RSD: 5,37% e 5,58%), bem como estabilidade (RSD: 5,32%) e seletividade (interferência =10%) frente a íons e outros pesticidas. A determinação do carbendazim foi realizada em amostras fortificadas de águas de lagoas usando o eletrodo proposto, que apresentou bons valores de recuperação (96,30% a 100,70%), e detecção com relação ao método espectrofotométrico UV-Vis (284 nm) utilizado como método comparativo. O segundo eletrodo foi desenvolvido a partir da modificação de GCE com uma dispersão contendo grafeno e nanopartículas de ouro (AuNPs) obtidas a partir de uma síntese verde utilizando extrato de araçá (Psidium cattleianum) como agente redutor e estabilizante. As AuNPs foram caracterizadas com microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia UV-Vis, e os resultados demonstraram que o extrato (Ext) foi eficaz na formação e estabilização das partículas, além de atuar como dispersante para o grafeno (GR). O eletrodo modificado foi caracterizado eletroquimicamente através da voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica, e ambas as técnicas confirmaram o bom desempenho da modificação devido à alta taxa de transferência de cargas das AuNPs e grande área superficial do GR. A construção do eletrodo proposto (AuNPs-Ext-GR/GCE) e as condições experimentais foram otimizadas (0,5 mg de GR /100 µL de suspensão AuNPs (m/v); tampão fosfato (0,1 mol L-1; pH 6,0); voltametria de onda quadrada: f=30 Hz, ?Ep =30 mV e ?Es=3,0 mV) sendo o CME aplicado na determinação do pesticida 2,4,6-triclorofenol (+0,72 V). A curva de calibração externa para o analito de interesse apresentou duas faixas lineares (I: 3,32 ? 19,60 µmol L-1, r=0,999; II: 22,80 ? 35,36 µmol L-1, r=0,999) com limites de detecção e quantificação de 0,28 e 0,95 µmol L-1, respectivamente. O AuNPs-Ext-GR/GCE também apresentou bons valores de repetibilidade intra e inter-dia (RSD: 5,85% e 3,89%), bem como estabilidade (RSD: 4,65%) e seletividade (interferência =10%) frente a íons, porém pouca especificidade na presença de clorofenóis. A detecção do 2,4,6-TCF foi realizada em amostras fortificadas de água de uso doméstico, resultando em valores apropriados de recuperação (102,03 a 105,61%), e determinação com relação ao método espectrofotométrico (200 nm). As metodologias desenvolvidas se mostraram adequadas e os eletrodos modificados obtiveram um bom desempenho na determinação de ambos os pesticidas, configurando-se como excelentes ferramentas analíticas aplicadas à análise da qualidade da água.Abstract: This work describes the development and optimization of two chemically modified electrodes with nanostructured materials applied in the determination of carbendazim and 2,4,6-tricholophenol in natural and domestic water samples. The first electrode was constructed from the modification of a glassy carbon electrode (GCE) with ß-cyclodextrin (ßCD) and magnetite nanoparticles (Fe3O4NPs) stabilized in ascorbic acid. The nanoparticles were characterized using transmission electron microscopy and UV-Vis spectroscopy techniques, in which it was possible to observe the formation of well-dispersed spherical particles, indicating that ascorbic acid promoted an excellent stabilization of the nanomaterial. The chemically modified electrode (CME) was electrochemically characterized by linear sweep voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy techniques, both techniques has shown that the inclusion of modifiers significantly increased the performance of the electrode due to the conductive properties of magnetite and supramolecular recognition ability of ß-cyclodextrin. The construction of proposed electrode (Fe3O4NPs-AA-ßCD/GCE) and experimental conditions were optimized (17.5 mg of ßCD /1 mL of Fe3O4NPs suspension (w/v); acetate buffer solution (0.1 mol L -1; pH 5.0); square wave voltammetry: f=100 Hz, ?Ep =100 mV and ?Es=6.0 mV) and the CME was applied in the detection of carbendazim pesticide (+0.88 V). The external calibration curve for the analyte showed two linear ranges (I: 3.33 ? 13.29 µmol L-1, r=0.999; II: 16.61 ? 29.82 µmol L-1, r=0.997) with detection and quantification limits of 0.43 and 1.44 µmol L-1, respectively. The CME (Fe3O4NPs -AA- ßCD/GCE) was also evaluated in terms of figures of merit, obtaining adequate values of intra and inter-day repeatability (RSD: 5.37% and 5.58%), as well as stability (RSD: 5, 32%) and selectivity (interference =10%) against ions and other pesticides. The detection of carbendazim was carried out in fortified samples of pond waters, applying the proposed optimized electrode, which showed good recovery values (96.30% to 100.70%), and detection values in relation to the UV-Vis spectrophotometric method (284nm) used as a reference. The second electrode was developed from the modification of GCE with a dispersion containing graphene and gold nanoparticles (AuNPs) produced from a green synthesis using araçá extract (Ext - Psidium cattleianum) as reducing agent and stabilizer. The AuNPs were characterized with transmission electron microscopy and UV-Vis spectroscopy, and the results showed that the extract was effective in the formation and stabilization of particles, in addition to acting as a dispersant for graphene (GR). The CME was electrochemically characterized by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy, both techniques confirmed the good performance of the modifications, due to the high charge transfer rate of the AuNPs and the large surface area of the GR. The construction of proposed electrode (AuNPs-Ext-GR/GCE) and experimental conditions were optimized (0.5 mg of GR /100 µL of AuNPs suspension (w/v); phosphate buffer (0.1 mol L-1; pH 6, 0); square wave voltammetry: f=30 Hz, ?Ep=30 mV and ?Es=3.0 mV) and the CME was applied in the determination of the pesticide 2,4,6-trichlorophenol (+0.72 V). The external calibration curve for the analyte showed two linear ranges (I: 3.32 ? 19.60 µmol L-1, r=0.999; II: 22.80 ? 35.36 µmol L-1, r=0.999) with detection and quantification limits of 0.28 and 0.95 µmol L-1, respectively. The CME (AuNPs-Ext-GR/GCE) also showed good intra and inter-day repeatability values (RSD: 5.85% and 3.89%), as well as stability (RSD: 4.65%) and selectivity (interference =10 %) against ions, but little specificity in the presence of chlorophenols compounds. The detection of 2,4,6-TCF was performed in fortified domestic water samples, resulting in appropriate recovery values (102.03 to 105.61%), and detection values compared to the reference spectrophotometric method (200 nm). Both developed methods proved to be adequate, and both modified electrodes achieved excellent performance in detecting both pesticides, configuring them as excellent analytical tools for water quality control analysis.Vieira, Iolanda da CruzUniversidade Federal de Santa CatarinaFreitas, Aline Alves2022-12-28T23:14:47Z2022-12-28T23:14:47Z2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis126 p.| il., gráfs.application/pdf379765https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/243707porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-01-04T11:07:00Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/243707Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732023-01-04T11:07Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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