Síntese e caracterização de adutos de aminoácidos ao MWCNT-Ox para análise olfativa e detecção de VOC's com sensores impedimétricos

Abstract

O desenvolvimento de plataformas de análise olfativa para a detecção não invasiva de Compostos Orgânicos Voláteis (VOCs) é uma fronteira emergente no diagnóstico clínico e monitorização ambiental. Este trabalho apresenta a síntese de Nanotubos de Carbono de Paredes Múltiplas (MWCNTs) funcionalizados com aminoácidos (L-Arginina, Ácido L-Glutâmico e L-Lisina) para aplicação como sensores em um nariz eletrônico impedimétrico. A rota de síntese via aminação nucleofílica foi elucidada por técnicas espectroscópicas e morfológicas. A análise de FTIR comprovou o mecanismo de abertura de anel pela substituição da banda de epóxido por modos vibracionais de ligação C-N preservando os grupos carboxilatos livres. A espectroscopia Raman sugeriu a integridade da estrutura do GO e estimou e a densidade de defeitos (sp3 ), revelando variações na razão ID/IG após funcionalização. Adicionalmente, o XPS confirmou o enriquecimento superficial de nitrogênio, sugerindo fortemente a funcionalização com aminoácidos. A caracterização elétrica revelou mecanismos de condução do sensor, mostrando que a adição de aminoácidos aos MWCNT os torna condutores de prótons em atmosfera úmida. O desempenho coletivo do array foi avaliado frente a vapores de Acetona, Etanol e Metanol. A Análise de Componentes Principais (PCA) demonstrou a formação de clusters distintos, e o modelo classificador (LDA) alcançou uma acurácia média de 69,5%. A matriz de confusão revelou excelente discriminação para Etanol e Metanol, com taxas de acerto superiores a 92%. Embora a Acetona tenha apresentado sobreposição parcial, os resultados validam o uso da engenharia de superfície com aminoácidos para modular a seletividade e a paisagem eletrônica de nanossensores de carbono.