Preparação de eletrodos quimicamente modificados com sílicas organofuncionalizadas, aplicados à detecção de micropoluentes emergentes

Abstract

Neste trabalho foram preparadas duas sílicas quimicamente modificadas, a partir da sílica gel 60, com área superficial específica (SBET) de 391,93 m2 g-1. As sílicas foram inicialmente modificadas via reação de silanização com a molécula de 3-aminopropiltrietóxissilano (APTES) formando o material denominado SiN, que em seguida foi funcionalizado separadamente com o pesticida ácido-2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) e com glutaraldeído por rota heterogênea, obtendo-se os materiais funcionalizados SiD e SiG respectivamente. Os materiais foram caracterizados através de análises elementares de C, H e N, medidas de porosidade, análises termogravimétricas, espectroscopia na região de infravermelho e RMN de 29Si e 13C. As análises elementares indicaram as quantidades de e 1,15 10-3 mol 2,4-D por grama de SiD e 1,57 10-3 mol de glutaraldeído por grama de SiG. As medidas de área superficial, volume de poros e de diâmetro médio de poros dos materiais, mostraram uma diminuição em relação ao material de partida. Os espectros de FTIR apresentaram bandas características dos grupos imobilizados na superfície das sílicas. As superfícies funcionalizadas (SiD e SiG) foram utilizadas na confecção de eletrodos de pasta de carbono quimicamente modificados e estes eletrodos foram utilizados na detecção eletroquímica dos micropoluentes 2,4-D e catecol em soluções aquosas diluídas, sendo que para o último, foi também testada uma composição de SiG com lacase suportada. Foram efetuados estudos de voltametria cíclica, determinando-se a presença de um par redox para o 2,4-D em 150 e 482 mV e de um par redox para o catecol em 180 e 455 mV. Medidas de diferencial de pulso para se determinar os pHs ótimos para a detecção das analito foram efetuadas nos intervalos de redução dos analitos, determinando-se os valores ótimos de pH 3 e pH 5 para a quantificação de 2,4-D e catecol respectivamente. Foram construídas curvas de corrente de pico em função da concentração do analito nos pHs ótimos, afim de ser atestar a viabilidade do uso dos materiais (SiD e e SiG) na obtenção como sensores eletroquímico, determinando-se assim os limites de detecção de 7,57 ppb para o 2,4-D e 0,300 ppb para o catecol. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

In this work, were prepared two chemically modified silica from silica gel 60 with specific surface area ( SBET ) of 391,93 m2 g- 1. The silicas were initially modified through silanization reaction with 3- aminopropyltriethoxysilane ( APTES ) forming SIN, which was then functionalized separately with the pesticide 2,4- dichlorophenoxyacetic acid (2,4- D) and glutaraldehyde through the heterogeneous route, thus obtaining the materials SiD and SiG respectively. The materials were characterized by elemental analyzes of C, H and N, measurements of porosity, thermogravimetric analysis, infrared spectroscopy and 29Si and 13C NMR. Elemental analyzes indicated amounts of 1,15 10-3 mol of 2,4-D per gram of SiD and 1,57 10-3 mol of glutaraldehyde per gram of SiG. The surface area measurement, pore volume and average pore diameter of the materials, showed a decrease compared to the starting material. FTIR spectra showed characteristics bands from immobilized groups on the silica´s surface. The functionalized surfaces (SiD and SiG) were used to manufacture carbon paste electrodes chemically modified and these were used in the electrochemical detection of catechol and 2,4- D micropollutants in dilute aqueous solutions, and for the last, it was also SiG tested with laccase supported sample. Cyclic voltammetry tests were carried out determining the presence of a redox couple for 2,4 -D in 150 and 482 mV and a redox pair to catechol at 180 and 455 mV. Measurements of differential pulse to determine the optimum pH for the detection of analyte were performed at intervals of analytes reduction, establishing the optimum values of pH 3 and pH 5 for quantification of 2,4-D and catechol, respectively. Curves of peak current as function of analyte concentration at optimum pH were performed in order to attest the viability of (SiD SiG) material as electrochemical sensors, the detection limits of 7,57 ppb to 2,4-D and 0,300 for catechol were found.