Nanocompósitos de óxido de ferro e óxido de grafeno : síntese, caracterização e aplicação em sensores voltamétricos para detecção de bisfenol A

Abstract

Neste trabalho é proposta a síntese e caracterização estrutural de nanocompósitos de óxido de ferro (ION) e óxido de grafeno (GO) e sua aplicação em sensores voltamétricos para a detecção de bisfenol A (BPA) em amostras de papel térmico e água de lago. Os nanocompósitos são produzidos pela síntese in situ de ION na presença de GO, via reação redox de íons Fe2+ e GO em meio alcalino com proporções variadas Fe2+/GO. A estrutura e a morfologia são caracterizadas por espectroscopias UV-Vis, Raman, difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de elétrons de área selecionada (SAED) e medidas de potencial zeta e diâmetro hidrodinâmico (DH). Observa- se que as folhas de GO são decoradas com ION esféricas, sendo estas compostas pelas fases magnetita (Fe3O4) e maguemita (γ-Fe2O3). Observa-se também a redução da fase GO para óxido de grafeno reduzido (RGO). Para avaliar a aplicação em sensores, os nanocompósitos ION-RGO são depositados sobre substratos de quartzo e de vidro condutor tipo ITO pela técnica de automontagem camada por camada (ou layer-by-layer, LbL). A partir dos espectros de UV-Vis, medidas de espessura por microscopia de força atômica (AFM) e análise elementar por espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDS), constata- se que a massa de ION-RGO adsorvida aumenta exponencialmente com o número de imersões do substrato na suspensão do nanocompósito. Os experimentos de voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) do eletrodo de ITO modificado com o filme de nanocompósito mostram uma correlação entre carga, área eletroativa e rugosidade superficial. O eletrodo modificado exerce forte efeito eletrocatalítico na oxidação do BPA, o qual é atribuído à oxidação prévia da superfície do ION para formar Fe3+ seguida pela condução dos elétrons pela fase RGO. Sob condições otimizadas de voltametria de pulso diferencial (VPD), o sensor proposto apresenta três faixas lineares de trabalho: 0,09-1,17 (r2 = 0,999), 1,17-3,81 (r2 = 0,995) e 3,81-8,20 (r2 = 0,998), e limite de detecção (LD) de 15 nmol L-1 . O sensor pode ser usado por pelo menos 20 medidas consecutivas com perda de sensibilidade inferior a 15%. A determinação de BPA em uma amostra de papel térmico não mostra diferença (a 95% de confiança) entre aquela realizada com o sensor e HPLC/UV. A resposta do sensor não é influenciada pela composição da matriz nem por outros poluentes emergentes. O sensor a base de ION-RGO é promissor para a detecção de BPA em diferentes matrizes.