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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3718
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Eletrodo de ouro nanoporoso como um sensor eletroquímico para detecção do contaminante emergente 2,6-dicloro-1,4-benzoquinona em amostras de água. |
Título(s) alternativo(s): | Nanoporous gold electrode as a chemical sensor for detection of the emerging contaminant 2,6-dichloro-1,4-benzoquinone in a water sample. |
Autor: | OLIVEIRA JUNIOR, José Antonio de |
Primeiro orientador: | SILVA, Iranaldo Santos da |
Primeiro membro da banca: | SILVA, Iranaldo Santos da |
Segundo membro da banca: | LUZ, Rita de Cassia Silva |
Terceiro membro da banca: | PAIXÃO, Thiago Regis Longo César da |
Resumo: | Durante o processo de desinfecção de águas residuais alguns compostos são formados, em especial a 2,6-dicloro-1,4-benzoquinona (2,6-DCBQ), pertencente à classe das halobenzoquinonas. Este composto possui relatos associados a casos de câncer e efeitos nocivos ao sistema endócrino em diferentes estudos realizados. Neste trabalho investigou-se a potencialidade de utilização de um filme de ouro nanoporoso como sensor eletroquímico para quantificação voltamétrica da 2,6-DCBQ. O processo de formação da estrutura nanoporosa consiste num método em três etapas eletroquímicas, levando uma rota de modificação simples, rápida e eficiente. O tempo de formação do filme nanoporoso, da segunda etapa de modificação, para obtenção do eletrodo modificado foi investigado, sendo estabelecido como tempo ótimo 15 min. Analisou-se o eletrodo em uma modificação de 3 estágios, por SEM e AFM. Posteriormente, foi avaliado o desempenho do sensor eletroquímico na detecção de 2,6-dicloro 1,4-benzoquinona (2,6-DCBQ). Um efeito eletrocatalítico pode ser notado devido a um aumento na corrente de pico faradáico anódico de 232,56% e uma diminuição de 80 mV no potencial de pico anódico em comparação com o eletrodo não modificado. Estudos posteriores mostraram a dependência da corrente de pico do analíto com a variação do pH, apresentando melhor sensibilidade em pH = 5,00. A cinética da reação redox é controlada por difusão, sendo transferidos dois elétrons nesta. Além disso, foi constatado que a oxidação da 2,6-DCBQ apresenta o mesmo número de prótons e elétrons envolvidos na reação (2 e- / 2 H+ ). O eletrólito de suporte avaliado como o mais eficiente dentre os testados foi o tampão citrato a uma concentração igual a 0,10 mol L-1 . A técnica de voltametria de onda quadrada mostrou melhor sinal analítico, dentre as técnicas usadas, os parâmetros de técnica otimizados foram: Eamplitude = 80 mV; Estep = 10 mV e Frequência = 25 Hz. Após uma otimização de todo os parâmetros experimentais, obteve-se desempenho notável na detecção de 2,6-DCBQ. O limite de detecção, limite de quantificação e sensibilidade foram 0,77 µmol L−1 , 2,56 µmol L−1 e 0,64 µA µmol L −1 , respectivamente. Com isto, a técnica foi aplicada na determinação de 2,6-DCBQ em amostras de água tratada (desionizada e torneira), coletadas no laboratório de eletroquímica (LELQ) no campus da Universidade Federal do Maranhão. O teste de recuperação realizado em água desionizada e água da torneira apresentou resultados de recuperação de 98,80% a 108,70%. Esses dados mostraram que o método otimizado é robusto, sensível, capaz de detecção de substrato com nenhuma / baixa interferências de matriz e adequado para aplicações de detecção em amostras de água tratada. |
Abstract: | Some compound are formed during wastewater disinfection process, especially 2,6-dichloro 1,4-benzoquinone (2,6-DCBQ), which belongs to halobenzoquinones. Reports associate this compound with cases of cancer and various other harmful effects on the endocrine system. In this work, the potential of using a nanoporous gold film as an electrochemical sensor for voltammetric detection of 2,6-DCBQ was investigated. Forming the nanoporous structure consists of a method proposed in the literature in three electrochemical steps, taking a simple, fast and efficient modification route. The formation time of the nanoporous film to obtain the modified electrode was investigated, being established as the optimal time 15 min. An insight into the effects of the anodizing/reduction process on the performance of a nanoporous gold electrocatalyst in an acidic medium was provided. The electrode was analyzed in a 3-stage modification by SEM and AFM. Subsequently, the performance of the electrochemical sensor in detecting 2,6-dichloro-1,4-benzoquinone (2,6-DCBQ) was evaluated. An electrocatalytic effect could be noted due to an increase in anodic faradaic peak current of 232,56% and an 80 mV decrease in anodic peak potential compared to the unmodified electrode. Studies after the dependence of the peak current of the analyte with pH variation, better sensitivity at pH = 5.00. The kinetics of the redox reaction is diffusion controlled, with two electrons being transferred in it. In addition, it was found that the oxidation of 2,6-DCBQ has the same number of protons and electrons generated in the reaction (2 e- / 2 H+ ). The supporting electrolyte showed the most efficiency among tested in the citrate buffer 0.1 mol L-1 results. In view of the system's reversibility, square wave voltammetry showed best analytical signal, the optimized technique parameters were: Eamplitude = 80 mV; Estep = 10mV and Frequency = 25Hz. After the optimization of the entire process, a remarkable performance in the detection of 2,6-DCBQ was obtained. The detection limit, quantification limit and sensitivity were 0,77 µmol L−1 , 2,56 µmol L −1 and 0,64 µA µmol L−1 , respectively. With this, the technique was applied to determine of 2,6-DCBQ in treated water samples (deionized and tap) collected in the electrochemical laboratory (LELQ) at the Federal University of Maranhão campus. The recovery test performed in deionized water and tap water showed recovery values range from 98.80% to 108.70%. These data showed that the optimized system is robust, sensitive, capable of substrate detection with no/low matrix interferences, and suitable for detection applications in treated water samples. |
Palavras-chave: | halobenzoquinonas; 2,6-DCBQ; ouro nanoporoso; sensor eletroquímico; Halobenzoquinones; 2,6-DCBQ; nanoporous gold; electrochemical sensor. |
Área(s) do CNPq: | Química |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/CCET |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA/CCET |
Citação: | OLIVEIRA JUNIOR, José Antonio de. Eletrodo de ouro nanoporoso como um sensor eletroquímico para detecção do contaminante emergente 2,6-dicloro-1,4-benzoquinona em amostras de água. 2021. 74 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2021 |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3718 |
Data de defesa: | 22-Jul-2021 |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUIMICA |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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JoséAntoniodeOliveiraJunior.pdf | Dissertação de Mestrado | 1,31 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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