Eletrodos modificados com filmes ultrafinos de nanopartículas de ouro/poli (líquido iônico) para detecção voltamétrica de triclosan

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2020.As nanopartículas de ouro (np-Au) são nanomateriais de grande interesse à modificação de eletrodos para sensores eletroquímicos, uma vez aumentam a área eletroativa e a atividade eletrocatalítica. Uma das aplicações diretas desses sensores é a detecção e quantificação de micropoluentes emergentes, cujo uso indiscriminado tem se tornado um problema para o meio ambiente. Dentre esses micropoluentes, o triclosan (TCS), foco desse trabalho, é um agente bactericida potente, encontrado em produtos de higiene pessoal como creme dental, xampu e sabonete líquido, cujos descarte e acúmulo no meio ambiente não são controlados. Portanto, o monitoramento do TCS no meio ambiente é de suma importância. Desta maneira, este doutorado teve por objetivos a síntese e caracterização de um novo nanocompósito de nanoparticulas de ouro e poli(líquido iônico), o cloreto de poli(1-vinil-3-N-carboximetilimidazólio), e seu uso como agente modificante de eletrodos de vidro condutor tipo ITO para a detecção voltamétrica de TCS. A estrutura do nanocompósito np-Au/PVAI foi elucidada por espectroscopia de absorção UV-Vis, espalhamento dinâmico de luz, mobilidade eletroforética e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A morfologia da superfície dos eletrodos foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). A cinética eletroquímica e o desempenho analítico foram avaliados por voltametria cíclica (VC), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e voltametria de pulso diferencial (VPD). O eletrodo desenvolvido realiza a oxidação eletroquímica do TCS em potenciais mais baixos e com correntes de oxidação mais altas do que o ITO sem modificação. Em condições otimizadas de VPD, a determinação eletroquímica do TCS forneceu os seguintes parâmetros: faixa linear de 10 -60 µmol.L-1, sensibilidade de 57,1 µA.cm-2/ µmol.L-1 e limite de detecção 0.098 μmol L−1(28.3 μg L−1). A determinação de TCS foi realizada com sucesso em amostras fortificadas de água do Lago Paranoá apresentando recuperação de 91 a 103%, mostrando que a resposta do eletrodo não é afetada por uma matriz complexa. Por fim, um creme dental de marca comercial foi avaliado simultaneamente pelo sensor eletroquímico e por HPLC, fornecendo o mesmo resultado (nível de confiança de 95%) que o indicado na embalagem do produto. Portanto, o eletrodo modificado com o compósito de npAu/PVAI é adequado para a detecção de TCS com alto nível de confiança.Gold nanoparticles (np-Au) are nanomaterials of great importance, especially for modification of electrodes for electrochemical sensors, since they enlarge both the electroactive surface area and electrocatalytic activity. A straightforward application of these sensors is on the detection and quantification of emerging pollutants, whose indiscriminate use has become a serious environmental problem. Among these pollutants, triclosan (TCS), focus of the present work, is a powerful bactericide agent found in personal care products such as tooth paste, shampoo and liquid soap, whose disposal and accumulation in the environment are not monitored. Therefore, monitoring of TCS in the environment is extremely important. In this way, the main goals of this doctorate work were the synthesis and characterization of a novel nanocomposite made of gold nanoparticles and a poly(ionic liquid), namely, poly(1-vinyl-3-Ncarboxymethylimidazolium), and its use as a modifying agent of ITO-type conducting glass electrodes for the voltammetric detection of TCS. The np-Au/PVAI nanocomposite structure was elucidated by UV-Vis spectroscopy, dynamic light scattering, electrophoretic mobility, and transmission electron microscopy. The electrodes morphology was evaluated by scanning electron microscopy. The electrochemical kinetics and analytical performance were evaluated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and differential pulse voltammetry (DPV). The developed electrode performs the TCS oxidation at lower potentials and higher currents than plain ITO. Under optimized DPV conditions, the electrochemical determination of TCS provided the following parameters: linear working range of 10-60 µmol.L-1, sensitivity of 57.1 µA.cm-2/ µmol.L-1, and limit of detection of 0.098 µmol L−1(28.3 μg L−1). The determination of TCS was performed successfully in fortified water samples from Lago Paranoá - Brasil (91 - 103% recovery), showing that the electrode response is not affected by such a complex matrix. Finally, a branded toothpaste was evaluated simultaneously by the electrochemical sensor and HPLC, providing the same result as that indicated on the product packaging. The modified np-Au PVAI electrode is therefore suitable for detecting TCS at a high level of confidence