Synthesis and functionalization of gold nanoparticles using a commercial model of humic substance

Corantes orgânicos são uma importante classe de poluentes ambientais, sendo que a natureza da interação de tais espécies com ácidos húmicos determina seu comportamento e destino ambiental. Este trabalho investiga abordagens diferentes para a síntese de nanopartículas de ouro-ácido húmico (NPs Au/AH), o desempenho destas partículas como sensores para a determinação de traço de corantes orgânicos e da natureza da sua interação química com ácidos húmicos por técnicas de espectroscopia Raman intensificada por superfície (surface-enhanced Raman scattering, SERS). As nanopartículas de ouro foram obtidas de forma direta em meio aquoso. A síntese foi realizada na presença de ácido húmico em vários valores de pH e na presença e na ausência de citrato de sódio. Nesta abordagem, o ácido húmico apresenta propósitos diferentes. Na síntese das nanopartículas, ele serve como agente redutor e para a estabilização da superfície, impedindo a coalescência das nanopartículas em meio aquoso. Considerando-se a utilização de nanopartículas como substratos SERS-ativos, o ácido húmico serve como uma fase de extração associada com a plataforma SERS, favorecendo a interação dos corantes orgânicos com as nanopartículas metálicas. Esta abordagem pode ser utilizada para aumentar a sensibilidade e seletividade da técnica SERS e evitar a interferência de outras espécies em solução. É também importante mencionar que o ácido húmico dá origem a um espectro Raman muito fraco e, portanto, não interfere de forma significativa na detecção espectroscópica das espécies de interesse. As NPs Au/AH obtidas foram caracterizadas por espectroscopia eletrônica, microscopia eletrônica de varredura e SERS, a fim de estabelecer uma correlação entre a sua morfologia, plasmon superficial, e seu uso potencial como substratos SERS. As NPs Au/AH foram utilizadas como substratos SERS no estudo de corantes têxteis aniônicos e catiônicos. Os espectros Raman, nestes casos, foram atribuídos ao complexo formado pelo ácido húmico e cada uma das espécies de interesse. Os resultados obtidos revelaram uma dependência significativa entre as propriedades morfológicas e eletrônicas das NPs Au/AH com o procedimento de síntese, e também uma interação preferencial entre as nanopartículas e os corantes catiônicos. Conclui-se que as NPs Au/AH podem proporcionar uma abordagem útil para a caracterização espectroscópica de espécies relevantes para o ambiente e sua interação química com os ácidos húmicos, através do uso da espectroscopia Raman intensificada pela superfícieOrganic dyes are an important class on environmental pollutants, and the nature of the interaction of such species with humic acid strongly determines their environmental behavior and fate. This work investigates different approaches for the synthesis of humic acid-gold nanoparticles (HA-AuNP), the performance of these particles as sensors for trace determination of organic dyes and the nature of their chemical interaction with humic acids by surface-enhanced Raman scattering (SERS). The Au nanoparticles were obtained by direct fabrication in aqueous media.The synthesis were carried out in the presence of humic acid at various pH values, and in the presence and absence of sodium citrate. In this approach, humic acid serves different purposes. In the synthesis of the nanoparticles, they serve as reducing agent and for surface stabilization, preventing coalescence of the nanoparticles in aqueous media. Considering the use of the nanoparticles as SERSactive substrates, the humic acid serves as an extraction phase associated with the SERS platform, favoring the interaction of the organic dyes with the metallic nanoparticles. This approach can be used to enhance the sensitivity and selectivity of SERS technique and avoid interference from other species in solution. It is also important to mention that the humic acid gives rise to a very weak Raman spectrum, and therefore does not interfere significantly in the spectroscopic detection of the species of interest. The obtained HA-AuNPs were characterized by electronic spectroscopy, scanning electron microscopy and SERS, in order to establish a correlation between their morphology, surface plasmon, and their potential use as SERS platforms. The HA-AuNPs have been applied as SERS substrates for anionic and cationic textile dyes. The recorded Raman spectra are, in these cases, assigned to the complex formed by the humic acid and each of the species of interest. The obtained results revealed a significant dependence on the morphological and electronic properties of the HA-AuNPs with the synthesis procedure, and also a strong interaction between the nanoparticles and cationic dies. We conclude that HA-AuNP may provide a valuable approach for the spectroscopic characterization of environmentally relevant species and their chemical interaction with humic acids, through the use of surface enhanced Raman spectroscop