Síntesis, caracterización y aplicación de fases nanoestructuradas para el análisis de especies metálicas mediante fluorescencia de rayos-X por reflexión total

Los materiales nanoparticulados han adquirido un gran auge por sus interesantes propiedades con aplicación en numerosas áreas como la electrónica, biomedicina, análisis medioambiental, catálisis, etc. Las principales características que hacen los materiales nanoparticulados una potente herramienta de trabajo en el ámbito del análisis medioambiental, son su elevada área superficial y el gran número de sitios activos en su superficie. Éstos materiales presentan una apreciable fracción de sus átomos en la superficie, proporcionando una elevada área superficial. Los materiales nanoestructurados tienen una potencial aplicación en procesos de extracción y microextracción proporcionando las siguientes ventajas: i) elevada capacidad de adsorción; ii) elevada área adsortiva; iii) baja resistencia a la difusión; iv) procesos rápidos. En el presente trabajo de investigación se busca la preparación de nuevos recubrimientos para microextracción en fase sólida (SPME) mediante la incorporación de diversos nanomateriales tales como nanopartículas de metales nobles (Pd, Pt, Au, Rh) inmovilizadas sobre fibras de sílice o capilares de acero, para su utilización como materiales sorbentes selectivos de elementos metálicos a nivel traza (Hg, hidruros de As, Se, Bi, etc, y de organometálicos volátiles) y posterior determinación de estos elementos mediante espectrometría de absorción atómica en célula de cuarzo y espectrometría de absorción atómica electrotérmica en horno de grafito, así como en acoplamientos entre la vaporización electrotérmica y la espectrometría de masas con fuente de plasma. Asimismo se busca el desarrollo de nuevas fases nanoparticuladas sorbentes aplicadas a la extracción en fase sólida (SPE), como alternativa a los sorbentes convencionales. Los nanomateriales empleados para la mejora de las propiedades de fases sólidas en extracción son los fullerenos y nanotubos de carbono (CNTs), alúmina nanoparticulada (Al2O3) y óxidos nanoparticulados tales como TiO2. En todos los casos, la selectividad de los materiales nanoparticulados empleados para SPE, se puede mejorar modificando o derivatizando el nanomaterial. Por otra parte, se desarrollan materiales nanoparticulados magnéticos para procesos de sorción en discontinuo (“in batch”). Se busca la preparación de nanoparticulas magnéticas core-shell. Éstas se pueden utilizar para la extracción selectiva de especies metálicas a nivel traza, y finalizada la extracción se separan fácilmente de la matriz mediante un campo magnético. Finalmente las nanoparticulas magnéticas core-shell con la especie metálica de interés se redispersan para la determinación del elemento de interés mediante Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total (TXRF). Igualmente, se busca el acoplamiento de otras técnicas de microextracción, como la microextracción en gota (SDME) o microextracción líquido-líquido dispersiva (LLDME), con la técnica de Fluorescencia de Rayos X por Reflexión Total (TXRF). Con las técnicas de microextracción en fase líquida se emplean diferentes fases extractantes (disolventes orgánicos convencionales y suspensiones de nanopartículas de metales nobles), para la extracción y preconcentración selectiva de elementos metálicos y organometálicos a nivel traza. De este modo se busca desarrollar nuevos métodos para el muestreo y preparación de la muestra, de bajo coste, con un uso mínimo de reactivos y con una elevada sensibilidad. Los nuevos métodos de preparación de muestra se pueden acoplar a diferentes técnicas de medida, proporcionando procedimientos simples que se pueden aplicar para la especiación y determinación de especies metálicas de interés a niveles traza en diversas matrices (aguas naturales, alimentos, tejidos biológicos, etc).Os materiais nanoparticulados adquiriron un grande auxe polas súas interesantes propiedades con aplicación en numerosas áreas como a electrónica, biomedicina, análise ambiental, catálise, etc. As principais características que fan os materiais nanoparticulados unha potente ferramenta de traballo no ámbito da análise ambiental, son a súa elevada área superficial e o gran número de sitios activos na súa superficie. Estes materiais presentan unha apreciable fracción dos seus átomos na superficie, proporcionando unha elevada área superficial. Os materiais nanoestructurados teñen unha potencial aplicación en procesos de extracción e microextracción proporcionando as seguintes vantaxes: i) elevada capacidade de adsorción; ii) elevada área adsortiva; iii) baixa resistencia á difusión; iv) procesos rápidos. No presente traballo de investigación búscase a preparación de novos recubrimentos para microextracción en fase sólida (SPME) mediante a incorporación de diversos nanomateriais tales como nanopartículas de metais nobres (Pd, Pt, Au, Rh) inmobilizadas sobre fibras de sílice ou capilares de aceiro, para a súa utilización como materiais sorbentes selectivos de elementos metálicos a nivel traza (Hg, hidruros das, Se, Bi, etc, e de organometálicos volátiles) e posterior determinación destes elementos mediante espectrometría de absorción atómica en célula de cuarzo e espectrometría de absorción atómica electrotérmica en forno de grafito, así como en acoplamentos entre a vaporización electrotérmica e a espectrometría de masas con fonte de plasma. Así mesmo búscase o desenvolvemento de novas fases nanoparticuladas sorbentes aplicadas á extracción en fase sólida (SPE), como alternativa aos sorbentes convencionais. Os nanomateriais empregados para a mellora das propiedades de fases sólidas en extracción son os fullerenos e nanotubos de carbono (CNTs), alumina nanoparticulada (Al2O3) e óxidos nanoparticulados tales como TiO2. En todos os casos, a selectividade dos materiais nanoparticulados empregados para SPE, pódese mellorar modificando ou derivatizando o nanomaterial. Por outra parte, desenvólvense materiais nanoparticulados magnéticos para procesos de sorción en discontinuo (" in batch"). Búscase a preparación de nanoparticulas magnéticas core-shell. Estas pódense utilizar para a extracción selectiva de especies metálicas a nivel traza, e finalizada a extracción sepáranse doadamente da matriz mediante un campo magnético. Finalmente as nanoparticulas magnéticas core-shell coa especie metálica de interese redispérsanse para a determinación do elemento de interese mediante Fluorescencia de Raios X por Reflexión Total (TXRF). Igualmente, búscase o acoplamento doutras técnicas de microextracción, como a microextracción en gota (SDME) ou microextracción líquido-líquido dispersiva (LLDME), coa técnica de Fluorescencia de Raios X por Reflexión Total (TXRF). Coas técnicas de microextracción en fase líquida empréganse diferentes fases extractantes (disolventes orgánicos convencionais e suspensións de nanopartículas de metais nobres), para a extracción e preconcentración selectiva de elementos metálicos e organometálicos a nivel traza. Deste modo búscase desenvolver novos métodos para a mostraxe e preparación da mostra, de baixo custo, cun uso mínimo de reactivos e cunha elevada sensibilidade. Os novos métodos de preparación de mostra pódense adaptar a diferentes técnicas de medida, proporcionando procedementos simples que se poden aplicar para a especiación e determinación de especies metálicas de interese a niveis traza en diversas matrices (augas naturais, alimentos, tecidos biolóxicos, etc).Ministerio Español de Economía y Competitividad | Ref. CTQ2009-06956/BQUMinisterio Español de Economía y Competitividad | Ref. CTQ2012-32788Xunta de Galicia | Ref. 10PXIB 314030 PRUniversidade de Vigo | Ref. 09VIA0