Materiais porosos inorganofuncionalizados com Ti(IV) e Zr(IV) para aplicações eletroanalíticas

Abstract

O presente trabalho descreve a preparação de materiais porosos (MCM-41 e Zeólita FAU) inorganofuncionalizados com Titânio e Zircônio e subsequente modificação química com hexacianoferrato de níquel. Os materiais preparados foram caracterizados empregando diferentes técnicas: Espectroscopia na Região do Infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), Ressonância Magnética Nuclear (RMN), Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X (EDX), Análise Termogravimétrica (TGA), Porosidade e Área superficial. Após a obtenção dos materias (MTiNiH, MZrNiH, ZTiNiH e ZZrNiH), realizou-se um estudo sistemático sobre o comportamento voltamétrico desses materiais, empregando a técnica de Voltametria Cíclica (VC) e eletrodos de pasta de grafite. O voltamograma cíclico dos materiais MTiNiH e ZTiNiH exibiram um par redox bem definido com Eθ’= 0,49 V e os eletrodos de pasta de grafite modificados com MZrNiH e ZZrNiH exibiram um par redox com Eθ’= 0,50 V, atribuídos ao processo Fe(II)/Fe(III) em presença de níquel (II). Os eletrodos de pasta de grafite modificados com os materiais citados anteriormente mostraram-se sensível a concentrações de isoniazida e sulfito, sendo que apresentaram melhores desempenhos na eletro-oxidação catalítica da isoniazida. Após os testes de eletro-oxidação catalítica dessas substâncias, realizou-se uma investigação da influência dos principais interferentes, de forma que a interferência observada não se mostrou significativa para a isoniazida. Avaliou-se também a recuperação destas substâncias a partir de amostras de água da torneira e urina sintética. Para a eletro-oxidação catalítica da isoniazida, o eletrodo de pasta de grafite modificado com MTiNiH apresentou resposta linear com concentração em um intervalo de 2,0×10-5 a 5,0×10-4 mol L-1 de isoniazida com limite de detecção de 6,12×10-6 mol L-1. Já o eletrodo de pasta de grafite modificado com ZTiNiH apresentou resposta linear com concentração em um intervalo de 4,0×10-5 a 7,0×10-4 mol L-1 de isoniazida com limite de detecção de 4,9×10-5 mol L-1. Os materiais MTiNiH e ZTiNiH, se destacaram por apresentarem bons limite de detecção, excelente sensibilidade amperométrica e eficiência na recuperação em amostras reais. Desta maneira, os materiais MTiNiH e ZTiNiH são potenciais candidatos para a construção de sensores eletroquímicos na detecção de isoniazida.

The present work describes the preparation of porous materials (MCM-41 and FAU Zeolite) inorganofunctionalized with Titanium and Zirconium and subsequent chemical modification with nickel hexacyanoferrate. The prepared materials were characterized using different techniques: Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX), Thermogravimetric Analysis (TGA), Porosity and Surface Area. After obtaining the materials (MTiNiH, MZrNiH, ZTiNiH and ZZrNiH), a systematic study on the voltammetric behavior of these materials was performed using the Cyclic Voltammetry technique (CV) and modified graphite paste electrodes. The cyclic voltammogram of the MTiNiH and ZTiNiH materials exhibited a well-defined redox pair with Eθ’ = 0.49 V whereas the MZrNiH and ZZrNiH modified graphite paste electrodes exhibited a redox pair with Eθ’ = 0.50 V, all of them being assigned to the redox process Fe(II)/Fe(III) in the presence of nickel (II). The graphite paste electrodes modified with the aforementioned materials were sensitive to isoniazid and sulfite concentrations, and showed greater performance in the catalytic electrooxidation of isoniazid. After the catalytic electro-oxidation tests of these substances, the influence of the main interferents was investigated and so the observed interference was not significant for isoniazid. Recovery of these substances from tap water and synthetic urine samples was also evaluated. For the catalytic electro-oxidation of isoniazid, the MTiNiHmodified graphite paste electrode showed linear response with concentration in a range of 2.0×10-5 to 5.0×10-4 mol L-1 isoniazid with detection limit of 6.12×10-6 mol L-1. The ZTiNiHmodified graphite paste electrode presented linear response with concentration in a range of 4.0×10-5 to 7.0×10-4 mol L-1 isoniazid with detection limit of 4.9×10-5 mol L-1. The MTiNiH and ZTiNiH materials stood out for their great detection limit, excellent amperometric sensitivity and recovery efficiency in real samples. Thus, MTiNiH and ZTiNiH materials are potential candidates for the construction of electrochemical sensors for isoniazid detection.