Desenvolvimento e caracterização de dispositivo eletroquímico baseado em nanopartículas de cobre suportadas sobre grafeno para para detecção do herbicida glifosato

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Data

2018-04-25

Autores

Setznagl, Sarah

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

O glifosato é o agrotóxico mais usado no mundo e atualmente é detectado em amostras por métodos cromatográficos. A fim de contribuir com as limitações desta técnica, este trabalho apresenta uma nova alternativa para a análise deste pesticida através de uma técnica eletroanalítica. Trata-se de uma molécula não eletroativa e que, portanto, não é detectada voltametricamente com sua estrutura básica, seja na forma molecular ou iônica. No entanto, é possível detectá-la de forma indireta devido à sua propriedade de formar complexos com íons cúpricos. Um sensor foi desenvolvido para a detecção de glifosato, usando a técnica de voltametria de pulso diferencial (DPV) e um eletrodo de carbono vítreo (GC) modificado com um compósito de óxido de grafeno reduzido (rGO) e nanopartículas de cobre (CuNPs), sintetizado por método químico. O comportamento eletroquímico dos eletrodos GC/rGO-CuNPs foi caracterizado por voltametria cíclica (CV) em solução tampão fosfato (PBS) pH 7,4no intervalo de -0,3 a +0,2 V vs. Ag/AgCl/KCl (3,0 mol L-1), com velocidade de varredura de 50mV s-1. Foram observados processos de oxidação em 30 mV e redução em -180 mV, que comprovam que rGO foi modificado com as CuNPs.Por DPV, a diminuição na corrente de pico anódica do cobre em presença de glifosato, atribuída formação do complexo Cu(II)-glifosato, foi usada para quantificar o analito em amostras. Assim, o eletrodo desenvolvido foi avaliado e otimizado na detecção glifosato por DPV, e os melhores resultados obtidos foram nas seguintes condições: proporção de cobre de 30% em relação ao rGO, 100 mV de amplitude de pulso, incremento de potencial de 6 mV, velocidade de varredura de 10 mV s-1 e potencial e tempo de pré-concentração de -1V por 45s em solução PBS 0,2 mol L-1 pH 7,0. Com esses parâmetros, a figura de mérito foi linear nas faixas de concentração de 10 a 110 ƞmol L-1, 0,1 a 1,1 µmol L-1 e 1 a 11 µmol L-1 de glifosato. O compósito sintetizado é capaz de detectar glifosato e o sensor desenvolvido mostrou-se promissor para determinação de glifosato em meio aquoso.
Glyphosate is the most widely used pesticide in the world and is currently detected in samples by chromatographic methods. In order to contribute to the limitations of this technique, this work presents a new alternative for the analysis of this pesticide through an electroanalytical technique. It is a non-electroactive molecule and therefore is not detected voltammetrically with its basic structure, either in molecular or ionic form. However, it is possible to detect it indirectly because of its property of forming complexes with cupric ions. A sensor was developed for the detection of glyphosate using the differential pulse voltammetry (DPV) technique and a modified graphene oxide (GC) electrode with reduced graphene oxide (rGO) and copper nanoparticles (CuNPs), synthesized by chemical method. The electrochemical behavior of the GC / rGO-CuNPs electrodes was characterized by cyclic voltammetry (CV) in phosphate buffered saline (PBS) pH 7.4 in the range of -0.3 to +0.2 V vs. Ag / AgCl / KCl (3.0 mol L-1), with a scanning speed of 50mV s-1. Oxidation processes were observed at 30 mV and reduction at -180 mV, which proved that rGO was modified with CuNPs. By DPV, the decrease in the anodic peak current of copper in the presence of glyphosate, attributed the formation of Cu (II) -glyphosate, was used to quantify the analyte in samples. Thus, the electrode developed was evaluated and optimized for glyphosate detection by DPV, and the best results were obtained in the following conditions: copper ratio of 30% with respect to rGO, 100 mV of pulse amplitude, potential increase of 6 mV, scanning speed of 10 mV s-1 and potential and pre-concentration time of -1 V for 45 s in 0.2 mol L-1 PBS solution pH 7.0. With these parameters, the figure of merit was linear in the concentration ranges of 10 to 110 μmol L-1, 0.1 to 1.1 μmol L-1 and 1 to 11 μmol L-1 of glyphosate. The synthesized composite is capable of detecting glyphosate and the developed sensor showed to be promising for the determination of glyphosate in water samples.

Descrição

Palavras-chave

glifosato, grafeno, nanopartículas de cobre, eletroanalítica, Glyphosate, graphene, copper nanoparticles, electroanalytical

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