Eletrodos de carbono cerâmico modificados com óxidos de estanho e nióbio para aplicação como sensores eletroquímicos - Ciórcero, Juliane Rutckeviski (2019)
Neste trabalho foram preparados eletrodos de carbono cerâmico modificados com SnO2 (ECC/SiO2-SnO2); Nb2O5 (ECC/SiO2-Nb2O5) bem como óxido mistos de SnO2 e Nb2O5 (ECC/SiO2-SnO2-Nb2O5), utilizando como precursores inorgânicos o dibutildiacetato de estanho e cloreto de nióbio, respectivamente. O estudo das variáveis em processo de síntese são de fundamental importância para o desenvolvimento de dispositivos voltamétricos. Desta forma, a síntese do ECC/SiO2-SnO2 foi otimizada via planejamento fatorial 23, onde estudou-se os seguintes fatores: quantidade de catalisador (HCl), proporção entre grafite:precursor orgânico e quantidade de precursor inorgânico (dibutildiacetato de estanho). O tratamento estatístico dos dados mostrou que apenas a interação de segunda ordem efeito da quantidade de catalisador × precursor inorgânico foi significativo com um nível de confiança de 95%, para a resposta eletroquímica do sistema. Os demais sistemas: ECC/SiO2-Nb2O5 e ECC/SiO2-SnO2-Nb2O5, foram sintetizados baseados nos valores otimizados para o ECC/SiO2-SnO2. Os materiais obtidos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG), difração de raios X (DRX), Espectroscopia RAMAN, espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS) e técnicas voltamétricas (voltametrias cíclicas e de pulso diferencial). A partir das análises de XPS confirmou-se a formação das ligações Si-O-Sn e Si-O-Nb, a partir dos deslocamentos nos valores de energia de ligação Sn 3d3/2 e Nb 3d, devido à interação de Sn ou Nb com os grupos silanóis da sílica. Estes resultados foram corroborados com as medidas de FTIR, as quais evidenciaram a presença de bandas pouco intensas na região de 615 cm-1- 620 cm-1 , referente ao estiramento Si-O do grupo SiOH, as quais apresentaram-se deslocadas para menores números de onda devido a formação da ligação Si-O-Sn ou Si-O-Nb. Os espectros Raman mostraram que a razão entre a intensidade das bandas do carbono D e G (ID/IG) aumentou a medida que os dopantes foram adicionados na estrutura do eletrodo. Os valores obtidos foram: ECC/SiO2 = 0,0452; ECC/SiO2-SnO2 = 0,066; ECC/SiO2-Nb2O5 = 0,1224 e ECC/SiO2-SnO2-Nb2O5 = 0,3962, indicando que a inclusão destes óxidos aumenta o grau de desordem do sistema, sendo assim maior o número de defeitos. Através de análises MEV-FEG dos eletrodos obtidos, observou-se que a incorporação dos óxidos de nióbio e de estanho ocorreu de forma homogênea e dispersa sobre a matriz de sílica. A incorporação desses óxidos proporcionou um incremento da resposta do eletrodo para detcção de levofloxacino (LEVO) com Ipa = 147,0 μA para o ECC/SiO2 e Ipa = 228,8 μA para ECC/SiO2-SnO2, após otimizaçao. Para os demais sistemas, obteve-se um Ipa = 196,0 μA para o ECC/SiO2-Nb2O5 e Ipa = 214,0 μA para ECC/SiO2-SnO2-Nb2O5, indicando que estes óxidos mistos quando incorporados na rede de sílica proporcionam um incremento de corrente facilitando o processo de transferência de elétrons. Estes compósitos de carbono cerâmico foram utilizados para detecçao de LEVO e em todos os sistemas observou-se aumento linear da corrente de pico com o aumento da concentração de LEVO na faixa de 6,21 × 10−5 a 6,97 × 10−4 mol L-1. Para o sistema ECC/SiO2-SnO2 obteve-se limites de detecção e quantificação iguais a LD = 1,13 X 10-5 mol L-1 e LQ = 3,80 X 10-5 mol L-1, ECC/SiO2-Nb2O5, LD = 3,48 X 10-5 mol L-1 e LQ = 1,16 X 10-4 mol L-1, e para o ECC/SiO2-SnO2-Nb2O5 LD = 5,05 X 10-4 mol L-1 e LQ = 1,68 X 10-3 mol L-1.