Desenvolvimento de eletrodos quimicamente modificados com silsesquioxano para detecção seletiva de isômeros de compostos fenólicos

Abstract

Neste trabalho, dois diferentes eletrodos quimicamente modificados foram desenvolvidos utilizando o polímero cloreto de 3-n-propil-4-picolina silsesquioxano (Si4Pic+Cl-), os quais foram aplicados na detecção seletiva de isômeros de compostos fenólicos. No primeiro caso, um eletrodo de pasta de carbono (do inglês, carbon paste electro de - CPE) foi modificado com a forma insolúvel em água do Si4Pic+Cl-, o qual foi denominado CPE/Si4Pic+Cl-. Este eletrodo foi empregado como sensor eletroquímico na detecção de isômeros do dihidroxibenzeno utilizando voltametria de pulso diferencial (do inglês, differential pulse voltammetry - DPV). A separação entre os potenciais de pico de oxidação da hidroquinona (HQ) e do catecol (CC) foi suficiente (114 mV) para realizar uma detecção seletiva. As curvas de calibração obtidas foram lineares na faixa de concentração de 10,0 a 450,0 µmol L-¹ para a HQ (R = 0,9983) e de 10,0 a 300,0 µmol L-¹ para o CC (R = 0,9974). O limite de detecção foi de 10,0 µmol L-¹ para ambos os isômeros. Além disso, o CPE/Si4Pic+Cl- apresentou uma boa estabilidade e repetibilidade, mostrando-se um sensor eletroquímico promissor para detecção seletiva destes compostos. Já no segundo caso, a forma solúvel em água do Si4Pic+Cl- foi utilizada como estabilizante de nanopartículas de ouro (AuNPs). A solução coloidal obtida (AuNPs-Si4Pic+Cl-) contendo AuNPs com tamanho médio de 4,5 nm foi aplicada na modificação da superfície de um eletrodo de carbono vítreo (do inglês, glassy carbon electrode - GCE). O dispositivo obtido, denominado GCE/AuNPs-Si4Pic+Cl-, foi então testado como sensor eletroquímico na detecção de isômeros do nitrofenol. Através da técnica de DPV, o para-nitrofenol (p-NF) e para o orto-nitrofenol (o-NF) foram detectados separadamente e simultaneamente. Para detecção simultânea, a separação dos potenciais de pico de redução dos dois isômeros foi de 144 mV. Sob as condições otimizadas, as correntes de pico de redução de ambos os compostos aumentaram linearmente com o aumento de suas concentrações na faixa de 0,1 a 1,5 µmol L-¹. Os limites de detecção obtidos foram 43,0 nmol L-¹ e 54,0 nmol L- ¹ para o p-NF e oo-NF, respectivamente. Estes resultados indicaram que o GCE/AuNPs-Si4Pic+Cl- pode ser utilizado como sensor eletroquímico tanto para determinação individual quanto simultânea destes nitrocompostos.<br>

Abstract: This study describes the development of two different chemically modified electrodes with the 3-n-propyl-4-picolinium silsesquioxane chloride (Si4Pic+Cl-) polymer, which were applied in the selective detection of isomers of phenolic compounds. The first one, a carbon paste electrode (CPE) was modified with a water-insoluble form Si4Pic+Cl-, which was named CPE/Si4Pic+Cl-. This device was used as an electrochemical sensor for the detection of dihydroxybenzene isomers using differential pulse voltammetry (DPV). The separation between the oxidation peak potentials of hydroquinone (HQ) and catechol (CC) was large enough (114 mV) to perform a selective detection. The calibration curves were linear over the concentration range from 10.0 to 450.0 µmol L-¹ for HQ (R = 0.9983) and 10.0 to 300.0 µmol L- ¹ to CC (R = 0.9974). The limit of detection was 10.0µmol L-¹ for both isomers. In addition, the CPE/Si4Pic+Cl- exhibited good repeatability and stability, showing it is a promising electrochemical sensor for the simultaneous determination of dihydroxybenzene isomers. The second one, the water-soluble form Si4Pic+Cl- was used as a stabilizing agent for the synthesis of gold nanoparticles (AuNPs). This silsesquioxane allowed obtaining welldispersed AuNPs with an average particle size of 4.5 nm. The liquid suspension of AuNPs stabilized in Si4Pic+Cl- (AuNPs- Si4Pic+Cl-) was deposited by the drop coating method onto a glassy carbon electrode (GCE) surface to build a sensor (GCE/AuNPs-Si4Pic+Cl-) which was used for the detection of nitrophenol isomers. Through the DPV technique, o-nitrophenol (o-NP) and p-nitrophenol (p-NP) were detected individual as well as simultaneous. To simultaneous detection, the separation between the reduction peaks of isomers was 144 mV. Under optimized experimental conditions the reduction peak current increased with increasing concentrations of both nitrophenol isomers in the rangeof 0.1-1.5 µmol L-¹. The detection limits were 43.0 nmol L-¹ and 54.0nmol L-¹ for o-NP and p-NP, respectively. These findings indicate that then AuNPs-Si4Pic+Cl- material is a very promising candidate to assemble electrochemical sensors for practical applications in the field of analytical chemistry.