Preparação de titânio fosfatado adsorvido com o Corante Azul de Metileno para aplicação como sensores eletroquímicos.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Materiais

Autores

Souza, J. (UNESP) ; Cumba, L. (UNESP) ; do Carmo, D. (UNESP)

Resumo

O dióxido de titânio (TiO2) é um material promissor por possuir baixa toxidade e sensibilidade. Tais propriedades são potencializadas pela incorporação de fósforo ao TiO2, aumentando a área superficial, possuindo assim a capacidade de adsorver corantes orgânicos, como o azul de metileno. O corante foi adsorvido no titânio fosfatado, obtendo assim o TiPAM, será utilizado no campo da eletrocatálise e eletroquímica. O material foi caracterizado por voltametria e UV-Visível. Os voltamogramas cíclicos da pasta de grafite modificado com TiPAM exibiram dois pares redox bem definidos. Mostrando–se sensíveis a diferentes concentrações de sulfito de sódio, sendo um potencial candidato para a confecção de sensores eletroquímicos.

Palavras chaves

Azul de metileno; titânio; titânio fosfatado

Introdução

O dióxido de titânio (TiO2) comumente conhecido como oxido de titânio (TiO), é um oxido metálico (RIBEIRO, P.C.), semicondutor do tipo n (STROPPA et al., 2008), estudado tanto dopado quanto puro (AYON, A. A.). Os principais métodos de síntese são: Sol- gel (HUSSAIN et al., 2010; YANG et al., 2006) e método Pechini (ALMEIDA et al., 2010). Esse material possui propriedades favoráveis à pesquisa, as mais importantes são o polimorfismo, anfoterismo e a fotoquímica. A incorporação de fósforo e corantes Fenotiazínicos como por exemplo o azul de metileno, ao TiO2 potencializa as propriedades deste material, aumentando a sua área superficial, biocompatibilidade, estabilidade química e sensibilidade (GONÇALVES, A.), tais fatores são altamente importantes pois as reações ocorrem na superfície do material. Atualmente os materiais com uma elevada área superficial, são importantes no campo da eletrocatálise e eletroquímica, especialmente na preparação de eletrodos quimicamente modificados para o desenvolvimento de novos sensores e biossensores.

Material e métodos

O trabalho foi divido em duas etapas. A primeira constituiu- se em obter o titânio fosfatado, através de um béquer adicionando-se 35 mL de ácido fosfórico P.A. (85%), 20mL de isopropóxido de titânio (IV) e 10mL de água deionizada. Feito isso a mistura foi deixada em repouso ao abrigo da luz por 24 horas. Em seguida, a fase sólida formada foi separada por um funil de placa sinterizada (filtração a vácuo) e seca a temperatura de 70°C. O material obtido foi armazenado em um frasco de vidro fosco e denominado como TiP (CUMBA L. R. 2012. A segunda etapa consistiu na modificação do TiP com o corante azul de metileno adicionando- se 1,0 g de TiP em um béquer contendo 25 ml de água deionizada, e em seguida adicionando-se 25 mg de corante. A mistura foi mantida sob agitação durante 2h à temperatura ambiente. A fase sólida foi então separada através de filtração a vácuo em um funil de placa sinterizada obtendo assim o material de interesse. O mesmo foi lavado exaustivamente com água deionizada e etanol, seco a 70 °C e estocado ao abrigo da luz. Por questão de brevidade o material modificado foi descrito como TiPAM.

Resultado e discussão

A Fig. 1 ilustra o UV-Vis das amostras TiP (titânio fosfatado) e TiPAM. Em A observa-se um pico em torno de 400 e 450 nm, característicos do TiP. Em B observa-se três bandas, onde em I o pico encontra-se em torno de 400 à 450, característico do TiP e em III uma absorbância com comprimento de onda de 664 nm característico do azul de metileno (ALMEIDA, C.A.P. et al.), provando que houve uma síntese e modificação eficaz. A Fig. 2A ilustra o voltamograma cíclico do eletrodo de pasta de grafite modificado com TiPAM. Observou-se dois pares redox pico I e II com potenciais médio de E°’1=0,109V, E°’1=0,463V respectivamente. A Fig. 2B ilustra os voltamogramas cíclicos da pasta de grafite na presença de sulfito de sódio 2,0×10-3 mol L-1 (curva a), não apresentando nenhum par redox na faixa de potencial estudado e os voltamogramas da pasta de grafite modificada com o TiPAM na ausência (curva b) e na presença de sulfito de sódio 2,0×10-3mol L-1 (curva c). Pode-se verificar uma boa detecção do fármaco através da comparação dos voltamogramas cíclicos. A Fig. 2 C e D ilustra a curva analítica da corrente anódica do pico I e II em função da concentração de Sulfito de sódio para o TiPAM apresentando uma resposta linear de 4,0×10-3 a 5,0×10-4 mol L-1 com equação correspondente Y(μA)=9,00+5380,31[sulfito de sódio] para o pico I e Y(μA)=7,500×10-8+0,007[sulfito de sódio] para o pico II, um coeficiente de correlação de R2= 0,996 para o pico I e R2=0,998 para o pico II, limite de detecção de 2,92×10-4mol L-1 para o pico I e 3,41×10-4mol L-1 para o pico II, sensibilidade amperométrica de 5380,31 mA/mol L-1 para o pico I e 0,007 mA/mol L-1 para o pico II. Concluímos que este material é um potencial candidato para a construção de sensores eletroquímicos na determinação do sulfito de sódio.

Espectro UV/Vis: A) Titânio fosfatado (TiP) e B) Titânio fosfatado modificado com o corante azul de metileno (TiPAM).


Comportamento Voltamétrico e curva analítica do TiPAM em presença e ausência de Sulfito de sódio.

Conclusões

No presente trabalho foi possível concluir que o óxido de titânio quimicamente modificado com ácido fosfórico (TiP), seguido por uma adsorção com o corante azul de metileno formou um complexo extremamente eletroativo (CUMBA L. R. 2012). Sendo possível confeccionar eletrodos de pasta de grafite modificado e realizar estudos de eletro oxidação. Os eletrodos apresentaram limites de detecção e sensibilidades amperométrica razoáveis para a substância testada, sendo assim, tornam-se potenciais candidatos para a fabricação de sensores eletroquímicos, pois apresentam resposta rápida, eficaz.

Agradecimentos

CAPES e FAPESP- Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Proc.2012/05438- 1).

Referências

ALMEIDA, C.A.P.; DEBACHER, N.A.; DOWNS, A.J.; COTTET, L.; MELLO, C.A.D.; Removal of methylene blue from colored effluents by adsorption on montmorillonite Clay, Journal and Colloid and Interfaces Science, Brasil, v.332, p.46-53, 2009.

ALMEIDA, E. P. et al. Nanopowders of TiO2 obtained by combustion reaction: effect of fuels. NSTI-Nanotech, Anaheim, v. 1, n. 1, p. 566-569, 2010.

AYON, A. A. Drug Loading of nanoporous TiO2 Film. Biomedical Materials, Bristol, v. 1, n. 4, p. L11- L15, 2006.

CUMBA L. R. Preparação e aplicação eletroanalítica de complexos metálicos formados a partir de titânio (IV) e ácido fosfórico seguindo uma nova rota de síntese. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais), UNESP, p. 99, Ilha Solteira, 2012.

GONÇALVES, A. Obtenção e caracterização de revestimentos compostos de multicamadas de TiO2/TiN, Dissertação (Mestrado em Ciência), Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, Autarquia Associada à Universidade de São Paulo, p. 7, São Paulo, 2010.

HUSSAIN, M. et al. Synthesis, characterization, and photocatalytic application of novel TiO2 nanoparticles. Chemical Engineering Journal, Lausanne, v. 157, n. 1, p. 45-51, 2010.

RIBEIRO, P.C. et al. Caracterização estrutural e morfológica de nanocristais de TiO2 pelo método pechini. Revista Eletrônica de Materiais e Processos. Campina Grande, V. 5, n. 3, p. 58- 64, 2010.

STROPPA, D. G. et al. Obtenção de filmes finos de TiO2 nanoestruturado pelo
método dos precursores poliméricos. Química Nova, São Paulo, v. 31, n. 7, p.
1706-1709, 2008.

YANG, H. et al. Sol–gel synthesis of TiO2 nanoparticles and photocatalytic
degradation of methyl orange in aqueous TiO2 suspensions. Journal of Alloys and Compounds, Lausanne, v. 413, n. 1-2, p. 302–306, 2006.