ISBN 978-85-85905-15-6
Área
Química Analítica
Autores
Gama, E.G. (UFG) ; de Oliveira, G.M. (UFG)
Resumo
As nanopartículas de ouro (AuNPs) têm sido muito utilizadas para a modificação de eletrodo de pasta de carbono, sendo em geral obtidas por processos ex situ e adicionadas posteriormente à pasta de carbono (PC). Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar a morfologia de ouro obtido por meio do processo de eletrodeposição diretamente dentro de uma pasta de carbono. Imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e transmissão (MET) indicaram a formação de eletrodeposito de ouro distribuído uniformemente sobre algumas placas de grafite, podendo apresentar tamanho nanométrico.
Palavras chaves
Eletrodepósitos; Nanopartículas de ouro; Eletrodo modificado
Introdução
O uso de eletrodos de pasta de carbono (EPC) em análises eletroanalíticas tem ganhado bastante atenção, principalmente pela possibilidade de modificação do material eletródico, o que pode levar a aumento na sensibilidade e seletividade do eletrodo (PEREIRA et al., 2002). A modificação de EPC por nanopartículas metálicas (NPs) tem despertado grande interesse devido às propriedades eletrônicas, ópticas, magnéticas e catalíticas que são diferentes do metal em escala convencional (KOMSIYSKA e STAIKOV, 2008). A modificação de EPC por NPs tem como vantagem o aumento no transporte de massa, diminuição da razão sinal/ruído, baixa resistência interna, aumento da atividade catalítica e aumento da área superficial efetiva (CAMPBELL e COMPTON, 2010). De modo geral, as NPs são obtidas ex situ e introduzida posteriormente na pasta de carbono (PC). A modificação de EPC por NPs pode ser realizada por eletrodeposição. Esta técnica é simples, tem baixo custo e possibilita maior controle na formação das NPs, além de possibilitar um maior controle no processo de nucleação e crescimento sobre a superfície do eletrodo. Por meio do controle da carga, corrente ou potencial aplicado é possível obter nanopartículas com tamanhos uniformes e densidade controlada (MATSUSHIMA et al., 2012). Entretanto, trabalhos apresentados na literatura têm realizado eletrodeposição de NPs somente na superfície do EPC. Nesse sentido, o propósito deste trabalho foi investigar as características morfológicas dos eletrodepósitos de ouro obtido sobre pó de grafite realizando-se a deposição dentro de uma PC modificada com HAuCl4/NaCl, de tal modo a se obter um eletrodo contendo AuNPs eletrodepositadas em todo seu volume eletródico.
Material e métodos
Os Eletrodos de Pasta de Carbono Modificado (EPCM) foram construídos em seringas de polipropileno (diâmetro interno de 4,45 mm) com contato elétrico feito por um fio de cobre. A pasta de carbono modificada foi preparada mantendo-se uma proporção em massa entre pó/óleo de 70%/30%. Para evitar a eletrodeposição de ouro sobre o fio de cobre, adicionou-se primeiramente uma quantidade de pasta de carbono não modificada de tal modo a recobrir o fio de cobre, seguido pela adição de 0,0200g de pasta de carbono (PC) contendo 1,0 × 10-6 - 5,0 × 10-4 mol HAuCl4/g PC e 1,0 × 10-3 mol NaCl/g PC. As eletrodeposições potenciostáticas (Ed = +0,200 V) e voltamétricas (Ei = +0,800 V; Ef = -0,200 V; ν = 20 mV s-1) com os EPCMs foram realizadas em solução aquosa de NaCl 1,0 mol/L. Para isso, utilizou-se um potenciostato/galvanostato IVIUM modelo Compactstat 800 mA/10V conectada a uma célula eletroquímica contendo três eletrodos (referência: Ag/AgCl, KCl 1,0 mol/L e contra eletrodo: fio de Pt). Após a eletrodeposição, retirou-se uma alíquota (0,0200g) de cada eletrodo e lavou alternadamente com: etanol (Synth®), solução 1,00 × 10-3 mol L-1 de NH3 (Synth®) e água destilada para retirar o óleo da amostra. Por fim, realizou-se a análise morfológica e estrutural dos eletrodepósitos por microscopia eletrônica de varredura (MEV), de transmissão (MET) e difração de raios X (DRX), utilizando-se um microscópio de detecção por elétrons retroespalhados modelo JSM IT 300 (JEOL ®) de baixo vácuo, microscópio eletrônico de transmissão modelo JEM-2100 (JEOL ®) equipado com EDS Thermo scientific e XRD Rigaku-Geigerflex®, 3 Kw, 60 Kv, respectivamente.
Resultado e discussão
A Fig.1(a) mostra uma curva voltamétrica típica para o EPCM contendo 5,00 ×10-4 mol HAuCl4/g PC, a qual mostra uma região catódica (c1), relacionada á redução de AuCl4- a Au, e uma anódica (a1), devido a oxidação do ouro. Outros estudos voltamétricos têm demostrados que a eletrodeposição de ouro na PC depende da concentração de AuCl4- e ocorre em todo o volume de PCM, porém preferencialmente na região mais próxima a interface PC/solução aquosa (Gama e de Oliveira, 2015). Os eletrodepósitos foram obtidos a partir dos EPCMs com várias concentrações de HAuCl4 na PC (1,00 ×10-6, 1,00 ×10-5, 1,00 ×10-4, 3,00 ×10-4 e 5,00 ×10-4 mol HAuCl4/g PC) e com várias cargas de deposição (1,60 × 10-6 C - 1,16 ×10-1 C), utilizando-se a deposição voltamétrica e potenciostática. A Fig. 1(b)-(g) mostra as micrografias de MEV típicas para os eletrodepósitos obtidos potenciostaticamente. De modo geral, verificou-se que a deposição de ouro ocorreu sobre algumas placas de carbono, apresentando um recobrimento uniforme. Verificou-se que o aumento de carga de deposição levou aparentemente ao aumento do número de placas recobertas. A análise por MET (Fig. 2) mostrou que os eletrodepósitos podem apresentar cristalitos de ouro de tamanho manométricos. Estas similaridades foram observadas tanto para eletrodepósitos obtido potenciostaticamente quanto voltametricamente. A análise por difração de raios X não foram conclusivas sobre a estrutura do eletrodepósito, pois não foi possível observar linhas de difração para o ouro metálico, mesmo para amostra com eletrodepósitos obtido com alta carga de deposição, isso se deve possivelmente ao fato da quantidade de ouro na pasta ser muito pequena.
Conclusões
Os estudos mostram a possibilidade de realizar a eletrodeposição de ouro dentro de uma pasta de carbono, sendo que as imagens de MEV indicaram que a eletrodeposição ocorreu sobre algumas placas de pó de grafite de forma homogênea, tanto para os depósitos obtidos voltametricamente quanto potenciostaticamente. Imagens de MET indicaram a possibilidade de formação de nanopartículas de ouro. Análises por difração de raios X, porém, não mostraram linhas de difração para o ouro metílico, possivelmente devido a quantidade de ouro disperso na pasta ser muito pequena.
Agradecimentos
Á CAPES pela bolsa de mestrado Pós Graduação em Ciências Aplicadas à Saúde/UFG Regional Jataí
Referências
CAMPBELL, F.W.; COMPTON, R. G., The use of nanoparticles in electroanalysis: an updated review. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 396, 241-259, 2010.
GAMA, E. G.; de Oliveira, G. M. Preparação e caracterização eletroquímica de um eletrodo de pasta de carbono modificado por eletrodepósitos de ouro obtido in situ. XX Simpósio Brasileiro de Eletroquímica e Eletroanalítica, 2015, Uberlândia.
KOMSIYSKA, L.; STAIKOV, G. electrocrystallization of Au nanoparticles on glassy carbono from HClO4 solution containing [AuCl4]-, Electrochimica Acta. 54, 168-172, 2008.
MATSUSHIMA, J. T.; SANTOS, L. C. D.; COUTO, A. B.; BALDAN, M. R.; FERREIRA, N. G.; Influência do eletrólito na eletrodeposição de nanopartículas de Cu sobre eletrodo de diamante dopado com boro. Química Nova. 35, 11-16, 2012.
PEREIRA, A. C.; SANTOS, A. D. S.; KUBOTA, L. T. Tendências em modificação de eletrodos amperométricos para aplicações eletroanalíticas. Química Nova, p. 1012-1021, 2002.
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