12° ENTEQUI - ELETRODOS DE FELTRO DE CARBONO ELETRODEPOSITADOS COM AZUL DA PRÚSSIA PARA A DETERMINAÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO

ELETRODOS DE FELTRO DE CARBONO ELETRODEPOSITADOS COM AZUL DA PRÚSSIA PARA A DETERMINAÇÃO DE PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO

AUTORES: Nantes, K. (UFVJM) ; Santos, T. (UFVJM) ; Afonso, A. (UFVJM)

RESUMO: Neste trabalho foi relatado a modificação simples, de baixo-custo e eficaz de eletrodos de feltro de carbono (FC) eletrodepositados com azul da prússia (AP) para a determinação de peróxido de hidrogênio (H₂O₂). O comportamento eletroquímico foi analisado por voltametria cíclica em uma célula tradicional de três eletrodos. Os resultados indicaram que o eletrodo de FC modificado com AP obteve uma boa resposta eletroativa para a determinação de H₂O₂.

PALAVRAS CHAVES: Azul da Prússia; Feltro de Carbono; Peróxido de Hidrogênio

INTRODUÇÃO: O Peróxido de hidrogênio (H₂O₂), exerce papéis importantes em processos fisiológicos, como sinalização celular. Porém, em níveis elevados, pode ser prejudicial para a saúde, acarretando danos celulares, doenças cardiovasculares e até câncer (MEIER J. et al., 2019). Para melhor compreensão em relação ao seu papel dentro dos sistemas biológicos, torna-se de extrema importância o desenvolvimento de sensores capazes de determiná-lo e quantificá- lo. O Feltro de carbono (FC) é um material carbonáceo que possui alta porosidade, preço baixo, boa área de superfície de contato e flexibilidade. Porém, o material possui baixa reversibilidade e seletividade. Através da modificação da superfície do FC é possível melhorar a transferência de elétrons, possibilitando sua utilização como eletrodo. A eletrodeposição de metais é uma das formas que se mostra eficaz (LE; BECHELANY; CRETIN, 2017). O Azul da Prússia (AP) é um hexacianoferrato que possui características e propriedades eletroquímicas relevantes para um material de modificação, já que sua estrutura possibilita uma melhor transferência dos íons. Porém, o material possui baixa estabilidade química e baixa estabilidade em pH neutro atrapalhando seu uso em sensores biológicos (KATIC et al. 2019). Segundo Scholz et al. (2001), há uma forte interação entre o azul da Prússia coloidal e os íons hexacianoferrato dissolvidos com a superfície da goethita (α- FeOOH). A ferroxita (δ-FeOOH) é outro óxido de ferro e hidróxido de óxido que possui propriedades de superfície análogas às da goethita (LIMA, 2019). Este estudo teve como objetivo, desenvolver um sensor eletroquímico para determinação de H₂O₂ com eletrodos de FC modificados com AP.

MATERIAL E MÉTODOS: A síntese do δ-FeOOH, foi realizada seguindo o procedimento relatado por MEIRA et al., (2020). Um potenciostato/Galvanostato Autolab modelo PGSTAT128N e uma célula convencional de três eletrodos foram utilizados nos estudos, com o eletrodo de platina (Pt) como contra-eletrodo, o Ag/AgCl (KCl saturado) como eletrodo de referência e FC como eletrodo de trabalho. Os FC's utilizados foram cortados para apresentarem 1 x 2 cm², sendo que apenas 1cm² era submerso em solução. A eletrodeposição do AP foi realizada através de voltametria cíclica utilizando como solução modificadora uma mistura de K₃Fe(CN)₆ e δ- FeOOH 5 mM em KCl 0,5 M pH 2, faixa de varredura de 0 a 0,5 V com velocidade de 20 mV/s e 100 ciclos voltamétricos. As determinações foram realizadas utilizando uma solução estoque de H₂O₂ 1M e Tampão fosfato 0,2 M pH 7,0. Foram adicionados volumes referentes as concentrações de 10, 50, 100, 500 uM de H₂O₂.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Figura 1 mostra o aumento gradativo de corrente do pico característico do hexacianoferrato durante a eletrodeposição, ao longo dos ciclos, elucidando a formação do AP. Com o avanço do processo, foi observado que os picos se tornaram maiores, apontando a formação de materiais com características eletroativas sobre a superfície do feltro de carbono como eletrodo. A sensibilidade do eletrodo FC/AP ao H₂O₂ é evidente a partir dos voltamogramas cíclicos apresentados na Figura 2, registada numa solução tampão fosfato de pH 7 antes e depois da adição de 10, 50, 100 e 500 μM de H₂O₂. Como é possível verificar no gráfico, a presença de H₂O₂ causa um aumento da intensidade da corrente relacionada a redução do H₂O₂. O uso do valor de pH neutro pode fornecer uma variedade de aplicações potenciais para a determinação do H₂O₂, especialmente em baixas concentrações, sendo uma característica importante para o funcionamento de sensores e biossensores (HUSMANN; NOSSOL; ZARBIN, 2014).

Voltamograma da eletrodeposição de AP em FC

100 ciclos voltamétricos na solução modificadora de K3Fe(CN)6 e δ-FeOOH 5 mM pH 2, faixa de varredura de 0 a 0,5 V e velocidade de 20 mV/s.

Determinação de Peróxido de Hidrogênio no eletrodo de FC modificado co

Voltamogramas dos testes com os eletrodos de FC/AP para a determinação de Peróxido de Hidrogênio com as concentrações de 10, 50, 100, 500 uM.

CONCLUSÕES: A partir dos resultados, é possível identificar que o eletrodo de FC foi modificado com sucesso por meio da eletrodeposição de AP, onde o comportamento eletroquímico foi analisado por voltametria cíclica. Além disso, o eletrodo de FC eletrodepositado com AP detectou H₂O₂ em solução tampão pH 7 nas concentrações de 10, 50, 100 e 500 μM.

AGRADECIMENTOS: Agradecemos a UFVJM, CAPES e CNPq.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: DE MEIRA, F. H.; RESENDE, S. F.; MONTEIRO, D. S.; PEREIRA, M. C. et al. A Non‐enzymatic Ag/δ‐FeOOH Sensor for Hydrogen Peroxide Determination using Disposable Carbon‐based Electrochemical Cells. Electroanalysis, 32, n. 10, p. 2231-2236, 2020.

HUSMANN, Samantha; NOSSOL, Edson; ZARBIN, Aldo José Gorgatti. Carbon nanotube/Prussian blue paste electrodes: Characterization and study of key parameters for application as sensors for determination of low concentration of hydrogen peroxide. Sensors and Actuators B, 192 (2014) 782– 790.

LE, T. X. H.; BECHELANY, M.; CRETIN, M. Carbon felt based-electrodes for energy and environmental applications: A review. Carbon, v. 122, p. 564-591 2017.

LIMA, A. L. D. Catalisadores baseados em óxidos e oxihidróxidos de Fe modificados com Nb: obtenção de azoxibenzeno via oxidação de anilina em fase líquida. Dissertação, PPGQuim, UFOP, Ouro Preto, MG, 2019.

KATIC, V. et al. 3D Printed Graphene Electrodes Modified with Prussian Blue:
Emerging Electrochemical Sensing Platform for Peroxide Detection. ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 11, 35068−35078.

MEIER, J. et al. Hydrogen Peroxide Sensors for Biomedical Applications. Chemosensors, 7(4), 64, 2019.

SCHOLZ, F. et al. The Interaction of Prussian Blue and Dissolved Hexacyanoferrate Ions with Goethite (a-FeOOH) Studied to Assess the Chemical Stability and Physical Mobility of Prussian Blue in Soils. Ecotoxicology and Environmental Safety, 49, 245-254, 2001.