Desenvolvimento de eletrodos compósitos à base de negro de carbono e modificação eletroquímica com nanopartículas utilizando prata reciclada

Abstract

Esse trabalho foi dividido em dois capítulos. O capítulo I descreve o desenvolvimento de três eletrodos compósitos cuja fase condutora foi constituída de pó de negro de carbono (NC) e a fase isolante de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS), ácido polilático (PLA) e polietileno tereftalato glicol (PETG) denominados eletrodos NC-ABS, NC-PLA e NC-PETG, respectivamente, através do método de dissolução em solvente (Casting). Diferentes proporções de fase condutora e isolante para os eletrodos de NC-ABS, NC-PLA e NC-PETG foram preparadas, porém apenas os eletrodos constituídos por 35, 40 e 50 % de NC apresentaram características físicas adequadas para prosseguirem nas avaliações. Técnicas como Voltametria Cíclica (CV), Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS), Microscopia de Varredura Eletrônica (MEV), Espectroscopia Raman, Espectroscopia no Infravermelho e Espectroscopia de Raios X por Dispersão de Energia (EDS) foram utilizadas para caracterizar esses eletrodos morfologicamente e eletroquimicamente. A área eletroativa foi obtida por CV através da sonda eletroquímica [Fe(CN)6]-3/[Fe(CN)6]-4, sendo 0,1056 ± 0,0011 cm2, 0,0644 ± 0,0014 cm2 e 0,1082 ± 0,0086 cm2 para os eletrodos NC50%-ABS50%, NC50%-PETG50% e NC50%-PLA50%, respectivamente. O gráfico Nyquist mostrou que o diâmetro do semicírculo é menor para os eletrodos com maiores proporções de NC (50%, m/m), indicando menor resistência a transferência de elétrons para essas proporções. Os eletrodos NC50%-ABS50%, NC50%-PETG50% e NC50%-PLA50% foram testados para avaliar o desempenho analítico através da voltametria de onda quadrada (SWV) por redissolução anódica para quantificação de chumbo e os LDs obtidos foram 2,84 x10-8 mol L-1, 1,87 x10-7 mol L-1 e 2,77 x10-8 mol L-1 para NC50%-ABS50%, NC50%-PETG50% e NC50%-PLA50%, respectivamente. O capítulo II trata da modificação por eletrodeposição da superfície dos eletrodos de NC50%-ABS50%, NC50%-PETG50% e NC50%-PLA50% com nanopartículas de prata (AgNPs) através do uso de prata proveniente de solução padrão de AgNO3, chamada AgNPs-Ag+-(Padrão) e prata recuperada de rejeitos de processo de revelação fotográfica chamada AgNPs-Ag+-(Fotográfica). Foram realizados estudos de caracterização da superfície dos eletrodos por MEV, EDS, Espectroscopia no Infravermelho e Raman, que dentre outras informações confirmaram a presença de AgNPs na superfície de todos os eletrodos compósitos. A EIS apresentou resultados de Rct menores para os eletrodos modificados com AgNPs-Ag+-(Padrão), seguidos pelos modificados com AgNPs-Ag+-(Fotográfica) e não modificados. Os LDs para quantificação de Pb2+ por SWV de redissolução anódica foram de 1,87 x10-9 mol L-1 e 1,87 x10-9 mol L-1 para NC50%-ABS50%- AgNPs-Ag+-(Padrão) e NC50%-ABS50%- AgNPs-Ag+- 8 (Fotográfica); 9,03 x10-9 mol L-1 e 2,08 x10-8 mol L-1 para NC50%-PETG50%-AgNPs-Ag+-(Padrão) e NC50%-PETG50%-AgNPs- AgNPs-Ag+-(Fotográfica); 4,10 x10-9 mol L-1 e 7,63 x10-9 mol L-1 para NC50%-PLA50%-AgNPs-Ag+-(Padrão) e NC50%-PLA50%-AgNPs-Ag+-(Fotográfica). As modificações se mostraram precisas através dos resultados de testes de repetibilidade e reprodutibilidade e exatas através dos resultados dos testes de recuperação. Através do emprego do método desenvolvido utilizando o eletrodo com melhor desempenho eletroanalítico e modificado com AgNPs-Ag+-(Fotográfica), o NC50%-ABS50%, o metal pesado chumbo foi quantificado em amostras de águas doces superfíciais de um rio localizado em Itaboraí, RJ. Concentração de chumbo de 0,273 ± 0,009 mg L-1 (n=3) foi determinada nas amostras coletadas.