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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22425
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Sensor voltamétrico para detecção de trinitrotolueno baseado em nanocompósito de óxido de grafeno reduzido e nanotubos de carbono |
Alternate title (s): | Voltammetric sensor for detection of trinitrotoluene based on nanocomposite of reduced graphene oxide and carbon nanotubes |
Author: | Castro, Sílvia Vaz Fernandes de |
First Advisor: | Munoz, Rodrigo Alejandro Abarza |
First member of the Committee: | Silva, Rodrigo Amorim Bezerra |
Second member of the Committee: | Marcolino Júnior, Luiz Humberto |
Summary: | O 2,4,6-trinitrotolueno (TNT) é um composto explosivo amplamente utilizado em ataques terroristas e combates militares. Devido a este uso, tem se tornado preocupação crescente nas áreas de segurança e meio ambiente. Desta forma, o presente trabalho apresenta pela primeira vez a detecção de TNT em sensor nanocompósito de óxido de grafeno reduzido/nanotubos de carbono de paredes múltiplas (rGO-MWCNT). A formação do filme fino deste nanocompósito ocorreu em interface imiscível de ciclohexano/água da mistura de MWCNT e rGO na solução bifásica. O substrato para o qual o filme foi transferido foi um eletrodo de diamante dopado com boro (BDD) e a técnica de voltametria de onda-quadrada foi utilizada para determinação de TNT. Também foram preparados filmes apenas com os nanomateriais separadamente e todas as superfícies foram avaliadas para fim de comparação. A técnica de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS) foi utilizada para caracterização dos materiais obtidos. Esta técnica permitiu o estudo das superfícies modificadas, evidenciando que os processos de transferência eletrônica para a sonda redox são facilitados na superfície modificada com o nanocompósito. O sensor também apresentou características analíticas melhoradas em comparação com o BDD não modificado e modificado com os precursores, como aumento de sensibilidade e precisão nas respostas. As propriedades sinérgicas de ambos nanomateriais de carbono na superfície modificada com o filme resultaram em um sensor de TNT com um limite de detecção de 0,019 μmol L-1, ampla faixa linear (0,5 - 1100 μmol L-1), com performance superior em comparação com outros sensores eletroquímicos produzidos com nanomateriais de carbono e que estão relatados na literatura. O método interfacial também apresentou uma boa reprodutibilidade para diferentes filmes obtidos para a determinação de TNT e uma boa estabilidade quando armazenado e utilizado em diferentes dias. O filme nanocompósito também fornece resposta seletiva para TNT frente a alguns nitrocompostos, como ciclotrimetilenotrinitramina (RDX), tetranitrato de pentaeritritol (PETN) e nitrobenzeno. Os resultados obtidos demonstram que o sensor se apresenta como uma grande promessa para a detecção de outros nitroaromáticos, bem como de outros analitos. |
Abstract: | 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) is an explosive compound widely used in terrorist attacks and military combats. Due to this use, it has become a growing concern in the areas of safety and environment. Thus, the present work presents for the first time the detection of TNT on reduced graphene oxide/multi-walled carbon nanotubes (rGO-MWCNT) nanocomposite. The thin film formation of this nanocomposite occurred at the cyclohexane/water immiscible interface of a mixture of MWCNT e rGO in the biphasic solution. The substrate for witch the film was transferred was a boron doped diamond (BDD) electrode and the square-wave voltammetry technique was used to determine TNT. Also films with only nanomaterials were prepared separately and all surfaces were evaluated for comparison purposes. The technique of Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) used to characterize the obtained materials. This technique allowed the study of the modified surfaces, evidencing that the electron transfer processes for the redox probe are facilitated on surface modified with the nanocomposite. The sensor also showed improved analytical characteristics compared to the unmodified BDD and modified with precursors, such an increased sensitivity and accuracy in responses. The synergistic properties of both carbon nanomaterials on the film-modified surface resulted in a TNT sensor with a detection limit of 0.019 μmol L-1, wide linear range (0.5 – 1100 μmol L-1), with superior performance compared to other electrochemical sensor produced with carbon nanomaterials and reported in the literature. The interfacial method also presented a good reproducibility for different films obtained for the determination of TNT and a good stability when stored and used on different days. The nanocomposite film also provides selective response to TNT against some nitrocompounds such a cyclotrimethylenetrinitramine (RDX), pentaerythritol tetranitrate (PETN) and nitrobenzene. The results obtained demonstrate that the sensor presents as a great promise for the detection of other nitroaromatics as well as of other analytes. |
Keywords: | TNT explosivo método interfacial resíduos forense segurança explosive interfacial method residues forensics security. Química grafeno nanotubos de carbono |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Química |
Quote: | CASTRO, Sílvia Vaz Fernandes de. Sensor voltamétrico para detecção de trinitrotolueno baseado em nanocompósito de óxido de grafeno reduzido e nanotubos de carbono. 2018. 85 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1192 |
Document identifier: | http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1192 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22425 |
Date of defense: | 27-Aug-2018 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Química |
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