Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/249705
Type: TESE DIGITAL
Title: Síntese de nanopartículas de ouro suportadas em sílicas mesoporosas funcionalizadas com cloreto de 3-n-propilpiridínio e sua aplicação em sensores eletroquímicos
Title Alternative: Synthesis of gold nanoparticles supported on mesoporous silicas functionalized with 3-n-propylpyridinium chloride and its application in electrochemical sensors
Author: Santos, Lucas Samuel Soares dos
Advisor: Gushikem, Yoshitaka, 1942-
Abstract: Resumo: O desenvolvimento de novos materiais baseados em sílica tem despertado um interesse cada vez maior do meio científico. Uma abordagem de interesse é o uso de sílicas mesoporosas funcionalizadas como suporte para nanopartículas. Estes materiais podem ser empregados em diversas aplicações, como em sensores eletroquímicos. No presente trabalho foram empregadas as sílicas mesoporosa desordenada (SMD) e a sílica ordenada SBA-15 funcionalizadas com o grupo orgânico 3-n-propilpiridínio como suporte para nanopartículas de ouro em diferentes concentrações do metal. As matrizes SMD e SBA-15 puras apresentaram área superficial de 658 e 921 m2 g-1, respectivamente. A matriz desordenada apresentou predominância de poros de 10,5 nm, enquanto que a SBA-15 apresentou poros de 8,8 nm de diâmetro. A incorporação do metal na superfície dos materiais híbridos foi realizada através da adsorção do íon AuCl4-. Os materiais híbridos SMD-PyCl e SBA-PyCl apresentaram capacidade máxima de adsorção de 1,44 e 1,92 x 10-4 mol g-1, respectivamente. Este foi reduzido na superfície dos materiais dando origem às nanopartículas de ouro. Os materiais resultantes (SMD-PyClAuX e SBA-PyClAuX) foram caracterizados através de diversas técnicas a fim de avaliar a formação das nanopartículas. Observou-se que com a formação das nanopartículas a área superficial foi reduzida e as nanopartículas apresentaram diâmetro inferior a 20 nm. Os materiais com maiores concentrações do metal apresentaram nanopartículas maiores e os materiais da matriz SBA-15 apresentaram nanopartículas menores que os materiais da matriz desordenada o que mostra a eficiência da SBA-15 no controle do tamanho das nanopartículas. As análises de termogravimetria mostraram que a degradação do grupo orgânico ocorreu na temperatura de 975 K. Portanto, os materiais foram submetidos a um tratamento térmico a esta temperatura para a completa remoção do ligante. Os materiais resultantes deste tratamento foram caracterizados por MET e DRX. Observou-se que com a remoção do ligante ocorreu o aumento do diâmetro das nanopartículas. Tal comportamento está relacionado com os fenômenos de coalescência, migração e amadurecimento de Ostwald. Os materiais obtidos foram caracterizados por técnicas eletroquímicas. Os materiais da matriz desordenada foram aplicados como sensores eletroquímicos para hidroquinona, catecol, resorcinol. Observou-se que o material com a menor concentração de ouro apresentou menor potencial de oxidação da hidroquinona (93 mV), o que pode estar relacionado com o menor diâmetro das nanopartículas. Com a remoção do ligante foi observada uma redução da sensibilidade do material. Tal comportamento pode estar relacionado a um efeito combinado das nanopartículas e o grupo orgânico, ou mesmo ao crescimento do diâmetro das nanopartículas metálicas. O material SMD-PyClAu1 foi capaz de detectar os analitos com limite de detecção de 0,39 µmol L-1 para hidroquinona e 4,1 µmol L-1 para catecol. Outro estudo foi realizado comparando o desempenho dos materiais das matrizes SMD e SBA-15 como sensores para nitrito. Observou-se que o material SBA-Au2 apresentou a maior corrente de pico dentre os materiais testados. Sua sensibilidade foi de 0,22 ?A L ?mol-1 e limite de detecção de 1,33 ?mol L-1, valores próximos ao descrito na literatura. Entretanto a região de linearidade (58 e 1570 µmol L-1) foi maior que a dos materiais descritos

Abstract: The development of new silica-based materials has aroused an increasing interest the scientific community. An approach of interest is the use of mesoporous functionalized silica as supports for nanoparticles. These materials can be employed in various applications, such as electrochemical sensors. In the present work were employed the disordered mesoporous silicas and silica ordered SBA-15 functionalized with 3-n-propylpyridinium organic group as gold nanoparticles support on different metal concentrations. The SMD matrices (sílica mesoporous disordered) and SBA-15 pure had a surface area of 658 and 921 m2 g-1, respectively. The disordered array showed the predominance of pores with diameter of 10,5 nm, while the SBA-15 showed 8,8 nm in pore diameter. The incorporation of metal on surface of the hybrid material was performed by ion adsorption AuCl4-. The hybrid materials SMD-PyCl and SBA-PyCl showed maximum adsorption capacity of 1,44 and 1,92 x 10-4 mol g-1, respectively. This was reduced on the surface of materials resulting in gold nanoparticles. The resulting materials (SMD-PyClAuX and SBA-PyClAuX) were characterized by various techniques to verify the formation of nanoparticles. It was observed that the surface area was reduced with the formation of nanoparticles and the nanoparticles presented diameter less than 20 nm. Materials with higher concentrations showed bigger metal nanoparticles and SBA-15 matrix material showed smaller nanoparticles than disorderly materials. This shows the efficiency of SBA-15 in controlling the size of nanoparticles. The thermogravimetric analysis showed that the degradation of the organic group occurred at a temperature of 975 K. Therefore, the materials were subjected to a thermal treatment at this temperature to remove the ligand. The materials resulted from this treatment were characterized by TEM and XRD. It was observed that with the organic removal the nanoparticles diameter was increased. This behavior is related to the phenomena of coalescence, migration and Ostwald ripening. The materials were characterized by electrochemical techniques. The materials of disordered matrix were applied as electrochemical sensors for hydroquinone, catechol, resorcinol. It was observed that the material with the lowest concentration of gold showed smaller oxidation potential for hydroquinone (93 mV), which can be related to the smaller diameter of the nanoparticles. With the removal of the organic groupr was observed a reduction in the sensitivity of the material. This behavior may be explained by a combined effect of nanoparticles and organic group, or even the growth of the diameter of the metal nanoparticles. The SMD-PyClAu1 material was capable of detecting analytes with a detection limit of 0.39 to 1 ?mol L-1 for hydroquinone and 4,1 ?mol L-1 for catechol. Another study was conducted comparing the performance of the materials from SMD and SBA-15 matrices as sensors for nitrite. It was observed that SBA-Au2 material showed the highest peak current among the tested materials. Its sensitivity was 0.22 ?A L ?mol-1 and the limit of detection was 1.33 ?mol L-1, similar values that described in the literature. However, the linearity region (58 to 1570 ?mol L-1) was greater than that of the materials described
Subject: Sílica
Híbridos orgânicos-inorgânicos
Nanopartículas
Sensor
Sol-gel
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

Files in This Item:
File SizeFormat 
Santos_LucasSamuelSoaresdos_D.pdf8.5 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.