Funcionalización no covalente de nanotubos de carbono con MCM-41: Diseño de una plataforma electroquímica de alta sensibilidad para el análisis de contaminantes emergentes.

VASCHETTI VIRGINIA M., TAMBORELLI ALEJANDRO; RIVAS GUSTAVO A.; DALMASSO PABLO R.

Corrientes Capital

Congreso; XI Congreso Argentino de Química Analítica (virtual); 2021

Los contaminantes emergentes (CE) engloban a todas aquellas sustancias químicas sintéticas o naturales (y sus productos de transformación) que no están reguladas aún o han sido reguladas recientemente por organismos gubernamentales1. La lista de sustancias pertenecientes a este grupo es por lo tanto muy amplia y se encuentra en constante expansión debido principalmente a la introducción de nuevos productos químicos comerciales. Los CEs se clasifican en más de 20 clases relacionadas con su origen, aquellas más reconocidas incluyen a los productos farmacéuticos y de cuidado personal (urbano), pesticidas y drogas veterinarias (agrícola y ganadero), surfactantes, aditivos para gasolina, lubricantes y colorantes (industrial)2. Debido a su naturaleza recalcitrante, los CEs no pueden ser eliminados por las plantas de tratamiento de efluentes mediante tecnologías de remoción convencionales, alcanzando así cursos de agua superficial, aguas subterráneas, fuentes de agua potable, suelos y sedimentos3. Esto supone un problema medioambiental grave ya que los efectos ecotoxicológicos de los CEs aún no se conocen en profundidad y, por lo tanto, los mismos representan un riesgo potencial para la salud humana y los ecosistemas4. Aunque la presencia de CEs en el medio ambiente se encuentra bien documentada, su detección y cuantificación a nivel traza aún supone un gran reto analítico, poniendo en evidencia la falta de métodos estandarizados y eficientes para su determinación en matrices complejas5. Así, esta comunicación discute el empleo de una plataforma electroanalítica conformada por una dispersión de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) en MCM-41 y N,N-dimetilformamida (DMF), para la determinación sensible de azul de metileno (AM), un colorante ampliamente utilizado en la industria textil y del papel, el cual fue seleccionado como CE modelo. La dispersión óptima utilizada (MWCNT-MCM-41) se obtuvo por sonicado de 0,75 mg de MWCNTs en 1 mL de dispersante (0,25 mg MCM-41 en DMF) durante 30 minutos. Los sensores electroquímicos (GCE/ MWCNT?MCM-41) fueron preparados depositando 20 uL de la dispersión MWCNT?MCM-41 sobre electrodos de carbono vítreo (GCE) y posterior evaporación del solvente. Se evaluó mediante voltamperometría cíclica (CV) la influencia de distintas variables experimentales en la respuesta analítica de los sensores: electrolito soporte, pH del medio y velocidad de barrido. La resolución óptima de la señal anódica y el valor máximo de corriente para el pico de oxidación (Ipa) se obtuvieron en ensayos llevados a cabo en H2SO4 0,1 M y pH 1,3. La variación de la velocidad de barrido mostró que la corriente del pico de oxidación aumenta con la velocidad mientras que su potencial (Epa) se desplaza hacia valores más positivos, encontrándose una relación lineal entre Ipa y la velocidad en el rango de 0,005 a 0,500 V s-1 (r = 0,998). Estos resultados indican que el proceso de electrooxidación para AM se encuentra controlado por la adsorción del colorante en la superficie del electrodo. De acuerdo con esto, se definió una etapa de preconcentración del analito para la cuantificación óptima del mismo. Mediante voltamperometría de barrido lineal (LSV) en un rango de potencial de -0,200 a 0,500 V, y a una velocidad de 0,100 V s-1, se analizaron diferentes tiempos de acumulación, determinándose saturación de la superficie entre 10 y 12 min de acumulación. Las curvas de calibración basadas en mediciones de LSV con preconcentración de 10 min mostraron que la concentración de AM es directamente proporcional a Ipa en el rango de 15 nM a 10 uM. El límite de detección (LOD) y la sensibilidad promedio para el sensor fueron 3,8 nM y (31,6 ± 0,5) x 106 uA M-1 (r = 0,996), respectivamente. La elevada sensibilidad que exhibe el sensor presentado en este trabajo, junto a la sencilla aplicación de la técnica LSV, demuestran que la electroquímica es una alternativa eficiente, rápida e idónea para el control in situ de la calidad medioambiental, además competitiva frente a técnicas analíticas avanzadas empleadas en la determinación selectiva de CEs, como lo son los colorantes industriales.