Caracterización de una superficie polimérica utilizada como plataforma para el diseño de sensores electroquímicos

BRENDA I. BELEIRO; MARIANELA J. VEGA; JUAN MANUEL LÁZARO MARTÍNEZ; SILVIA A. MISCORIA; LUIS E. OJEDA

CABA

Congreso; CaracterizAR 2020 - Caracterización de Materiales (Primera Edición, Modalidad Virtual); 2020

IQUIMEFA-UBA-CONICET

Un objetivo de gran interés en el campo del control medioambiental es el diseño, preparación y caracterización de sensores químicos altamente selectivos a contaminantes y que sean fácilmente transportables para mediciones in situ. Con esta premisa, hemos diseñado plataformas electroquímicas para la medición de cobalto en muestras reales complejas mediante la generación de un polímero sobre una plataforma carbonada. El polímero se obtuvo mediante polimerización electroquímica a partir de dimetilglioxima, DMG, molécula altamente selectiva al ión Co (II), preparada en buffer amonio y depositada sobre carbono vítreo mediante dos técnicas electroquímicas: voltamperometría cíclica y electrodeposición a potencial constante. Se estudió su comportamiento electroquímico evaluando su oxidación/reducción buscando el potencial adecuado para su posterior estudio y se realizaron estudios de caracterización de la superficie polimérica mediante microscopía electrónica, espectroelectroquímica y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X, XPS, buscando la densidad de la deposición y la presencia de pinholes necesarios para la posterior reacción electródica al enfrentarlo a muestras contaminadas.Se evaluaron los parámetros de mérito de los distintos sensores preparados variando la concentración de dimetilglioxima, pHs, tiempos y velocidades de deposición mediante voltamperometrías cíclicas y amperometrías. La muestra real de elección fue agua de mar contaminada con distintas cantidades de cobalto. Tanto los estudios voltamperométricos como los amperométricos demostraron que la respuesta del sensor no es interferida por el medio, lo cual es indispensable para la aplicación en muestras in situ. Se realizaron los estudios correspondientes a sensibilidad, selectividad, límite de detección, rango dinámico, estabilidad, reproducibilidad y repetitividad para todas las opciones, el estudio completo para conocer la performance analítica de los electrodos, arrojando valores de reproducibilidad menores al 5%, un rango dinámico de 0,1 ? 1,2 mM (R² = 0,999), y una sensibilidad de (43 ± 2) mA/mM.La presencia de la DMG, se confirmó a través de los estudios por XPS los cuales mostraron señales correspondientes a los nitrógenos de grupos oximas, y además, a nitrógenos reducidos, que teóricamente estarían asociados a sitios de polimerización de la molécula en cuestión.Los estudios por microscopía electrónica de barrido SEM evidenciaron formas semiesféricas características de los polímeros generados electroquímicamente. Por su parte, los ensayos de espectroelectroquímica demostraron que la cantidad de ciclos voltamperométricos para lograr la mayor densidad superficial se logra a los 30 ciclos, coincidiendo con los estudios voltamperométricos realizados a las superficies modificadas por esta técnica. La excelente performance del polímero, la combinación del rendimiento analítico con la comodidad de manipulación y el bajo costo de preparación, abren las puertas a nuevos diseños de sensores electroquímicos basados en polímeros electrogenerados sobre superficies electroactivas para hacer frente a las necesidades actuales de análisis químicos ambientales.