Orientador: Ivo Milton Raimundo Júnior

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química

Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos nanossensores fluorescentes reutilizáveis para determinação de íons Cu(II) através do encapsulamento da rodamina B em nanopartículas de sílica (NPSRB ¿ 5), sintetizadas com base no método de Stöber. Objetivando identificar, compreender e, consequentemente,...

Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos nanossensores fluorescentes reutilizáveis para determinação de íons Cu(II) através do encapsulamento da rodamina B em nanopartículas de sílica (NPSRB ¿ 5), sintetizadas com base no método de Stöber. Objetivando identificar, compreender e, consequentemente, controlar todos os parâmetros envolvidos na síntese, foram realizados estudos uni e multivariado. No estudo univariado foram avaliados os efeitos da temperatura, velocidade de agitação, concentração do catalisador (hidróxido de amônio), concentração de água, razão molar [água] / [TEOS] e [etanol] / [TEOS]. No estudo multivariado foram avaliados os efeitos da água, TEOS, etanol e hidróxido de amônio. Os resultados do estudo univariado mostraram que todos os parâmetros estudados apresentaram influência no tamanho e morfologia das nanopartículas. No estudo multivariado foi possível identificar que as variáveis envolvidas na síntese apresentam tais efeitos somente em condições específicas. Após a identificação e, consequentemente, um maior controle dos parâmetros envolvidos na síntese de nanopartículas, iniciou-se o desenvolvimento dos nanossensores fluorescentes reutilizáveis. Neste trabalho dois nanossensores foram desenvolvidos com concentração do catalisador (NH3) de 0,18 mol L-1 para o nanossensor 1, e 0,70 mol L-1 para o nanossensor 2. O nanossensor 2, produzido em uma síntese de 2 h, não apresentou resposta a íons Cu(II) (supressão de fluorescência), isso porque as nanopartículas não possuíam porosidade, o que impediu o acesso dos íons Cu(II) à rodamina. O nanossensor 1, desenvolvido em uma síntese de 7 h, apresentou resposta a íons Cu(II). O reagente luminescente foi adicionado em diferentes estágios da síntese (2, 3, 4 e 5 h), onde o nanossensor com a adição da rodamina B em 5 h de síntese apresentou os melhores resultados. O nanossensor apresentou faixa linear entre 2,0 ¿ 12,0 µmol L-1, limite de detecção de 0,40 µmol L-1, limite de quantificação de 1,3 µmol L-1, tempo de resposta de 50 s e seletivo a íons Cu(II) podendo ser reutilizado 3 vezes. O nanossensor foi aplicado na determinação de íons Cu(II) em cachaça, produzindo resultados que não diferiram significativamente ao nível de confiança de 95 % dos resultados obtidos por espectrometria de absorção atômica

Abstract: In this work, a reusable fluorescent nanosensor for determination of Cu(II) ions was developed by encapsulating rhodamine B in silica nanoparticles synthesized based on Stöber method. In preliminary studies, it was possible to identify a relationship between the performance of nanossensor...

Abstract: In this work, a reusable fluorescent nanosensor for determination of Cu(II) ions was developed by encapsulating rhodamine B in silica nanoparticles synthesized based on Stöber method. In preliminary studies, it was possible to identify a relationship between the performance of nanossensor and the properties of the silica nanoparticles. In order to identify, understand and thus control all the parameters involved in the synthesis, univariate and multivariate studies were performed. In the univariate study, it was evaluated the effect of temperature, stirring speed, catalyst concentration (ammonium hydroxide), water concentration, and [water] / [TEOS] and [ethanol] / [TEOS] molar ratios. In the multivariate study, it was evaluated the effect of water, TEOS, ethanol and ammonium hydroxide. Results obtained in the univariate study showed that all parameters affect the size and the morphology of the nanoparticles. In the multivariate study, it was found that the variables involved in the synthesis have such effects only under specific conditions. After identification and, consequently, better control of the parameters involved in the synthesis of nanoparticles, the development of fluorescent nanosensors was carried out. Two nanosensors were developed, synthesized with catalyst concentration (NH3) of 0.18 mol L-1 for the nanosensor 1, and 0.70 mol L-1 for the nanosensor 2. The nanosensor 2, developed in a synthesis of 2 h, did not present response to Cu(II) ions (fluorescence quenching), because nanoparticles did not present porosity, which prevented the access of Cu(II) ion to rhodamine. The nanosensor 1, developed in a synthesis of 7 h, showed response to Cu(II) ions. The luminescent reagent was added at different stages of the synthesis (2, 3, 4 and 5 hours), and the nanosensor obtained with addition of rhodamine B after 5 h of synthesis showed the best results. The nanosensor showed linear range from 2.0 to 12.0 µmol L-1, detection limit of 0.40 µmol L-1, quantification limit of 1.3 µmol L-1, response time of 50 s and selectivity to Cu(II) ions which can be reused 3 times. The nanosensor was applied to the determination of Cu(II) in sugar cane spirit and the results obtained did not show significant differences from those obtained by atomic absorption spectrometry at a confidence level of 95 %