Língua eletrônica impedimétrica com sensores químicos de CeO2 e óxido de grafeno para detecção de glifosato e seus potenciais interferentes

Abstract

Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma língua eletrônica impedimétrica (LE) com sensores químicos de nanopartículas de CeO2 (np-CeO2) e óxido de grafeno (GO) combinados com poli (estireno sulfonato de sódio) (PSS) e hidrocloreto de poli (dialildimetil amônio) (PDAC) para a detecção do herbicida glifosato e seus potenciais interferentes, a saber: ácido aminometil fosfônico (AMPA) e N-nitrosoglifosato (NNG). Para tanto, np-CeO2, GO e o nanocompósito np-CeO2/GO foram sintetizados e depositados como filmes sobre substratos de quartzo e microeletrodo interdigitado de ouro, sendo este último para a construção dos sensores. Os três nanomateriais foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios X (DRX), espectroscopia de absorção no UV-Vis e espalhamento Raman, microscopia eletrônica de transmissão (MET), espalhamento dinâmico/eletroforético de luz e análise termogravimétrica (TGA). As técnicas de caracterização demonstraram que o nanocompósito np-CeO2/GO é composto de np-CeO2 adsorvidos na superfície das folhas de GO, em particular nas suas bordas, onde estão localizados os grupos ácido carboxílicos. As np-CeO2 são de formato aproximadamente esférico e cristalinas, com diâmetro médio de 3,5 nm. As análises mostraram também que a deposição dos filmes sobre quartzo é mais efetiva quando envolve o nanocompósito. Os filmes são contínuos, mas de aparência rugosa, com a presença de agregados de np-CeO2 embebidos numa matriz amorfa de GO. A detecção de glifosato e seus interferentes foi testada com um sistema LE composto de um analisador de impedância, uma unidade multiplexadora e uma cabeça contendo um arranjo de cinco sensores químicos, sendo quatro à base de filmes dos referidos nanomateriais e um sem filme. As capacidades de discriminação e quantificação dos herbicidas foram determinadas por análise das componentes principais dos dados (ACP). Os gráficos de APC permitiram a LE discriminá-los e quantificá-los em faixas lineares de trabalho. Para o caso do glifosato, a detecção pôde ser realizada satisfatoriamente numa faixa linear de 110 a 290 nmol/L (R2 = 0.99), com limite de detecção de 30 nmol L -1 – bem abaixo do estabelecido pela norma ambiental brasileira vigente (~ 3 µmol L-1 ). Na análise de uma formulação comercial de glifosato, o desempenho da LE foi equivalente aquele realizado com 1H NMR quantitativo, ao nível de confiança de 95%. O mecanismo de detecção foi avaliado por espectroscopia de impedância e o ajuste dos espectros com modelos de circuitos equivalentes. Em particular, o circuito de Taylor modificado mostrou que a resposta é predominantemente capacitiva e que escala aproximadamente com o momento de dipolo das moléculas que constituem os herbicidas.