Orientador: Ivo Milton Raimundo Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T08:19:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_RafaeldaSilva_M.pdf: 4434291 bytes, checksum: 9e165eb303705fd4708d721442efb456 (MD5) Previous issue date: 2014 / 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 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 % / Mestrado / Quimica Analitica / Mestre em Química

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:02:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4784.pdf: 6177335 bytes, checksum: d4efe41cda16378eef382581c4b2c468 (MD5) Previous issue date: 2012-05-31 / Universidade Federal de Minas Gerais / The great interest to develop microcantilevers sensors is due to several desirable properties, in particular the ability to adjust the size and structure, thus increasing the perspectives for the construction of new sensor systems. In this work, we developed functionalized microcantilever sensors with conducting polymers to detect relative humidity, volatile organic compounds and insect pheromones. The development was based on a systematic investigation, since the polymer synthesis and the film formation until the sensing step. For this purpose, we studied two treatments to clean the microcantilevers surfaces (plasma and piranha solution). Also, appropriate ways for the sensors functionalization were evaluated, using spin-coating and thermoelastic probe techniques. The polyaniline solutions were obtained by the in-situ and interfacial synthesis. This way, the doping, morphology and the polymer structure have been investigated by the AFM, UV-Vis, FTIR, diffraction and FE-SEM techniques, and likewise the film properties. It allowed us to optimize the preparation conditions of the polyaniline films on the surface of the microcantilevers sensors to detect relative humidity and volatiles. Also, it was possible to develop sensors with polyaniline thin films, capable to detect 1 ppmv of relative humidity, and this shows that they can be used to measure large limits of detection. Moreover, the functionalized microcantilevers sensors showed a fast response time, repeatability over several cycles and exhibited lifetime longer than 6 months. The coated microcantilevers sensors showed an excellent response to the volatile organic compounds (VOCs), indicating that the sensitive layer was xiv appropriate for detection of these volatiles. The sensitivity of these sensors at VOCs increased with the polarity, thus the methanol compound showed the greatest sensitivity. It was possible to detect and evaluate different concentrations of the pheromone 2-heptanone, at different temperatures. The microcantilever sensors response not only showed an excellent sensitivity, but also a fast response time. It was observed an excellent response to deflection of the microcantilever sensors when exposed to volatile during the banana ripeness. / O grande interesse em desenvolver sensores de microcantilevers é devido às várias propriedades desejáveis, em particular a capacidade de adaptar o tamanho e a estrutura, aumentando, dessa forma, as perspectivas para a construção de novos sistemas de sensoriamento. Neste trabalho foram desenvolvidos nanossensores de microcantilever funcionalizados com polianilina, no estado de oxidação esmeraldina, para detecção de umidade relativa, de compostos orgânicos voláteis e, potenciais aplicações para detecção de feromônios de insetos e no amadurecimento de frutas. Para isso, o desenvolvimento se baseou em uma investigação sistemática, desde a síntese do polímero e a formação de filmes até a etapa de sensoriamento. Para tal, foram estudados dois tratamentos de limpeza das superfícies dos microcantilevers, o plasma e a solução piranha . Também foram avaliadas maneiras adequadas para a funcionalização dos sensores, empregando as técnicas de spin-coating, in-situ e sonda termoelástica à partir de soluções de polianilina obtidas pelas sínteses interfacial e in-situ, para a deposição de um filme fino em somente um lado da superfície do microcantilever. Dessa forma, a dopagem, cristalinidade e estrutura do polímero foram investigadas por meio das técnicas de UV-Vis, FTIR, difratometria e FE-MEV e, por conseguinte, as propriedades dos filmes. Estes estudos permitiram aperfeiçoar as condições de preparação dos filmes de polianilina sobre a superfície dos sensores de microcantilevers, para detecção de umidade relativa (%) e compostos orgânicos voláteis (COVs). Foi possível desenvolver sensores com filmes finos de polianilina, capazes de detectar umidade relativa até 1 ppmv, indicando, portanto, que os sensores xii desenvolvidos podem ser usados para medir grandes limites de detecção. Além disso, os sensores de microcantilevers funcionalizados apresentaram um tempo de resposta rápido, foram repetitivos a vários ciclos e apresentaram uma durabilidade maior que 6 meses. Os sensores de microcantilevers funcionalizados apresentaram uma excelente reposta aos COVs, indicando que a camada sensitiva foi adequada para detecção desses voláteis. A sensitividade dos sensores de microcantilever funcionalizados aos COVs aumentou com o aumento da polaridade do volátil, assim o composto que apresentou maior sensitividade foi o metanol. Foi possível avaliar e detectar diferentes concentrações do feromônio 2- heptanona em diferentes temperaturas. Os sensores mostraram uma excelente sensitividade e um tempo de resposta rápido. Foi observada uma excelente resposta de deflexão dos sensores de microcantilever quando expostos aos voláteis, durante o amadurecimento da banana.