Construção e caracterização de eletrodos modificados por nanopartículas de hexcianoferrato de cobre

Abstract

Resumo: Os hexacianometalatos de metais de transição são uma classe distinta de compostos, conhecidos principalmente por formarem sólidos estendidos portadores de cavidades zeolíticas capazes de comportar diferentes moléculas em seu interior. Devido à atividade eletrocatalítica de tais materiais, eletrodos modificados por Azul da Prússia (AP) e análogos possuem a capacidade de quantificar H2O2 em baixos valores de potencial, minimizando o efeito de possíveis interferentes. Dessa maneira, a alta seletividade de tais dispositivos chama atenção pela sua aplicabilidade. Neste trabalho, nanopartículas (NPs) de hexacianoferrato(II) de cobre (Cuhcf(II)) foram sintetizadas e caracterizadas, visando a confecção de eletrodos modificados pela técnica de camada por camada (LbL). A suspensão contendo as NPs de Cuhcf(II) foi caracterizada por espectroscopia no ultravioleta-visível e potencial Zeta. Constatou-se que as NPs possuem um excesso de cargas superficiais negativo, Potencial-? = -38,4 mV, necessário para a construção de eletrodos pela técnica de LbL e estabilização da suspensão. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão revelaram que o tamanho médio das NPs é de 15 ± 2 nm quando dispersas, como também foi observado aglomerados com microestruturas porosas. Análises de difração de Raio-X de pó mostraram que o material possui estrutura cristalina cúbica do tipo face centrada, concordante com o grupo espacial ????3? ??, analogamente ao AP. A partir de análises quantitativas por espectroscopia no ultravioleta-visível, verificou-se que a estequiometria média dos materiais é K1,310Cu1,345[Fe(CN)6], evidenciando a importância de íons K+ na estabilização de cargas na estrutura cristalina do Cuhcf(II). Eletrodos modificados por LbL foram confeccionados com sucesso, sendo que um perfil eletroquímico inédito foi observado para estes sistemas. Imagens de microscopia eletrônica de varredura e de força atômica revelam que os filmes possuem boa homogeneidade. A partir de análises de espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier por reflectância especular observou-se comportamento anisotrópico nos filmes modificados pela técnica de LbL, característica nunca antes reportado na literatura.

Abstract: The Prussian Blue (PB) and its analogues are a distinct class of compounds known to form extended solids that have zeolitic cavities capable of bear different kinds of molecules. Because of the electrocatalytic activity of such materials, PB analogues modified electrodes are capable for H2O2 quantization in low potentials values, thus avoiding many interfering. Therefore, the high selectivity of such devices draws attention to their applicability, since a wide variety of biosensors can be built. In this work, copper hexacyanoferrate(II) (Cuhcf(II)) nanoparticles (NPs) were synthesized and characterized, aiming the construction of Layer-by- Layer (LbL) modified electrodes. The suspension containing the NPs was characterized by Uv- Vis spectroscopy and Zeta Potential. It was found that the NPs have an excess of negative surface charge, ?-potential = -38,4 mV, required to the construction of LbL modified electrodes and electrostatic stabilization of the suspension. Transmission electron microscopy images showed that the NPs have a mean size of 15,07 ± 2,35 nm when dispersed, but also revealed that they tend to agglomerate to form microporous structures. The X-ray diffraction powder analysis showed that the material has a face cubic centered type crystal structure, with ????3? ?? spatial group, like PB. Through ultra-violet spectroscopy the average stoichiometric K1,310Cu1,345[Fe(CN)6] for the material was determined, indicating that K+ ions are important in the charge balance of the Cuhcf(II). LbL modified electrodes were successfully assembled and showed a novel electrochemfical behavior. Scanning electron microscopy and atomic force microscopy images showed that the film has a good homogeneity throughout the whole electrode. Specular reflectance Fourier transform infrared spectroscopy analysis revealed an anisotropic behavior of the LbL modified electrodes with Cuhcf(II), never reported before in the literature.