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Procedimiento

Resultados

Conclusiones

UTILIZACIÓN DE MATERIALES NANOHÍBRIDOS COMO TRANSDUCTORES DE SENSORES DE MERCURIO

Se utilizaron electrodos serigrafiados de carbono

DropSens 110 (www.dropsens.com).

Estos dispositivos

consisten en una pequeña tarjeta que presenta una configuración de tres

electrodos: un electrodo de pseudoreferencia de plata y

electrodos de trabajo y auxiliar de carbono.

La utilización de nanopartículas de oro permite realizar el análisis electroquímico de mercurio de manera sensible gracias a las propiedades del material nanométrico y la alta afinidad entre ambos metales.

Si, además, las nanopartículas de oro se depositan sobre superficies nanoestructuradas de carbono, como óxido de grafeno o nanotubos de

carbono, se genera un material nanohíbrido totalmente innovador que mejora las características analíticas del sensor. En el caso de SPCNTnAuEs se consigue medir concentraciones por debajo del límite establecido por la legislación.

Estas excelentes propiedades se pueden aprovechar para la fabricación de un sensor voltamperométrico de mercurio en aguas, que permite

el análisis rápido, barato y sencillo detectando cantidades por debajo de los límites establecidos por la legislación.

Se optimizaron diversos parámetros analíticos como la nanoestructura de oro utilizada, la concentración del medio (HCl), el potencial y tiempo de deposición, y los parámetros de la voltamperometría de onda cuadrada.

SPCnAuEs SPCNTnAuEs SPGOnAuEs

Determinación de Hg(II) en agua de grifo

SPCnAuEs SPGOnAuEs SPCNTnAuEs

Intervalo lineal (ppb) 5-100 2-50 0.5-50

Sensibilidad (µA/ppb) 0.120 0.082 0.237

Límite de detección (ppb) 3.3 1.9 0.3

SEM

Se utilizó el sensor con mejores características analíticas (SPCNTnAuEs) para la determinación de mercurio en agua de grifo. No se observó una señal de mercurio en la muestra, por lo que se dopó hasta una concentración de Hg(II) de 10 ppb. La recuperación obtenida fue del 99 %.

Determinación simultánea de Hg(II) y Pb(II)

El sensor desarrollado es capaz de determinar de manera

simultánea dos metales pesados muy importantes, como son plomo y

mercurio.

Hg2+ Pb2+

Intervalo lineal (ppb)

5-60 2-100

Sensibilidad (µA/ppb)

0.228 0.203

Límite de detección (ppb)

1.9 2.0

Condiciones: Edep = -0.5 V; tdep = 120 s; SWV (Ei=-0.5 V; Ef=0.55 V; f=50 Hz; amplitud=25 mV; step=4 mV)

Condiciones: Edep=0.3 V; tdep=240 s; SWV (Ei=0.3 V; Ef=0.55 V; f=80 Hz;

amplitud=30 mV; step=4 mV)

Condiciones: Edep=0.3 V; tdep=200 s; SWV (Ei=0.3 V; Ef=0.55 V; f=40 Hz;

amplitud=20 mV; step=8 mV)

Condiciones: Edep=0.3 V; tdep=200 s; SWV (Ei=0.3 V; Ef=0.55 V; f=40 Hz;

amplitud=20 mV; step=8 mV)

Nanoestructuración

Las nanopartículas de oro (nAu) se generan mediante la aplicación de

una corriente constante de reducción durante un tiempo determinado a una

gota de 40 µL de una disolución de AuCl4

- en HCl (0.1 M).

nAu

La nanoestructuración con nanotubos de carbono (CNT) se lleva a cabo mediante la deposición sobre el

electrodo de trabajo de una gota de 4 µL de una dispersión 0.1 g/L de

MWCNT-COOH en agua/DMF (1:1).

CNT

La nanoestructuración con óxido de grafeno (GO) se lleva a cabo mediante

la deposición sobre el electrodo de trabajo de una gota de 10 µL de una

dispersión 0.1 g/L de GO en agua.

GO

1) Preconcentración de Hg(0) sobre el oro según el primer proceso UPD

2) Oxidación del Hg(0) adsorbido en la 1ª UPD

mediante voltamperometría de onda cuadrada

1ª UPD

2ª UPD

Señal analítica

Hg2+ Hg0 Hg(Au)**

Hg2+ Hg0 Hg(Au)*

Hg2+ Hg0

1ª UPD

2ª UPD

Bulk deposition

Fundamento del sensor

Daniel Martín Yerga, María Begoña González García, Agustín Costa García* UNIVERSIDAD DE OVIEDO, Departamento de Química Física y Analítica. 33006 Oviedo (Asturias). España

*e-mail: costa@uniovi.es

El mercurio es un metal tóxico. Su nivel en aguas debe estar perfectamente controlado, siendo 1 ppb el límite máximo permitido en aguas de consumo.

Por tanto, se necesita un método barato, rápido, sencillo, sensible y con instrumentación portable para la determinación de mercurio en aguas.

El presente trabajo describe el desarrollo y optimización de un sensor electroquímico utilizando

electrodos serigrafiados de carbono (SPCEs) para la determinación de mercurio en aguas. Esta determinación se facilita empleando un transductor electroquímico que posea oro debido a la alta afinidad que presentan ambos metales, y al proceso UPD (“underpotential deposition”). El uso de nanomateriales en la superficie

electródica exhibe unas características superiores a los materiales convencionales.

Nanoestructuración con oro: -100 A

1 mM AuCl4-

180 s

x10000 1 µm x10000 1 µm x10000 1 µm

V WORKSHOP NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA ANALÍTICAS

Transductores electroquímicos

nanoestructurados utilizados

SPCnAuEs: electrodos serigrafiados de carbono nanoestructurados con nanopartículas de oro.

SPCNTnAuEs: electrodos serigrafiados de carbono nanoestructurados con nanotubos de carbono y nanopartículas de oro.

SPGOnAuEs: electrodos serigrafiados de carbono nanoestructurados con óxido de grafeno y nanopartículas de oro.

Universidad de Oviedo