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Type: Tese
Title: Desenvolvimento de substratos sers flexíveis para detecção de poluentes orgânicos
Author: Oliveira, Gabriela de Paula
First Advisor: Andrade, Gustavo Fernandes Souza
Co-Advisor: Almeida, Mariana Ramos de
Referee Member: López, Mónica Benicia Mamián
Referee Member: Ando, Rômulo Augusto
Referee Member: Costa, Luiz Antônio Sodré
Referee Member: Sousa, Rafael Arromba de
Resumo: O presente trabalho consiste no uso de substratos SERS (espalhamento Raman intensificado por superfície) flexíveis à base de celulose e dos polímeros hidrofóbicos PTFE (politetrafluoretileno) e PDMS (polidimetisiloxano) para detecção de agrotóxicos. Os substratos flexíveis são promissores pois podem ser produzidos de acordo com a demanda, em diferentes tamanhos e formatos e permitem a detecção na superfície das amostras. No presente trabalho, inicialmente foram desenvolvidos substratos com nanopartículas de prata (AgNP) reduzidas por citrato de sódio imobilizadas sobre suportes de papel de filtro quantitativo e qualitativo, com diferentes tamanhos de poros, tratados com KCl e sobre os suportes hidrofóbicos para detecção do corante catiônico violeta genciana (VG) e do corante aniônico IR-820. Os substratos foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por reflectância difusa no UV-VIS. Os substratos hidrofóbicos, devido à capacidade de concentrar as AgNP, apresentaram os menores valores de desvio padrão relativo (DPR) da intensidade SERS utilizando o corante VG, seguido dos substratos à base de celulose. Por outro lado, o substrato de PTFE apresentou DPR superior a 25% na detecção do IR-820. Os agrotóxicos imidacloprido e tiametoxam, das classes dos neonicotinoides, foram estudados nesse trabalho. Foram realizados cálculos teóricos utilizando a DFT para as moléculas de agrotóxicos livres e ligadas a cluster de 10 átomos de prata. Os principais modos vibracionais foram atribuídos para auxiliar na detecção das substâncias nos experimentos SERS. Para o estudo SERS dos agrotóxicos neonicotinoides foram utilizados substratos de papel de filtro tratado com KCl e com NaOH/quitosana e PTFE com AgNP obtidas com redução por NaBH4 e a metodologia D-SERS. Foram utilizadas amostras dos agrotóxicos em água deionizada e em água potável. A concentração mínima para detecção do imidacloprido por SERS obtida foi abaixo do valor máximo permitido pela legislação para água potável. Por fim, foi utilizada a água potável dopada para a detecção por SERS dos agrotóxicos isolados e de mistura dos agrotóxicos com concentração variando entre 1,0×10-4 mol L-1 e 1,0×10-7 mol L-1 com apoio do modelo de classificação SIMCA (modelagem flexível e independente por analogia de classe), obtendo 97% de eficiência
Abstract: The present work consists of the use of flexible SERS (surface-enhanced Raman scattering) substrates based on cellulose and the hydrophobic polymers PTFE (polytetrafluoroethylene) and PDMS (polydimethylsiloxane) for de identification of pesticides. Flexible substrates are promising as they can be produced according to demand, in different sizes and shapes and allow detection on the surface of samples. In the present work, substrates were initially developed with silver nanoparticles (AgNP) reduced by sodium citrate immobilized on quantitative and qualitative filter paper supports, with different pore sizes, treated with KCl and on hydrophobic supports to identify the cationic dye gentian violet (GV) and the anionic dye IR-820. The substrates were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and diffuse reflectance in UV-VIS. Hydrophobic substrates, due to their ability to concentrate AgNP, showed the lowest relative standard deviation (RSD) values of SERS intensity using GV dye, followed by cellulose-based substrates. In the other hand, the PTFE substrate showed RSD greater than 25% in identifying IR-820. The pesticides imidacloprid and thiamethoxam, from the neonicotinoid classes, were studied in this work. Theorical calculations were carried out using DFT for free pesticide molecules and those linked to a cluster of 10 silver atoms. The main vibrational modes were assigned to aid in the identification of substances in the SERS experiments. For the SERS study of neonicotinoid pesticides, filter paper substrates treated with KCl and NaOH/chitosan and PTFE with AgNP obtained with reduction by NaBH4 and the D-SERS methodology were used. Samples of pesticides used in deionized water and drinking water. The minimum concentration for identification of imidacloprid by SERS obtained was below the maximum value allowed by legislation for drinking water. Finally, doped drinking water was used for the identification by SERS of isolated pesticides and mixture of pesticides with concentration varying between 1,0×10-4 mol L -1 and 1,0×10-7 mol L-1 through of the SIMCA classification model (flexible and independent modeling by class analogy), achieving 97% efficiency.
Keywords: Neonicotinoides
Quimiometria
SERS
Nanopartículas de prata
Suporte flexível
Neonicotinoids
Chemometrics
Silver nanoparticles
Flexible support
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Access Type: Acesso Aberto
Attribution 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16789
Issue Date: 1-Mar-2024
Appears in Collections:Doutorado em Química (Teses)



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