Detecção dos herbicidas atrazina e prometrina via espalhamento Raman amplificado em superfície (SERS)

Abstract

Os herbicidas atrazina e prometrina pertencem à classe das s-triazinas, possuindo propriedades causadoras de malefícios em seres humanos, sendo classificados como agentes tóxicos. Esta dissertação para a defesa de Mestrado insere-se no projeto de mestrado cujo objetivo principal é investigar a detecção dos herbicidas atrazina e prometrina utilizando a técnica de espalhamento Raman amplificado em superfície (SERS, do inglês surface-enhaced Raman scattering), que possui alta sensibilidade e seletividade na detecção de analitos, sendo a aplicação sensorial o objetivo mais amplo deste projeto. Os herbicidas são dissolvidos em diferentes concentrações em colóides de prata (AgNPs: nanopartículas de prata) sintetizados a partir de nitrato de prata, tendo cloridrato de hidroxilamina como agente redutor. A atrazina foi detectada em concentrações da ordem de 10-12 mol/L em água ultrapura com boa resolução sinal ruído, e 10-11 mol/L em água deionizada. A prometrina também apresentou detecção em água ultrapura com concentrações da ordem de 10-12 mol/L e para sistemas com água deionizada e de torneira, a concentração foi da ordem de 10 9 mol/L. Tais valores estão abaixo dos limites de potabilidade de água permitidos pelas agências reguladoras (1,39 x 10 8 mol/L) para atrazina e 9,62 x 10-8 mol/L para a prometrina), limites estes que representam um desafio analítico por si só. Complementarmente, os espectros SERS foram classificados por técnicas computacionais de visualização da informação, possibilitando uma melhor análise dos dados. Em termos dos mecanismos de adsorção para as soluções em água ultrapura, a atrazina adsorve sobre as AgNPs via átomo de N entre o radical etil e o átomo de Cl e a prometrina têm o seu anel triazínico posicionado paralelo à superfície das AgNPs adsorvendo via átomos C-S. Tais mecanismos não puderam ser determinados para águas deionizada e de torneira. Complementarmente foram realizadas medidas de espectroscopia de impedância na detecção de ambos os herbicidas em filmes layer-by-layer (LbL) de PAH/AgNPs.

The atrazine and prometryne herbicides belong to the class of s-triazines, having properties that cause harm in humans and are classified as toxic agents. This thesis for the Master Qualification Examination General is part of the master project whose main objective is to investigate the detection of atrazine and Prometryn herbicides using surfaceenhanced Raman scattering (SERS) that has high sensitivity and selectivity in analyte detection, being sensory application the broader objective of this project. The herbicides are dissolved in various concentrations of silver colloids (AgNPs: silver nanoparticles). The atrazina was detected in concentration of order 10-12 mol/L in ultrapure water with good resolution signal noise and 10-11 mol/L in deionized water. The prometryn also presented detection in ultrapure water with concentrations of order 10-12 mol/L and for systems with deionized water and tap on the order of 10-9 mol/L. These values are below the limits of potable water allowed by regulatory agencies (1.39 x 10-8 mol/L atrazine and 9.62 x 10-8 mol/L for prometryn), these limits that represent an analytical challenge by itself. In addition, the SERS spectra were classified by computer techniques of information visualization, enabling better data analysis. In terms of adsorption mechanisms for solutions ultrapure water, atrazine adsorbs on AgNPs via C atom of the radical ethyl and Cl and prometryn have their triazínico ring positioned parallel to the surface of AgNPs adsorbing via C-S atoms. Such mechanisms could not be determined for deionized and tap water. In addition were carried impedance spectroscopy measurements at the detection of both herbicides in LbL PAH/AgNPs films.