Multi-walled carbon nanotube functionalization and the dispersing agents study applied for the glassy carbon electrode modification and voltammetric reduction of nitrofurazone

Abstract

Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) have structures characterized by remarkable mechanical and electronic properties. However, their applications can be hindered because of their hydrophobic nature, lack of homogeneity due to impurities, and their variable sizes. Thus, MWCNT was treated by acidic oxidation (H 2 SO 4 3:1 HNO 3 ), seeking out to evaluate the influence of this functionalization on the electrochemical reduction behavior of nitrofurazone applying cyclic voltammetry, the glassy carbon surface having been modified as working electrode. The MWCNT functionalization was characterized by using scanning electron microscopy, infrared and Raman spectroscopies, thermogravimetric analysis, and potentiometric titration. Differences between non-functionalized and functionalized MWCNT were observed, suggesting that carboxylic groups were introduced in the carbon nanotube walls. Moreover, the glassy carbon surface modification was also studied concerning the dispersing agents for functionalized MWCNT. Several solvents of different natures, hydrophilic and lipophilic, were evaluated. The best dispersion associated with electrochemical response of nitrofurazone was obtained with 1,3-dioxolane as dispersing agent, which presented higher affinity with MWCNT than the other solvents. The electrochemical response of the glassy carbon electrode modified with MWCNT was evaluated by nitrofurazone voltammetric behavior with emphasis on the R−NO 2 =R−NO Á− 2 couple generation and its kinetic stability.

Estudo eletroquímico de compostos nitro-heterocíclicos potencialmente antichagásicos utilizando eletrodos quimicamente modificados com ftalocianinas

“…É válido ressaltar que existe outro fator importante, que é a escolha do método adequado para imobilização de materiais solúveis e insolúveis em eletrodos à base de materiais de carbono. Os métodos de imobilização mais comumente usados são: Entre os agentes modificadores mais pesquisados e empregados presentemente, situam-se os nanotubos de carbono (NTC) como filmes ou compósitos (BRITO, FERREIRA, LA-SCALEA, 2020;KUMAR et al, 2019;KALAMBATE, SRIVASTASA, 2016;HOLANDA et al, 2016;BRAHMAN et al, 2016;MADRAKIAN, HAGHSHENAS, AFKHAMI, 2014;BABAEI, GARRET, DOWNARD, 2011;SQUELLA et al, 2008;TROJANOWICZ, 2006).…”

“…A utilização de NTC em sensores eletroquímicos, impregnados aos ECV e EPC, permite obter maior área superficial, amplificando o sinal analítico e algumas vezes até eletrocatálise (BRAHMA et al, 2021;MARBANIANG et al, 2021, BRITO, FERREIRA, LA-SCALEA, 2020MOHAMMADI et al, 2019;FATHIRAD et al, 2013;MOKHTAR et al, 2012). Ademais, outra importante caraterística dos NTC é a de impulsionar a transferência de elétrons com maior eficiência, aumentando a reatividade eletroquímica dos produtos gerados na interface do eletrodo em virtude dos carbonos de hibridização sp 2 (BRITO, FERREIRA, LA-SCALEA, 2020; SAHIHAZAR et al, 2019;MOKHTAR et al, 2012;RIVAS et al, 2007).…”

“…Com a realização deste trabalho, confirmou-se a formação de um filme fino de Considerando que nosso principal interesse corresponde na detecção e estabilidade do nitro radical e na modificação no ECV por agentes miméticos, HEM e FTAL, focamos nossos estudos em meio alcalino nestes sensores, em que esse radical foi cineticamente estável. Além disso, considerando estudos da literatura (LIMA et al, 2020;BRITO, FERREIRA, LA-SCALEA, 2020;, JULIÃO et al, 2006ARGÜELLO et al, 2006;FOTOUHI, FARAMARZI, 2004;MANDAL et al, 2004), selecionamos a técnica de VC como ferramenta muito útil para estudar o radical nitro ânion para os sistemas modificados frente ao ECV -SM.…”

“…Na década de 1970, o termo EQM foi estabelecido por Murray e colaboradores, para caracterizar eletrodos com espécies quimicamente ativas devidamente imobilizadas na superfície desses dispositivos(MOSES, WLER, MURRAY, 1975). A finalidade dessa modificação é alterar a seletividade e reatividade do transdutor, contribuindo no progresso de sensores com inúmeros propósitos, destacando-se a catálise de reações orgânicas, inorgânicas, aumento de sensibilidade e seletividade e, também, a na melhora na transferência de carga para as espécies de interesse(BOUMYA et al, 2021;CARDENAS, FRONTANA, 2020;BRITO, FERREIRA, LA- SCALEA, 2020; CASTRO et al, 2020; WONG, 2014;PEREIRA, SANTOS, KUBOTA, 2002). Outro avanço com estes dispositivos é a alternativa de mimetizar eventos biológicos, o que amplifica o entendimento a respeito dos mecanismos dos processos químicos e bioquímicos(WANG et al, 2021; KHUMNGERN et al, 2020; UPADHYAY et al, 2020).…”

“…(i) adsorção, que se fundamenta na interação física do modificador na superfície eletródica, que é bastante empregada em ECV(PARAKOLLU et al, 2020;BRITO, FERREIRA, LA- SCALEA, 2020;LI et al, 2014), dada sua simplicidade e eficiência; (ii) ligação covalente, em que o agente modificador liga-se a superfície do eletrodo covalentemente, sendo possível alterar e coordenar a reação entre os grupos funcionais na superfície eletródica, (iii) homogeneização em todo sistema eletródico que é empregada na obtenção dos EPC, nas quais têm a combinação entre grafite em pó, agente aglutinante, podendo ser parafina ou óleo mineral e a substância modificadora (MARTÍNEZ-SÁNCHES, MONTIEL-GONZÁLES,RODRÍGUES- GONZÁLES, 2020;GOPAL et al, 2018;AZAB, 2019;ALI, SAJAD, 2016; WONG, 2014, PEREIRA, SANTOS, KUBOTA, 2002. A Figura 9 mostra os tipos de imobilização mais citadas e aplicadas na elaboração de EQM.…”