Palavras-chaves: porfirinas, silica-titânio e amperometria

O antimonato de titânio possui boas propriedades de troca iônica e condutividade elétrica, o que torna o seu estudo muito interessante na área de materiais. A imobilização de compostos que apresentam propriedades catalíticas sobre a sua superfície, podem levar a obtenção de materiais utilizados na preparação de eletrodos modificados e eletrólitos sólidos [1]. O objetivo deste trabalho foi a obtenção e caracterização do óxido misto sílica/titânio/antimonato (SiTiSbA) e a imobilização da metil-piridil-porfirina de cobalto (TmPyPCo) para construção de sensor eletroquímico.

O óxido binário sílica/titânio (SiTi) foi obtido através do processo sol-gel. A incorporação do íon antimonato no SiTi foi realizada através da imersão do material em uma solução de pentacloreto de antimônio (V), obtendo–se o SiTiSbA. A metil-piridil-porfirina foi imobilizada sobre a superfície do composto SiTiSbA e em seguida metalada com sal de cobalto. O material apresentou área superficial específica de 554 m².g^-1, volume médio dos poros de 0,39 mL.g^-1. A composição química encontrada foi de 18,5% em massa de titânio e 13,2 % de antimônio, enquanto que a quantidade de porfirina adsorvida foi de 85 mmol.g^-1.

Foram então realizados estudos eletrocatalícos com o material obtido na eletrorredução de oxigênio. Para determinar o potencial exato onde inicia-se o processo redox foi utilizada a cronoamperometria. Na Figura 1 são apresentados os dados obtidos através de cronoamperometria para o material SiTiSb/CoTmPyP. Observa-se que a redução do oxigênio inicia-se em aproximadamente –50 mV e atinge um valor constante em aproximadamente a –180 mV. Este potencial é mais positivo que o encontrado para a redução do oxigênio no grafite, que ocorre em aproximadamente -450 mV[2].

O potencial de trabalho foi fixado em –180 mV para os estudos de cronoamperometria. Verificou-se então a performance do eletrodo na redução de oxigênio em solução. O cronoamperograma de corrente em função do tempo é apresentado na Figura 2, sendo que os desníveis de corrente correspondem a adições sucessivas de oxigênio na solução.

Pode-se observar através da Figura 2, que há um aumento de corrente com o aumento da concentração de oxigênio. As medidas amperométricas foram monitoradas simultaneamente utilizando-se um oxímetro digital na cela eletroquímica. Observou-se uma linearidade de resposta na faixa de 0-12 ppm de O₂. O tempo de resposta observado foi de 0,9 segundos.

O material também apresentou-se bastante estável, sendo possível a reutilização do eletrodo por um período de aproximadamente 15 a 20 dias, dependendo obviamente das condições utilizadas e da freqüência das análises. Após esse tempo, faz-se necessária a renovação da superfície do eletrodo. Entretanto o tempo de vida útil encontrado para o eletrodo já é bastante longo, se comparado com o eletrodo de Clark, onde a membrana deve ser substituída após aproximadamente 48 horas.

O eletrodo foi então testado para determinação em amostra natural. Uma amostra de água potável foi coletada. Através da curva de calibração foi possível determinar a quantidade de oxigênio presente na amostra. O valor encontrado foi de 2,17 ppm, que foi o mesmo detectado pelo oxímetro digital utilizado no monitoramento das amostras.

Referências Bibliográficas:

[1] Gonçalves, J. E., Gushikem, Y., de Castro, S. C., J. Non-Cryst. Solids, 260, 125, 1999

[2] D'Souza, F.; Deviprasad, R. G.; Hsieh, Y. J. Electroanal. Chem., 411, 167, 1996

[FAPESP, CAPES]