Diseño de un sensor electroquímico nanoestructurado para detección de mercurio Hg(II) en medio acuoso

Abstract

La elevada toxicidad de mercurio Hg(II) puede dañar múltiples sistemas fisiológicos. Los alimentos de origen marino y agua superficial son la principal vía de exposición para la mayoría de la población por lo que es un problema medioambiental. Las técnicas electroquímicas avanzadas, se caracterizan por su relativa sencillez, precisión y exactitud, instrumentación económica, corto tiempo de análisis, y posibilidad de implementación en campo. Por esta razón, actualmente se trabaja en su implementación acoplada a sensores electroquímicos nanoestructurados, puesto que se ha demostrado que logran una detección del analito (como el caso de los iones tóxicos de metales pesados) a una escala sensible y ultra-sensible. Su utilización resulta de gran relevancia para el monitoreo ambiental de metales pesados en medios acuáticos, con excelente precisión y exactitud. El objetivo de este proyecto es fabricar un sensor electroquímico mediante la modificación de una superficie de carbón vítreo(ECV) con nanotubos de carbono de pared múltiple, biopolímero y nanopartículas de plata, para la detección de Hg(II) en cuerpos acuáticos. En este sentido se llevaron a cabo las siguientes etapas: 1) Funcionalización de los nanotubos de carbono, NTCPM, 2) Preparación una disolución NTCPM-quitosano(CTS), 3) Modificación de la superficie del electrodo de carbono vítreo con NTCPM/CTS, 4) Modificación del electrodo de carbón vítreo con NTCPM/CTS con nanopartículas de plata (Ag-NPs) electrodepositadas por la técnica de cronoamperometría, 5) Detección electroquímica del ion mercurio con la técnica de voltamperometría de onda cuadrada, SWV y 6) Realización de curva de calibración, Obtención de límite de detección(LOD) y parámetros estadísticos. El ECV modificado con NTCPM/CTS/Ag-NPs logró detectar la presencia de iones de Hg(II) a partir de 4 μg·L-1 con la técnica de SWV y la respuesta electroquímica se asocia a cada concentración. Al aumentar la concentración de Hg(II), la corriente pico se incrementa, lo cual confirma que el sensor electroquímico detecta cambios de concentración de iones de Hg(II) y que, la respuesta a un potencial pico de oxidación es el mismo para todas las mediciones, confirmando que se trata de iones de Hg(II). En conclusión este sensor electroquímico permitió una definición sensible en un intervalo lineal de concentraciones de 5 a 50 𝑚𝑔 𝐿−1, con LOD de 5.5 𝑚𝑔 𝐿−1 de Hg(II) y 95.08% de exactitud. Se agradece a Alejandra Toribio por los experimentos realizados como parte de estancia de titulación en el laboratorio de Electroquímica.