UNIVERSIDAD DE OVIEDO

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA FÍSICA Y ANALÍTICA

Determinación de mercurio en aguas con transductores

electroquímicos nanoestructurados

TRABAJO FIN DE MÁSTER

Daniel Martín Yerga

Oviedo, 21 de Julio, 2011

Problema a resolver

Mercurio -> Alta toxicidad 1 ppb

Métodos más utilizados

Espectroscopia de absorción atómica

Espectroscopia de fluorescencia atómica

ICP-MS

Problema a resolver

Mercurio -> Alta toxicidad 1 ppb

Métodos alternativos

Sensores electroquímicos

Métodos más utilizados

Miniaturización

Coste

Tiempo análisis

Complejos

Coste elevado

No portables

Problema a resolver

Mercurio -> Alta toxicidad 1 ppb

Métodos alternativos

Sensores electroquímicos

Nanotecnología

Métodos más utilizados

Complejos

Coste elevado

No portables

Objetivos

1) Estudio de diferentes transductores electroquímicos nanoestructurados

2) Sensor electroquímico de mercurio

3) Determinación simultánea de plomo y mercurio

Herramientas utilizadas

Electrodos serigrafiados

Nanoestructuración de electrodos serigrafiados

• SPCnAuEs

• SPCNTnAuEs

• SPGOnAuEs

Fácil modificación

Versatilidad

Bajo precio

Estudio de la UPD de Hg-Au

Mercurio-Oro

Alta afinidad

Procesos UPD

Estudio de la UPD de Hg-Au

1ª UPD(0.42 V)

2ª UPD(0.25 V)

BD(-0.05 V)

Hg2+ Hg0 Hg(Au)**

Hg2+ Hg0 Hg(Au)*

Hg2+ Hg0

Estudio de la UPD de Hg-Au

1ª UPD(0.42 V)

Fundamento del sensor 1ª UPD

Hg2+ Hg0 Hg(Au)**

Señal analítica

Caracterización microscópica por SEM

Transductor nanoestructurado Diámetro AuNP (nm)

SPCnAuEs 135 ± 16

SPCNTnAuEs 148 ± 12; 87 ± 10

SPGOnAuEs 298 ± 35; 154 ± 33; 90 ± 10

SPCnAuEs SPCNTnAuEs SPGOnAuEs

Caracterización microscópicaEstudio de transductores nanoestructurados

SPCnAuEs SPCNTnAuEs SPGOnAuEs

Intervalo lineal 5-100 ppb 0.5-50 ppb 2-50 ppb

Sensibilidad 0.120 µA/ppb 0.237 µA/ppb 0.082 µA/ppb

Límite de detección

3.3 ppb 0.3 ppb 1.9 ppb

Repetitibilidad(n=8)

8.5 % (50 ppb) 11.4 % (10 ppb) 9.4 % (20 ppb)

Reproducibilidad (n=5)

7.3 % (50 ppb) 3 % (10 ppb) 16.4 % (20 ppb)

Optimización

Nanoestructurade oro

Técnica de redisolución

SWV

Medio electrolítico

HCl 0.1 M

Potencial y tiempo de acumulación

Parámetros SWV

Caracterización microscópicaEstudio de transductores nanoestructurados

SPCnAuEs SPCNTnAuEs SPGOnAuEs

Intervalo lineal 5-100 ppb 0.5-50 ppb 2-50 ppb

Sensibilidad 0.120 µA/ppb 0.237 µA/ppb 0.082 µA/ppb

Límite de detección

3.3 ppb 0.3 ppb 1.9 ppb

Repetitibilidad(n=8)

8.5 % (50 ppb) 11.4 % (10 ppb) 9.4 % (20 ppb)

Reproducibilidad (n=5)

7.3 % (50 ppb) 3 % (10 ppb) 16.4 % (20 ppb)

Determinación de Hg en aguas

• Matriz: agua de grifo

• Agua de grifo dopada con Hg

Intervalo lineal 0.5 – 5 ppb

Sensibilidad 0.213 µA/ppb

Límite de detección 0.2 ppb

Concentración de Hg2+ en muestra 10 ppb

Concentración medida con el sensor

9.9 ± 0.9 ppb

Recuperación 99 %

SPCNTnAuEs

Determinación simultánea de Pb y Hg

SPCNTnAuEs Hg

Pb

Determinación simultánea de Pb y Hg

Pb Hg

Intervalo lineal 2-100 ppb 2-60 ppb

Sensibilidad 0.203 µA/ppb 0.228 µA/ppb

Límite de detección 2.0 ppb 1.9 ppb

SPCNTnAuEs

Pb

Conclusiones

Características ideales de un

sensor

Materiales nanohíbridos

Nanoestructurasde oro

Rápidez

Sencillez

Bajo precio

Portabilidad

Sensores de Hg y Pb

Sensibilidad

Selectividad

Análisis sensible de metales pesados

Mejora de las características analíticas

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Determinación de mercurio en aguas con transductores

electroquímicos nanoestructurados

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