Plataformas de catálisis y detección electroquímica basadas en pasta de grafito y nanopartículas metálicas

Abstract

En el presente artículo se describe el diseño, desarrollo y caracterización de materiales basados en pastas de carbono grafito (PCG) y nanopartículas de oro (AuNP), orientados a la fabricación de plataformas de catálisis y de detección. Se detalla la obtención de AuNP, su caracterización y posterior inclusión en pastas de carbono de PCG. El objetivo principal de nuestro trabajo se centra en la obtención de electrodos modificados con las AuNP, con potencial aplicación en la determinación de analitos de interés en las áreas alimentaria y farmacéutica, tales como el ácido ascórbico (AA) y la dopamina (DA). En este sentido, la respuesta electroquímica de AA y DA, sobre las superficies electrodas modificadas, fue estudiada en detalle. Para ello, las condiciones experimentales de preparación y operacionalidad de los electrodos fueron optimizadas en términos de pH, composición y concentración de soluciones. Asimismo, se determinaron los parámetros analíticos asociados a la detección de AA y DA (sensibilidad, rango de linealidad, límite de detección). La señal analítica fue obtenida a partir de la respuesta amperométrica de los respectivos analitos. Las técnicas empleadas para la detección de estos parámetros fueron la voltametría de pulso diferencial y la amperometría, esta última bajo condiciones de convección forzada. En el caso de la caracterización de la respuesta electroquímica, se utilizó la técnica de voltametría cíclica, mediante la cual se investigaron los mecanismos asociados a los procesos electroquímicos, procesos de adsorción y los mecanismos de transferencia de electrones en la superficie de los electrodos modificados.

This article describes the design, development and characterization of materials based on graphite carbon pastes (GCP) and gold nanoparticles (AuNP), aimed at the manufacture of catalysis and detection platforms. The obtaining of AuNP, its characterization, and subsequent inclusion in the GCP electrode is indicated. The main objective of our work is framed in obtaining modified electrodes with AuNP, with potential application in the determination of analytes of interest in the food and pharmaceutical industry, such as ascorbic acid (AA) and dopamine (DA). In this regard, the electrochemical response of AA and DA on the modified electrode surfaces, was studied in detail. For this, the experimental conditions of preparation and operation of the electrodes were optimized in terms of: pH and ionic strength of the medium, composition, and concentration of solutions. Likewise, the analytical parameters associated with the detection of AA and DA (sensitivity, linearity range, detection limit, stability, reproducibility, response time) were determined. The analytical signal was obtained from the amperometric response of the respective analytes. The techniques used for the detection of these parameters were differential pulse voltammetry and amperometry, the latter being under conditions of forced convection. In the case of the characterization of the electrochemical response, the cyclic voltammetry technique was used. Through the latter, the mechanisms associated with electrochemical processes, adsorption processes and electron transfer mechanisms on the surface of modified electrodes were investigated.