Caratterizzazione elettrochimica di nuovi supporti elettrodici carboniosi e applicazione nella determinazione di inquinanti inorganici di interesse ambientale

Abstract

In questo lavoro di tesi si riportano i risultati ottenuti nella messa a punto di metodi elettrochimici per la determinazione di inquinanti di interesse ambientale quali Ni(II), Co(II), Cr(III), Cr(VI) e As(III) con nuovi supporti elettrodici: i pyrolyzed photoresist carbon electrodes (PPCE). Tali elettrodi sono ottenuti per pirolisi di un photoresist negativo (SU-8) a 900°C in atmosfera inerte (azoto). Il processo ad alta temperatura converte il polimero in carbonio vetroso. Inizialmente, il comportamento elettrochimico dei PPCE è stato caratterizzato mediante voltammetria ciclica (CV) di un probe redox dal comportamento reversibile, il ferricianuro di potassio. In un secondo momento è stata studiata la possibilità di estendere la finestra di potenziale accessibile ai PPCE, al fine di poter determinare metalli ed altri analiti inorganici il cui potenziale di stripping si trovi a valori particolarmente negativi, per i quali l’evoluzione di idrogeno ne impedisca la determinazione. Per questa ragione si è scelto di modificare la superficie dei PPCE con bismuto: metallo non tossico e con prestazioni elettrochimiche comparabili a quelle del mercurio. Gli elettrodi così modificati hanno permesso lo sviluppo di metodiche di analisi per nichel e cobalto, basate sulla voltammetria di adsorbimento e stripping catodico (AdCSV), impiegando la dimetilgliossima come legante. È stata studiata sia la deposizione del bismuto in-situ che ex-situ, e sono stati ottenuti limiti di rivelabilità (detection limit, DL) per il nichel di 0.05 ppb in presenza di solo Ni(II), e di 1 ppb con Co(II) nella stessa soluzione. È stato messo a punto anche un metodo elettroanalitico per la speciazione del cromo inorganico. La modifica dell’elettrodo con bismuto e l’impiego del pirocatecolo violetto (PCV) come legante hanno permesso la determinazione selettiva di Cr(VI) tramite AdCSV raggiungendo un DL di 0.09 ppb. La quantificazione delle specie con altri stati di ossidazione avviene con la completa ossidazione di tutto il cromo a Cr(VI) tramite irradiazione con luce UV in soluzione satura di ossigeno. Infine, la deposizione di nanoparticelle di oro sulla superficie dei PPCE ha permesso la determinazione di As(III) tramite voltammetria di stripping anodico (ASV). La morfologia delle particelle è stata caratterizzata al SEM e i PPCE così modificati hanno fornito un DL per As(III) di 1 ppb con soli 120 s di deposizione.