Desenvolvimento de sistema de detecção de gás amônia empregando filmes sensores à base de grafeno-poliestireno

Abstract

Neste trabalho, é proposto o desenvolvimento de um sistema eletrônico para detecção de gás amônia e a síntese de nanocompósitos poliméricos à base de poliestireno e nanoplaquetas de grafeno, para aplicação como elementos sensores de gás amônia em amostras de cama aviária. O parâmetro de resposta do sistema de análise proposto é baseado na variação de resistência elétrica observada nos nanocompósitos XGNP/PS frente a diferentes concentrações de amônia. Esta variação ocorre provavelmente devido a adsorção das moléculas de amônia na superfície rugosa destes nanocompósitos. Foram investigadas diferentes proporções de nanoplaquetas de grafeno na matriz polimérica de poliestireno. Os nanocompósitos foram caracterizados por FTIR, RAMAN, TG e MEV. Baseado em um planejamento fatorial 2 4 com 5 pontos centrais foi avaliada a influência dos fatores físicos no comportamento dos compósitos. Notou-se que o aumento de tensão elétrica e do volume da amostra contribuem negativamente para a amplitude de sinal de resistência elétrica, enquanto tempo de exposição e tempo de exaustão contribuem positivamente para o aumento da amplitude de sinal de resistência elétrica. Portanto, utilizando o nanocompósito XGNP/PS 10,0% (m/m), que apresentou menor desvio padrão relativo, foram empregados tensão elétrica de 0V, tempo de medidas de 200 s, tempo de limpeza de 400 s e volume de amostra de 10 mL. Considerando o limite de detecção, a resposta foi linear na faixa de 5 a 30 mg L-1 (S= (10,643 ± 0,201) + (0,219 ± 0,013)×C) (R= 0,996) onde S é sinal e C é concentração de amônia em mg L-1. Os limites de detecção e quantificação foram de 0,046 mg L -1 e 0,154 mg L -1 , respectivamente e o RSD de 0,05% (concentração de amônia= 15 mg L-1, n = 3). O sensor foi aplicado para determinar a concentração de amônia em uma amostra real de cama aviária e o conjunto de resultados obtidos indica a potencialidade do emprego dos nanocompósitos XGNP/PS como sensor de gás amônia em diferentes aplicações.