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01/09/2021 - 31/08/2023

Ciências Exatas e da Terra

Nas últimas duas décadas, o interesse por sílicas com estrutura de poros ordenados cresceu muito devido à possibilidade de obter materiais com elevada superfície específica e porosidade. As sílicas com estrutura de poros ordenados foram reportadas inicialmente nos anos 90 por pesquisadores da empresa Mobil e foram denominadas MCM (Mobil Composition of Matter). No final dos anos 90, foi reportada uma nova série de materiais ordenados, denominada SBA (Santa Barbara Amorphous Materials), com poros mais largos e maior estabilidade térmica. Dentre os métodos existentes para síntese de sílicas, o processo sol-gel é o mais utilizado, pois permite que as sílicas sejam sintetizadas em condições mais brandas, além de permitir o controle das propriedades texturais do material. Os materiais do tipo MCM e SBA são obtidos a partir da auto-organização de moléculas orgânicas de surfactantes, que atuam como template na formação dos poros na sílica. Assim, o precursor de sílica se deposita sobre a fase orgânica e pelo processo sol-gel ocorre a formação da fase inorgânica. As espécies orgânicas que servem como direcionadores na formação dos poros são posteriormente removidas por calcinação, dando origem a uma rede tridimensional e estruturada de sílica porosa. MCM e SBA são sílicas nanoestruturadas que se caracterizam por apresentar elevada superfície específica, grande volume de poros e estreita distribuição do diâmetro destes poros. De acordo com a IUPAC, são classificadas como materiais mesoporosos, ou seja, apresentam poros com diâmetro médio entre 2 e 50 nm. A modificação química da superfície dos materiais mesoporosos com compostos orgânicos ou inorgânicos tem sido realizada com o objetivo de melhorar as propriedades químicas destes materiais e assim, aumentar a sua eficiência e a gama de aplicações. A maioria das aplicações dos materiais nanoestruturados à base de sílica tem focado na área de catálise, com a modificação da superfície por espécies metálicas ou organometálicas. Recentemente, estas sílicas têm sido modificadas também para aplicações como veículos em drug delivery, como adsorventes de compostos poluentes, como sensores e biosenssores. Na literatura, tem sido relatado frequentemente o uso de sílicas nanoestruturadas modificadas com metaloporfirinas para aplicações como catalisadores e como sensores. As porfirinas são macrociclos aromáticos tetrapirrólicos que apresentam grande interesse devido às suas propriedades fotoquímicas. Em 2018, nosso grupo de pesquisa publicou um trabalho utilizando metaloporfirinas de Cu(II) imobilizadas em sílicas nanoestruturadas do tipo MCM-41. A sílica modificada foi adicionada a um eletrodo de pasta de carbono e aplicado na determinação de oxigênio em soluções aquosas. O eletrodo modificado com o material apresentou um alto desempenho na redução eletroquímica do oxigênio, permitindo assim o seu uso como sensor na determinação de oxigênio.