Synthesis and application of hybrid monoliths employing polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) and ionic liquid

Autor: Pires, Fabiane, 1991
Přispěvatelé: Bottoli, Carla Beatriz Grespan, 1973, Hantao, Leandro Wang, 1986, Mazali, Italo Odone, Sussulini, Alessandra, Masini, Jorge Cesar, Chaves, Andréa Rodrigues, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientadores: Carla Beatriz Grespan Bottoli, Leandro Wang Hantao Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Os materiais monolíticos vêm despertando interesse, principalmente no meio acadêmico, devido às suas vantagens em comparação com as fases estacionárias e sorventes tradicionais particulados, como: elevada permeabilidade e a ampla gama de possibilidades de propriedades químicas e morfológicas, com pequenos ajustes nas variáveis de síntese. Esse tipo de material vem sendo empregado principalmente em sistemas miniaturizados de análise, o que é uma tendência atual em química analítica, devido à redução no consumo de solventes e reagentes e menor quantidade de amostra requerida. Dentro desta área de pesquisa em desenvolvimento, neste trabalho, realizou-se a otimização da síntese de monolitos híbridos, empregando novos materiais precursores, como o silsesquioxano oligomérico poliédrico substituído com grupos metacrilato (POSS-MA) e o líquido iônico (IL) dibrometo de 1,12-di (3-vinilimidazólio) dodecano ([C12(vIm)2][Br]2). Empregou-se uma polimerização térmica via radicais livres, avaliando vários parâmetros de síntese, tanto para a síntese dentro de capilares: para aplicação como fase estacionária em cromatografia líquida (LC) miniaturizada; quanto para a síntese dentro de ponteiras descartáveis de 100 µL: para aplicação como sorvente em extração em fase microssólida em ponteira de pipeta (PT-µSPE). Caracterizou-se o monolito otimizado por diversas técnicas como: área superficial por adsorção/dessorção de N2, termogravimetria, espectroscopia no infravermelho, análise elementar e microscopia eletrônica de varredura (SEM). As análises mostraram que o material monolítico desenvolvido neste trabalho é composto majoritariamente por POSS-MA. Avaliou-se o monolito otimizado dentro de capilares via SEM e cromatograficamente, onde obteve-se a separação de alquilbenzenos e hidrocarbonetos policíclicos aromáticos no modo fase reversa, com uma eficiência cromatográfica de até 23900 pratos/m; e de nucleosídeos no modo Per Aqueous Liquid Chromatography (PALC). Já o monolito otimizado dentro de ponteiras foi avaliado quanto à sua seletividade e recuperação frente a diferentes classes de analitos. Obteve-se boa retenção e recuperação dos analitos das classes dos agrotóxicos neonicotinóides, carbamatos e ureias. Para analitos aniônicos, como os fármacos estatinas, não foram obtidas boas recuperações provavelmente devido às fortes interações íon-íon que ocorrem entre o cátion imidazólio do IL e o ânion carboxilato das estatinas. Este trabalho mostra a aplicabilidade deste novo material monolítico híbrido em plataformas miniaturizadas de análise e abre uma nova gama de possibilidade de estudos para monolitos híbridos com diferentes IL e aplicações para diferentes classes de analitos e amostras Abstract: Monolithic materials have been arousing interest, especially in academia, due to their advantages compared to traditional particulate stationary phases and sorbents, such as: high permeability and the wide range of possible chemical and morphological properties, with minor adjustments in synthesis variables. This type of material has been used mainly in miniaturized analysis systems, which are a current trend in analytical chemistry, due to the reduction in the consumption of solvents and reagents and the smaller amount of sample required. Within this developing area of research, the optimization of the synthesis of hybrid monoliths was carried out in this work, employing new materials as precursors, such as polyhedral oligomeric silsesquioxane substituted with methacrylate groups (POSS-MA) and the ionic liquid (IL) dibromide 1,12-di (3-vinyl imidazolium) dodecane ([C12(vIm)2][Br]2). A free radical thermal polymerization was used, evaluating several synthesis parameters, both for the synthesis inside capillaries: for application as stationary phase in miniaturized liquid chromatography (LC); and for synthesis within 100 µL disposable tips: for the application as a sorbent in micro solid phase extraction in a pipette tip (PT-µSPE). The optimized monolith was characterized by several techniques such as: surface area by N2 adsorption/desorption, thermogravimetry, infrared spectroscopy, elemental analysis and scanning electron microscopy (SEM). Analyzes show that the monolithic material developed in this work is mainly composed of POSS-MA. The optimized monolith inside the capillaries was evaluated via SEM and chromatographically, where the separation of alkylbenzenes and polycyclic aromatic hydrocarbons was obtained in the reversed phase mode, with a chromatographic efficiency of up to 23900 plates/m; and of nucleosides in the per aqueous liquid chromatography (PALC) mode. The optimized monolith inside the tips was evaluated for its selectivity and recovery against different classes of analytes. Good retention and recovery of analytes from the pesticide classes were achieved, like neonicotinoids, carbamates and ureas. Good recoveries were not obtained for anionic analytes, such as statin drugs, probably due to the strong ion-ion interactions that occur between the imidazolium cation of IL and the carboxylate anion of statins. This work shows the applicability of this new hybrid monolithic material for miniaturized analysis platforms and opens up a new range of study possibilities for hybrid monoliths with different IL and applications for different classes of analytes and samples Doutorado Química Analítica CAPES 1732804; 88882.329216/2019-01 FAPESP 2019/04567-1 CNPQ 465389/2014-7
Databáze: OpenAIRE
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