Síntese e aplicação de nanopartículas de prata para quantificação de inibidores de incrustação e de cátions incrustantes na indústria do petróleo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Araújo, Pedro Felype Ferreira
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58986
Resumo: The search for alternative analytical methods for determining scale inhibitors and scale cations has aroused interest in the petroleum industry. In this sense, silver nanoparticles (AgNPs), more specifically the optical properties of Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR), become a promising material for the development of nanoplatforms for spectral optimization and nanosensors. optics. Thus, the objective of this work was to combine AgNPs with Raman spectroscopy (SERS), UV-Vis spectroscopy and digital images (using a smartphone and free software, ImageJ) to determine the concentration of scale inhibitors (ATMP and DTPMP) and fouling cations (Mg+2, Ca+2, Sr+2 and Ba+2). These methodologies were based, respectively, on the properties of AgNPs for Raman signal amplification, variation in the absorbance intensity of the plasmonic band (400 nm) and changes in the color of the silver nanoparticle solution in the presence of the analyte. The development of SERS substrate suitable allowed the detection of ATMP in concentrations in the order of 10-4 M. Furthermore, digital imaging and UV-Vis spectroscopy analyzes quantified fouling cations and the inhibitor DTPMP in concentrations in the order of 10-6 M, with excellent linear regression. The colorimetric sensor based on UV-Vis spectroscopy achieved a limit of detection (LOD) of 50.9 µM for DTPMP and less than 30 µM for cátions. Characterizations by UV-vis spectroscopy and Dynamic Light Scattering (DLS) proved that the sensor is based on the mechanism of aggregation or stabilization of AgNPs, depending on the analyte with which they interact. Thus, the results obtained demonstrated that the methodologies developed are efficient, reliable, low-cost and less laborious, when compared to traditionally used methodologies (ion chromatography and ICP-OES).
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Thus, the objective of this work was to combine AgNPs with Raman spectroscopy (SERS), UV-Vis spectroscopy and digital images (using a smartphone and free software, ImageJ) to determine the concentration of scale inhibitors (ATMP and DTPMP) and fouling cations (Mg+2, Ca+2, Sr+2 and Ba+2). These methodologies were based, respectively, on the properties of AgNPs for Raman signal amplification, variation in the absorbance intensity of the plasmonic band (400 nm) and changes in the color of the silver nanoparticle solution in the presence of the analyte. The development of SERS substrate suitable allowed the detection of ATMP in concentrations in the order of 10-4 M. Furthermore, digital imaging and UV-Vis spectroscopy analyzes quantified fouling cations and the inhibitor DTPMP in concentrations in the order of 10-6 M, with excellent linear regression. The colorimetric sensor based on UV-Vis spectroscopy achieved a limit of detection (LOD) of 50.9 µM for DTPMP and less than 30 µM for cátions. Characterizations by UV-vis spectroscopy and Dynamic Light Scattering (DLS) proved that the sensor is based on the mechanism of aggregation or stabilization of AgNPs, depending on the analyte with which they interact. Thus, the results obtained demonstrated that the methodologies developed are efficient, reliable, low-cost and less laborious, when compared to traditionally used methodologies (ion chromatography and ICP-OES).Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqA busca por métodos analíticos alternativos para determinação de inibidores de incrustação e de cátions incrustantes tem despertado interesse na indústria do petróleo. Neste sentido, as nanopartículas de prata (AgNPs), mais especificamente as propriedades ópticas de ressonância plasmônica de superfície localizada (LSPR, do inglês localized surface plasmon resonance), tornam-se um material promissor para o desenvolvimento de nanoplataformas de otimização espectral e de nanossensores ópticos. Assim, o objetivo deste trabalho foi de combinar AgNPs com a espectroscopia Raman (SERS, do inglês surface enhanced Raman spectroscopy), espectroscopia UV-Vis e imagens digitais (uso de smartphone e um software livre, ImageJ) para determinação da concentração de inibidores de incrustação (ATMP e DTPMP) e de cátions incrustantes (Mg+2, Ca+2, Sr+2 e Ba+2). Estas metodologias foram baseadas, respectivamente, nas propriedades das AgNPs de amplificação do sinal Raman, variação da intensidade de absorbância da banda plasmônica (400 nm) e mudanças na coloração da dispersão de nanopartículas de prata na presença do analito. O desenvolvimento do substrato SERS adequado permitiu a detecção de ATMP em concentrações na ordem de 10-4 M. Além disso, as análises por imagens digitais e por espectroscopia UV-Vis quantificaram cátions incrustantes e o inibidor DTPMP em concentrações na ordem de 10-6 M, com excelente regressão linear. O sensor colorimétrico baseado na espectroscopia UV-Vis alcançou um limite de detecção de 50,9 µM para o DTPMP e menor que 30 µM para os cátions. As caracterizações por espectroscopia UV-Vis e dynamic light scattering provaram que o sensor é baseado no mecanismo de agregação ou estabilização das AgNPs, dependendo do analito com a qual interagem. Dessa forma, os resultados obtidos demonstraram que as metodologias desenvolvidas são eficientes, confiáveis, de baixo custo e menos laboriosas, quando comparadas às metodologias tradicionalmente utilizadas (cromatografia iônica e ICP-OES).Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICABalaban, Rosângela de Carvalhohttp://lattes.cnpq.br/0612133730532646https://orcid.org/0000-0002-7587-6010http://lattes.cnpq.br/7711521318854102Fernandes, Rafael da SilvaVilletti, Marcos AntônioSouza, Miguel Ângelo Fonseca deAraújo, Pedro Felype Ferreira2024-08-05T19:59:51Z2024-08-05T19:59:51Z2024-06-05info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfARAÚJO, Pedro Felype Ferreira. Síntese e aplicação de nanopartículas de prata para quantificação de inibidores de incrustação e de cátions incrustantes na indústria do petróleo. Orientadora: Dra. Rosângela de Carvalho Balaban. 2024. 84f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58986info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2024-08-05T20:00:38Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/58986Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2024-08-05T20:00:38Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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