Engenharia de Nanomateriais de Borofeno para tecnologias de detecção avançadas: Borofeno a plataformas de sensores de próxima geração
α-Borofeno; Sensor Eletroquímico; Detecção de metais pesados; Análise de água; Voltametria de redissolução anódica.
Este trabalho de tese de doutorado apresenta o desenvolvimento e validação de uma plataforma de detecção eletroquímica inovadora e de alto desempenho baseada em nanofolhas de α-borofeno e L-cisteína para a determinação simultânea de Cd²⁺ e Pb²⁺ em matrizes aquosas. As nanofolhas de α-borofeno foram sintetizadas por meio de uma rota escalável, simples e de baixo consumo energético, a baseada na esfoliação sonoquímica em fase líquida a partir do pó de boro cristalino comercial. A confirmação estrutural do borofeno foi realizada de forma complementar através de espectroscopia UV-Vis, espectroscopia Raman, difração de raios-X (DRX), XPS e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), demonstrando a síntese de nanoestruturas com excelente ordem cristalina e espaçamento interplanar de d =0,281 nm. A funcionalização do eletrodo de carbono vítreo com o nanocompósito borofeno/L-cisteína (GCE-BPh-Cys) foi realizada por eletrodeposição de L-cisteína via voltametria cíclica sobre o filme de α-borofeno previamente depositado. A L-cisteína atua de forma sinérgica, atuando como agente passivador que protege a matriz de boro contra a oxidação ambiental em
meio aquoso e fornecendo grupos funcionais tiol, amina e carboxila que funcionam como sítios de coordenação para os íons Cd²⁺ e Pb²⁺. A caracterização eletroquímica mostrou um aumento de 71,4% na área superficial ativa do eletrodo modificado (0,0461 cm²) comparado ao GCE limpo. Sob condições otimizadas de voltametria de redissolução anódica de pulso diferencial (DPASV), o sensor apresentou faixas lineares de resposta de 0,49–4,21 µM para Cd²⁺ e 0,40–4,21 µM para Pb²⁺, com limites de detecção excepcionalmente baixos de 0,055 µM (Cd²⁺) e 0,099 µM (Pb²⁺), em conformidade com as rígidas margens de segurança estabelecidas pela Organização Mundial da Saúde (OMS). O sensor GCE-BPh-Cys foi aplicado com sucesso em amostras reais de água de torneira, água de poço, água de rio e de lagoa, obtendo taxas de recuperação entre 74,3% e 112,0%, comprovando sua robustez analítica contra efeitos de matriz e interferentes naturais.