Calix[4]arene-modified silica nanoparticles for the potentiometric detection of iron (III) in aqueous solution

This article aims to present the synthesis and the characterization of a novel hybrid material, based on silica nanoparticles, and which can be used as a sensitive element for the electrochemical detection of iron (III). This material was obtained by grafting an iron ligand-based calix[4]arene structure onto nanosized silica particles. The covalent anchoring of the chelator was obtained by nucleophilic coupling reaction between the modified calix[4]arene and the chloropropyl functionalized silica. The grafting reaction was confirmed by FTIR (DRIFT), solid-state 13C Cross-Polarization MAS (CPMAS) NMR and thermal analysis. The interaction between the material and the dissolved iron (III) was demonstrated though potentiometric measurements. A linear evolution of the open circuit potential, which can be used analytically for iron (III) detection, has been obtained.

RésuméCet article vise à présenter la synthèse et la caractérisation d’un nouveau matériau hybride à base de nanoparticules de silice et qui peut être utilisé comme élément sensible pour la détection électrochimique du fer (III). Ce matériau a été obtenu par greffage d’un complexant organique du fer à base de calix[4]arene sur des particules de silice nanométriques. L’ancrage covalent du complexant a été réalisé par substitution nucléophile entre le complexant et un fragment réactif inséré à la surface des nanoparticules. La réaction de greffage a été confirmée par IRTF (DRIFT), RMN solide 13C Cross-Polarization MAS (CPMAS) et par analyses thermiques. L’interaction entre le matériau et du fer (III) dissous a été démontrée par mesures potentiométriques. Une évolution linéaire du potentiel en circuit ouvert a été obtenue, permettant ainsi d’envisager une détection analytique du fer (III) en solution.