Análise Raman de Marcadores de Combustível

A espectroscopia Raman é uma excelente técnica para a identificação e caracterização de combustíveis e marcadores de combustível, que têm características espectrais distintas com impressões digitais Raman únicas. No caso de marcadores de combustível, Raman é uma ferramenta especialmente útil em deteção de combustíveis que foram adulterados ou revendidos ilegalmente.

Para testar a viabilidade do pequeno espectrómetro Raman 785 nm Ocean HDX para a deteção de marcador de combustível, medimos o marcador BPE (CAS RN 1437-15-6). O BPE é usado níveis muito vestigiais para evitar danos aos motores e outros componentes, tornando-se difícil de detetar.

A fraude de combustível é um empreendimento significativo, custando bilhões de dólares às empresas anualmente e afetando negativamente reguladores e consumidores. Como resultado, o uso de tecnologia para garantir a integridade do combustível melhorou nos últimos anos para ajudar a impedir as várias ameaças à cadeia de distribuição, onde as técnicas de deteção ótica desempenham um papel fundamental.

As empresas envolvidas em esforços anti falsificação continuam a procurar ferramentas de deteção espectral mais portáteis e mais simples de usar do que os tradicionais sistemas de bancada de laboratório, mas com o mesmo desempenho e confiabilidade. Pode-se imaginar o impacto da triagem em tempo real e in situ de combustíveis em vários pontos ao longo da cadeia de distribuição, mitigando a necessidade da demorada recolha de amostra e análise laboratorial.

Agora, os avanços na tecnologia de espectrómetros e desenvolvimento de algoritmos tornaram a espectroscopia Raman mais acessíveis e os dados mais compreensíveis, a ideia de usar um espectrómetro compacto e acessível como o Ocean HDX Raman para medir muito pequenas quantidades de um marcador em campo não é tão improvável.

Equipados com um espectrómetro Ocean HDX Raman, medimos 3 ppm de BPE em vários lotes, para demonstrar tanto a resposta Raman quanto a reprodutibilidade das medições. O resto da configuração é composta por um laser Raman de 785 nm, uma sonda Raman otimizada para excitação a 785 nm, um suporte de amostra e o software OceanView. Para melhorar a resposta Raman, também usamos pequenas quantidades de nanopartículas de ouro para aumentar o sinal em Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) em fase líquida.

O espectrómetro Ocean HDX Raman é um instrumento compacto – em aproximadamente 3,5″ x 2,5″ x 2,1″, é um dos menores espectrómetros Raman do mercado – que desbloqueia dados de assinatura Raman de 150 cm-1 a 3400 cm-1. O espectrómetro está disponível com uma ranhura de entrada de 25 μm ou 50 μm, e pode ser combinada com laser, sonda e porta-amostras para medir sólidos, pós e líquidos. Além disso, o seu preço mais baixo torna o Ocean HDX Raman mais atraente para integradores de produtos e desenvolvedores do que muitos espectrómetros Raman de nível científico.

Depois de colocar as amostras de BPE na suspensão de nanopartículas SERS, colocamos os frascos de amostra no suporte Raman, interrogamo-los com o laser e mediu-se a resposta (Figura 1). Foram observados vários picos Raman distintos nos espectros, e porque o BPE foi homogeneamente distribuído por todo o líquido em suspensão, a reprodutibilidade da medição foi boa.

Ao adicionar mais analito ao mesmo frasco de amostra, poderíamos ter criado uma regressão linear de concentração. Se a concentração do analito for conhecida, é possível criar uma curva de calibração, introduzir incógnitas e, em seguida, calcular a concentração para essas amostras.

Além disso, ao medir amostras como BPE, é importante para contabilizar quaisquer deslocamentos óticos, realizando uma correção de linha de base. Valores de pico, ou quaisquer valores em geral podem ser distorcidos por fatores ambientais, mas podem ser corrigidos, com base em algumas regiões conhecidas por serem independentes de alterações dos parâmetros. O mesmo pode ser feito para espectros Raman, e é fundamental corrigir para extrair informações de quantificação.

Já foi considerada muito avançada tanto em em teoria como em instrumentação para a maioria dos utilizadores, mas a espectroscopia Raman hoje engloba dispositivos portáteis e simples, incluindo o Ocean HDX Raman, técnicas de sinal aprimorando como SERS, quimiometria e machine learning, que ajudam a traduzir dados complexos em respostas úteis para uma gama mais ampla de utilizadores.