Orientador: Lauro Tatsuo Kubota / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-27T17:12:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giordano_GabrielaFurlan_M.pdf: 2251330 bytes, checksum: a6853decc37a3f82817a0457cc141778 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema eletroquímico capaz de detectar e quantificar etanol presente em amostras de vinho de cana-de-açúcar. Três métodos de modificação de eletrodo de níquel foram estudados visando à obtenção das espécies Ni(OH)2/NiOOH. Um dos métodos consistiu no condicionamento eletroquímico em NaOH, o outro, na oxidação química em persulfato de amônio e tratamento térmico e o terceiro, na deposição eletroquímica de Ni(OH)2 dopados com Co2+ e Cd2+, a partir de solução contendo os nitratos desses metais. Esse último apresentou resultados com maior repetibilidade de preparação e resposta. As técnicas SEM-FEG e XPS foram empregadas, a fim de caracterizar morfologicamente o Ni(OH)2 obtido e permitir determinações qualitativas e quantitativas sobre a composição química da superfície, respectivamente. Para a aplicação nas amostras empregou-se a técnica de extração por difusão gasosa através de uma membrana hidrofóbica. Assim, um módulo de extração foi construído no qual uma membrana de PTFE separou a solução de etanol - a ser analisada - de uma solução receptora de NaOH 100,0 mmol L-1, na qual o sistema eletroquímico foi acoplado. As condições aplicadas ao sistema foram otimizadas de modo a resultar em menores desvios das medidas analíticas. O vapor de etanol recolhido na solução de NaOH foi analisado utilizando o eletrodo de trabalho desenvolvido e foi possível monitorar soluções de etanol no intervalo 2,0 a 20,0% v/v. A concentração de etanol foi determinada em amostras de vinho de cana-de-açúcar por dois métodos diferentes: interpolação em curva analítica preparada em meio salino com condutividade similar às amostras e adição de padrão. Os resultados obtidos foram estatisticamente equivalentes em comparação com a técnica de FTIR, considerando nível de confiança de 95% / Abstract: This work describes the development of an electrochemical system to detect and quantify ethanol on fermentation broths. Three methods were studied to modify the electrode surface in order to obtain Ni(OH)2/NiOOH species: i) electrochemical cycling in NaOH solution; ii) chemical oxidation on ammonium persulfate and heat treatment; and, iii) electrochemical deposition of nickel, cobalt and cadmium from a solution containing the respective nitrates and application of cathodic current. The latter one showed good repeatability, therefore, an analytical curve was obtained by cyclic voltammetry technique and the analytical sensitivity was 1.2 ìA L mmol-1. Scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy were employed to characterize the structures formed and allow qualitative and quantitative determination about the surface chemical composition. In order to provide selectivity to electrochemical determination of ethanol on complex samples, the electrochemical system was coupled to gas diffusion extraction through hydrophobic membrane. Thus, an extraction module was constructed in which a PTFE membrane separated the ethanol donor solution, standard or sample, from receptor solution, the electrolyte used on electrochemical analyses (100.0 mmol L-1 NaOH). The conditions applied to the system were optimized to yield repeatability on analytical measurements. In this platform, it was possible to monitor ethanol solutions in the range of 2.0 up to 20.0% v/v. Samples of fermentation broth were analyzed by two methods: direct interpolation on saline analytical curve with conductivity similar to samples and standard addition. The results were in agreement with respect to those obtained by FTIR method at 95% confidence level / Mestrado / Quimica Analitica / Mestra em Química

O Ni(OH)2 é amplamente utilizado como principal componente ativo do eletrodo positivo na maior parte das baterias secundárias como: Ni/Cd, Ni/Zn, Ni/Fe, Ni/H2 e, recentemente na pilhas de Ni/MH. Estes acumuladores possuem variadas aplicações como: satélites geoestacionários, alimetação de recarga de computadores, aparelhos portáteis. Apesar do eletrodo de Ni(OH)2 possuir boa durabilidade, após vários ciclos de oxidação/redução ocorre a transformação do par redox α-Ni(OH)2/β-NiOOH para β-Ni(OH)2/γ-NiOOH o qual ocasiona uma diminuição na capacidade de carga. Por essa razão, é necessário o estudo do efeito de aditivos para estabilização da capacidade de carga no eletrodo. Neste trabalho, hidróxido de cério foi utilizado como aditivo para estabilizar o α-Ni(OH)2. Os resultados obtidos mostram que os íons cério são incorporados no eletrodo estabilizando a fase α-Ni(OH)2 e com isso aumentando a capacidade de carga do mesmo. Nas análises de espectroscopia no IV e Raman foi possível verificar modificações estruturais causadas pela presença de íons Ce3+ na estrutura, principalmente, a partir de 21,33% em mol do aditivo. Nos estudos de ciclagens sucessivas a fase α-Ni(OH)2 foi estabilizada na presença de 21,33% em mol do aditivo uma vez que a capacidade de carga do eletrodo manteve-se constante ao longo de 90 ciclos de oxidação/redução. / Ni(OH)2 is widely used as main active component for positive electrodes for secondary batteries such as Ni/Cd, Ni/Zn, Ni/Fe, Ni/H2 and recently in cell of Ni/MH. These accumulators show certain characteristics and they have several applications, such as: geostationary satellites, recharge feeding of computers, portable devices. Although the electrode of hydroxide of nickel have a good durability, after several oxidaction/reduction cycles, the material suffer modification from α-Ni(OH)2/β-NiOOH to β-Ni(OH)2/γ-NiOOH, decreasing its charge capacity. For this reason, it is necessary to study the role played by some additives for stabilization of charge capacity the electrode. Our results show that the cerium ions are incorporate in the electrode, stabilizing the α-Ni(OH)2 and therefore increasing charge capacity of the electrode. In the IV and Raman Spectroscopy analyses it was possible to verify structural modification caused by the presence of Ce3+ ions in the structure, mainly for 21,33% in mol of the additive. Potentiodynamic cycling experiments have shown that the phase α-Ni(OH)2 was stabilized with 21,33% of additive and the charge capacity of the electrode remains constant throughout 90 oxidation/reduction cycles.

O Ni(OH)2 é amplamente utilizado como principal componente ativo do eletrodo positivo na maior parte das baterias secundárias como: Ni/Cd, Ni/Zn, Ni/Fe, Ni/H2 e, recentemente na pilhas de Ni/MH. Estes acumuladores possuem variadas aplicações como: satélites geoestacionários, alimetação de recarga de computadores, aparelhos portáteis. Apesar do eletrodo de Ni(OH)2 possuir boa durabilidade, após vários ciclos de oxidação/redução ocorre a transformação do par redox α-Ni(OH)2/β-NiOOH para β-Ni(OH)2/γ-NiOOH o qual ocasiona uma diminuição na capacidade de carga. Por essa razão, é necessário o estudo do efeito de aditivos para estabilização da capacidade de carga no eletrodo. Neste trabalho, hidróxido de cério foi utilizado como aditivo para estabilizar o α-Ni(OH)2. Os resultados obtidos mostram que os íons cério são incorporados no eletrodo estabilizando a fase α-Ni(OH)2 e com isso aumentando a capacidade de carga do mesmo. Nas análises de espectroscopia no IV e Raman foi possível verificar modificações estruturais causadas pela presença de íons Ce3+ na estrutura, principalmente, a partir de 21,33% em mol do aditivo. Nos estudos de ciclagens sucessivas a fase α-Ni(OH)2 foi estabilizada na presença de 21,33% em mol do aditivo uma vez que a capacidade de carga do eletrodo manteve-se constante ao longo de 90 ciclos de oxidação/redução. / Ni(OH)2 is widely used as main active component for positive electrodes for secondary batteries such as Ni/Cd, Ni/Zn, Ni/Fe, Ni/H2 and recently in cell of Ni/MH. These accumulators show certain characteristics and they have several applications, such as: geostationary satellites, recharge feeding of computers, portable devices. Although the electrode of hydroxide of nickel have a good durability, after several oxidaction/reduction cycles, the material suffer modification from α-Ni(OH)2/β-NiOOH to β-Ni(OH)2/γ-NiOOH, decreasing its charge capacity. For this reason, it is necessary to study the role played by some additives for stabilization of charge capacity the electrode. Our results show that the cerium ions are incorporate in the electrode, stabilizing the α-Ni(OH)2 and therefore increasing charge capacity of the electrode. In the IV and Raman Spectroscopy analyses it was possible to verify structural modification caused by the presence of Ce3+ ions in the structure, mainly for 21,33% in mol of the additive. Potentiodynamic cycling experiments have shown that the phase α-Ni(OH)2 was stabilized with 21,33% of additive and the charge capacity of the electrode remains constant throughout 90 oxidation/reduction cycles.