Neste trabalho propôs-se desenvolver eletrodos compósitos à base de grafite-poliuretana modificados com polímeros metacrilatos com impressão molecular (MIP-TC), visando a determinação do antibiótico tetraciclina em formulações farmacêuticas e urina sintética. O trabalho também visou contribuir no desenvolvimento de um sensor com melhor desempenho no que diz respeito à sensibilidade e seletividade do eletrodo compósito modificado, na quantificação do analito/molécula molde em matrizes complexas. Técnicas eletroanalíticas, tais como voltametria cíclica (CV) e voltametria de pulso diferencial (DPV) foram utilizadas para avaliar a resposta em termos de sensibilidade e seletividade do eletrodo compósito na detecção da tetraciclina (TC), proposto neste trabalho. A otimização dos parâmetros, tais como composição do MIP (5,0 %, m/m), amplitude de pulso (50 mV), velocidade de varredura (10 mV s-1), tempo (300 s) e potencial de acumulação [(+ 0,7 V (vs. SCE)] e faixa granulométrica do MIP (150 a 250 μm), usando voltametria de redissolução anódica por pulso diferencial foi realizada para maximizar a determinação da tetraciclina em tampão fosfato 0,10 mol L -1 (pH 2,5), permitindo obter limites de detecção de 0,555 μmol L-1, 2,70 μmol L-1 e 4,71 μmol L-1, respectivamente, para o EGPU-MIP-TC, EGPU e EGPU-NIP, sem necessidade de renovação da superfície do eletrodo entre as sucessivas medidas. Regiões lineares entre 4,0 e 60,0 μmol L-1, 8,0 e 60,0 μmol L-1 e 20,0 e 100,0 μmol L-1/sup> foram observadas, respectivamente, para o EGPU-MIP-TC, EGPU e EGPU-NIP, para o pico anódico em + 0,9 V (vs. SCE). Os EGPU também foram testados quanto à seletividade frente à possíveis interferentes, sendo utilizados clortetraciclina (CTC) e oxitetraciclina (OTC) para os testes de interferência. Em todos os casos, a interferência do EGPU-MIP-TC foi menor do que a obtida com o EGPU-NIP, confirmando que o EGPU-MIP-TC foi mais efetivo na capacidade de reconhecer seletivamente o analito na presença dos interferentes CTC e OTC. Após as etapas de síntese dos MIP/NIP e confecção dos eletrodos, otimização dos parâmetros, avaliações e testes de sensibilidade e seletividade dos EGPU, os eletrodos foram submetidos à aplicação em duas amostras de medicamentos comerciais, TetraMed® 500 mg e genérico de cloridrato de tetraciclina 500 mg e uma amostra sintética de urina. Os resultados foram comparados ao método oficial por HPLC, apresentando 95 % de confiança, de acordo com o teste t-Student. / In this work, graphite-polyurethane composites electrodes were modified with methacrylate molecularly imprinted polymers (MIP-TC) in order to evaluate the electrodes in the determination of tetracycline (TC) antibiotic in pharmaceutical formulations as well as in biological fluid. The work aimed to contribute in development of a sensor with better performance about the sensitivity and selectivity of the composites electrodes modified in quantification of this analyte. Electroanalytical techniques such as cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV) were used to evaluate the selectivity and sensitivity of the composite electrodes in the detection of tetracycline. The parameters optimization, such as MIP composition (5.0 %, m/m), pulse amplitude (50 mV), scan rate (10 mV s-1), accumulation time (300 s), accumulation potential [+ 0.7 V (vs. SCE)], and MIP granulometry (150 to 250 μm), using differential pulse anodic stripping voltammetry was done to maximize the determination of tetracycline in phosphate buffer 0.1 mol·L-1 pH 2.5 resulting in LOD of 0.555 μmol L-1, 2.70 μmol L-1 and 4.71 μmol L-1, respectively for the EGPU-MIP-TC, EGPU and EGPU-NIP, without the need for surface renovation between the measures. A linear dynamic range from 4.0 to 60.0 μmol L-1, 8.0 to 60.0 μmol L-1 and 20.0 to 100.0 μmol L-1, respectively for the EGPU-MIP-TC, EGPU and EGPU-NIP was observed for the anodic peak at + 0.9 V (vs. SCE). The EGPU were also tested regarding the selectivity compared to possible interferents, such as chlortetracycline (CTC) and oxytetracycline (OTC) for the interference study. In all cases, the interference of EGPU-MIP-TC was lower than the one that was got with EGPU-NIP, confirming that the EGPU-MIP-TC was more selective than the non-imprinted polymer in the capacity of recognizing, selectively, the analyte in presence of CTC and OTC interferents. After the steps of synthesis of MIP/NIP and electrodes confection, parameters optimization, evaluation and EGPU sensitivity and selectivity studies, the electrodes were submitted to the application in two commercial drugs containing 500 mg of tetracycline cloridrate, TetraMed® and generic; and a synthetic urine sample. The results were compared to the official method by HPLC, presenting 95 % confidence according to the t-Student test.

A preparação do EM Pd foi escolhida pelo fato de já terem sido estudados em nossos laboratórios os EM Ni e EM Pt. Estes três eletrodos modificados (EMs) foram utilizados nas hidrogenações eletrocatalíticas (HEC) de substratos orgânicos para comparação de suas reatividades. A preparação deste novo eletrodo modificado revestido pelo filme misto poli-[éter alílico do p-(2-etilamônio) benzeno] e co-monômero éter fenil e alílico no suporte de bastão de grafite contendo partículas de Pd foi iniciada com a síntese do éter alílico do p-(2-etilamônio) benzeno a partir da acetamida do p-(2-etilamônio). A utilização do co-monômero éter fenil e alílico na estrutura do filme polimérico se fez na tentativa de espaçar a malha polimérica para conseguir melhorar os resultados das HEC de substratos orgânicos, pois estes teriam maior facilidade de permear (difundir) pela malha e também proporcionar um aumento na quantidade de partículas de paládio incorporadas ao filme. Depois da preparação, utilização e comparação dos EMs Ni, Pd e Pt foram desenvolvidos novos EMs mistos visando aumentar a eficiência nas HEC dos substratos orgânicos. O EM misto Ni/Ni já havia sido preparado e estudado nas HEC mostrando uma eficiência moderada. Preparou-se então os EMs mistos Ni/Pd e Ni/Pt para compará-los com o EM Ni/Ni e com os EMs Ni, Pd e Pt para verificar se ocorreria um aumento na eficiência nas HEC. A preparação destes EMs mistos foi feita utilizando a técnica de electroless. A eficiência dos EMs foi verificada através da GH a partir de uma solução de ácido sulfúrico, do volume de hidrogênio gerado, medidas de potencial de circuito aberto e de reação de HEC de substratos orgânicos. A caracterização dos EMs foi feita pelo cálculo da massa de partículas incorporadas e análise de raios X e MEV-EDX. Os substratos orgânicos estudados nas HEC foram: benzaldeído, n-valeraldeído, isoforona, 2-cicloexen-1-ona, cicloexanona, acetofenona, benzofenona, eugenol, isoeugenol, fenilacetileno, 3-butin-1-ol, benzonitrila, fenilacetonitrila, malononitrila e valeronitrila. Comparando-se os EMs Ni, Pt, Pd, Ni/Ni, Ni/Pd e Ni/Pt, o que levou aos melhores rendimentos nas HEC foi o EM misto Ni/Pd. A HEC da acetofenona e benzofenona levou a resultados inéditos na literatura com a hidrogenação dos anéis aromáticos. / The modified electrode (ME) Pd was chosen because ME Ni and ME Pt had already been studied in our laboratory. These three different MEs were used in the electrocatalytic hydrogenation (ECH) of organic substrates so that their reactivity could be compared. The preparation of the new modified electrode ME Pd by using the mixed film poly-[ether allyl p-(2-ammoniumethyl) benzene] and the co-monomer allyl phenyl ether in carbon stick containing Pd particles. The preparation was initiated by synthesizing the allyl p-(2-ammoniumethyl) benzene ether through reaction with the acetamyde of the p-(2-ammoniumethyl) group. The co-monomer allyl phenyl ether in a polymeric film was used in an attempt to obtain more space between the polymeric film and to achieve better results in the ECH of organic substrates, since they could be introduced through the polymer and increase the quantity of Pd particles of incorporated in to the film. After the preparation of the MEs Ni, Pd and Pt and after they had been used and compared, new mixed MEs were developed in order to study their efficiency in the ECH of organic substrates. Mixed ME Ni/Ni had already been prepared and studied in our laboratory and it was shown to be moderately efficient for ECH. Mixed ME Ni/Pd and Ni/Pt were prepared so that they could be compared with mixed ME Ni/Ni, ME Ni, ME Pd and ME Pt. The preparation of these mixed MEs was carried out by electroless deposition. The efficiency of these MEs was verified by hydrogen generation from a mineral acid solution, hydrogen generation volume, potential of the open circuit and ECH of organic substrates. The characterization of the MEs was done by calculating the mass of incorporated particles and by SEM-EDX analyses. The organic substrates used for in ECH were benzaldehyde, n-valeraldehyde, isophorone, 2-cyclohexen-1-one, cyclohexanone, acetophenone, benzophenone, eugenol, isoeugenol, phenylacetylene, 3-butin-1-ol, benzonitrile, phenylacetonitrile, malononitrile and valeronitrile. A comparison of these MEs shows that the mixed ME Ni/Pd are the most efficient for ECH for all studied substrates. Acetophenone and benzophenone gave fully hydrogenated products; a fact that has not yet been published in the literature.

O trabalho teve o objetivo de investigar técnicas de sensoriamento de solo e analisar o potencial de utilização das mesmas diretamente no campo. Quatro etapas distintas foram desenvolvidas para atender aos seguintes objetivos: a) comparar e avaliar o potencial de predição de atributos do solo de três espectrômetros portáteis (vis-NIR) em ambiente controlado; b) avaliar a predição em movimento de pH, P e K utilizando técnicas de sensoriamento óptico (reflectância vis-NIR) e eletroquímico (eletrodos íon-seletivos de pH e K) em uma área experimental com variabilidade induzida; c) montar e testar uma plataforma de campo com sensores elétricos, eletroquímicos e ópticos; d) avaliar o potencial de predição de textura do solo utilizando um equipamento portátil de espectroscopia de fluorescência de raios X. Na primeira etapa as leituras de reflectância espectral vis-NIR dos três equipamentos avaliados mostraram-se muito semelhantes, com coeficientes de correlação acima de 0,86 na faixa de 400 a 1800 nm. Quando comparados nesta região espectral os equipamentos produziram modelos de predição muito semelhantes, com leve superioridade para o sistema FieldSpec. Os modelos mostraram-se mais promissores para a predição da textura do solo em relação aos atributos químicos. Na segunda etapa as leituras de campo utilizando eletrodos íon-seletivos de pH e K apresentaram uma alta correlação com as análises de laboratório. As avaliações permitiram observar que condições de solo com baixa umidade prejudicam sensivelmente as leituras. Apesar da alta correlação, os valores de campo precisam ser corrigidos para a metodologia de laboratório desejada. Os modelos de predição de P, K e pH utilizando espectrometria vis-NIR no campo apresentaram baixa precisão. Os testes da Plataforma Multisensores de Solo (PMS) na terceira etapa demonstraram ser possível a utilização de sensores elétricos, eletroquímicos e ópticos em uma mesma plataforma. As leituras de condutividade elétrica aparente do solo (CEa) demonstraram que este parâmetro está relacionado com a textura, atuando como um indicador da variabilidade e possibilitando a identificação dos locais de transição de textura. O pH mensurado pela PMS exibiu correlações abaixo das verificadas na segunda etapa. No entanto, alguns resultados atípicos foram verificados, como a correlação maior entre pH em CaCl2 com a PMS do que em relação ao método em H2O. As leituras de reflectância vis-NIR utilizando a PMS apresentaram bons modelos de predição de areia e argila, permitindo a criação de mapas de alta resolução destes parâmetros. A espectroscopia de fluorescência de raios X portátil foi eficiente para estimar a textura do solo. Os teores de areia e argila foram estimados tanto por meio de regressões lineares simples como regressões múltiplas com valores de R2 acima de 0,60. O Fe total foi o principal elemento utilizado nesses modelos de regressão. / The objective of this work was to investigate soil sensing techniques and to analyze the potential for their use directly in the field. Four distinct steps were developed to meet the following objectives: a) to compare and evaluate the potential of predicting soil attributes with three portable spectrometers (vis-NIR) in a controlled environment; B) to evaluate the on-the-go prediction of pH, P and K using optical sensors (vis-NIR reflectance) and electrochemical techniques (ion-selective pH and K electrodes) in an experimental area with induced variability; C) assemble and test a field platform with electrical, electrochemical and optical sensors; D) to evaluate the potential of predicting soil texture using a portable X-ray fluorescence spectroscopy equipment. In the first step the vis-NIR spectral reflectance readings of the three equipments evaluated were very similar, with correlation coefficients above 0.86 in the 400 to 1800 nm range. When compared in this spectral region, the equipment produced very similar prediction models, with slight superiority for the FieldSpec system. The models showed to be more promising for the prediction of soil texture in relation to chemical attributes. In the second step the field readings using ion-selective pH and K electrodes presented a high correlation with the laboratory analyzes. The evaluations showed that soil conditions with low moisture significantly affect the readings. Despite the high correlation, the field values need to be corrected for the desired laboratory methodology. Prediction models of P, K and pH using field-vis-NIR spectrometry showed low precision. The tests of the Multisensors Soil Platform (MSP) in the third stage demonstrated that it is possible to use electric, electrochemical and optical sensors in the same platform. The electrical conductivity (EC) readings showed that this parameter was related with soil texture, acting as an indicator of variability and allowing the identification of texture transitions. The pH measured by MSP exhibited correlations below those verified in the second step. However, some atypical results were verified, such as the higher correlation between pH in CaCl2 and MSP than in H2O. The vis-NIR reflectance readings using the MSP resulted in good sand and clay prediction models, allowing the creation of high resolution maps of these parameters. Portable X-ray fluorescence spectroscopy was efficient for estimating soil texture. The sand and clay contents were estimated both by simple linear regressions and multiple regressions with R2 values above 0.60. Total Fe was the main element used in these regression models.

O presente trabalho está relacionado com o desenvolvimento e análise do desempenho eletroquímico de eletrodos compósitos do tipo nonwoven também chamados de free-standing binder/metal-free electrodes, em eletrólito líquido orgânico que contem íons de lítio. Os eletrodos de excelente resistência mecânica, livre de metais e binder, e que podem conter vários miligramas dematerial eletroativo por cm3, são constituídos por substratos de fibras de carbono derivado de poliacrilonitrila, e a carga eletroativa composta por nanotubos de carbono de parede múltipla (NTC) e nanotubos de MnO2 (NT). Foram utilizados dois tipos de substrato (denominados aqui de feltro e tecido de carbono) de diferentes condutividades eletrônicas e geometrias tridimensionais. O recobrimento das fibras de carbono dos nonwovens com NTC foi realizado por decomposição química de vapor (CVD) mantendo-se constante as variáveis operacionais, o que resultou em NTC do mesmo tipo para todas as amostras e um bom controle da massa depositada. O MnO2 foi incorporado por eletrodeposição em eletrólito aquoso, esse método garantiu um bom controle de massa eletrodepositada de NT. Os eletrodos obtidos foram caracterizados estruturalmente empregando-se microscopia de varredura (MEV), difração de raios-X e microscopia Raman. Para análise de desempenho eletroquímico e mecanismo de armazenagem/conversão de energia nos eletrodos empregadas as técnicas de voltametria e cronopotenciometria cíclicas. Os resultados mostram que os eletrodos compósitos são híbridos, podem atuar como capacitores e eletrodos de baterias de íons lítio. As metodologias aplicadas se mostram extremamente reprodutíveis reprodutivas e controláveis. Depedendo das composições e combinações foi possível obter capacidades específicas associadas com armazenagem/estocagem de lítio em altas densidades de corrente (A/g) na janela de potencial de 0,005 - 3,5V vs Li/Li+ (por exemplo, 800 mAh/g em 1 A/g, taxa C-rate = 1,25C, 400 mAh/g em 2,66A/g, taxa C-rate = 5C). A eficiência faradaica para o primeiro ciclo carga/descarga variou entre 83% e 54%, dependendo da quantidade de MnO2 e da corrente aplicada. Foi observado que é possível melhorar ainda mais os resultados com adição de outros constituintes, como por exemplo, a adição de partículas de prata (<1 % em peso). Neste caso os eletrodos forneceram eficiência faradaica de 83%, 1.100 mAh/g em 1,7A/g, em taxa C-rate = 1,66C e 550 mAh/g em 2,8A/g em taxa C-rate = 5C). Em termos de capacitância os compósitos também se mostram muito positivos. Valores de capacitância da ordem de 180F/g foram facilmente obtidos em tempos de descarga de 58s e num intervalo de potencial em relação ao Li/Li+ (~3,05 V vs H2/H+) de 1,4 a 3,8V vs Li/Li+, o que permite gerar densidade de energia e potência da ordem de 63 Wh/kg e 3,6 kW/kg respectivamente. Os eletrodos estudados podem atuar como eletrodo em baterias de íons lítio e em dispositivos de capacitores, o que significa que pode ser útil para o desenvolvimento de sistemas híbridos de armazenamento/conversão de energia, particularmente, de sistemas híbridos bipolar bateria-supercapacitor. / The present work is correlated with the development and electrochemical analisys of a nonwoven kind of electrode, also called as free-standing binder/metal-free electrodes, into lithium-ion liquid organic electrolyte, whereas the constituents are the substrate made of carbon fiber derived from carbonization of polyacrylonitrile, and the electroactive material which are defective multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) and MnO2 nanotubes. Two types of nonwoven substrates (here denominated felt and cloth) with different electronic conductivity and three-dimensional geometry were employed. MWCNT coating of the nonwoven carbon fibers was achieved with chemical vapor decomposition (CVD) of methanol at same growth conditions, which resulted in electrodes with same type of MWCNT and a good control of the deposited mass. MnO2 was incorporaded by electrodeposition in aqueous electrolyte and this methodology was found appropriate to provide electrodes with same MnO2 NT loading, although the structural phase of MnO2 was affect by nonwoven substrate type. The robusts electrodes able to support several miligrams of electroactive material per cm3 obtained were structurally characterized using scanning electron microscopy (SEM, TEM), X-ray diffraction and Raman microscopy. It was employed cyclic voltammetry at different scan rate and chronopotentiometry (discharge/charge curves at galvanostatic conditions) aiming the understanding of the electrochemical performance and mechanism of energy storage/conversion of MnO2/MWCNT coated nonwoven electrodes. The results show that the composite electrode is hybrid, can act like capacitor or lithium ion battery electrode. It can provide very high specific capacity associated with storage/extraction of Li same in elevated gravimetric current density of A/g in the potential window of 0.005-3.5V vs Li/Li+ (e.g 800 mAh/g at 1 A/g, rate = 1,25C, 400 mAh/g at 2,66A/g, rate = 5C). The Faradic efficiency measure during the first charge/discharge cycle was between 83% to 54% depending on amount of MnO2 constituent and applied current. It was also observed a gain in the electrochemical performance of MnO2/MWCNT coated nonwoven electrode with Ag nanoparticles addition (about 1% wt). With presence of Ag constituent into the composites nonwovens it was found for instance 83% of Faradic efficiency at 1st discharge/charge cycle, 1,100 mAh/g at 1,7A/g rate = 1,66C and 550 mAh/g at 2,8A/g rate = 5C. In terms of capacitance the nonwoven were able to provide values like 180 F/g during 58s in high voltage window (1.4-3.8V vs LI/Li+) which correspond to energy and power density of 63 Wh/kg e 3.6 kW/kg, respectively. The electrodes developed in the present study could therefore act both as an electrode for Li intercalation and for capacitors devices, which means that it can be useful for the development of hybrid energy storage/conversion systems, particularly, bipolar battery-supercapacitor hybrid single.

Neste trabalho são apresentados resultados sobre o desenvolvimento de um sensor visando à utilização no monitoramento de peróxido de hidrogênio em amostras de reações Fenton. Superfícies eletródicas modificadas com filmes de poli-azul de metileno (PMB) e óxido de rutênio de hexacianoferrato (RuOHCF) sem e com a incorporação de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) foram utilizadas para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio. O efeito da ordem de deposição do PMB e MWCNT foi avaliado por voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Estudos realizados por voltametria cíclica indicaram que a superfície modificada com PBM/MWCNTs facilita a redução catódica do peróxido de hidrogênio, processo que ocorre em 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). O método para a detecção de peróxido de hidrogênio apresentou uma resposta linear de 109 a 3000 &#181;mol L-1, com limite de detecção de 20,7 &#181;mol L-1 e sensibilidade de 108 &#181;A mmol-1 L cm-2. O eletrodo modificado com RuOHCF foi utilizado para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio por análise em injeção em fluxo (FIA). O método apresentou uma resposta linear de 10 a 5000 &#181;mol L-1 e limite de detecção de 1,7 &#181;mol L-1. Aplicações em amostras comerciais também foram realizadas, e os resultados foram concordantes com os obtidos por método padrão. Estudos sobre o processo eletrocatalítico da reação de peróxido de hidrogênio em filmes de RuOHCF foram investigados utilizando eletrodo rotativo. A incorporação de MWCNTs na superfície eletródica também foi analisada com o filme de RuOHCF. Os resultados indicaram que a presença de MWCNTs melhorou a resposta do sensor para peróxido de hidrogênio em potenciais próximos a 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). A influência da quantidade de MWCNTs foi avaliada por amperometria em 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat) na presença de peróxido de hidrogênio. O eletrodo modificado com 100 &#181;g de MWCNTs e posterior deposição do filme de RuOHCF apresentou melhores características analíticas. Obteve-se como resultado uma curva analítica em um intervalo de 0,1 a 10 mmol L-1, originando uma reta de acordo com a equação: -I (&#181;A) = 0,26 + 31,2 [H2O2] (mmol L-1), R2= 0,9999. A sensibilidade foi de 1560 &#181;A mmol-1 L cm-2 e os limites de detecção e quantificação foram estimados em 4,7 (S/N = 3) e 15,8 (S/N = 10) &#181;mol L-1, respectivamente. Comparando-se as características analíticas dos filmes de PMB e RuOHCF depositados na superfície dos MWCNTs, aquele que apresentou melhor resultado foi o eletrodo modificado com MWCNTs e RuOHCF por ter melhor limite de detecção e maior sensibilidade. Esse eletrodo modificado com MWCNTs e RuOHCF foi utilizado para monitorar o consumo de peróxido de hidrogênio em amostras de reação Fenton. Também foi avaliado o efeito da presença de Fe3+ contido no próprio processo de degradação. A interferência foi eliminada complexando o Fe3+ com oxalato. Finalmente, o eletrodo foi utilizado para monitorar a concentração de peróxido de hidrogênio na degradação de fenol e os resultados foram concordantes com os obtidos por método espectrofotométrico / This work presents results on the development of a sensor to monitor the hydrogen peroxide content in samples of Fenton reaction. The electrode surface was modified with films of poly-methylene blue (PMB) and ruthenium oxide hexacyanoferrate (RuOHCF). In some cases, multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) were also used. The effect of the order of deposition of PMB and MWCNTs was evaluated by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The influence of immobilization of various platforms in the performance of fabricated sensors for hydrogen peroxide was also studied. Cyclic voltammetry experiments indicated that the surface modified with PMB/MWCNTs facilitates the cathodic reduction of hydrogen peroxide, a process that occurred at 0.0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). The method showed a linear response from 109 to 3000 &#181;mol L-1 hydrogen peroxide. The limit of detection was estimated as 20.7 (S/N = 3) &#181;mol L-1 with a sensitivity of 108 &#181;A mmol-1 L cm-2. Electrodes modified with RuOHCF films were used for the amperometric detection of hydrogen peroxide by flow injection analysis (FIA).The method showed a linear response from 10 to 5000 &#181;mol L-1 and a detection limit of 1.7 &#181; mol L-1. Analyses of hydrogen peroxide in commercial samples were also performed, and the results agreed with those obtained by a standard method. Studies on the kinetics of the electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide in RuOHCF films were carried out using rotating disc voltammetric. The immobilization of MWCNTs on RuOHCF films was also investigated. The results indicated that the presence of MWCNTs facilitated the electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide at potential values near to 0.0 V vs. vs. Ag/AgCl/KCl(sat). The influence of the amount of MWCNTs was studied by amperometry at 0.0 V vs. vs. Ag/AgCl/KCl(sat) in the presence of hydrogen peroxide. The electrode modified with 100 &#181;g of MWCNTs and subsequent deposition of the RuOHCF film showed better analytical characteristics. An analytical curve ranging from 0.1 to 10 mmol L-1 hydrogen peroxide was obtained, resulting in a straight line according to the equation: -I (&#181;A) = 0.26 + 31.2 [H2O2] (mmol L-1), R2= 0.9999. The sensitivity was found to be 1560 &#181;A mmol-1 L cm-2 and the detection and quantification limits were estimated at 4.7 (S / N = 3) and 15.8 (S / N = 10) mmol L-1, respectively. Electrodes modified with MWCNTs and RuOHCF films leaded to better detection limit and sensitivity in comparison to those modified with MWCNTs and PMB. This MWCNTs and RuOHCF modified electrode was used to monitor the consumption of hydrogen peroxide in samples of Fenton reaction and the effect of Fe3+ generated in the degradation process was also examined. The interference was minimized by adding oxalate to the samples. Finally, the sensor was used to monitor the concentration of hydrogen peroxide in the degradation of phenol and the results were in agreement with those obtained by using spectrophotometry

O presente trabalho inclui duas etapas da pesquisa. Na primeira fase do projeto, a oxidação eletroquímica do nitrito em eletrodo de carbono vítreo modificado com um filme obtido eletrostaticamente de Co-TRP/Zn-TPPS, foi investigada em pH 4,7. Um aumento de corrente foi detectado em 0,75V, cujo máximo foi proporcional à concentração do íons nitrito, exibindo uma dependência inversa com a espessura do filme. A velocidade de transferência de carga foi avaliada por cronoamperometria, sendo que a velocidade de difusão da carga eletroquímica através do filme é mais alta do que a velodicade de difusão do íon em solução. O processo catalítico envolvendo a oxidação do íon nitrito no filme de pares de depósitos alternados foi também investigado com as técnicas da voltametria cíclica e de disco rotativo. Em concentrações relativamente baixas de substrato, o processo mediado foi tratado como um sub-caso, SR, na notação de Saveant, permitindo o cálculo da constante de velocidade para a reação de troca na interface filme-solução, sendo que tal valor foi estimado em 3,4x103 dm3 mol-1 s-1. Na segunda parte da investigação, a potencialidade analítica do eletrodo modificado foi confirmada por experimentos de injeção em fluxo usando solução carregadora tampão pH 4,7. Devido à atividade catalítica da camada imobilizada, a determinação de nitrito foi realizada em potencial menos positivo do que aqueles obtidos em eletrodos polidos (0,75 V vs. Ag/AgCl) e os dados obtidos demostraram o melhor desempenho do eletrodo modificado, indicando excelente repetibilidade e maior sensibilidade. Na condição experimental otimizada, o nitrito foi determinado na configuração FIA com limite de detecção de 0,1 &#181mol L-1 e a faixa analítica de aplicabilidade do método foi de 1 a 1000 &#181;mol L-1. Nitrato também foi quantificado após sua redução estequiométrica a nitrito pela passagem da solução através da coluna de cádmio/cobre. Ambos analitos foram quantificados em água mineral e amostras de saliva e os resultados foram concordantes com aqueles obtidos usando método oficial. / This present work includes two research steps. ln the first step the electrochemical oxidation on nitrite on a glassy carbon disc electrode, modified with an electrostatically assembled film of tetraruthenated cobalt porphyrin/(meso-tetra(4-sulphonatephenyl)porphyrinate zinc(II), was investigated at pH = 4.7. A current enhancement was observed by using the modified electrode, the signal being proportional to the concentration of nitrite ions and exhibiting an inverse dependence with the film thickness. The charge transfer rate was evaluated by chronoamperometry, showing that the rate of diffusion of electrochemical charge through the film is higher than the rate of diffusion of substrates in solution. The catalytic process involving the oxidation of the nitrite ions at the bilayered film was also investigated based on cyclic and rotating disc voltammetry. At relatively low substrate concentrations the mediated process has been dealt with in terms of the SR sub-case in Saveant\'s notation, allowing the calculation of the rate constant for the cross-exchange reaction at the film-solution interface as 3.4x103 dm3 mol-1 s-1. In the second part the analytical potentiality of the modified electrode was studied by flow injection experiments carried out by using a pH 4.7 buffer as carrier solution. Owing to the catalytic activity of the immobilized layer, the determination of nitrite was performed at less positive potentials (0.75 V versus Ag/AgCl) and the data obtained showed a better performance indicated by both an excellent repeatability and increased sensitivity. At the optimized experimental condition, nitrite was determined in the FIA configuration with a limit of detection of 0.1 &#181;mol L-1. Nitrate was also quantified after its stoichiometric reduction to nitrite by passing the solution through a cadmium/copper column. Both analytes were quantified in mineral water and saliva samples and the results were in agreement with the ones obtained by using an official method.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valeria Motoyama.pdf: 5827958 bytes, checksum: a45e061751d030d873a6927ec19ed8bb (MD5) Previous issue date: 2007-05-31 / In this work samples of ASTM A 285 Grade C class steel, welded with covered electrodes AWS E7018 and AWS E6013, and with variations in the welding energy, were tested electrochemically, immersed in alkaline liquor, which is used in Kraft batch digesters. Workpieces were cut by electroerosion process from base metal (MB), heat affected zone (ZTA) and weld metal (MS), and submitted to metallographic characterization. A perlitic and ferritic microstructure was observed, with acicular ferrite surrounded by grain boundary ferrite and formation of Widmanstätten ferrite. Samples welded with AWS E7018 electrodes show microhardness profiles higher than AWS E6013 electrodes due to higher contents of manganese and silicon. Corrosion rates of MB, ZTA and MS regions increase with liquor temperature, and MS regions show corrosion rates higher than ZTA and MB, without heat treatment, for both electrodes. Values calculated were 0,30 mm/year for MB, 1,49 mm/year for ZTA and 2,63 mm/ano for MS with AWS E7018 electrode, without heat treatment, high energy, and for AWS E6013 electrode, in the same conditions, 1,24 mm/year for ZTA and 1,65 mm/year for weld metal. / Neste trabalho, amostras de aço da classe ASTM A 285 Grau C, soldados com eletrodos revestidos AWS E7018 e E6013, e com variação nas energias de soldagem, foram submetidos a ensaios de corrosão eletroquímicos, imersos em licor alcalino que é empregado em digestores descontínuos para obtenção de celulose pelo processo Kraft. Os corpos de prova foram retirados por eletroerosão do metal de base (MB), zona termicamente afetada (ZTA) e metal de solda (MS), e submetidos a caracterização metalográfica. Constatou-se uma microestrutura perlítica e ferrítica, com formação de ferrita acicular circundada por ferrita de contorno de grão e ferrita Widmanstätten. Os corpos de prova soldados com os eletrodos AWS E7018 apresentam perfis de dureza maiores que o AWS E6013, devido ao maior teor de manganês e silício. As taxas de corrosão das regiões MB, ZTA e MS aumentam com o acréscimo da temperatura do licor, sendo que as regiões dos MS(s) apresentam taxas de corrosão maiores que as ZTA(s) e MB, sem tratamento térmico, para ambos os eletrodos. Foram calculados valores de 0,30 mm/ano para MB, 1,49 mm/ano para ZTA e 2,63 mm/ano para MS com o eletrodo AWS E7018, sem tratamento térmico, com alta energia, e para o eletrodo AWS E6013, nas mesmas condições, 1,24 mm/ano para ZTA e 1,65 mm/ano para o metal de solda.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RolfIntema.pdf: 3696203 bytes, checksum: 9dabc8dc5e71a01ee4c010a743e2f479 (MD5) Previous issue date: 2011-03-04 / Nanocomposites in the form of ultrathin films with bilayer and tetralayer structure using the polyelectrolyte chloride 3-n-propyl-1-azonia-4-azabicyclo [2.2.2] octane silsesquioxane (designated as SiDb+Cl-) or polyelectrolyte chloride 3-n-propylpyridinium silsesquioxane (designated as SiPy+Cl-) and tetrasulfonated nickel phthalocyanine (NiTsPc), together with a natural polysaccharide, were produced using the Layer-by-Layer (LbL) technique on a FTO substrate (tin oxide doped with fluorine). The formation of the films was monitored by UV-VIS spectroscopy, accompanying the Q band of phthalocyanine. It was observed that for all the films studied that the absorbance of the Q band at 620 nm linearly increased with the number of bilayers indicating that the same amount of material is adsorbed to each bi/tetralayers prepared. It was also observed that the spectra of the films (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl-/NiTsPc) and SiDb+Cl /Goma/SiDb+Cl-/NiTsPc), the bands related to the monomeric species were more intense when compared to the films obtained without gum, which s an indication that the inclusion of the gum between the layers of the films can proportionate more organized films with higher interaction between the polymeric species. FTIR spectra showed a shift in the band referring to the NiTsPc sulfonic groups indicating that an electrostatic interaction occurs between NiTsPc and the polycations studied. AFM images showed up the interaction between the polycations of the film, which can be notice by the decrease on the films roughness with the increase of the number of bilayers. In this case, when comparing the SiDb+Cl- containing films with SiPy+Cl- ones, it was observed a more considerable decrease in the rugosity values for the SiPy+Cl- films. Results of cyclic voltammetry carried out with these films with architectures (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl-/NiTsPc), (SiPy+Cl- /NiTsPc), (SiDb+Cl-/Goma/SiDb+Cl-/NiTsPc) and (SiDb+Cl-/NiTsPc) showed a peak related to the aromatic ring of NiTsPc at 1.4 V. The stability as a function of the number of the voltammetry cycles of the electrodes modified with SiPy+Clwas considerably greater than for the SiDb+Cl- films. These films were sensitive to DA detection at different concentrations in a range of 9.9.10-6 molL-1 to 9.1.10-5 mol L-1 with a detection limit of 7.72.10-6 mol L-1 and 8.34.10-6 molL-1 for architectures (SiPy+Cl-/NiTsPc) and (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl-/NiTsPc), respectively. / Nanocompósitos na forma de filmes ultrafinos com estrutura em bicamadas e tetracamadas, utilizando o polieletrólito cloreto de 3-n-propil-1- azonia-4-azabiciclo[2.2.2] octano silsesquioxano (designado como SiDb+Cl-) ou o polieletrólito cloreto de 3-n-propilpiridínio silsesquioxano (designado como SiPy+Cl-) e ftalocianina tetrassulfonada de níquel (NiTsPc) juntamente com polissacarídeos naturais, foram produzidos utilizando a técnica Layer-by-Layer (LbL) sobre substrato de FTO (óxido de estanho dopado com flúor. A formação dos filmes foi monitorada por espectroscopia na região do UV-VIS, monitorando a banda Q da ftalocianina. Observou-se que a absorbância da banda Q em 620 nm aumentou linearmente com o número de bicamadas depositadas, para todos os filmes estudados indicando que a mesma quantidade de material é adsorvido a cada bi/tetracamada preparada. Pode ser observado que para os espectros dos filmes (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl-/NiTsPc) e (SiDb+Cl-/Goma/ SiDb+Cl-/NiTsPc), já nas primeiras tetracamadas, as bandas relativas às espécies monoméricas apresentaram-se mais intensas em relação aos filmes sem goma, o que é uma indicação de que a inclusão da goma pode além de proporcionar, maior organização aos filmes, maior interação entre as espécies poliméricas. Espectros de FTIR demonstraram um deslocamento na banda referente aos grupos sulfônicos da NiTsPc, indicando que ocorre uma interação eletrostática entre a NiTsPc e os policátions estudados. Imagens de AFM evidenciaram essa interação, a qual pode ser constatada a partir da diminuição da rugosidade com o aumento do número de bicamadas. Ao comparar os filmes que contêm o policátion SiDb+Cl- com os filmes contendo SiPy+Clobservou- se que houve uma diminuição mais acentuada da rugosidade para os filmes onde SiPy+Cl- estava presente. Resultados de voltametria cíclica realizados com estes filmes com arquiteturas (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl -/NiTsPc)n, (SiPy+Cl-/NiTsPc)n, (SiDb+Cl-/Goma/SiDb+Cl-/NiTsPc)n e (SiDb+Cl- /NiTsPc)n apresentaram um pico referente ao anel aromático da NiTsPc em 1,4 V. Os filmes com a goma apresentaram uma maior estabilidade em função do número de ciclos voltamétricos do que os sem a mesma. Os eletrodos modificados com os filmes foram aplicados para determinação de dopamina em uma faixa de concentração de 9,9.10-6 mol L-1 a 9,09.10-5 mol L-1 com um limite de detecção de 7,72.10-6 mol L-1 e 8,34.10-6 mol L-1 para arquiteturas (SiPy+Cl-/NiTsPc)n e (SiPy+Cl-/Goma/SiPy+Cl-/NiTsPc)n, respectivamente.

Neste trabalho são apresentados resultados sobre o desenvolvimento de um sensor visando à utilização no monitoramento de peróxido de hidrogênio em amostras de reações Fenton. Superfícies eletródicas modificadas com filmes de poli-azul de metileno (PMB) e óxido de rutênio de hexacianoferrato (RuOHCF) sem e com a incorporação de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs) foram utilizadas para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio. O efeito da ordem de deposição do PMB e MWCNT foi avaliado por voltametria cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Estudos realizados por voltametria cíclica indicaram que a superfície modificada com PBM/MWCNTs facilita a redução catódica do peróxido de hidrogênio, processo que ocorre em 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). O método para a detecção de peróxido de hidrogênio apresentou uma resposta linear de 109 a 3000 &#181;mol L-1, com limite de detecção de 20,7 &#181;mol L-1 e sensibilidade de 108 &#181;A mmol-1 L cm-2. O eletrodo modificado com RuOHCF foi utilizado para a detecção amperométrica de peróxido de hidrogênio por análise em injeção em fluxo (FIA). O método apresentou uma resposta linear de 10 a 5000 &#181;mol L-1 e limite de detecção de 1,7 &#181;mol L-1. Aplicações em amostras comerciais também foram realizadas, e os resultados foram concordantes com os obtidos por método padrão. Estudos sobre o processo eletrocatalítico da reação de peróxido de hidrogênio em filmes de RuOHCF foram investigados utilizando eletrodo rotativo. A incorporação de MWCNTs na superfície eletródica também foi analisada com o filme de RuOHCF. Os resultados indicaram que a presença de MWCNTs melhorou a resposta do sensor para peróxido de hidrogênio em potenciais próximos a 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). A influência da quantidade de MWCNTs foi avaliada por amperometria em 0,0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat) na presença de peróxido de hidrogênio. O eletrodo modificado com 100 &#181;g de MWCNTs e posterior deposição do filme de RuOHCF apresentou melhores características analíticas. Obteve-se como resultado uma curva analítica em um intervalo de 0,1 a 10 mmol L-1, originando uma reta de acordo com a equação: -I (&#181;A) = 0,26 + 31,2 [H2O2] (mmol L-1), R2= 0,9999. A sensibilidade foi de 1560 &#181;A mmol-1 L cm-2 e os limites de detecção e quantificação foram estimados em 4,7 (S/N = 3) e 15,8 (S/N = 10) &#181;mol L-1, respectivamente. Comparando-se as características analíticas dos filmes de PMB e RuOHCF depositados na superfície dos MWCNTs, aquele que apresentou melhor resultado foi o eletrodo modificado com MWCNTs e RuOHCF por ter melhor limite de detecção e maior sensibilidade. Esse eletrodo modificado com MWCNTs e RuOHCF foi utilizado para monitorar o consumo de peróxido de hidrogênio em amostras de reação Fenton. Também foi avaliado o efeito da presença de Fe3+ contido no próprio processo de degradação. A interferência foi eliminada complexando o Fe3+ com oxalato. Finalmente, o eletrodo foi utilizado para monitorar a concentração de peróxido de hidrogênio na degradação de fenol e os resultados foram concordantes com os obtidos por método espectrofotométrico / This work presents results on the development of a sensor to monitor the hydrogen peroxide content in samples of Fenton reaction. The electrode surface was modified with films of poly-methylene blue (PMB) and ruthenium oxide hexacyanoferrate (RuOHCF). In some cases, multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) were also used. The effect of the order of deposition of PMB and MWCNTs was evaluated by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The influence of immobilization of various platforms in the performance of fabricated sensors for hydrogen peroxide was also studied. Cyclic voltammetry experiments indicated that the surface modified with PMB/MWCNTs facilitates the cathodic reduction of hydrogen peroxide, a process that occurred at 0.0 V vs. Ag/AgCl/KCl(sat). The method showed a linear response from 109 to 3000 &#181;mol L-1 hydrogen peroxide. The limit of detection was estimated as 20.7 (S/N = 3) &#181;mol L-1 with a sensitivity of 108 &#181;A mmol-1 L cm-2. Electrodes modified with RuOHCF films were used for the amperometric detection of hydrogen peroxide by flow injection analysis (FIA).The method showed a linear response from 10 to 5000 &#181;mol L-1 and a detection limit of 1.7 &#181; mol L-1. Analyses of hydrogen peroxide in commercial samples were also performed, and the results agreed with those obtained by a standard method. Studies on the kinetics of the electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide in RuOHCF films were carried out using rotating disc voltammetric. The immobilization of MWCNTs on RuOHCF films was also investigated. The results indicated that the presence of MWCNTs facilitated the electrocatalytic reduction of hydrogen peroxide at potential values near to 0.0 V vs. vs. Ag/AgCl/KCl(sat). The influence of the amount of MWCNTs was studied by amperometry at 0.0 V vs. vs. Ag/AgCl/KCl(sat) in the presence of hydrogen peroxide. The electrode modified with 100 &#181;g of MWCNTs and subsequent deposition of the RuOHCF film showed better analytical characteristics. An analytical curve ranging from 0.1 to 10 mmol L-1 hydrogen peroxide was obtained, resulting in a straight line according to the equation: -I (&#181;A) = 0.26 + 31.2 [H2O2] (mmol L-1), R2= 0.9999. The sensitivity was found to be 1560 &#181;A mmol-1 L cm-2 and the detection and quantification limits were estimated at 4.7 (S / N = 3) and 15.8 (S / N = 10) mmol L-1, respectively. Electrodes modified with MWCNTs and RuOHCF films leaded to better detection limit and sensitivity in comparison to those modified with MWCNTs and PMB. This MWCNTs and RuOHCF modified electrode was used to monitor the consumption of hydrogen peroxide in samples of Fenton reaction and the effect of Fe3+ generated in the degradation process was also examined. The interference was minimized by adding oxalate to the samples. Finally, the sensor was used to monitor the concentration of hydrogen peroxide in the degradation of phenol and the results were in agreement with those obtained by using spectrophotometry

Neste trabalho foram estudadas a atividade e seletividade de materiais bimetálicos de rutênio e nióbio, adicionados em matriz de carbono do tipo Printex 6L, para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio a partir da reação de redução de oxigênio. Os materiais foram caracterizados por aplicação de técnicas eletroquímicas em microcamada porosa e em eletrodos de difusão gasosa, em meio ácido. Foram realizados estudos de caracterização física e morfológica dos materiais para a compreensão dos possíveis óxidos formados em substrato de carbono, por análises de difração de Raios-X, por fluorescência de Raios-X, por microscopia eletrônica de varredura acoplada a um sistema de espectroscopia de Raios-X por dispersão de energia. Por caracterização eletroquímica em microcamada porosa, o material com 5,0% de Ru05%Nb95%Oz em carbono foi escolhido como o material com maior seletividade para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio, com eficiência de corrente calculada de 84,6%, em potencial aplicado de -0,515 V (vs. Ag/AgCl), sendo posteriormente estudado em eletrodo de difusão gasosa, por cronopotenciometria, com concentração de peróxido de hidrogênio eletrogerado de 210,74 mg L-1, em 90 minutos de experimento, com uma densidade de corrente de -100 mA cm-2, cerca de 24,5% maior quando comparada a eletrogeração de H2O2 detectada para a matriz de carbono térmico, sem adição de elementos metálicos, nas mesmas condições experimentais. Os resultados de constante cinética obtidos na mesma densidade de corrente aplicada de -100 mA cm-2, foram: de 2,44 mg L-1 min-1 para o material com 5,0% de Ru05%Nb95%Oz, e de 1,78 mg L-1 min-1 para o eletrodo de difusão gasosa sem modificador. / In this work, the activity and selectivity of bimetallic materials composed by ruthenium and niobium, added on carbon matrix Printex 6L, for electrogeneration of hydrogen peroxide from oxygen reduction reaction. The materials were characterized by the application of electrochemical techniques in porous microlayer and gas diffusion electrodes, in acid medium. The physical and morphological characterization were made of the materials for understanding the possible metallic oxides formation in carbon substrate by analysis of X-rays diffraction , X-rays fluorescence , by scanning electron microscopy coupled by an energy-dispersive X-ray spectroscopy. For electrochemical characterization using porous microlayer, the material with 5.0% of Ru05%Nb95%Oz in carbon was chosen as the material with greater selectivity for the hydrogen peroxide electrogeneration, with calculated current efficiency of 84.6% in applied potential of -0.515 V (vs. Ag/AgCl), studied using a gas diffusion electrode, by chronopotentiometry, with obtained hydrogen peroxide concentration of 210.74 mg L-1, at 90 minutes of experiment, with a the current density of -100 mA cm-2, about 24.5% higher when compared with the hydrogen peroxide electrogeneration detected for a carbon matrix, without addition of metal elements, under the same experimental conditions. The results obtained for calculated kinetic constant, using the same applied current density of -100 mA cm-2: 2.44 mg L-1 min-1 for using the material with 5.0% Ru05%Nb95%Oz, and 1.78 mg L-1 min-1 for using the carbon matrix without modification.