Esta tese descreve a preparação, caracterização e desenvolvimento de biossensores baseados na imobilização de enzimas em filmes nanoestruturados. Os filmes foram obtidos pela técnica de automontagem do inglês Layer-by-Layer (LbL) ou pela técnica de Langmuir-Blodgett (LB). A tese se divide em três partes: a primeira parte teve como objetivo o estudo e a aplicação de filmes finos nanoestruturados, contendo enzima tirosinase (Tyr), em biossensores para detecção de moléculas antioxidantes (polifenóis), visando sua aplicação na indústria de alimentos, em especial a de vinhos tintos. Foi utilizada a técnica LB para a imobilização da enzima Tyr sobre substratos sólidos (ITO ou Pt) sem que a enzima perdesse sua atividade. A enzima foi incorporada a filmes LB mistos de ácido araquídico (AA) e bisftalocianina de lutécio (LuPc2) pela injeção na subfase aquosa. A LuPc2 foi usada como mediadora de transferência de cargas. Foi possível a detecção do composto fenólico representativo pirrogalol. Estudos de voltametría cíclica demonstraram que o biossensor possui uma boa reprodutibilidade com desvio padrão de ca. 2% (n = 4), limite dinâmico de até 400 \'mü\'M (potencial aplicado de 0,4 V; R2: 0,993), sensibilidade de 1,54 \'mü\'A.\'mü\'M POT.-1/\'CM POT.2\' e limite de detecção (critério 3\'sigma\'0/m) de 4,87 x \'10 POT.-2\' \'mü\'M (n = 10). A segunda parte do trabalho descreve o desenvolvimento de sensores eletroquímicos baseados em filmes automontados LbL de hidrocloreto de polialilamina (PAH) e LuPc2. A motivação para o estudo foi a troca do material biológico (Tyr) pela LuPc2, a qual possui poder catalítico e relativa seletividade, capaz de mimetizar algumas proteínas. A LuPc2 foi utilizada como enzima artificial na quantificação de catecol e pirogalol como representantes de compostos fenólicos. Em medidas de voltametria, o sensor automontado de PAH/LuPc2 apresentou boa linearidade (R2 = 0,992) na faixa de até 500 \'mü\'M, com uma sensibilidade de 90 nA/\'mü\'M e limite de detecção de 8 \'mü\'M. Nas medidas cronoamperométricas, os sensores apresentaram uma ampla faixa linear (R2 = 0,994; tempo de resposta de 60 s) de até 900 \'mü\'M e limite de detecção (LD) de 37,5 x \'10 POT.-8\' M (sensibilidade de 20 nA/\'mü\'M) para o catecol. Por fim, estudou-se a fabricação de filmes LbL baseados em dendrímero poli(propileno imina) (PPID) e metaloftalocianina tetrasulfonada de níquel (NiTsPc) em sensores baseados em transistores de efeito de campo (FET). Neste caso, os filmes foram utilizados como membranas sensíveis na aplicação de sensores de pH e \'H IND.2\'O IND.2\'. Também se demonstra a importância de se utilizar estruturas dendríticas nesse tipo de filme, comparando estes filmes com aqueles contendo um polieletrólito fraco linear (PAH). Foi dada ênfase à fabricação dos filmes pela técnica LbL e sua aplicação em sensores do tipo FET de porta estendida e separada (SEGFET). Filmes LbL baseados em enzimas artificiais se mostram bastante promissores em aplicações reais por serem relativamente baratos e simples, possibilitando o uso de variados tipos de materiais. A utilização desses filmes em dispositivos baseados em estruturas SEGFET possibilita a miniaturização dos sensores bem como sua produção unindo técnicas convencionais de fabricação microeletrônica. / This thesis describes the preparation, characterization and development of biosensors based on nanostructured films containing immobilized enzymes and metallophthalocyanines. The films were obtained using the Layer-by-Layer (LbL) or Langmuir-Blodgett (LB) techniques. In the first part of the thesis we describe the development of nanostructured thin films containing the enzyme tyrosinase (Tyr) and their use as biosensors for detection of antioxidants molecules (polyphenols), which find applications in the food industry, specialy red wines. The enzyme was incorporated into the mixed LB films of arachidic acid (AA) and lutetium bisphthalocyanine (LuPc2) by injection into the aqueous subphase followed by transference to ITO or Pt electrodes. The representative phenolic compound molecule to be detected was pyrogallol. Cyclic voltammetry studies shown that the biosensor response is highly reproducible with a standard deviation of ca. 2% (n = 4), dynamic range up to 400 \'mü\'M (applied potential of 0.4 V; R2: 0.993), sensitivity of 1.54 \'mü\'A/\'mü\'M.\'CM POT.2\' and detection limit (3 \'sigma\'0/m criteria) of 4.87 x \'10 POT.-2\' \'mü\'M (n = 10). The second part of this thesis focus on the development of electrochemical sensors based on LbL films of poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and LuPc2. The purpose of the study was to change the biological material (Tyr) by LuPc2. LuPc2 was used as an artificial enzyme in the quantification of catechol and pyrogallol as representative of phenolic compounds. In voltammetric measurements, the LbL PAH/LuPc2 sensors presented good linearity (R2 = 0.992) in the range up to 500 \'mü\'M with a sensitivity of 90 nA/\'mü\'M and detection limit of 8 \'mü\'M. As revealed by chronoamperometry measurements, the sensors exhibited a wide linear range (R2 = 0.994; response time of 60 s) up to 900 M and detection limit of 37.5 × \'10 POT.-8\' \'mü\'M (sensibility of 20 nA/\'mü\'M) for catechol. Finally, we investigated the fabrication of LbL films based on poly(propylene imine) dendrimer (PPID) and nickel tetrasulfonated phthalocyanine (NiTsPc) as active elements in devices based on field effect transistors (FET). The films were used as sensitive membranes applied as pH and \'H IND.2\'O IND.2\' sensors. It was shown the importance on the LbL technique and its application in FET-based sensors such as the separated and extended gate FET (SEGFET). LBL films based on artificial enzymes exhibit great promise in real applications due to their low cost and simplicity. The use of these films in devices based on SEGFET structures allows miniaturization of the sensors and their production combining conventional microelectronics fabrication and nanotechnological tools.

Estudos com eletrodos modificados foram conduzidos utilizando dois sistemas porfirínicos supramoleculares diferentes. O primeiro foi baseado na modificação de eletrodo de carbono vítreo com uma porfirina de níquel tetrarrutenada, [NiIITPyP{RuII(bipy)2Cl}4]4+. A modificação do eletrodo foi realizada por meio de sucessivos ciclos voltamétricos em meio alcalino (pH 13), gerando um eletrodo com característica similar a eletrodos modificados com α-Ni(OH)2. A caracterização química do filme formado foi realizada através das técnicas de voltametria cíclica, ressonância paramagnética eletrônica, espectroscopia eletrônica por reflectância e espectroscopia Raman com ensaio espectro-eletroquímico. Os resultados sugerem a formação de um polímero de coordenação, [µ-O2-NiIITPyP{RuII(bipy)2Cl}4]n, composto por subunidades porfirínicas ligadas entre si por pontes µ-peroxo axialmente coordenadas aos átomos de níquel (Ni-O-O-Ni). O crescimento do filme apresentou dependência da alcalinidade do meio pela formação do precursor octaédrico [Ni(OH)2TRPyP]2+ em solução, pela coordenação de OH- nas posições axiais do átomo de níquel. O processo de eletropolimerização indicou a participação de radical hidroxil, gerado por oxidação eletrocatalítica da água nos sítios periféricos da porfirina contendo o complexo de rutênio. O mesmo eletrodo foi aplicado como sensor eletroquímico para análise amperométrica de ácido fólico em comprimidos farmacêuticos. O sensor foi associado a um sistema de Batch Injection Analysis (BIA) alcançando considerável rapidez e baixo limite de detecção. Para as análises das amostras também foi proposto um método para a remoção da lactose, que agia como interferente. O segundo estudo envolveu a modificação de eletrodos de carbono vítreo com diferentes hemoglobinas, naturais (HbA0, HbA2 e HbS) e sintéticas (Hb-PEG5K2, αα-Hb-PEG5K2 e BT-PEG5K4), para a avaliação da eficiência na redução eletrocatalítica de nitrito mediada por FeI-heme. Os filmes foram produzidos pela mistura de soluções das hemoglobinas com brometo de didodecildimetiltrimetilamônio (DDAB), aplicados nas superfícies com consecutiva evaporação, formando filmes estáveis. Os valores de potencial redox para os processos do grupo heme e a sua associação com a disponibilidade do grupo na proteína foram avaliados por voltametria cíclica. Os valores das constantes de velocidade, k, para redução de nitrito foram obtidos por cronoamperometria em -1,1 V (vs Ag/AgCl(KCl 3M)) que foram utilizados para estudo comparativo entre as espécies sintéticas para eventual aplicação clínica. / Studies with modified electrodos were conducted using two different supramolecular porphyrin systems. The first one was based on the modification of glassy carbon electrode with a tetraruthenated nickel porphyrin, [NiIITPyP{RuII(bipy)2Cl}4]4+. The electrode modification was carried out through successive voltemmetric cycles in alkaline media (pH 13), generating an electrode with feature similar to α-Ni(OH)2 modified electrodes. The chemical characterization of this film was performed by cyclic voltammetry, electronic paramagnetic resonance, reflectance electronic spectroscopy and Raman spectroscopy with spectroelectrochemistry assay. The results suggested the formation of a coordination polymer, [µ-O2-NiIITPyP{RuII(bipy)2Cl}4]n, composed by porphyrin subunits linked by µ-peroxo bridges axially coordinated to nickel atoms (Ni-O-O-Ni). The film growth showed dependence of the alkaline media by the formation of octahedral precursor [Ni(OH)2TRPyP]2+ in solution by way of axial coordination of OH- to the nickel atoms. The electropolymerization process showed to have a contribution from hydroxyl radicals, generated by electrocatalytic oxidation of water on the peripheral sites containing the ruthenium complexes. The same electrode was applied as an electrochemical sensor for amperometric analysis of folic acid in pharmaceutical tablets. The sensor was associated to a Bath Injection Analysis (BIA) system, achieving good sampling frequency and low detection limit. For the samples analysis, it was also proposed a method for lactose removal. The second study comprises the modification of glassy carbon electrodes with different hemoglobin species, of natural occurrence (HbA0, HbA2 e HbS) and synthetics (Hb-PEG5K2, αα-Hb-PEG5K2 e BT-PEG5K4) for evaluation of efficiency on electrocatalytic reduction of nitrite mediated by FeI-heme. The films were produced by mixing solutions of the hemoglobins with didecyldimethylammonium bromide (DDAB), applied on the surfaces with following solvent evaporation, forming stable films. The redox potential values for the heme group processes and the heme availability in the protein were evaluated by cyclic voltammetry. The reaction rate constants, k, for nitrite reduction were obtained by chronoamperometry at -1,1 V, which were used for comparative study between the synthetic species for further clinical applications.

Made available in DSpace on 2017-07-25T19:29:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ValterAssami.pdf: 1493027 bytes, checksum: b7055c6cb6163590aa97d192d094742d (MD5) Previous issue date: 2010-10-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Surface application of lime in no-till system (NTS), result in a gradient between surface and subsurface soil layers due to acidity amelioration. Liming and nitrogen fertilization can change chemical soil profile and modify soil quality (biological, physical and chemical). The aim of this study was to investigate the magnitude of the chemical and physical changes of soil due to surface liming, cover crop management and nitrogen fertilization. The experimental design was a complete randomized block, in a split-plot on loamy, kaolinitic, thermic Typic Hapludox in Ponta Grossa, Parana State, Brazil, and 30 years under NTS. The main plots consisted of dolomite lime applied on soil surface without incorporation (control, 4, 8 and 12 Mg ha-1 of lime) in May 2004. The subplots were represented by winter crop management: without black oat cover crop (SCA); with black oat cover crop (CCA) and black oat fertilized with 180 kg ha-1 of N (CCA+N). After corn (Zea mays L.) harvest, in May 2009 (60 months after liming application), samples of soil layers 0 - 5, 5 - 10 and 10 - 20 cm were collected for determination of: pH; point of zero salt effect (PZSE), ΔpH, electrical conductivity (EC), total acidity (H+Al); content of exchangeable aluminum (Al), calcium (Ca), magnesium (Mg) and potassium (K); effective cation exchange capacity (CECE), available phosphorus (P), total nitrogen (TN) and total organic carbon (TOC). In this occasion, samples undisturbed were token from 0-10 and 10-20 cm layers and performed to macroporosity, microporosity, total porosity (TP) and bulk density (BD). Samples blocks of soil were also collected to measure the tensile strength of aggregates (TS). The surface liming, after five years of its use in soil managed for 30 years in NTS provides increase of Ca and Mg in all layers studied. When high levels of ammonium nitrate were applied on black oat, had an increase of soil acidification and reduction of Ca and Mg in the layer 0 - 5 and 5 - 10 cm. The liming and cover crop of black oat, with and without N application favored the accumulation of TOC and TN in all layers studied. Treatments with black oat provided increment of pH, EC, Ca, Mg, and TN in the layer 10 - 20 cm, showing the importance of vegetation for the improvement of soil fertility. The cover crop of black oat allied to liming under NTS consolidated had little change in the attributes PZSE, ΔpH and EC, but the values of the electrochemical properties obtained were adequate to the soil managed in the NTS. The treatments with black oat combined with liming reduced the macroporosity and contributed to the increase in RT at 0 - 10 cm. It was found that the lime in the level of 8 Mg ha-1 combined with lime and without black oat increased the microporosity at the layer 0 - 10 cm of the soil. In the layer 10 - 20 cm, the limestone associated with treatments of oat reduced macroporosity and increase microporosity of the soil. Key-words: electrochemical properties, tropical soil, dolimitic lime, agriculture conservationist. / A aplicação superficial de calcário, no sistema plantio direto (SPD), resulta em um gradiente entre a superfície e camadas subsuperficiais do solo na correção da acidez. A calagem e a fertilização nitrogenada proporcionam modificações químicas no perfil do solo capaz de influenciar a qualidade (biológica, física e química) do solo. O objetivo desse trabalho foi verificar a magnitude das alterações químicas, eletroquímicas e físicas do solo devido à calagem superficial, manejo da cobertura vegetal e adubação nitrogenada. O delineamento experimental empregado foi o de blocos completos ao acaso com parcelas subdivididas em um Latossolo Vermelho textura média manejado há 30 anos no SPD no Paraná, Brasil. As parcelas receberam calagem superficial (controle, 4, 8 e 12 Mg ha-1 de calcário) em maio de 2004. Nas subparcelas, foram estabelecidos os seguintes tratamentos: sem cobertura de aveia (SCA); com cobertura de aveia (CCA) e com cobertura de aveia fertilizada anualmente com 180 kg ha-1 de nitrogênio mineral (nitrato de amônio) (CCA+N). Em maio de 2009 (60 meses após a calagem), amostras de solo das camadas de 0 - 5, 5 - 10 e 10 - 20 cm foram coletadas para determinação de: pH, ponto de efeito salino nulo (PESN), delta pH (ΔpH), condutividade elétrica (CE), acidez total; teores trocáveis de alumínio (Al), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e potássio (K); capacidade de troca catiônica efetiva (CTCe), fósforo disponível (P Mehlich-1), nitrogênio total (NT) e carbono orgânico total (COT). Amostras de solo indeformados das camadas de 0 - 10 e 10 - 20 cm foram coletadas, na mesma ocasião, visando à determinação dos atributos: macroposidade, microporosidade, porosidade total (PT) e densidade do solo (Ds). Blocos de solo foram coletados para quantificar a resistência tênsil (RT) de agregados. A calagem superficial, após 5 anos de sua aplicação em solo manejado há 30 anos no SPD proporcionou correção da acidez, aumento de Ca e Mg trocáveis em todas as camadas estudadas. Quando altas doses de nitrato de amônio foram aplicadas na aveia preta, ocorreu aumento da acidificação do solo e redução dos teores de Ca e Mg trocáveis na camada de 0 - 5 e 5 - 10 cm. A calagem e a cobertura de aveia preta, sem e com aplicação de N, favoreceram o acúmulo de COT e NT em todas as camadas estudadas. Os tratamentos com aveia preta proporcionaram incremente de pH, CE, Ca, Mg e NT na camada de 10 - 20 cm, evidenciando importância da cobertura vegetal para o melhoria da fertilidade do solo. A cobertura de aveia preta aliada à calagem superficial sob SPD consolidado pouco alteraram os atributos PESN, ΔpH e CE, porém os valores dos atributos eletroquímicos obtidos foram adequados ao manejo do solo no SPD. Os tratamentos com aveia preta aliada a calagem superficial reduziu a macroporosidade e contribui para o aumento da RT na camada de 0 - 10 cm. Verificou-se que na dose de 8 Mg ha-1 de calcário (saturação por bases estimada de 65%) aliado aos tratamentos com e sem aveia preta favoreceram os maiores valores de microporosidade na camada de 0 - 10 cm. A calagem associado aos tratamentos da aveia preta reduziu a macroporosidade e aumento da microporosidade na camada de 10 - 20 cm do solo.

A degradação do herbicida Diuron comercial (Nortox SA) foi realizada utilizando os ânodos Ti/RuxTi(1-x)O2 e Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0,3; 0,5 e 0,7). A investigação da degradação foi conduzida na presença e na ausência de cloreto. O estudo da remoção do herbicida em função da densidade de corrente na ausência de cloreto rendeu remoções de 41 e 49% de demanda química de oxigênio (DQO) e remoções de 10 e 14% de carbono orgânico total (COT) a 100 mA cm-2, respectivamente. Mantendo-se o tempo de eletrólise constante (4 h), a composição do ânodo Ti/Ru0,7Ti0,3O2 foi determinada como a mais ativa para remoção do Diuron e seus subprodutos. Com a adição de cloreto, a taxa de degradação dobrou, e obteve-se 100% de remoção de DQO para o ânodo Ti/Ru0,3Ti0,7O2. O herbicida Alaclor foi totalmente mineralizado por diferentes processos eletroquímicos oxidativos avançados (PEOAs), empregando célula eletroquímica em escala de bancada (100 mL) equipada com cátodo de difusão de ar capaz de eletrogerar H2O2 e ânodos de Pt e diamante dopado com boro (BDD). O melhor desempenho para o tratamento de 100 mL de solução Alaclor 0,60 mmol L-1 durante 360 min, foi obtido por meio do processo fotoeletro-Fenton (FEF) empregando ânodo de BDD na presença de 0,5 mmol L-1 de Fe2+. De acordo com as análises de CG-MS, a etapa de degradação do Alaclor envolveu quatro vias diferentes de reação (desalquilação, ciclização, cisão da ligação R-N e hidroxilação), resultando em nove subprodutos que, em seguida, levaram ao surgimento de ácidos carboxílicos que foram detectados. Diferentes quantidades de íons nitrogenados (NH4+ e NO3-) e clorados (Cl-, ClO3- e ClO4-) foram acumulados nas soluções finais da degradação, dependendo do ânodo e da corrente aplicada. O herbicida Diuron (0,185 mmol L-1 e pH 3,0), foi tratado também por diferentes PEOAs, como oxidação anódica com H2O2 eletrogerado (OA-H2O2), eletro-Fenton (EF) e fotoeletro-Fenton empregando luz UVA (FEF) ou FEF empregando luz solar (FEFS). Os ensaios foram realizados em uma célula eletroquímica em escala de bancada (100 mL) e em seguida testes em uma planta pré-piloto (2,5 L). Nos experimentos com célula eletroquímica em escala de bancada, o tratamento FEF empregando ânodo de BDD foi o método mais potente, produzindo 93% de mineralização após 360 min a 100 mA cm-2. Na planta de fluxo pré-piloto, o processo FEFS atingiu uma porcentagem de mineralização máxima de 70% a 100 mA cm-2. Os ácidos oxálico e oxâmico foram detectados como os ácidos carboxílicos finais e íons amônio e cloreto também foram encontrados, onde o último íon foi parcialmente convertido em íons clorato e perclorato na superfície do ânodo de BDD / Commercial herbicide Diuron solution (Nortox SA) was degrated using Ti/RuxTi(1-x)O2 and Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0.3, 0.5, and 0.7) anodes. Degradation was investigated in the presence and in the absence of chloride. In the absence of chloride, herbicide removal yielded 41 and 49% COD (chemical oxygen demand) removal, and 10 and 14% TOC (total organic carbon) removal at 100 mA cm-2, respectively. For a constant electrolysis time (4 h), Ti/Ru0.7Ti0.3O2 anode composition removed Diuron and its byproduct the most activelly. Addition of chloride doubled the removal ratio, and the Ti/Ru0.3Ti0.7O2 anode afforded 100% COD removal. Electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) quickly degraded and even totally mineralized the herbicide Alachlor in electrochemical cells equipped with a carbonaceous air-diffusion cathode that was able to electrogenerate H2O2 and with a Pt or boron-doped diamond (BDD) anode. The photoelectron-Fenton (PEF) process with BDD in the presence of 0.5 mmol L-1 Fe2+ performed the best in Alachlor solutions treatment (100 mL, 0.60 mmol L-1, 360 min.). According to GC-MS analyses, Alachlor degradation involved four different reaction pathways (dealkylation, cyclization, R-N bond cleavage and hydroxylation), to give nine byproducts, including the detected carboxylic. Different amounts of nitrogenated (NH4+ and NO3-) and chlorinated (Cl-, ClO3- and ClO4-) ions accumulated in the final solutions depending on the anode and the applied current. The herbicide Diuron (0.185 mmol L-1 and pH 3.0) was treated using different EAOPs like anodic oxidation with electrogenerated H2O2 (AO-H2O2), electro-Fenton (EF), UVA photoelectro-Fenton (PEF), and solar PEF (SPEF). Experiments were performed in 100 mL electrochemical cells, and in a 2.5 L pre-pilot flow plant. In the electrochemical cells, the PEF treatment with BDD was the most potent, yielding 93% mineralization after 360 min at 100 mA cm-2. In the pre-pilot flow plant, the SPEF process furnished maximum mineralization of 70% at 100 mA cm-2. Oxalic and oxamic acids were detected as final carboxylic acids. Ammonium and chloride ions were also released; the latter ion was partially converted into chlorate and perchlorate ions at the BDD surface

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3612.pdf: 1860315 bytes, checksum: dd4afe6c57a30112037c7f132b2c7757 (MD5) Previous issue date: 2011-04-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / The corrosion resistance of stainless steels is given by the formation of a Cr2O3 film on the metal surface, inhibiting its contact with the aggressive medium. The sensitization that occurs in these steels at temperatures ranging from 500 to 800°C is responsible for corrosion due to carbide precipitation at grain boundaries, which makes the adjacent regions depleted of chromium. The standards used in industries to assess the stainless steels in their susceptibility to corrosion is based on immersion tests followed by microstructural analysis. The electrochemical tests provide a deeper analysis of the degree of sensitization that is often not detected by tests of immersion. This study aimed to evaluate the different techniques to determine the susceptibility to localized corrosion, pitting and intergranular in stainless steels to sensitization at different temperatures and compare them with current standards. Were used austenitic stainless steel AISI 304, AISI 304L, AISI 316L and martensitic stainless steel AISI 420. The evaluation of corrosion was carried out by potentiodynamic reactivation tests and double-loop cyclic anodic polarization, besides the classification according to the criteria of ASTM A 262 practice A. The electrochemical tests have provided a further analysis based on the standard immersion tests. The degree of sensitization obtained in the electrochemical tests showed an impairment of corrosion resistance of stainless steels, which, according to the criteria of the standard would be accepted for susceptibility to intergranular corrosion. / A resistência à corrosão dos aços inoxidáveis é dada pela formação de um filme de Cr2O3 na superfície do metal, inibindo seu contato com o meio agressivo. A sensitização que ocorre nesses aços em temperaturas na faixa de 500 a 800°C é responsável pela corrosão devido à precipitação de carbonetos nos contornos de grão, que torna as regiões adjacentes empobrecidas de cromo. As normas utilizadas nas indústrias para avaliar os aços inoxidáveis quanto à susceptibilidade à corrosão são baseadas em ensaios de imersão seguidos de análise microestrutural. Os ensaios eletroquímicos fornecem uma análise mais profunda do grau de sensitização que muitas vezes não é detectado por meio de ensaios de imersão. O presente trabalho teve como objetivo avaliar as diferentes técnicas para se determinar a susceptibilidade à corrosão localizada, por pite e intergranular, em aços inoxidáveis em diferentes temperaturas de sensitização e compará-las com as normas vigentes. Foram utilizados os aços inoxidáveis austeníticos tipo AISI 304, AISI 304L, AISI 316L e o inoxidável martensítico AISI 420. A avaliação da corrosão foi feita por meio de ensaios de reativação potenciodinâmica de ciclo duplo e polarização anódica cíclica, além da classificação de acordo com os critérios da norma ASTM A 262, prática A. Os ensaios eletroquímicos forneceram uma análise adicional à norma baseada no ensaio de imersão. O grau de sensitização obtido nos ensaios eletroquímicos mostrou um comprometimento da resistência à corrosão dos aços inoxidáveis que, de acordo com os critérios da norma estariam aceitos quanto à susceptibilidade à corrosão intergranular.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SOUZA_Tamera_2014.pdf: 3828061 bytes, checksum: 5a203182c573895f9074200bb9448449 (MD5) Previous issue date: 2014-02-24 / Financiadora de Estudos e Projetos / The layer-by-layer technique is one of the most used in the immobilization of molecules of biological interest, being largely employed in the fabrication of modified electrodes for biosensors. One of the main challenges in the development of biosensors is to eliminate interfering electroactive species within the detection system, therefore, this problem can be solved with the introduction of inorganic or organic electron mediators. Here, we carried out systematic studies for the application of hemoglobin acting as an electron mediator, and the self-assembly technique was used to immobilize haemoglobin in nanostructured thin films. The LbL films were tested with two polyelectrolytes, obtaining uniform films with activity kept during 15 days, without responses to possible interfering phospholipids. The layer-bylayer technique was also used to immobilize the enzyme cholesterol oxidase, alternated with different polyelectrolytes. The thin films showed a good performance as an amperometric biosensor for the detection of cholesterol at low concentrations (10-5 M), with the functioning of the biosensor attributed to the use of hemoglobin in mediating the effects of excluding interfering ascorbic acid and uric acid. Some tests were also performed in real samples using egg yolk, with good results obtained. The high sensitivity and selectivity of the biosensor have been attributed to the nanostructured thin nature of the films, despite recognition capability of the biomolecules used, with a strong potential to contribute for new device technologies for food analysis. / A técnica de automontagem ou layer-by-layer é uma das mais utilizadas na imobilização de moléculas de interesse biológico. Essa técnica é empregada na fabricação de eletrodos modificados utilizados, como por exemplo, os biossensores. Um dos desafios no desenvolvimento de biossensores é eliminar interferentes de espécies eletroativas dentro do sistema de detecção. Esse problema pode ser solucionado com a introdução de mediadores de elétrons inorgânicos ou orgânicos. Nessa dissertação foram realizados estudos sistemáticos para a aplicação da hemoglobina atuando como mediadora de elétrons. A técnica de automontagem foi utilizada para a imobilização da hemoglobina, testada com dois polieletrólitos, obtendo filmes uniformes, mantendo sua atividade por 15 dias e sem respostas aos possíveis interferentes fosfolipídios. A automontagem também foi utilizada para imobilizar a enzima colesterol oxidase, alternada com diferentes polieletrólitos. Os filmes finos apresentaram um bom desempenho como biossensor amperométrico na detecção de colesterol em baixas concentrações tais como 10-5 M. O bom funcionamento do biossensor deve- se ao emprego da hemoglobina com mediador excluindo os efeitos dos interferentes acido úrico e acido ascórbico. Também foram realizados testes com amostras reais utilizando a gema de ovo obtendo bons resultados. A alta sensibilidade e seletividade dos biossensores foram atribuídas à natureza do filme automontado e à capacidade de reconhecimento das biomoléculas. Este estudo abre caminho para novas tecnologias de dispositivos para análises de alimentos.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-11-28Bitstream added on 2014-06-13T20:48:16Z : No. of bitstreams: 1 pereira_par_me_sjrp.pdf: 2491155 bytes, checksum: 9deb7dfefe2de27d42938548e5d1567a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os polímeros condutores a Base de Tiofeno-Schiff despontam como materiais alternativos para obtenção de eletrodos modificados com potencial aplicação em sensores químicos devido as excelentes propriedades condutoras e quelantes conferidas pelo poli-tiofeno e pelas Bases de Schiff, respectivamente. Neste trabalho, o complexo Tiofeno-Salen foi sintetizado e caracterizado por UV8Vis e FTIR, em seguida, monômeros complexos metálicos-tiofeno-Schiff foram sintetizados com a complexação de cátions metálicos de transição como Ni2+, Cu2+, VO2+, Fe3+, Ru3+ e Ce4+ e novamente caracterizados por UV8Vis e FTIR para comprovar a formação dos monômeros complexos metálicos-tiofeno-Schiff. Filmes poliméricos desses complexos metálicos foram obtidos pela técnica de eletropolimerização anódica e foram caracterizados eletroquimicamente por voltametria cíclica em solução aquosa. Verificou-se a influência de diversas variáveis experimentais tais como solvente, eletrólito de suporte, intervalo de varredura de potenciais, velocidade de varredura de potenciais, concentração do monômero e número de ciclos durante a etapa de eletropolimerização. Os substratos condutores utilizados na etapa de eletropolimerização foram o eletrodo de platina e o eletrodo de carbono vítreo, demonstrando a influência do substrato condutor na etapa de eletropolimerização e verificou-se que o eletrodo de platina apresentou maior eficiência de transferência eletrônica quando comparado ao eletrodo de carbono vítreo devido a natureza amorfa do carbono vítreo para esses filmes poliméricos estudados. Os eletrodos de platina modificados com esses filmes poliméricos foram também utilizados no estudo das suas propriedades eletroquímicas para a detecção de analitos de interesse analítico como L-dopa, ditionito, piridoxina, sulfito, nitrito, L-tiroxina e ácido gálico. / Conducting polymers of the Thiophene-Schiff Bases emerge as alternative materials to obtain modified electrodes with potential applications in chemical sensors due to the excellent conductive chelating properties conferred by the poly-thiophene and the Schiff Bases, respectively. In this work, the complex Thiophene-Salen was synthesized and characterized by UV-Vis and FTIR, then monomers complex metals8thiophene8Schiff were synthesized with the complexation of cations of transition metals such as Ni2+, Cu2+, VO2+, Fe3+, Ru3+ and Ce4+ and again characterized by UV-Vis and FTIR to confirm the formation of monomer-metal complexes with thiophene-Schiff. Polymer films of these complexes were obtained by anodic electropolymerization technique and were characterized electrochemically by cyclic voltammetry in aqueous solution. There was the influence of different experimental variables such as solvent, supporting electrolyte, potential scan range, potential scan rate, monomer concentration and number of cycles during the electropolymerization. The conductive substrates used in the electropolymerization were platinum electrode and a glassy carbon electrode, demonstrating the influence of the conductive substrate in the electropolymerization and was found that the platinum electrode showed a higher electron transfer efficiency when compared to the carbon electrode vitreous due to amorphous nature of glassy carbon for these polymer films studied. The platinum modified electrodes with these polymer films were also used to study their electrochemical properties for the detection of analytes of analytical interest as L-dopa, dithionite, pyridoxine, sulphite, nitrite, L-thyroxine and gallic acid presented higher apllication as chemical sensors for these analytes.

This thesis describes the construction of three chemically modified electrodes (CME), in the presence of multi-walled carbon nanotubes, by different methods of modification: phenol electropolymerization, metal complexes and with gold nanoparticles. These platforms were characterized by various electrochemical techniques (cyclic voltammetry, chronoamperometry, rotating disk electrode and impedance spectroscopy). The techniques of UV-Vis spectroscopy, infrared, Raman, mass spectrometry and transmission electron microscopy were employed to characterize the produced systems. The CMEs were applied as sensors for the electroanalysis of biologically important antioxidants. It was possible to successfully determine ascorbic acid (DL = 0,19 µmol.L-1) in the presence of uric acid, cysteine (DL = 8,25 nmol.L-1) and homocysteine (DL = 0,26 µmol.L-1) which showed excellent limits of detection and quantification, sensitivity and linear range. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A presente tese descreve a construção de três eletrodos quimicamente modificados (EQM), na presença de nanotubos de carbono de paredes múltiplas, obtidos por diferentes metodologias de modificação: eletropolimerização a partir de fenóis, com complexos metálicos e com nanopartículas de ouro. Estes eletrodos foram caracterizados por diversas técnicas eletroquímicas (voltametria cíclica, cronoamperometria, eletrodo de disco rotatório e espectroscopia de impedância). As técnicas de espectroscopia no UV-Vis, no infravermelho, de Raman, espectrometria de massas e microscopia de transmissão eletrônica foram aplicadas para caracterização das plataformas produzidas. Os EQM desenvolvidos foram aplicados como sensores para eletroanálise de antioxidantes de importância biológica, sendo possível determinar com sucesso o ácido ascórbico (LD = 0,19 µmol.L-1) em presença de ácido úrico, cisteína (LD = 8,25 nmol.L-1) e homocisteína (LD = 0,26 µmol.L-1), os quais apresentaram excelentes limites de quantificação e detecção, faixa linear e sensibilidade.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-02-15T15:22:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - João Carlos Martins.pdf: 2839902 bytes, checksum: f515009c41a7024f990b1cb0971c911e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-02-15T15:22:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - João Carlos Martins.pdf: 2839902 bytes, checksum: f515009c41a7024f990b1cb0971c911e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-02-15T15:22:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - João Carlos Martins.pdf: 2839902 bytes, checksum: f515009c41a7024f990b1cb0971c911e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-15T15:22:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - João Carlos Martins.pdf: 2839902 bytes, checksum: f515009c41a7024f990b1cb0971c911e (MD5) Previous issue date: 2016-08-09 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Electrochemical capacitors are energy storage devices that have high power density and higher energy density than a conventional capacitor, so they are used in portable devices like cell phones and cameras. The materials used in these devices are carbon, conductive polymers and transition metal oxides. The conductive polymers have increasingly attracting the interest of many researchers to the application in supercapacitors, within that classification polyaniline (PANI) has great merit due to good conductivity, stability and easy preparation. The polyaniline (PANI) was studied by galvanotechnics potentiostatic mode at 0.7 V. using a stainless steel substrate in ratio of 1:1, 2:1, 5:1 and 10:1 (mol.L-1 sulfuric acid H2SO4 and Aniline 99%) for 900 and 1800 seconds. The SEM analysis showed that the morphologies of the proportions 1: 1 and 2: 1 have more spongy and dense areas than the electrodeposited polymer films in ratios 5: 1 and 10: 1. The electrochemical characterizations were investigated by: chronoamperometry, cyclic voltammetry, charge-discharge and electrochemical impedance spectroscopy. Through the measures by cyclic voltammetry, we found the redox couple of leucoemeraldine / emeraldine and by the charge-discharge a 884 F.g-1 capacitance was achieved. Already, by the electrochemical impedance spectroscopy was performed a prospective study and found that the polymeric films obtained are capacitive, without the formation of resistive semicircle. / Capacitores eletroquímicos são dispositivos de armazenamento de energia que possuem alta densidade de potência e densidade de energia mais elevada que um capacitor convencional, podendo ser utilizados em equipamentos portáteis como celulares e câmeras fotográficas. Os materiais geralmente utilizados nestes dispositivos são carbono, polímeros condutores e óxidos de metais de transição. Os polímeros condutores têm cada vez mais atraído o interesse de muitos pesquisadores para aplicação em supercapacitores. Dentre esta classificação, a polianilina (PANI) tem grande destaque, devido à boa condutividade, estabilidade e facilidade na preparação. A polianilina (PANI) foi estudada pela técnica galvânica modo potenciostática em 0,7 V, utilizando como substrato o aço inoxidável, em proporções de 1:1, 2:1, 5:1 e 10: 1 (mol.L-1 de H2SO4 e anilina 99%), nos tempos de 900 e 1800 segundos. Pelas análises de MEV, observou-se que as morfologias nas proporções de 1:1 e 2:1 apresentaram áreas mais esponjosas e densas que os filmes poliméricos eletrodepositados nas razões 5:1 e 10:1. As caracterizações eletroquímicas foram investigadas por: cronoamperiometria, voltametria cíclica, carga-descarga e espectroscopia de impedância eletroquímica. Nos cronoamperogramas dos filmes sintetizados em 1800 segundos obteve-se os maiores acúmulos de cargas, consequentemente, os materiais obtidos neste tempo foram os de maiores espessuras. Através, das mensuras por voltametria cíclica encontrou-se o par redox da leucoesmeraldina/esmeraldina e, pela carga-descarga, foi alcançada uma capacitância de 884 F.g-1. Já pela espectroscopia de impedância eletroquímica, realizou-se um estudo de potencial e concluiu-se que o os filmes poliméricos obtidos são capacitivos, não havendo a formação de semicírculo resistivo.

A degradação do herbicida Diuron comercial (Nortox SA) foi realizada utilizando os ânodos Ti/RuxTi(1-x)O2 e Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0,3; 0,5 e 0,7). A investigação da degradação foi conduzida na presença e na ausência de cloreto. O estudo da remoção do herbicida em função da densidade de corrente na ausência de cloreto rendeu remoções de 41 e 49% de demanda química de oxigênio (DQO) e remoções de 10 e 14% de carbono orgânico total (COT) a 100 mA cm-2, respectivamente. Mantendo-se o tempo de eletrólise constante (4 h), a composição do ânodo Ti/Ru0,7Ti0,3O2 foi determinada como a mais ativa para remoção do Diuron e seus subprodutos. Com a adição de cloreto, a taxa de degradação dobrou, e obteve-se 100% de remoção de DQO para o ânodo Ti/Ru0,3Ti0,7O2. O herbicida Alaclor foi totalmente mineralizado por diferentes processos eletroquímicos oxidativos avançados (PEOAs), empregando célula eletroquímica em escala de bancada (100 mL) equipada com cátodo de difusão de ar capaz de eletrogerar H2O2 e ânodos de Pt e diamante dopado com boro (BDD). O melhor desempenho para o tratamento de 100 mL de solução Alaclor 0,60 mmol L-1 durante 360 min, foi obtido por meio do processo fotoeletro-Fenton (FEF) empregando ânodo de BDD na presença de 0,5 mmol L-1 de Fe2+. De acordo com as análises de CG-MS, a etapa de degradação do Alaclor envolveu quatro vias diferentes de reação (desalquilação, ciclização, cisão da ligação R-N e hidroxilação), resultando em nove subprodutos que, em seguida, levaram ao surgimento de ácidos carboxílicos que foram detectados. Diferentes quantidades de íons nitrogenados (NH4+ e NO3-) e clorados (Cl-, ClO3- e ClO4-) foram acumulados nas soluções finais da degradação, dependendo do ânodo e da corrente aplicada. O herbicida Diuron (0,185 mmol L-1 e pH 3,0), foi tratado também por diferentes PEOAs, como oxidação anódica com H2O2 eletrogerado (OA-H2O2), eletro-Fenton (EF) e fotoeletro-Fenton empregando luz UVA (FEF) ou FEF empregando luz solar (FEFS). Os ensaios foram realizados em uma célula eletroquímica em escala de bancada (100 mL) e em seguida testes em uma planta pré-piloto (2,5 L). Nos experimentos com célula eletroquímica em escala de bancada, o tratamento FEF empregando ânodo de BDD foi o método mais potente, produzindo 93% de mineralização após 360 min a 100 mA cm-2. Na planta de fluxo pré-piloto, o processo FEFS atingiu uma porcentagem de mineralização máxima de 70% a 100 mA cm-2. Os ácidos oxálico e oxâmico foram detectados como os ácidos carboxílicos finais e íons amônio e cloreto também foram encontrados, onde o último íon foi parcialmente convertido em íons clorato e perclorato na superfície do ânodo de BDD / Commercial herbicide Diuron solution (Nortox SA) was degrated using Ti/RuxTi(1-x)O2 and Ti/IrxTi(1-x)O2 (x = 0.3, 0.5, and 0.7) anodes. Degradation was investigated in the presence and in the absence of chloride. In the absence of chloride, herbicide removal yielded 41 and 49% COD (chemical oxygen demand) removal, and 10 and 14% TOC (total organic carbon) removal at 100 mA cm-2, respectively. For a constant electrolysis time (4 h), Ti/Ru0.7Ti0.3O2 anode composition removed Diuron and its byproduct the most activelly. Addition of chloride doubled the removal ratio, and the Ti/Ru0.3Ti0.7O2 anode afforded 100% COD removal. Electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) quickly degraded and even totally mineralized the herbicide Alachlor in electrochemical cells equipped with a carbonaceous air-diffusion cathode that was able to electrogenerate H2O2 and with a Pt or boron-doped diamond (BDD) anode. The photoelectron-Fenton (PEF) process with BDD in the presence of 0.5 mmol L-1 Fe2+ performed the best in Alachlor solutions treatment (100 mL, 0.60 mmol L-1, 360 min.). According to GC-MS analyses, Alachlor degradation involved four different reaction pathways (dealkylation, cyclization, R-N bond cleavage and hydroxylation), to give nine byproducts, including the detected carboxylic. Different amounts of nitrogenated (NH4+ and NO3-) and chlorinated (Cl-, ClO3- and ClO4-) ions accumulated in the final solutions depending on the anode and the applied current. The herbicide Diuron (0.185 mmol L-1 and pH 3.0) was treated using different EAOPs like anodic oxidation with electrogenerated H2O2 (AO-H2O2), electro-Fenton (EF), UVA photoelectro-Fenton (PEF), and solar PEF (SPEF). Experiments were performed in 100 mL electrochemical cells, and in a 2.5 L pre-pilot flow plant. In the electrochemical cells, the PEF treatment with BDD was the most potent, yielding 93% mineralization after 360 min at 100 mA cm-2. In the pre-pilot flow plant, the SPEF process furnished maximum mineralization of 70% at 100 mA cm-2. Oxalic and oxamic acids were detected as final carboxylic acids. Ammonium and chloride ions were also released; the latter ion was partially converted into chlorate and perchlorate ions at the BDD surface