Orientador: Pablo A. Fiorito / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia/Química.

The present study aims to determine the antioxidant capacity of the ethanolic extracts of husk fiber of four coconut (Cocos nucifera L.) varieties (yellow dwarf, green dwarf, giant and hybrid), aiming to verify their possible utilization as natural antioxidants. For this, their total phenolic content, radical DPPH• scavenging activity, reducing ability towards iron ions (FRAP) and copper ions (CUPRAC) and inhibition of lipid peroxidation using a biomimetic membrane system were analysed. The electrochemical investigation using a glassy carbon and a modified glassy carbon electrode, and the identification of some chemical constituents were performed by cyclic and differential pulse voltammetry and liquid chromatography coupled with UVVIS spectrometry (CLAE-UV/DAD) and mass spectrometry, respectively. The higher value of total phenolic content was found for the hybrid variety: 531 ± 24 mg GAE g-1 dry extract and the lowest was for the green dwarf with 58 ± 9 mg GAE g-1 dry extract. The ability of the extracts to scavenge DPPH• radicals was in the order giant> yellow dwarf > hybrid > green dwarf and IC50 values varied from 8.6 to 55.9 μgmL-1. All varieties showed reducing potential by the use of FRAP and CUPRAC methods, with the lowest performance obtained for the green dwarf variety. Through the use of mimetic biomembranes, ethanolic extracts of coconut husk fibers were shown to protect lipids against oxidative damage independent of the variety. Cyclic voltammetric studies of the ethanolic extracts on glassy carbon electrode confirmed the presence of easily oxidized compounds, and the high antioxidant capacity of the varieties. This was expressed as mg quercetin equivalents g-1 dry extract and ranged from 25.9 – 53.5 mg QE g-1 dry extract using a glassy carbon xanthurenic acid modified electrode (GCE/MWCNT/ poly-Xanthurenic Acid). The investigation of phenols using CLAE-UV/DAD revealed the presence the catechin, quercetin, chlorogenic, vanillic, ferulic, caffeic and gallic acids. Our findings suggest that these extracts can be an important source of natural antioxidants for use in food and possibly in the pharmaceutical and cosmetic industry, aggregating value to the enormous amount of waste from the coconut industry. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente estudo teve como objetivo determinar a capacidade antioxidante dos extratos etanólicos das fibras da casca de coco (Cocos nucifera L.) das variedades anão amarelo, anão verde, gigante e híbrido, visando sua possível utilização como antioxidante natural. Para isso, foram analisados o conteúdo total de fenóis, as atividades sequestradora do radical DPPH• , redutora frente aos íons de ferro (FRAP), e íons de cobre (CUPRAC) e a inibição da lipoperoxidação utilizando um sistema de membranas biomimético. Fez-se investigação eletroquímica utilizando eletrodo de carbono vítreo e eletrodo de carbono vítreo modificado, assim como a identificação de alguns constituintes químicos, por meio da técnica de cromatografia líquida acoplada ao espectrômetro UV-Vis (CLAE – UV/DAD). Para o conteúdo total de fenóis, os maiores valores foram obtidos para a variedade híbrido (531 ± 24 mg EAG g-1 extrato seco) e o menor foi para a variedade anão verde (58 ± 9 mg EAG g-1 extrato seco). A habilidade dos extratos para sequestrar o radical DPPH• foi estabelecida na seguinte ordem: gigante > anão amarelo > híbrido > anão verde e os valores de IC50 variaram de 8,6 a 55,9 μg mL-1. Todas as variedades mostraram potencial redutor para os métodos FRAP e CUPRAC, com o menor desempenho para a variedade anão verde. Através do sistema do uso de membranas biomiméticas, os extratos etanólicos da fibra da casca de coco mostraram proteção contra os danos oxidativo lipídicos, independente da variedade. Estudos de voltametria cíclica dos extratos etanólicos em eletrodo de carbono vítreo confirmaram a presença de compostos facilmente oxidáveis, e elevada capacidade antioxidante das variedades. Esta capacidade foi expressa em miligramas equivalentes de quercetina (Q) por grama de extrato seco e variou de 25,9 – 53,5 mg EQ g-1 usando um eletrodo de carbono vítreo modificado (ECV/MWCNT/poliácido xanturênico). Na investigação de compostos fenólicos por CLAE-UV/DAD verificou-se a presença de quercetina, ácido clorogênico, ácidos vanílico, ferúlico, cafeíco, gálico, e catequina. Nosso trabalho sugere que esses extratos podem ser antioxidantes importantes para o enriquecimento na dieta humana, indústrias farmacêuticas e de cosméticos, agregando valor à enorme quantidade de resíduos gerados na indústria do coco.

As chapas de ligas de alumínio trabalháveis são produzidas atualmente por dois processos, o método de vazamento contínuo conhecido TRC (Twin Roll Continous Casting) ou pelo método tradicional de vazamento de placas DC (Direct Chill). A fabricação de ligas de alumínio pelos dois processos confere características microestruturais diferentes quando comparadas entre si, o que se reflete em suas propriedades. Além disto, ocorrem variações microestruturais ao longo da espessura, especialmente nas chapas produzidas pelo processo TRC. Neste sentido, é importante estudar a evolução microestrutural que ocorre durante o seu processamento e sua influência com relação à resistência à corrosão. Dessa forma foi realizado neste trabalho um estudo comparativo do comportamento de corrosão, bem como das microestruturas do alumínio de alta pureza AA1199 (99,995% Al) e das ligas de alumínio AA1050 (Fe+Si0,5%) e AA4006 (Fe+Si1,8%) produzidas pelos processos industriais de lingotamento contínuo e semi-contínuo. Os resultados obtidos evidenciaram que as microestruturas das ligas AA4006 DC e AA4006 TRC são distintas, sendo observada maior fração volumétrica dos precipitados na liga fabricada pelo processo TRC comparativamente ao DC. Para caracterizar o comportamento de corrosão foram realizados ensaios de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e Polarização Potenciodinâmica, que mostraram a maior resistência à corrosão localizada para a liga fabricada pelo processo TRC em comparação ao processo DC. Além disso, foi verificada, em ordem decrescente, uma maior resistência à corrosão do alumínio AA1050, seguida pela superfície da liga AA4006 e por fim, pelo centro da chapa desta última. Os resultados obtidos por espectroscopia de impedância eletroquímica para as ligas AA4006 fabricadas pelo processo TRC apresentaram melhor desempenho que o processo DC, principalmente em intervalos de 2 a 12 horas de imersão na solução de sulfato de sódio contaminada com íons cloreto. Para tempos de imersão acima de 4 horas foi observado comportamento indutivo em baixas frequências para os dois tipos de processamento investigados, o que foi associado à adsorção de espécies químicas, principalmente íons sulfato e oxigênio, na interface metal/óxido. As curvas de polarização anódica mostraram maior resistência à corrosão localizada para a liga fabricada pelo processo viii TRC em comparação ao processo DC. Este comportamento foi associado às diferentes características microestruturais, observadas para liga AA4006 obtida pelos dois processos. / Currently, wrought aluminum alloys are manufactured by two different processes: the twin roll continuous casting (TRC) or the more conventional method of Direct Chill (DC). The production method of the aluminum alloys through both processes results in different microstructures when compared to each other, which has a direct influence on their final properties. Besides this, there are also microstructural variations across sheet thickness, especially in alloys obtained by the TRC casting mode. Therefore, it is important to study the microstructural evolution that occurs during the casting process and its influence regarding corrosion resistance. In the present work both the microstructural characteristics and the corrosion behavior of the AA4006 (Fe + Si 1.8%) aluminum alloys sheets produced by both TRC and semi-continuous DC industrial processes were studied and compared to the commercial AA1050 aluminum (Fe + Si 0.5%) and to the high purity aluminum AA1199 (99,995% Al). The results demonstrate that size and distribution of intermetallic compounds are quite distinct in DC and TRC alloys, resulting in higher volumetric fractions of the precipitates in TRC, when compared to the DC process. Electrochemical Impedance Spectroscopy and Potentiodynamic Polarization tests were carried out to establish the corrosion behavior of aluminum alloys, and in both tests a higher resistance to localized corrosion in the alloy produced by TRC, when compared to the DC process was verified.The results have also showed, in decreasing order, a higher corrosion resistance of AA1050 TRC followed by the surface of AA4006 TRC, and finally by the center of AA4006 TRC sheet. The electrochemical impedance spectroscopy results showed better performance in the center of the AA4006 TRC than in the its surface, when submitted to low aggressive media for periods of immersion higher than 24 hours. The AA4006 DC in sulfate solution containing chloride ions presented worse performance, mainly in immersion periods from 2 to 12 hours, when compared to the corrosion behavior in the AA4006 TRC process. After 4 hours of immersion, the impedance results presented inductive behavior in low frequencies for both manufacture processes. This behavior was attributed to the adsorption of intermediates, mainly sulfate and oxygen ions on metal/oxide interface. The anodic polarization curves showed higher localized corrosion resistance (Pit Corrosion) for the alloy manufactured by the TRC process in comparison to the DC process. This behavior was associated with different microstructural characteristics observed in AA4006 obtained by these two processes.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:51:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iury.pdf: 2129454 bytes, checksum: 6a7aff5ca085814119b9518b0aab9bef (MD5) Previous issue date: 2010-08-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / This work aims at developing computational models capable of furnishing more realistic and less costly computationally for the problem of electrokinetic remediation of polluted clayey soils. Innovative results are obtained by improving the multiscale models previously developed by Lima and co-workers through the construction of perturbations of the local microscopic problems in conjuction with more realistic boundary conditions at the electrodes and with the development of precise estimates for the assymptotic behavior of the macroscopic solution. Considering the aliance of such techniques within the framework of the homogenization method of periodic structures we discretize the macroscopic model by the finite element method numerical simulations of an electroosmose experiment capable of predicting more realistic scenarios of electrokinetic remediation. / Este trabalho objetiva o desenvolvimento de modelos computacionais capazes de construir simulações numéricas mais realistas e menos custosas computacionalmente para o problema de descontaminação de solos argilosos por técnicas de eletrocinética. Resultados inovadores são obtidos aprimorando-se os modelos multi-escala desenvolvidos anteriormente por Lima e colaboradores via construção de soluções perturbativas dos problemas locais microscópicos aliada à condições de contorno mais realistas nos eletrodos e ao desenvolvimento de estimativas precisas para o comportamento assintótico da solução macroscópica. Por intermédio da conjunção destas técnicas imersas no contexto da teoria de homogeneização de estruturas periódicas discretizamos o modelo macroscópico pelo método dos elementos finitos e construimos simulações numéricas de um experimento de eletroosmose capazes de predizer cenários mais realistas em eletrorremediação de solos.

O presente trabalho visou preparar e caracterizar eletrólitos poliméricos (EP) à base de poli(vinil butirato) (PVB) com diferentes sais de lítio (LiClO4, LiCF3SO3 e LiI/I2), com ou sem o plastificante g-butirolactona (GBL), além de viabilizar a aplicação dos mesmos em dispositivos eletrocrômicos e células solares. Observou-se, através das análises por espectroscopia de impedância eletroquímica, que o PVB é capaz de solvatar no máximo 40% de sal de lítio em massa. Foi verificado que as condutividades iônicas dessas amostras, em função do aumento da temperatura, podem ser explicadas pelo modelo Vogel-Tammann-Fulcher, e que o eletrólito PF04 (PVB com 40% de LiCF3SO3) possui o maior valor de condutividade (1,5´10-4 S/cm) com relação às outras amostras. Os espectros de infravermelho das amostras estudadas mostraram um deslocamento nos picos correspondentes às carbonilas da matriz polimérica em resposta à coordenação das mesmas com íons Li+. Os resultados da espectroscopia Raman comprovaram a presença do par redox (I3-/I-) no eletrólito com LiI/I2. Os difratogramas de raios-X do PVB evidenciaram um pico largo centrado em 20º (2q) com 800 c.p.s. de intensidade, a adição de LiI/I2 e LiCF3SO3 ao polímero reduziu as intensidades para 750 e 700 c.p.s respectivamente, ao contrário do observado com LiClO4, onde se nota que o sal não foi completamente solvatado pelo polímero. A micrografia obtida por microscopia eletrônica de varredura (SEM) do eletrólito com 23% de LiClO4 (amostra P04) mostraram evidências de aglomerados iônicos na superfície. As análises por calorimetria exploratória diferencial (DSC) mostraram que um aumento na concentração de sal adicionado ao polímero causou uma diminuição na temperatura de transição vítrea (Tg), e que os eletrólitos possuem em torno de 44% de cristalinidade. Os eletrólitos P04 e PF04 foram aplicados em janelas eletrocrômicas, apresentando uma diferença de 10,5 e 9,3% respectivamente entre os estados colorido e descolorido. O eletrólito com LiI/I2 foi aplicado em célula solar gerando uma fotocorrente máxima de 1,09 mA/cm2 e eficiência de 0,41% sob a irradiação de 100 mW/cm2. Eletrólitos géis com adição de 90% γ-butirolactona também foram aplicados em células solares, os valores de fotocorrente e eficiência foram incrementados (5,82 mA/cm2 e 2,1%, respectivamente). / The aim of the present study was to prepare and characterize polymer electrolytes (EP) based on poly(vinyl butyrate) (PVB) with different lithium salts (LiClO4, LiCF3SO3 and LiI/I2) and/or containing g-butyrolactone (GBL), and to apply them in electrochromic devices and solar cells. It was observed through electrochemical impedance spectroscopy that the PVB is able to solvate up to 40% in weight of lithium salt. It was found that the ionic conductivity of these samples, as a function of temperature, can be explained by Vogel-Tammann-Fulcher model, and the electrolyte PF04 (PVB with 40% of LiCF3SO3) had the highest conductivity value of 1,5´10-4 S/cm when compared to other samples. Infrared spectra of the samples showed a shift in the peaks corresponding to the carbonyl groups of the polymer matrix in response to their coordination with Li+ ions. The results of Raman spectroscopy confirmed the presence of the redox couple (I3-/I-) in the electrolyte with LiI/I2 (PVB04). The X-ray diffractograms of the PVB showed a broad peak centered at 20 (2q) com intensity of 800 cps. The addition of LiI/I2 and LiCF3SO3 to the polymer matrix decreased the intensities to 750 and 700 cps respectively, but not after the LiClO4 addition, which was explained by its not complete solvatation by the polymer matrix. The Scanning Electron Microscopy (SEM) pictures of electrolyte with 23% of LiClO4 (P04 sample) showed evidences of ion clusters on the surface. The analyzes via Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed that an increase in the concentration of the salt added to the polymer matrix caused a decrease in glass transition temperature (Tg), and that electrolytes are about 44% crystalline. The electrolytes P04 and PF04 were applied to electrochromic windows (ECDs) and showed a transmittance difference of 10.5 and 9.3%, respectively between the colored and discolored states. The electrolyte with LiI/I2 was applied to dye sensitized solar cell (DSSC) generating a maximum photocurrent of 1.09 mA/cm2 and 0.41% of efficiency under irradiation of 100 mW/cm2. Gel electrolytes containing 90% of γ-butyrolactone were applied to DSSC and showed 5.82 mA/cm2 of photocurrent and 2.1% of efficiency.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cleverson S Santos.pdf: 2872449 bytes, checksum: 6d5838a843155793c2eb115ea3d233c4 (MD5) Previous issue date: 2012-03-13 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The research focused on the development of electrochemical sensors based on LBL films have grown exponentially in recent years. In this context, this paper reports the development of an electrochemical sensor using the Layer-by-layer (LbL) technique, which enables the construction of ultrathin films from electrostatic interactions between oppositely charged polyelectrolytes. For this purpose, the tetrasulfonated nickel phthalocyanine (NiTsPc) was used as polyanion molecule and the 3-n-propilpyridinium silsesquioxane chloride (SiPy+Cl-) as the polycation. This silsesquioxane polyelectrolyte is an excellent ion exchange and has high ability to form stable films on the surface of solid substrates. The LbL films were built using two different architectures: one with an outer layer of phthalocyanine designated as (SiPy+Cl-/NiTsPc)n and another with the phthalocyanine as the inner layer, (NiTsPc/SiPy+Cl-)n with different bilayers, (where n = number of bilayers). The deposition of the bilayers was monitored using the UV-VIS spectroscopy in the region from 500 to 800 nm, where the phthalocyanines exhibit two absorption bands, one related to the dimeric species at 630 nm and another at 669 nm related to monomeric form. It was observed that the parameters:immersion time, pH and concentration directly influenced the construction of these films and therefore they were optimized. The optimized parameters were: immersion time of 280 s, pH = 8 and concentrations of polyeletrolytes solutions of 2 mg mL-1, which provided stable and homogeneous films, with higher concentrations of monomeric species. Monitoring the bilayers deposition in the UV-VIS region, a linear relationship was obtained between the absorbance and the number of bilayers deposited. FTIR and Raman spectra showed that the interactions between the polyelectrolytes occurs by the SO3 groups in the structure of tetrasulfonated phthalocyanines with the pyridinium groups present in the structure of the SiPy+Cl-. Using the AFM technique, it was observed that the average roughness of the films decreased with the increase of bilayers. On the other hand, the thickness of the films increased with the number of bilayers, and the average thickness of each bilayer was 22 nm for the architecture (SiPy+Cl-/NiTsPc)n, and 19.2 nm for the opposite configuration. The electrodes were applied for simultaneous determination of dopamine (DA) in the presence of the interfering species, such as ascorbic acid (AA) and uric (UA). It was observed that the architecture as well as the thickness of the films has influenced significantly the electrochemical response in the presence of analytes. The film with the highest current density and less positive potential values for these analytes was (SiPy+Cl-/NiTsPc)2. For this electrode, f om the cyclic voltammetry technique, anodic peaks were observed at 0.30 V,0.68 V and 0.74 V in the presence of DA, AA and UA, respectively. Studies in different scan rates in presence of dopamine showed that the kinetics of electron transfer is controlled by diffusion of species to the electrode surface. Using the square wave voltammetry, DA was detected in presence of AA with a peak separation potential of 350 mV. However, for a fixed concentration of DA, it was observed an increase of the intensity of peak current with increasing of AA concentration, which is an indication that the AA electrocatalyzes the oxidation reaction of DA to dopaminequinone, causing an increase in the current, which prevents the accurate determination of these analytes simultaneously. On the other hand, in the presence of UA in a fixed concentration of 4.7 x 10-4 mol L-1, it was possible to quantify DA in the range of 1.0 x 10-5 to 9.9 x 10-5 mol L-1 with a detection limit of 2.37 x 10-6 mol L-1 and quantification limit of 7.9 x 10-6 mol L-1 with peak separation Ep= 500 mV. By varying both the concentration of DA and UA, in the range of 1.0 x 10-4 to 9.0 x 10-4 mol L-1 for DA and 1.0 x 10-5 to 9.9 x 10-5 mol L-1 for UA, it was obtained a correlation coefficient of R = 0.997 and R = 0.988 for AU and DA respectively. The results showed that the electrode (SiPy+Cl-/NiTsPc)2 is selective and sensitive for DA determination in presence of interfering species AA and UA. / As pesquisas voltadas para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos a base de filmes LbL têm crescido exponencialmente nos últimos anos. Neste âmbito, este trabalho relata o desenvolvimento de um sensor eletroquímico, utilizando a técnica Layer-by-Layer (LbL), a qual possibilita a construção de filmes ultrafinos a partir de interações eletrostáticas entre polieletrólitos de cargas opostas. Para tanto foi utilizado como poliânion a molécula ftalocianina tetrassulfonada de níquel (NiTsPc), e como policátion o cloreto de 3-npropilpiridínio silsesquioxano (SiPy+Cl-). Tal composto constitui um excelente trocador iônico, além de apresentar alta capacidade de formação de filmes estáveis sobre a superfície de substratos sólidos. Foram construídos filmes em duas arquiteturas: uma com a ftalocianina na camada mais externa designada como (SiPy+Cl-/NiTsPc)n e outra com esta na camada mais interna, (NiTsPc/SiPy+Cl-)n com diferentes bicamadas, (onde n= número de bicamadas). A deposição das bicamadas foi monitorada utilizando-se a técnica de espectroscopia de absorção na região do UV-VIS, mais precisamente na região de 500 a 800 nm, onde as ftalocianinas apresentam duas bandas de absorção, uma referente a forma agregada em 630 nm e outra referente a forma monomérica em 669 nm. Foi observado que as variáveis: tempo de imersão, pH e concentração dos polieletrólito influenciam diretamente na construção dos filmes e portanto estas foram otimizadas. Os parâmetros otimizados foram: tempo de imersão de 280 s, pH = 8 e concentrações de 2 mg mL-1 obtendo-se filmes estáveis e homogêneos, com maiores concentrações de espécies monoméricas em relação a espécies agregadas. O monitoramento da deposição das bicamadas na região do UV-VIS mostrou uma relação linear entre absorbância e o número de bicamadas depositadas. Os espectros de FTIR e Raman, evidenciaram as interações entre os grupos SO3 presentes na estrutura das ftalocianinas tetrassulfonadas com os grupos piridínios presentes na estrutura do SiPy+Cl-. Utilizando a técnica de microscopia de força atômica foi possível verificar que a rugosidade média dos filmes diminuiu em função do aumento do número de bicamadas. Por outro lado, a espessura dos filmes aumentou com o número de bicamadas, sendo que a espessura média de cada bicamada foi de 22 nm para a configuração (SiPy+Cl-/NiTsPc)n, e de 19,2 nm para a configuração oposta. Os eletrodos foram aplicados na determinação simultânea de dopamina (DA) em meio aos interferentes ácido ascórbico (AA) e úrico (AU). Observou-se que a arquitetura assim como a espessura dos filmes influenciaram de maneira significativa na resposta eletroquímica na presença dos analitos. O filme que apresentou maior intensidade de corrente e valores de potencial de pico menos positivos foi (SiPy+Cl-/NiTsPc)2. Para este eletrodo, a partir da técnica de voltametria cíclica, foram observados picos anódicos em 0,30 V, 0,68 V e 0,74 V, na presença de DA, AA e AU, respectivamente. Estudos da variação da velocidade de varredura para dopamina mostraram que a cinética de transferência eletrônica é controlada pela difusão de espécies a superfície do eletrodo. Utilizando a técnica de voltametria de onda quadrada, detectou-se DA na presença de AA, com separação de potenciais de pico de 350 mV. No entanto, para uma concentração fixa de DA, foi observado um aumento da intensidade de corrente de pico com o aumento da concentração de AA, o que é um indicativo de que o AA eletrocatalisa a reação de oxidação de dopaminaquinona a DA novamente, o que impossibilita a determinação precisa destes analitos simultaneamente. Por outro lado, na presença de AU com concentração fixa de 4,7 x 10-4 mol L-1, foi possível quantificar DA na faixa de 1,0 x 10-5 a 9,9 x 10-5 mol L-1 com limite de detecção de 2,4 x 10-6 mol L-1 e quantificação de 7,9 x 10-6 mol L-1 com separação de potencial de pico de 500 mV. Variando-se simultaneamente a concentração das duas espécies, DA e AU, na faixa de 1,0 x 10-4 a 9,0 x 10-4 mol L-1 para DA e 1,0 x 10-5 a 9,9 x 10-5 mol L-1 para AU, obteve-se coeficiente de correlação iguais a R = 0,997 e R = 0,988, para AU e DA respectivamente. Os resultados mostram que o eletrodo é seletivo e sensível a determinação de DA em meio aos interferentes AA e AU.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAFAELA D OLIVEIRA.pdf: 2756499 bytes, checksum: e1e60d222b6dbe62066658f22ea4de0b (MD5) Previous issue date: 2014-08-22 / In this work, starch-stabilized silver nanoparticles (AgNPs-Am) were synthesized by reduction of AgNO3 using the NaBH4. The temperature and concentration of reagents of the synthesis were optimized. The formation of AgNPs-Am was monitored by UV-Vis spectroscopy and dynamic light scattering (DLS). The optimum conditions found for the AgNPs-Am synthesis were starch 0.6 % (w/v), 3.6 x 10-3 mol L-1 NaBH4, 0.9 x 10-3 mol L-1 AgNO3 and synthesis in bath ice. The average size of the AgNPs-Am was between 21 and 77 nm. Transmission electron microscopy (TEM) confirmed the AgNPs-Am formation inside and outside of the starch chains, however the smaller sizes were referred to the NPs stabilized by starch. Measurements of Potential zeta indicated stability of the particles, confirmed by DLS monitoring that demonstrated low agglomeration of NPs in a period of 115 days. For the characterization of AgNPs-Am it was also used infrared spectroscopic (FTIR) and X-ray diffraction (XRD). The AgNPs-Am were applied as polyanion for the construction of films by Layer-by-Layer technique (LbL), alternating with polycation 3-n-propylpyridinium-silsesquioxane (SiPy+Cl-). In order to obtain the films, pH and immersion time of the polyelectrolytes were optimized, as well as the concentration of SiPy+Cl-, monitoring the deposition by UV-Vis. The optimum parameters were immersion time 240 seconds, 2 mg/mL SiPy+Cl- pH 6.5 and AgNPs-Am pH 9.0. Atomic force microscopy (AFM) images showed that film thickness increases linearly and the roughness decrease with the bilayers number. FTIR spectra and Raman confirmed the interaction between the polyelectrolytes in the assembly of LbL films. The LbL films with architecture (SiPy+Cl-/AgNPs-Am)n (n = bilayers number) were applied as modified electrodes for iodine detection, using differential pulse voltammetry (DPV). It was verified that interaction of the components in the LbL films improved the current intensity. The film (SiPy+Cl-/AgNPs-Am)n (n=5) showed better current response in phosphate buffered saline (PBS) 0.1 mol L-1 pH 7.0. The instrumental parameters Epulse, and tpulse were optimized by 23 factorial design. It was verified a significant effect for third order interaction for the intensity of iodine redox peak currents, so the instrumentals parameters were evaluated together. The results of optimization were tpulse = 0.05 s, = 40 mV/s e Epulse = 50 mV. Accordingly, the modified electrode obtained a linear response for iodine concentrations ranging from 4.34 x 10-5 to 3.47 x 10-4 mol L-1 (R=0,9936) and from 4.40 x 10-4 to 4.24 x 10-3 mol L-1 (R=0,9938). It was obtained limit of detection (LOD) 5.56 x 10-6 and 1.51 x 10-5 mol L-1 and for limit of quantification (LOQ) 1.85 x 10-5 and 5.04 x 10-5 mol L-1, respectively. The AgNPs-Am synthesized in this work also acted as colorimetric sensor for iodine, with three regions of linearity. Two analytical curves were obtained for iodine concentration range from 2.40 x 10-7 to 9.50 x 10-7 mol L-1 and from 2.40 x 10-6 mol L-1 to 1.60 x 10-5 mol L-1. It was obtained a LOD of 1.71 x 10-8 and 1.06 x 10-6 mol L-1 and LOQ of 5.69 x 10-8 to 3.55 x 10-6 mol L-1, respectively for each range. Color variations obtained in these concentrations correspond to interaction between iodine and silver, which were monitored by UV-Vis band showed in 410 nm. At concentrations above 5.50 x 10-5 mol L-1 there is the appearance of blue color, absorbance in 600 nm, corresponding to the interaction between starch and iodine. It was also obtained a linear relationship for iodine concentration from 5.50 x 10-5 mol L-1 to 9.50 x 10-5 mol L-1. For this concentration range, LOD and LOQ were respectively 1.37 x 10-6 and 4.58 x 10-6 mol L-1. The results presented confirm the potential use of AgNPs-Am for iodine detection, both for the modification of electrodes for electrochemical determination as a colorimetric sensor. / Neste trabalho foram sintetizadas nanopartículas de prata estabilizadas em amido (AgNPs-Am). A síntese foi realizada por redução do sal AgNO3 utilizando o NaBH4. A temperatura de síntese e concentração dos reagentes foram otimizadas, a formação das AgNPs-Am foi monitorada por espectroscopia na região do UV-Vis e medidas de espalhamento dinâmico da luz (DLS). As condições ótimas encontradas para síntese de AgNPs-Am foram amido 0,6 % (m/v), 3,6.10-3 mol.L-1 de NaBH4, 0,9.10-3 mol.L-1 de AgNO3 e síntese em banho de gelo. O tamanho médio das AgNPs-Am foi entre 21 e 77 nm. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) confirmaram que houve formação das AgNPs no interior e fora das cadeias de amido, sendo os menores tamanhos referentes às NPs estabilizadas pelo amido. Medidas de Potencial zeta indicaram estabilidade das NPs, confirmada por acompanhamento DLS que demonstrou baixa aglomeração em um período de 115 dias. Para caracterização das AgNPs-Am utilizou-se também espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e difração de raios X (XRD). As AgNPs-Am foram utilizadas como poliânion para construção de filmes pela técnica Layer-by-Layer (LbL), alternando com policátion 3-n-propilpiridínio-silsesquioxano (SiPy+Cl-). Para construção dos filmes, pH e tempo de imersão dos polieletrólitos foram otimizados, assim como concentração de SiPy+Cl-, monitorando a deposição por UV-Vis. Os parâmetros ótimos foram tempo de imersão 240 segundos, solução de 2 mg/mL de SiPy+Cl- pH 6,5 e AgNPs-Am pH 9,0. Imagens de microscopia de força atômica (AFM) mostram que a espessura dos filmes aumenta linearmente e a rugosidade decresce com o número de bicamadas. Espectros FTIR e Raman confirmaram a interação entre os polieletrólitos na montagem dos filmes. Os filmes LbL com configuração (SiPy+Cl-/AgNPs-Am)n (n = número de bicamadas) foram aplicados como eletrodos modificados para detecção de iodo, utilizando-se voltametria de pulso diferencial (VPD). Verificou-se que a interação dos componentes no filme LbL melhorou a intensidade de corrente. O filme (SiPy+Cl-/AgNPs-Am)n (n=5) apresentou melhor resposta de corrente em eletrólito suporte tampão fosfato salino (PBS) 0,1 mol.L-1 pH 7,0. Os parâmetros instrumentais Epulso, e tpulso foram otimizados por planejamento fatorial 23. Verificou-se efeito significativo para interação de terceira ordem para intensidade de corrente do pico de redução do iodo, portanto os parâmetros instrumentais foram avaliados em conjunto. Os resultados da otimização foram tpulso = 0,05 s, = 40 mV/s e Epulso = 50 mV. Nestas condições, o eletrodo modificado obteve resposta linear para concentrações de iodo que variam de 4,34.10-5 a 3,47.10-4 mol.L-1 (R=0,9936) e de 4,40.10-4 a 4,24.10-3 mol.L-1 (R=0,9938). Respectivamente, obteve-se limite de detecção 5,56.10-6 e 1,51.10-5 mol.L-1 e para o limite de quantificação 1,85.10-5 e 5,04.10-5 mol.L-1. As AgNPs-Am sintetizadas neste trabalho também atuaram como sensor colorimétrico de iodo, com três regiões de linearidade. Duas curvas analíticas foram construídas para concentrações de iodo de 2,40.10-7 a 9,50.10-7 mol.L-1 e de 2,40.10-6 mol.L-1 a 1,60.10-5 mol.L-1. Obteve-se LD de 1,71.10-8 e 1,06.10-6 mol.L-1 e LQ de 5,69.10-8 e 3,55.10-6 mol.L-1, respectivamente para cada intervalo. As variações de cores obtidas nestas concentrações correspondem a interação entre o iodo e a prata, as quais foram acompanhadas pela banda UV-Vis apresentada em 410 nm. Em concentrações acima de 5,50.10-5 mol.L-1 observa-se o aparecimento de coloração azul, absorbância em 600 nm, correspondente a interação entre amido e iodo. Obteve-se linearidade para concentrações de 5,50.10-5 mol.L-1 a 9,50.10-5 mol.L-1. Para este intervalo de concentração, os LD e LQ são respectivamente 1,37.10-6 e 4,58.10-6 mol.L-1. Os resultados apresentados confirmam a potencialidade do uso das AgNPs-Am para detecção de iodo, tanto na modificação de eletrodos para determinação eletroquímica, quanto o uso como sensor colorimétrico.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The present work reports the development of new methodologies to evaluate the in vitro and in vivo antioxidant capacity against peroxyl and hydroxyl radicals in five medicinal plant samples (Matricaria chamomilla L., Psidium guajava, Achyrocline satureoides, Baccharis genistelloides and Cymbopogon citratus) and seven phenolic compounds (rutin, quercetin, resveratrol, gallic acid, ferulic acid, caffeic acid and rosmarinic acid). The antioxidant capacity of the samples was analyzed by two independent methods. In the first one, a new approach was used to detect hydroxyl radicals indirectly using an electrochemical procedure, in which the radicals destroy a thiol self-assembled monolayer (SAM) on a gold electrode. This monolayer can block the electrochemical signal of a dissolved redox probe. When such an electrode with a SAM is exposed to free radicals, these radicals destroy the SAM and the electrochemical signal of a redox probe recovers to a degree proportional to the extent of dissolution of the SAM. In the second method, the evaluation of antioxidant capacity against peroxyl and hydroxyl radicals is based on the indirect detection of these reactive oxygen species (ROS) by fluorimetry (ex/em: 485/520 nm) employing 2 -7 -dichlorofluorescin diacetate (DCFH-DA) as a fluorescent probe. After the deacetilation reaction of DCFH-DA, it can be oxidized by ROS to the fluorescent compound DCF. The peroxyl radicals were produced at 37ºC by thermal decomposition of 2,2 -azobis (2 methylpropianamidine) dihydrochloride (ABAP), while hydroxyl radicals were generated by the Fenton reaction. In vivo assays were evaluated using zebrafish (Danio rerio) hepatocytes exposed to P. guajava and C. citratus extracts (better and worst in vitro results, respectively). The results obtained by the electrochemical and fluorimetric methods show that it is difficult to classify the tested plants according to their antioxidant capacity, since the results depended strongly on the extract concentration and composition as well as on the principle of the analytical method. However, there was a good correlation between the in vitro and in vivo assays for P. guajava and C. citratus extracts, since these results showed a reduction in the intracellular ROS concentration in the hepatocytes exposed to P. guajava extract. Furthermore, no antioxidant effect was observed in the assay with C. citrates extract, what is in agreement with the in vitro assays for this plant species. At last, the thesis intended to proof and to highlight the discrepant results obtained by independent methods for the same antioxidant species. Additionally, it aimed to compare the different methods according to the differences among the experimental procedures by using different ROS. Furthermore, the stability, reactivity and the half-life time of the free radicals are discussed. / O presente trabalho visa ao desenvolvimento de novas metodologias para a determinação da capacidade antioxidante in vitro e in vivo contra radicais peroxila e hidroxila em amostras de 5 plantas medicinais (Matricaria chamomilla L., Psidium guajava, Achyrocline satureoides, Baccharis genistelloides e Cymbopogon citratus) e sete compostos fenólicos (rutina, quercetina, resveratrol, ácido cafeico, ácido ferúlico, ácido gálico e ácido rosmarínico). A capacidade antioxidante das amostras foi determinada por dois métodos independentes. No primeiro, testou-se uma nova forma para a detecção de radicais hidroxila, usando-se um procedimento eletroquímico no qual os radicais destroem uma monocamada auto-organizada de hexanotiol sob um eletrodo de ouro. Esta monocamada consegue inibir o sinal eletroquímico de um par redox dissolvido, e, ao ser atacada por radicais livres, estes a destroem, e a recuperação do sinal eletroquímico do par redox se dá de forma proporcional à extensão de dissolução da monocamada. No segundo método, a determinação da capacidade antioxidante contra radicais peroxila e hidroxila ocorre através da detecção indireta destes radicais por fluorimetria (ex/em: 485/520 nm), empregando diacetato de 2 ,7 -diclorofluoresceína (DCFH-DA) como substrato. O DCFH-DA, após sofrer desacetilação, pode ser oxidado por espécies reativas de oxigênio (ERO), gerando fluorescência. Os radicais peroxila foram gerados através da termodegradação do reagente cloreto de 2,2 -azobis (2-metilamidinopropano) (ABAP) a 37ºC, enquanto os radicais hidroxila foram gerados pela reação de Fenton. Ensaios in vivo foram avaliados utilizando-se hepatócitos do peixe zebra (Danio rerio), expostos aos extratos das plantas P. guajava e C. citratus (melhor e pior desempenho in vitro, respectivamente). Os resultados obtidos pelos métodos eletroquímico e fluorimétrico demonstram que é extremamente difícil classificar as plantas de acordo com sua capacidade antioxidante, uma vez que o resultado obtido depende fortemente da concentração e da composição química dos extratos, além do princípio do método analítico empregado. Entretanto, obteve-se uma boa correlação entre os ensaios in vitro e in vivo feitos para os extratos das plantas P. guajava e C. citratus, já que os resultados obtidos mostraram uma redução da concentração de ERO intracelular em forma dose-dependete nos hepatócitos expostos a P. guajava, sem se observar efeito antioxidante no ensaio com C. citratus, a exemplo dos ensaios in vitro realizados. O presente trabalho pretende chamar a atenção para esses diferentes resultados obtidos, e compara os diferentes métodos levando em consideração as diferenças existentes entre as metodologias, assim como as diferenças existentes entre os radicais testados. Além disso, discute-se a estabilidade, a reatividade e tempo de meia-vida destas espécies.

O presente trabalho visou preparar e caracterizar eletrólitos poliméricos (EP) à base de poli(vinil butirato) (PVB) com diferentes sais de lítio (LiClO4, LiCF3SO3 e LiI/I2), com ou sem o plastificante g-butirolactona (GBL), além de viabilizar a aplicação dos mesmos em dispositivos eletrocrômicos e células solares. Observou-se, através das análises por espectroscopia de impedância eletroquímica, que o PVB é capaz de solvatar no máximo 40% de sal de lítio em massa. Foi verificado que as condutividades iônicas dessas amostras, em função do aumento da temperatura, podem ser explicadas pelo modelo Vogel-Tammann-Fulcher, e que o eletrólito PF04 (PVB com 40% de LiCF3SO3) possui o maior valor de condutividade (1,5´10-4 S/cm) com relação às outras amostras. Os espectros de infravermelho das amostras estudadas mostraram um deslocamento nos picos correspondentes às carbonilas da matriz polimérica em resposta à coordenação das mesmas com íons Li+. Os resultados da espectroscopia Raman comprovaram a presença do par redox (I3-/I-) no eletrólito com LiI/I2. Os difratogramas de raios-X do PVB evidenciaram um pico largo centrado em 20º (2q) com 800 c.p.s. de intensidade, a adição de LiI/I2 e LiCF3SO3 ao polímero reduziu as intensidades para 750 e 700 c.p.s respectivamente, ao contrário do observado com LiClO4, onde se nota que o sal não foi completamente solvatado pelo polímero. A micrografia obtida por microscopia eletrônica de varredura (SEM) do eletrólito com 23% de LiClO4 (amostra P04) mostraram evidências de aglomerados iônicos na superfície. As análises por calorimetria exploratória diferencial (DSC) mostraram que um aumento na concentração de sal adicionado ao polímero causou uma diminuição na temperatura de transição vítrea (Tg), e que os eletrólitos possuem em torno de 44% de cristalinidade. Os eletrólitos P04 e PF04 foram aplicados em janelas eletrocrômicas, apresentando uma diferença de 10,5 e 9,3% respectivamente entre os estados colorido e descolorido. O eletrólito com LiI/I2 foi aplicado em célula solar gerando uma fotocorrente máxima de 1,09 mA/cm2 e eficiência de 0,41% sob a irradiação de 100 mW/cm2. Eletrólitos géis com adição de 90% γ-butirolactona também foram aplicados em células solares, os valores de fotocorrente e eficiência foram incrementados (5,82 mA/cm2 e 2,1%, respectivamente). / The aim of the present study was to prepare and characterize polymer electrolytes (EP) based on poly(vinyl butyrate) (PVB) with different lithium salts (LiClO4, LiCF3SO3 and LiI/I2) and/or containing g-butyrolactone (GBL), and to apply them in electrochromic devices and solar cells. It was observed through electrochemical impedance spectroscopy that the PVB is able to solvate up to 40% in weight of lithium salt. It was found that the ionic conductivity of these samples, as a function of temperature, can be explained by Vogel-Tammann-Fulcher model, and the electrolyte PF04 (PVB with 40% of LiCF3SO3) had the highest conductivity value of 1,5´10-4 S/cm when compared to other samples. Infrared spectra of the samples showed a shift in the peaks corresponding to the carbonyl groups of the polymer matrix in response to their coordination with Li+ ions. The results of Raman spectroscopy confirmed the presence of the redox couple (I3-/I-) in the electrolyte with LiI/I2 (PVB04). The X-ray diffractograms of the PVB showed a broad peak centered at 20 (2q) com intensity of 800 cps. The addition of LiI/I2 and LiCF3SO3 to the polymer matrix decreased the intensities to 750 and 700 cps respectively, but not after the LiClO4 addition, which was explained by its not complete solvatation by the polymer matrix. The Scanning Electron Microscopy (SEM) pictures of electrolyte with 23% of LiClO4 (P04 sample) showed evidences of ion clusters on the surface. The analyzes via Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed that an increase in the concentration of the salt added to the polymer matrix caused a decrease in glass transition temperature (Tg), and that electrolytes are about 44% crystalline. The electrolytes P04 and PF04 were applied to electrochromic windows (ECDs) and showed a transmittance difference of 10.5 and 9.3%, respectively between the colored and discolored states. The electrolyte with LiI/I2 was applied to dye sensitized solar cell (DSSC) generating a maximum photocurrent of 1.09 mA/cm2 and 0.41% of efficiency under irradiation of 100 mW/cm2. Gel electrolytes containing 90% of γ-butyrolactone were applied to DSSC and showed 5.82 mA/cm2 of photocurrent and 2.1% of efficiency.

This work aims at developing computational models capable of furnishing more realistic and less costly computationally for the problem of electrokinetic remediation of polluted clayey soils. Innovative results are obtained by improving the multiscale models previously developed by Lima and co-workers through the construction of perturbations of the local microscopic problems in conjuction with more realistic boundary conditions at the electrodes and with the development of precise estimates for the assymptotic behavior of the macroscopic solution. Considering the aliance of such techniques within the framework of the homogenization method of periodic structures we discretize the macroscopic model by the finite element method numerical simulations of an electroosmose experiment capable of predicting more realistic scenarios of electrokinetic remediation. / Este trabalho objetiva o desenvolvimento de modelos computacionais capazes de construir simulações numéricas mais realistas e menos custosas computacionalmente para o problema de descontaminação de solos argilosos por técnicas de eletrocinética. Resultados inovadores são obtidos aprimorando-se os modelos multi-escala desenvolvidos anteriormente por Lima e colaboradores via construção de soluções perturbativas dos problemas locais microscópicos aliada à condições de contorno mais realistas nos eletrodos e ao desenvolvimento de estimativas precisas para o comportamento assintótico da solução macroscópica. Por intermédio da conjunção destas técnicas imersas no contexto da teoria de homogeneização de estruturas periódicas discretizamos o modelo macroscópico pelo método dos elementos finitos e construimos simulações numéricas de um experimento de eletroosmose capazes de predizer cenários mais realistas em eletrorremediação de solos.