In this study was studied the capacitive properties of films poly (12-pyrrol-1 yl dodecanoic acid) and electrochromic properties of films poly [1 - (3-brominepropylpyrrole)] prepared by electrochemical methods and deposited on ITO. The polymers were obtained using electrochemical methods and characterized by electrochemical, morphological and optical techniques. Cyclic voltammograms of both polymers showed the presence of a redox couple attributed to the doping-undoped process the polymer. The analysis by infrared spectroscopy for poly (12-pyrrol-1 yl dodecanoic acid) suggested the coupling of the monomers through the alpha positions. The capacitive properties of a poly (12-pyrrol-1 yl dodecanoic acid) were investigated by calculation of the coulombic efficiency (86.6%) and specific capacitance (291 F g-1) obtained from the charge-discharge curves of films obtained by galvanostatic method. The values obtained for these parameters demonstrated the possibility of applications of these films in capacitive devices. The UV-Vis spectra for films of poly [1 - (3-brominepropylpyrrole)] showed absorption bands at  = 335 and 500 nm. The films of poly [1 - (3-brominepropylpyrrole)] show variations in color depending on the applied potential. The electrochromic properties of these films were investigated by calculation of chromatic contrast (18.97 and 20.46 %), coulombic efficiency (61.1%), and electrochromic (248.6 and 470.2 cm2 C-1). The values obtained for these parameters demonstrated the possibility of applications of these films in electrochromic devices / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho foram estudadas as propriedades capacitivas de filmes de poli [ácido (12-pirolildodecanóico)] e as propriedades eletrocrômicas de filmes de poli [1-(3-bromopropilpirrol)] preparados por métodos eletroquímicos e depositados sobre ITO. Os polímeros foram obtidos através dos métodos eletroquímicos e caracterizados por técnicas eletroquímicas, morfológicas e ópticas. Os voltamogramas cíclicos de ambos os polímeros evidenciaram a presença de um par redox atribuído ao processo de dopagem-desdopagem do polímero. As análises por espectroscopia de infravermelho para os filmes poliméricos de poli [ácido (12-pirolildodecanóico)] sugeriram o acoplamento dos monômeros através das posições alfa. As propriedades capacitivas do filme de poli [ácido (12-pirolildodecanóico)] foram investigadas através de cálculos da eficiência coulômbica (86,6%) e da capacitância específicas (291 F g-1) obtidas a partir das curvas de carga-descarga dos filmes obtidos pelo método galvanostático. Os valores obtidos para esses parâmetros demonstraram a possibilidade de aplicações destes filmes em dispositivos capacitivos. Os espectros por UV-Vis para os filmes de poli [1-(3-bromopropilpirrol)] mostraram bandas de absorção em  = 335 e 500 nm. Os filmes de poli [1-(3-bromopropilpirrol)] apresentaram variações de coloração conforme o potencial aplicado. As propriedades eletrocrômicas destes filmes foram investigadas através de cálculos do contraste cromático (18,97 e 20,46 %), eficiência coulômbica (61,1 %) e eletrocrômica (248,6 e 470,2 cm² C-1). Os valores obtidos para esses parâmetros demonstraram a possibilidade de aplicações destes filmes em dispositivos eletrocrômicos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-20T03:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334962.pdf: 2818496 bytes, checksum: 41b79c3754a1ed81014ec905533f893c (MD5) Previous issue date: 2015 / Neste trabalho foram preparados aditivos nanoestruturados de Montmorilonita-Polipirrol (MMT-PPy.DBSA) a partir da polimerização in situ do pirrol na presença de argila, bentonita sódica natural, (MMT-Na+) em solução aquosa com surfactante ácido dodecil benzeno sulfônico (DBSA), utilizando-se o cloreto de ferro (III) hexahidratado (FeCl3.6H2O), como agente oxidante. A estrutura e propriedades dos aditivos nanoestruturados de MMT-PPy.DBSA foram avaliadas a partir de diferentes técnicas de caracterização. O aditivo nanoestruturado de MMT-PPy.DBSA foi então incorporado em diferentes concentrações na resina epóxi para obtenção de revestimentos a partir da mistura física dos componentes utilizando tolueno como solvente. Com o intuito de realizar uma análise comparativa das propriedades físicas e eletroquímicas dos revestimentos obtidos foram também preparados compósitos de Epóxi/MMT, Epóxi/PPy.DBSA e Epóxi/MMT/PPy.DBSA a partir do mesmo procedimento usado na obtenção de Epóxi/MMT-PPy.DBSA. As propriedades e estrutura dos materiais obtidos foram avaliadas a partir da espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), medidas de condutividade elétrica, análises dinâmico- mecânicas (DMA), análise superficial: ângulo de contato e rugosidade, ensaios eletroquímicos de corrosão como: potencial de circuito aberto (PCA), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica (PPD). O revestimento de resina Epóxi/MMT-PPy.DBSA 5%m apresentou menor rugosidade de superfície e maior ângulo de contato (86,7º) em comparação com a resina epóxi. Os resultados obtidos a partir dos ensaios eletroquímicos mostraram que o revestimento de resina Epóxi/MMT-PPy.DBSA contendo 5% em massa do aditivo condutor apresentou melhor proteção anticorrosiva em relação aos outros revestimentos, indicando formação de uma camada passivante na interface eletrodo/filme polimérico, inibindo os processos corrosivos na superfície do aço. Esses resultados demonstram o potencial uso do nanocompósito de resina epóxi contendo 5% em massa de MMT-PPy.DBSA como revestimento de proteção contra a corrosão do aço.<br> / Abstract : In this study nanostructured conductive filler comprised of Montmorillonite-Polypyrrole (MMT-PPy.DBSA) was prepared through in situ pyrrole (Py) polymerization in the presence of unmodified montmorillonite (MMT-Na+) in an aqueous solution containing dodecyl benzene sulfonic acid (DBSA), using iron chloride (III) hexahydrate (FeCl3.6H2O) as oxidizing agent. The structure and properties of the conductive filler were evaluated through several characterization techniques. To obtain Epoxy resin/MMT-PPy.DBSA nanocomposites, the MMT-PPy.DBSA conductive filler was added in the Epoxy resin through mechanical mixture of MMT-PPy.DBSA and Epoxy resin using toluene as solvent. In order to realize a comparative study of physical and electromechanical properties of the Epoxy/MMT-PPy.DBSA, other polymer systems, such as Epoxy/MMT, Epoxy/PPy.DBSA and Epoxy/MMT/PPy.DBSA were also prepared through the same procedure. The properties and structure of the obtained composites were evaluated through Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), electrical conductivity measurements, dynamic mechanical analysis (DMA), the contact angle analysis, surface roughness and electrochemical corrosion tests such as: open circuit potencial (OCP), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization (PDP). Epoxy/MMT-PPy.DBSA coating with 5wt.% of MMT-PPy.DBSA shows lower roughness and lower contact angle (86.7o) when compared to those found neat Epoxy resin. The obtained results through electrochemical tests have shown that Epoxy/MMT-PPy exhibited better corrosion protection than the other composite systems, indicating the formation of a passivation layer on the electrode/polymer film interface, inhibiting the corrosion process on steel surface. These results demonstrate the potential use of the Epoxy/MMT-PPy.DBSA 5wt.% as a corrosion protection coating for metal substrates.

Este trabalho teve como objetivo estudar e caracterizar filmes de nanocompósitos de polipirrol dopado com índigo carmim e dodecilsulfato combinados com nanopartículas de ouro para aplicação como biossensores eletroquímicos de pesticida. Primeiramente sintetizou-se três filmes a 10 e 25 ºC por voltametria cíclica: polipirrol dopado com índigo carmim (PPi-IC), polipirrol dopado com índigo carmim contendo nanopartículas de ouro (PPi-IC-NPAu) e polipirrol dopado com índigo carmim e dodecilsulfato de sódio, contendo nanopartículas de ouro (PPi-IC-DS-NPAu). Nesses filmes foram realizadas caracterizações estruturais, morfológicas, ópticas e eletroquímicas, utilizando espectroscopia no infravermelho, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia UV-VIS-NIR e voltametria cíclica. Os filmes sintetizados a 10 ºC foram modificados com a enzima acetilcolinesterase (AChE), sendo posteriormente caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman e voltametria cíclica. Os resultados obtidos mostraram que a interação da enzima com os filmes de polipirrol é dependente de sua composição. A presença de DS não favoreceu a sua imobilização, sendo assim, os filmes de PPi-IC e PPi-IC-NPAu foram os materiais mais adequados para a imobilização física da AChE, sendo capazes de detectar o pesticida metil paration (MP) através da porcentagem de pesticida inibido pela ação da AChE em relação ao cloreto de acetiltiocolina (ATCl). Essa detecção foi realizada por voltametria cíclica, onde a resposta do biossensor é medida a partir da diminuição da corrente produzida. Isso ocorre porque o MP se encontra em contato com a AChE e inibe a ação da mesma, impedindo a hidrólise da ATCl, o que faz diminuir a corrente, pois não há produção de tiocolina, que é produto da hidrólise e uma espécie eletroativa. Os filmes apresentaram sensibilidades (% de inibição por mmol L-1 de pesticida) de 1,9×106 (R2 0,976) e 2,7×106 (R2 0,964) e limites de detecção de 4,15 e 14,8 ng L-1, para PPi-IC-AChE e PPi-IC-NPAu-AChE respectivamente. / The goal of this work was to study and characterize nanocomposite films of gold nanoparticles with indigo carmine and dodecylsulfate doped polypyrrole for application as electrochemical biosensor for pesticide. Initially, three films were synthesized by cyclic voltammetry at 10 and 25 ºC: polypyrrole doped with indigo carmine (PPy-IC), polypyrrole doped with indigo carmine containing gold nanoparticles (PPy-IC-AuNP) and polypyrrole doped with indigo carmine and sodium dodecylsulfate containing gold nanoparticles (PPy-IC-DS-AuNP). These films were studied by structural, morphological, optical and electrochemical characterization, using infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, UV-VIS-NIR spectroscopy and cyclic voltammetry. The films synthesized at 10 ºC were modified with acetylcholinesterase (AChE) enzyme; followed by characterization with scanning electron microscopy, Raman spectroscopy and cyclic voltammetry The results showed a preferential immobilization of the enzymes on films without DS, therefore, PPy-IC and PPy-IC-AuNP were the most suitable materials for the physical immobilization of AChE and for detection of methyl parathion (MP) pesticide through the percentage of pesticide inhibited by the action of AChE on acetylthiocholine chloride (ATCl). This detection was carried out by cyclic voltammetry, where the biosensor response is measured as a decrease of the produced current. The decrease in current occurs because MP reaches the AChE, inhibiting the action of the enzyme, avoiding the hydrolysis of ATCl, leading to the decrease of current as no thiocholine (an electroactive specie, product of the hydrolysis) is produced. The films presented sensitivities (inhibition percentage per mmol L-1) of 1.9×106 (R2 0.976) and 2.7×106 (R2 0.964) and detection limits of 4.15 and 14.8 ng L-1 for PPy-IC-AChE and PPy-IC-AuNP-AChE respectively.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2836.pdf: 3403611 bytes, checksum: f74fbdfee85c93466b5d6ecf02670823 (MD5) Previous issue date: 2009-11-27 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work bilayered electrodes made of polypyrrole Ppy and poly(2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol) poly(DMcT) were produced and characterized on carbon-fiber substrate. To do so, several aspects were investigated: effect of the charge growth (1, 2, 5 and 10 C) on the electrochemical and morphological properties of Ppy electrodeposited on carbon fiber; definition of a growth charge/mass ratio for the Ppy film, leading to a high electrochemical performance electrodes with a stable specific capacity; proposition of an optimized methodology to prepare, by electrochemical means, bilayered composites of Ppy and poly(DMcT) on carbon fiber substrate. All materials had their morphological and electrochemical properties analyzed by means of scanning electron microscopy, cyclic voltammetry and impedance spectroscopy. Thinner Ppy films presented the higher coulombic efficiency and specific capacity values. Electrochemical impedance results indicated that Ppy catalyses the redox reactions of poly(DMcT), allowing its use in secondary batteries. Galvanostatic charge and discharge tests from either thin Ppy film and poly(DMcT)/Ppy (1 C) bilayered film electrodes resulted in excellent performances when used as lithium ion battery cathodes (130 and 300 mA h g-1, respectively) or electrochemical capacitor electrodes (240 and 500 F g-1, respectively). / Este trabalho visou obter e caracterizar filmes de polipirrol Ppi e poli(2,5-dimercapto-1,3,4-tiadiazol) poli(DMcT) com propriedades físico-químicas adequadas para aplicação em dispositivos de armazenamento de energia. Para isso, foram realizados estudos do efeito das cargas de crescimento (1, 2, 5, 10 C) nas propriedades eletroquímicas e morfológicas dos filmes de polipirrol eletrodepositados sobre fibra de carbono; otimização de metodologia para produzir eletrodos de filmes bicamada poli(DMcT)/polipirrol e análise do efeito da interação entre estes polímeros nas propriedades finais dos eletrodos; estudos das propriedades elétricas dos eletrodos por Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) e análise do desempenho destes eletrodos como catodos em baterias de lítio e eletrodos em capacitores eletroquímicos (supercapacitores). Os resultados mostraram uma influência positiva do substrato de fibra de carbono nas propriedades eletroquímicas e mecânicas dos filmes poliméricos eletrodepositados. Os filmes finos de Ppi apresentaram os melhores valores de eficiência coulômbica e capacidade específica quando comparados aos dos filmes mais espessos. Além disso, resultados de EIE indicaram que os filmes de polipirrol apresentam um importante efeito catalítico sobre as reações redox do poli(DMcT), o que viabiliza seu uso em condições normais de operação de uma bateria. Testes de carga e descarga realizados tanto para os filmes finos de polipirrol quanto para o bicamada de poli(DMcT)/polipirrol (1 C) mostraram excelentes desempenhos quando testados como catodos de bateria de lítio (130 e 300 mA h g-1, respectivamente) ou como eletrodos de um capacitor eletroquímico (240 e 500 F g-1, respectivamente).

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3872.pdf: 4801816 bytes, checksum: 899b7e1628f67c8f208b8739dab38c1c (MD5) Previous issue date: 2010-11-22 / In this work the electrochemical degradation of polypyrrole films was studied by means of an applied overpotential and the magnetic properties of polypyrrole pellets, when these were modified by the incorporation of metallic species. The films studied in the electrochemical degradation were grown potentiostatically at 0.75 V vs. SCE, up to a charge of 80 mC in a HCl solution, using LiClO4 as support electrolyte. The degradation process took place by an applied potential of 0.58 V vs. SCE, accompanied by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy measurements. The voltammograms showed the decrease of the polypyrrole redox properties with the degradation process, and the impedance measurements, that were interpreted using transmission line models, showed that the degradation process affects the interfacial polypyrrole properties, once the polymeric resistivity and the time constant of the diffusional process in the pores remained constant. The magnetic measurements of the polypyrrole pellets showed that the sample ferromagnetism is dependent of the synthesis parameters, such as temperature and monomer/oxidant ratio. The magnetic properties of the polypyrrole pellets also shown to be dependent of the iron and cooper particles incorporated in the sample during the synthesis, which is interesting, once independently of the nature of the magnetic particle, the changes that occurred in the magnetic properties of the polypyrrole were similar. / Neste trabalho foi estudada a degradação eletroquímica de filmes de polipirrol pela aplicação de um potencial anódico e as propriedades magnéticas de pastilhas de polipirrol, quando estas foram modificadas pela incorporação de espécies metálicas. Para o estudo da degradação eletroquímica de filmes de polipirrol, os mesmos foram crescidos potenciostaticamente a 0,75 V vs. SCE, até uma carga de crescimento de 80 mC em uma solução de HCl, utilizando LiClO4 como eletrólito suporte. Já o processo de degradação ocorreu pela aplicação de um potencial de 0,58 V vs. SCE, acompanhado por medidas de voltametria cíclica e de espectroscopia de impedância eletroquímica. As medidas voltamétricas mostraram uma redução das propriedades redox do polipirrol com a degradação eletroquímica; já as medidas de impedância eletroquímica, que foram interpretadas utilizando o modelo de linhas de transmissão, mostraram que a degradação eletroquímica afeta somente as propriedades interfaciais do polipirrol, uma vez que a resistividade do polímero e a constante de tempo do processo difusional nos poros permaneceram constantes. As medidas magnéticas realizadas em pastilhas de polipirrol mostraram que o ferromagnetismo das amostras é dependente dos parâmetros de síntese, tais como temperatura e razão monômero/oxidante. As propriedades magnéticas de pastilhas de polipirrol também se mostraram dependentes da quantidade de partículas de ferro e cobre incorporadas na amostra durante a síntese, o que é interessante, uma vez que independentemente da natureza magnética da partícula, as mudanças que ocorreram nas propriedades magnéticas foram semelhantes.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1226.pdf: 2352493 bytes, checksum: 0eb360ad058528c03789ebcd4a47183c (MD5) Previous issue date: 2005-06-07 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work, it was investigated the preparation and characterization of polypyrrole and nickel or cobalt doped popypyrrole. To prepare the doped samples, the monomer was polymerized in a solution containing the metal salt. The following preparation variables were investigated using the factorial design: synthesis charge, nickel salt concentration and synthesis potential or synthesis charge, synthesis potential and temperature for nickel and cobalt doped samples, respectvely. Besides, the surface response analysis was used to propose an empirical law to describe the amount of incorporated particles in the samples. The polymers were characterized using cyclic voltammetry and a new reduction current density peak was detected which was attributed to the reduction of the metallic particles. The quartz crystal microbalance allowed us to propose the existence of a redox pair between the polypyrrole and the nickel particles. The nickel doped film morphologies were characterized using the SEM technique and the results that the these parameters were affect by the presence of nickel salt during the sample preparation. / Neste trabalho, foram sintetizados filmes de polipirrol modificados por partículas de níquel ou cobalto Como metodologia de intercalação das partículas metálicas na matriz do polipirrol, foi utilizado o método de polimerização na presença de íons metálicos na solução de síntese. As variáveis de preparação utilizadas foram: carga de síntese, potencial de síntese e concentração de níquel para a síntese do polipirrol/Ni e carga de síntese, potencial de síntese e temperatura, para polipirrol/Co. Considerando que o número de variáveis investigadas é grande, foi utilizado o planejamento fatorial e a análise de superfície de resposta para otimizar a incorporação das partículas metálicas no polipirrol. Através desse estudo, observou-se que ao modificar as condições de preparação dos filmes, o comportamento do polímero também varia. Os filmes foram caracterizados inicialmente por voltametria cíclica onde foi identificado um novo pico de corrente atribuído à redução das partículas metálicas. Foram realizados também estudos de microbalança de cristal de quartzo para o compósito polipirrol/níquel. Este estudo nos levou propor a existência de um par redox entre o polímero e as partículas de níquel incorporadas. A caracterização morfológica dos filmes de polipirrol e polipirrol/níquel foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e os resultados mostraram que as morfologias dos filmes são afetadas tanto pela presença das partículas de níquel, quanto pelos parâmetros empregados durante a síntese.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DoutLAMR.pdf: 2011802 bytes, checksum: 179f0770626d588719c04d13d932cff4 (MD5) Previous issue date: 2003-06-16 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work we studied a three-dimensional electrode (reticulated vitreous carbon, CVR), modified with conducting polymer films, for the electrochemical reduction of Cr(VI). First of all, the conducting polymers polyaniline (PANI) and polypyrrole (PPY) were tested under open circuit conditions. Both polymers showed to be unstable under this condition. Polypyrrole was partially degraded while polyaniline was totally degraded, suggesting that the process under open circuit condition is not possible . We tested a new methodology called cathodic protection of the film, which had very good results for polyaniline, increasing the reaction rate and preserving the stability of the polymer film. Nevertheless, the reaction of Cr(VI) reduction using polypyrrole under cathodic protection condition was not successful because of the degradation of the polymer. Before these results we decided to use only polyaniline in further studies. The process was evaluated in terms of its current efficiency, space-time yield and energy consumption as a function of flow velocity, electric current (or current density), Cr(VI) concentration and thickness and porosity of the CVR electrode. In order to know the electrochemical activity inside the porous electrode, overpotential profiles were also measured. The results showed that thin thickness CVR/PANI electrodes optimize the electrochemical cell. An increase in flow velocity increases the mass transfer coefficient and the reaction rate up to a point after which an increase in flow velocity become insignificant because of hydrodynamic limitations. Increasing the electric current there is an increase in the space-time yield too, but after a value of current, its increase is not advantageous because the reaction of hydrogen takes place and consequently, the current efficiency of the process decreases. The effect of the Cr(VI) depletion was evalueted in curves of normalized concentration of Cr(VI) versus time, where is possible to see three different regions controling the process. From the initial concentration up to the so called transition concentration, C*, the process is controlled by activation and in this region the reaction rate is constant and the best current efficiencies, space-time yields and energy consumptions are found. At the end of the process, when the concentration is very low, the process is mass transfer controlled. In the intermediary region, just after C*, there is a region under mixed control. Based on the values of C* as a function of the current and flow velocity, we proposed a process optimization. Controlling the applied current as a function of Cr(VI) in the electrolyte we got high values of current efficiency and spacetime yeilds and low values of energy consumption. We finish applying the optimized electrochemical process to treat an effluent containing Cr(VI) from a valve factory. The analysis of the process was done as a function of the number of electrodes employed and the operational time used to treat the waste. From the cost analysis we conclude that a reactor with few electrodes and an operational time of twenty hours is quite convenient in order to decrease the investment cost and reduce the investment return time. / Neste trabalho estudou-se a utilização de eletrodos tridimensionais, no caso o carbono vítreo reticulado (CVR), modificado com filmes de polímero condutor para a eletroredução de Cr(VI) presente em soluções aquosas diluídas. Numa primeira etapa foram testados os polímeros condutores polianilina (PANI) e polipirrol (PPY) sob condições de circuito aberto. Verificou-se que o polímero é instável nestas condições, sendo que se observou uma degradação parcial do filme de polipirrol e total para a polianilina. Diante do insucesso do processo de redução do Cr(VI) sob a condição de circuito aberto, foi proposta então uma nova metodologia denominada de proteção catódica do filme que obteve um enorme êxito com a polianilina, proporcionando altas taxas de reação e mantendo-se a estabilidade do filme polimérico. Porém, para o polipirrol o processo de proteção catódica se mostrou inadequado, visto que houve uma degradação bastante pronunciada do polímero. Diante do que foi colocado, optouse então pelo uso da polianilina como material eletroativo a ser estudado. O comportamento do processo foi avaliado em termos de sua eficiência de corrente, rendimento espaço-tempo e consumo energético em função da velocidade de escoamento, da corrente (ou densidade de corrente) elétrica aplicada, concentração de Cr(VI) na solução e espessura e porosidade do eletrodo de CVR. Também com a finalidade de se conhecer a atividade eletroquímica no interior do eletrodo poroso também foram medidos perfis de sobrepotencial na direção do campo elétrico. Os resultados mostraram que eletrodos de pequena espessura otimizam a célula eletroquímica e que um aumento na velocidade de escoamento, e consequentemente no coeficiente de transporte de massa, proporciona um aumento da taxa de reação até determinado ponto em que o efeito de seu aumento torna-se praticamente irrelevante. O aumento da corrente elétrica aplicada proporciona um aumento do rendimento espaço-tempo até determinado ponto em que reações paralelas começam a surgir fazendo com que a eficiência de corrente diminua. Quanto ao efeito da concentração de Cr(VI), verificou-se nas curvas de queda de concentração normalizada em função do tempo a existência de três regiões de controle distintas. Da concentração inicial até a concentração denominada de transição, C*, o processo é controlado por ativação. É nessa região que se encontram as melhores eficiências de corrente, rendimento espaçotempo e consumo energético. No final do processo o controle se dá pelo transporte de massa e na região intermediária, logo após C*, há a região de controle misto. Baseado nos valores de C* em função da corrente elétrica e da velocidade de escoamento, foi proposta uma otimização do processo através do controle da corrente elétrica aplicada em função da concentração de Cr(VI) de maneira a manter-se sempre a eficiência de corrente em valores altos, minimizando assim o consumo energético. Finalmente aplicou-se o processo eletroquímico otimizado empregando o eletrodo de CVR modificado com polianilina em um estudo de caso. A análise do processo foi feita em função do número de eletrodos empregado e do tempo operacional necessário para tratar o efluente. Da análise de custos concluiu-se que um reator com um pequeno número de eletrodos é conveniente e suficiente para tratar o resíduo diário da fábrica em vinte horas, proporcionando uma diminuição do custo de investimento e a conseqüente diminuição do tempo de retorno do investimento.

Este trabalho teve como objetivo estudar e caracterizar filmes de nanocompósitos de polipirrol dopado com índigo carmim e dodecilsulfato combinados com nanopartículas de ouro para aplicação como biossensores eletroquímicos de pesticida. Primeiramente sintetizou-se três filmes a 10 e 25 ºC por voltametria cíclica: polipirrol dopado com índigo carmim (PPi-IC), polipirrol dopado com índigo carmim contendo nanopartículas de ouro (PPi-IC-NPAu) e polipirrol dopado com índigo carmim e dodecilsulfato de sódio, contendo nanopartículas de ouro (PPi-IC-DS-NPAu). Nesses filmes foram realizadas caracterizações estruturais, morfológicas, ópticas e eletroquímicas, utilizando espectroscopia no infravermelho, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia UV-VIS-NIR e voltametria cíclica. Os filmes sintetizados a 10 ºC foram modificados com a enzima acetilcolinesterase (AChE), sendo posteriormente caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman e voltametria cíclica. Os resultados obtidos mostraram que a interação da enzima com os filmes de polipirrol é dependente de sua composição. A presença de DS não favoreceu a sua imobilização, sendo assim, os filmes de PPi-IC e PPi-IC-NPAu foram os materiais mais adequados para a imobilização física da AChE, sendo capazes de detectar o pesticida metil paration (MP) através da porcentagem de pesticida inibido pela ação da AChE em relação ao cloreto de acetiltiocolina (ATCl). Essa detecção foi realizada por voltametria cíclica, onde a resposta do biossensor é medida a partir da diminuição da corrente produzida. Isso ocorre porque o MP se encontra em contato com a AChE e inibe a ação da mesma, impedindo a hidrólise da ATCl, o que faz diminuir a corrente, pois não há produção de tiocolina, que é produto da hidrólise e uma espécie eletroativa. Os filmes apresentaram sensibilidades (% de inibição por mmol L-1 de pesticida) de 1,9×106 (R2 0,976) e 2,7×106 (R2 0,964) e limites de detecção de 4,15 e 14,8 ng L-1, para PPi-IC-AChE e PPi-IC-NPAu-AChE respectivamente. / The goal of this work was to study and characterize nanocomposite films of gold nanoparticles with indigo carmine and dodecylsulfate doped polypyrrole for application as electrochemical biosensor for pesticide. Initially, three films were synthesized by cyclic voltammetry at 10 and 25 ºC: polypyrrole doped with indigo carmine (PPy-IC), polypyrrole doped with indigo carmine containing gold nanoparticles (PPy-IC-AuNP) and polypyrrole doped with indigo carmine and sodium dodecylsulfate containing gold nanoparticles (PPy-IC-DS-AuNP). These films were studied by structural, morphological, optical and electrochemical characterization, using infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, UV-VIS-NIR spectroscopy and cyclic voltammetry. The films synthesized at 10 ºC were modified with acetylcholinesterase (AChE) enzyme; followed by characterization with scanning electron microscopy, Raman spectroscopy and cyclic voltammetry The results showed a preferential immobilization of the enzymes on films without DS, therefore, PPy-IC and PPy-IC-AuNP were the most suitable materials for the physical immobilization of AChE and for detection of methyl parathion (MP) pesticide through the percentage of pesticide inhibited by the action of AChE on acetylthiocholine chloride (ATCl). This detection was carried out by cyclic voltammetry, where the biosensor response is measured as a decrease of the produced current. The decrease in current occurs because MP reaches the AChE, inhibiting the action of the enzyme, avoiding the hydrolysis of ATCl, leading to the decrease of current as no thiocholine (an electroactive specie, product of the hydrolysis) is produced. The films presented sensitivities (inhibition percentage per mmol L-1) of 1.9×106 (R2 0.976) and 2.7×106 (R2 0.964) and detection limits of 4.15 and 14.8 ng L-1 for PPy-IC-AChE and PPy-IC-AuNP-AChE respectively.

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de biossensores eletroquímicos baseados na imobilização de duas enzimas diferentes em filmes de polipirrol (PPI) eletrodepositados, a fitase e a polifenol oxidase (PFO), esta última na forma de extrato bruto do fruto de abacate. Como a fitase hidrolisa cataliticamente ácido fítico (AF) em íons fosfatos, foram preparados biossensores por imobilização da enzima sobre filmes de PPI para a detecção indireta de ácido fítico via íons fosfatos. Foram utilizados dois métodos de imobilização; no primeiro, a enzima, fitase, foi imobilizada ao filme de PPI por imersão do filme em uma solução contendo a enzima por um período de 2 h, no segundo, a fitase foi encapsulada em lipossomos de dipalmitoil fosfatidil glicerol (DPPG) e depois foi imobilizada nos filmes de PPI depositados em eletrodos impressos. O segundo método se mostrou melhor para a detecção de ácido fítico, pois levou a um maior alcance linear e um baixo valor de limite de detecção. Neste caso, verificou-se que o DPPG preservou a integridade enzimática e levou a biossensores mais estáveis e sensíveis. Já para a PFO, que catalisa a oxidação de compostos fenólicos a quinonas, foram preparados biossensores para a detecção indireta de catecol. Para esta enzima, foram utilizados três métodos de imobilização: adsorção, ligação cruzada e confinamento, sendo o último que levou a melhores respostas. O método de confinamento consiste na adição da enzima, juntamente com o monômero, à solução de eletropolimerização, quando se procede com a metodologia normal de preparo dos filmes de PPI, que foram caracterizados por: microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de reflexão e absorção no infravermelho com modulação da polarização (PM-IRRAS). Estas técnicas de caracterização permitiram com que a presença da enzima fosse associada às modificações das características estruturais e morfológicas dos filmes de PPI. / This doctoral thesis reports on the development of electrochemical biosensors based on the immobilization of enzymes phytase and polyphenol oxidase (PPO) (the latter in the form of crude extract of avocado fruit) on electrodeposited polypyrrole films (PPY). As phytase catalytically hydrolyzes phytic acid (PA) in phosphate ions, biosensors were prepared by its immobilization on PPY films for the indirect detection of PA via phosphate ions. In the first method the enzyme was maintained on the PPY film for a period of 2 h, whereas in the second, it was encapsulated in Dipalmitoyl Phosphatidyl glycerol (DPPG) and immobilized on printed electrodes. The second system proved more viable for the detection of PA and showed broader linear range and low detection limit because DPPG preserved the integrity of the enzyme and produced more stable and sensitive biosensors. Regarding PPO, which catalyzes the oxidation of phenolic compounds to quinones, biosensors for the indirect detection of catechol via the formation of quinone in solution were prepared. Three methods of immobilization were used: adsorption, cross-linking and confinement. The latter yielded favorable results in comparison to other methods. The films were characterized by atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) spectroscopy, fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and reflection absorption and infrared polarization modulation (PM-IRRAS) techniques and revealed the presence of the enzyme and a modification in the structural characteristics and morphology of the films.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-06-19T12:42:49Z No. of bitstreams: 1 Atzel Candido Acosta Abad.pdf: 2296027 bytes, checksum: 77b9c26103182c9839f925ddfa1f8307 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-19T12:42:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Atzel Candido Acosta Abad.pdf: 2296027 bytes, checksum: 77b9c26103182c9839f925ddfa1f8307 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The aim of the present study was to characterize genetically isolates of Staphylococcus aureus (S. aureus) obtained from cows and goats with mastitis in Pernambuco state, Brazil. Additionally was evaluated the antibacterial efficacy of nanoparticles of polypyrrole (PPy) in water against biofilm producer or not S. aureus. For this, 150 isolates (123 from bovines and 27 from goats) were analyzed. The virulence factors involved in adhesion to host cells (fnbA/B and clfA/B), toxins (sea, - sei, tsst, hla and hlb), and capsular polysaccharide genes (cap5 and cap8) were amplified by PCR. A total of 138 isolates of S. aureus were evaluated for biofilm formation by spectrophotometry in microplates and Minimum Inhibition Concentration (MIC) and Minimum Bactericidal Concentration (MBC) of nanoparticles of PPy were measured. The toxic potential, defined by the number of toxins genes per isolate, showed that goat’s isolates had a higher potential. The cap8 genotype had more virulence potential by the number of virulence genes per isolate. The cap5 genotype was most frequent (70.67%), especially in bovine’s strains. The MIC and MBC of S. aureus to PPy were found in 125μɡ/mL in all strains, independent of biofilm production or not. New control measures should be implement, especially in goats that the isolates circulating had a higher toxic potential. In view of the positive preliminary results of PPy nanoparticles, future studies should be performed to obtain a product that contributes to mastitis control. / Objetivou-se neste estudo caracterizar geneticamente os isolados de Staphylococcus aureus (S. aureus) obtidos de vacas e cabras com mastite no estado de Pernambuco, Brasil. Também, avaliou-se a eficácia antibacteriana de nanopartículas de polipirrol (PPy) em água frente a S. aureus produtores ou não de biofilme. Para isto 150 isolados (123 de vacas e 27 de cabras) foram analisadas. Os fatores de virulência envolvidos na adesão às células do hospedeiro (fnbA/B e clfA/B), toxinas (sea - sei, tsst, hla e hlb) e os genes polissacáridos capsulares (cap5 e cap8 ) foram detectados pela PCR. 138 isolados de S. aureus foram avaliados quanto à formação de biofilme por espectrofotometria em microplacas e determinou-se a Concentração Mínima Inibitória (MIC) e a Concentração Mínima Bactericida (MBC) frente a nanopartículas de PPy. O potencial tóxigênico, indicado pelo número de genes de toxinas por isolado, revelou que os isolados de cabras apresentam um maior potencial. O genótipo cap8 apresentou maior potencial de virulência, indicado pelo número de genes apresentado por isolado. O genótipo cap5 foi mais frequente (70.67%), especialmente nos isolados de vacas. A MIC e a MBC do PPy frente a S. aureus foi de 125μɡ/mL para todos os isolados, independente da produção de biofilme. Novas medidas de controle deverão ser implementadas, em especial em rebanhos caprinos onde os isolados circulantes apresentaram maior potencial tóxico. Diante dos resultados preliminares promissores das nanopartículas de PPy frente a S. aureus, futuros estudos devem ser realizados para obtenção de um produto que contribua com o controle da mastite.