Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-10-10T18:27:03Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Larissa Ferreira da Silva - 2016.pdf: 3119940 bytes, checksum: f46c2518fe33a8b202e8ea33ba9591eb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-10-11T10:37:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Larissa Ferreira da Silva - 2016.pdf: 3119940 bytes, checksum: f46c2518fe33a8b202e8ea33ba9591eb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T10:37:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Larissa Ferreira da Silva - 2016.pdf: 3119940 bytes, checksum: f46c2518fe33a8b202e8ea33ba9591eb (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the last years problems regarding the availability and quality of water are gaining a lot of attention once the latest water crisis that occurred in Brazil were not restricted to arid and semiarid regions, but in regions with higher population density and industrial activity. Some types of industry activities have called more attention because its consume large volumes of water and contaminate lakes, rivers and groundwater. In this sense, the search for new wastewater treatments has become very promising, since this process can allows the reuse of the water and then reducing the consumption. The present work describes and discusses an investigation into the treatment of paint manufacturing wastewater (water-based acrylic texture) by coagulation (aluminum sulfate) coupled to electrochemical methods (BDD electrode). Two proposals are put forward, based on the results. The first proposal considers the feasibility of reusing wastewater treated by the methods separately and in combination, while the second examines the possibility of its disposal into water bodies. To this end, parameters such as toxicity, turbidity, color, organic load, dissolved aluminum, alkalinity, hardness and odor are evaluated. In addition, the proposal for water reuse is strengthened by the quality of the water-based paints produced using the wastewater treated by the two methods (combined and separate), which was evaluated based on the typical parameters for the quality control of these products. Under optimized conditions, the use of the chemical coagulation (12 mL/L of Al2(SO4)3 dosage) treatment, alone, proved the feasibility of reusing the treated wastewater in the paint manufacturing process. However, the use of the electrochemical method (i = 10 mA/cm2 and t = 90 min) was required to render the treated wastewater suitable for discharge into water bodies. / Nos últimos anos os problemas em relação à disponibilidade e qualidade de água vêm ganhando muita atenção, visto que as últimas crises hídricas que ocorreram no país não ficaram restritas às regiões áridas e semiáridas, mas sim em regiões de maior concentração populacional e de maior atividade industrial. A indústria tem chamado maior atenção pelo fato de consumir volumes muito grandes de água, além de lançar efluentes que contaminam lagos, rios e lençóis freáticos. Nesse sentido, a busca por tratamento de efluentes tem se tornado bastante promissora, uma vez que esse processo permite o reuso da água, diminuindo assim, o consumo. O presente trabalho descreve e discute um estudo sobre o tratamento de água residual de fabricação de tintas (textura acrílica à base de água) pelo uso combinado dos métodos de coagulação química (sulfato de alumínio) e eletroquímico (eletrodo de diamante dopado com boro – DDB). Das duas propostas que são apresentadas, a primeira delas considera a viabilidade de reutilização de águas residuais tratadas pelos métodos separadamente e em combinação, enquanto a segunda examina a possibilidade de sua disposição em corpos de água. Para este fim, os parâmetros tais como a toxicidade, turbidez, cor, carga orgânica, alumínio dissolvido, alcalinidade, dureza e odor são avaliados. Além disso, a proposta de reutilização de água é respaldada pela qualidade das tintas à base de água produzidas utilizando as águas residuais tratadas através dos dois métodos (combinados e separados), a qual foi avaliada com base em alguns parâmetros típicos para o controle de qualidade. Sob condições otimizadas, o uso de Al2(SO4)3 na dosagem de 12 mL/L, por si só, demonstrou viabilidade de reuso do efluente tratado no processo de fabricação de tintas. No entanto, a utilização do método eletroquímico (i = 10 mA/cm2 e t = 90 min) foi necessário para processar o efluente tratado visando seu descarte apropriado em corpos de água.

Nos dias de hoje um grande número de pesticidas é utilizado em colheitas, agricultura, transporte de sementes, entre outros. Esses pesticidas são moléculas orgânicas que apresentam em sua estrutura grupos funcionais capazes de formar ligações com íons metálicos, que de forma natural ou por intervenção humana, são encontradas no solo. Estas espécies entram em contato no meio ambiente, e assim, interagem formando ligações, dando forma aos chamados compostos de coordenação, ou complexos. A formação destes complexos pode alterar significativamente as propriedades dos pesticidas e dos íons metálicos, podendo acentuar seu caráter tóxico, sua persistência e degradação. Neste trabalho foram escolhidos dois pesticidas que são bons exemplos deste tipo de molécula. O fungicida Thiram, que apresenta em sua estrutura átomos de enxofre, e assim interage com uma gama de íons metálicos; e o herbicida picloram, que é um derivado piridínico, o qual apresenta um átomo de nitrogênio com pares de elétrons livres e capazes de formar ligações, e um grupamento ácido na posição dois do anel também capaz de interagir com íons metálicos. Com o intuito de se entender melhor como ocorre estas interações, realizou-se este trabalho onde observou-se a complexação dos pesticidas thiram e picloram com quatro íons metálicos previamente selecionados, zinco, cobre, cádmio e chumbo. Dessa forma, deu-se início a um estudo de complexação utilizando o método de Voltametria de Redissolução Anódica em modo de Pulso Diferencial, a fim de se avaliar a ocorrência desta complexação. Para isso, contamos com duas ferramentas muito utilizadas para a avaliação da capacidade complexante de amostras, os métodos de linearização de Scatchard e Langmuir. Com a técnica utilizada foram levantadas curvas de titulação de amostras contento os pesticidas, e a partir dos dados obtidos aplicou-se os cálculos de Langmuir e Scatchard para se obter dois parâmetros importantes, a constante de estabilidade condicional do complexo formado, K\', e a concentração de ligante que participa da reação de complexação em solução, [L]T. Os dados obtidos com ambos pesticidas foram satisfatórios, indicando a ocorrência de complexos. Porém, observou-se que essa interação é maior entre o fungicida thiram e os respectivos metais do que com o herbicida picloram. As constantes de estabilidade condicional para o fungicida thiram se encontram com Log de K\' entre 6 e 7, enquanto as mesmas para os complexos formados entre o herbicida picloram e os íons metálicos se encontram entre 5 e 6. Para se confirmar as medidas de voltametria de redissolução anódica, foram realizadas medidas de espectroscopia na região do ultravioleta visível, bem como medidas de voltametria cíclica e de pulso diferencial. / Nowadays, numerous pesticides are used in crops, agriculture, transport of seeds, among others. These pesticides are organic molecules that present functional groups in their structure which are capable of forming connections with metallic ions, which, whether naturally or by human intervention, are found in the soil. These species enter in contact in the environment, and thus, they interact forming connections, giving form to the so called compound of coordination, or complex. The formation of these complexes can alter significantly the properties of both the pesticides and the metallic ions, being able to enhance toxic character, persistence and degradation. In this work, two pesticides were chosen for being good examples of this type of molecule. The fungicide Thiram, which presents atoms of sulfur in its structure, and thus interact with a range of metallic ions; and the herbicide picloram, a derived pyridinic, which presents a nitrogen atom with pairs of free electrons and capable of forming binding, and an acid group in the position two of the ring, also capable of interacting with metallic ions. In order to better understand how these interactions occur, this work focused where the complexation of pesticides thiram and picloram was observed with four metallic ions previously selected, zinc, copper, cadmium and lead. Hence, a study of complexation was started using the method of Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry, in order to evaluate the occurrence of the complexation. For that, we counted on two tools very frequently used for the viii evaluation of the metal-binding capacity of samples, namely, the linearization methods of Scatchard and Langmuir. Titration curves of the samples containing the pesticide were obtained using the technique, and starting from the data, the calculations of Langmuir and Scatchard were applied in order to obtain two important parameters, stability conditional constant of the formed compound, K\', as well as the ligand concentration that participates in the reaction complexation in solution, [L]T. The data obtained with both pesticides were satisfactory, indicating the occurrence of complexes. However, it was observed that the interaction is larger between the fungicide thiram and the respective metals than with the herbicide picloram. The constants of conditional stability for the fungicide thiram are with LogK\' between 6 and 7, while the same ones for the compounds formed between the herbicide picloram and the metallic íons are between 5 and 6. To confirm the measures of anodic stripping voltammetry, spectroscopy measures were carried out in the area of the visible ultraviolet, as well as measures of cyclic voltammetry and of differential pulse.

Nanoestructuras de alumina anódica porosa (AAP) têm sido tradicionalmente fabricadas por duas etapas de anodização a temperaturas relativamente baixas (de 0 até 5°C), e usadas como máscaras ideais para formação de vários materiais nanoestruturados. Neste sentido, o objetivo do trabalho foi estudar sistematicamente a formação e a fabricação de nanoestruturas de AAP autoorganizadas por uma só etapa de anodização e posterior aplicação na síntese de nanopartículas e nanofios metálicos. As nanoestruturas auto-organizadas de AAP foram obtidas por apenas uma etapa de anodização em ácido oxálico (H2C2O4) a temperatura ambiente; diferentemente dos processos convencionais onde são utilizados duas ou mais etapas de anodização. As características estruturais dos filmes de AAP foram moduladas através do controle dos parâmetros da concentração da solução, temperatura e potencial de polarização. O procedimento principal, para a obtenção de AAP auto-organizadas apenas por uma etapa de anodização, foi o pós-processamento de abertura dos poros através de um processo de corrosão química. Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que o diâmetro médio dos poros apresentou uma dependência linear com a temperatura, potencial e tempo de corrosão química e foi constante em relação à concentração da solução eletrolítica. No entanto, a análise estrutural via microscopia eletrônica de varredura (MEV), mostrou que a circularidade e a ordem dos nanoporos sobre a superfície anodizada melhoraram com o aumento da concentração do eletrólito. A estrutura de AAP com um arranjo hexagonal de poros regularmente distribuídos foi obtida quando a anodização foi realizada em 0,3M de H2C2O4, a 45V e 20°C de temperatura seguido de uma corrosão química a temperatura de 17°C por 102 minutos. Adicionalmente foram obtidos nanopartículas e nanofios metálicos utilizando-se as nanoestruturas de AAP como moldes. Como os filmes de AAP são isolantes a obtenção das nanopartículas e nanofios foi realizado através de um processo de eletrodeposição de corrente alternada (CA). Os resultados deste trabalho mostraram que nanoestruturas de AAP autoorganizadas podem ser fabricadas por uma etapa de anodização controlando o tempo de corrosão química. Os resultados apresentados neste trabalho mostram-se vantajosos em relação aos reportados na literatura, já que normalmente as nanoestruturas de AAP são obtidas mediante processos de anodização em duas etapas e tempos longos de anodização. / Nanostructures of porous anodic alumina (PAA) have been traditionally manufactured by two steps anodization at relatively low temperatures (0 to 5°C) and used as templates suitable for the formation of various nanostructured materials. In this sense, the goal of this work was the fabrication of self-organized porous Anodic alumina nanostructures (AAP) by a one anodization step and subsequent application in the synthesis of metal nanowires and nanoparticles. The self-organized nanostructures of PAA were obtained by just one anodization step in oxalic acid (H2C2O4) at ambient temperature unlike to conventional processes where they are used two or more anodization steps. The structural characteristics of PAA films were modulated through control of the solution concentration, temperature and potential of polarization. The key procedure to obtain the periodic organized PAA by only one step anodization was the post-processing of pore opening through a process of corrosion chemistry. The results of this work showed that the average diameter of pores presented a linear dependence with temperature, time of chemical corrosion, polarization potential and it was constant relative to the concentration of the electrolyte solution. However, the structural analysis via scanning electron microscopy (SEM) showed that the roundness and the order of nanoporos over the anodized surface improved with the electrolyte concentration increasing. The PAA structure with a hexagonal arrangement of pores was obtained when the anodization was held in 0.3 M of H2C2O4, 45V, and 20°C of temperature followed by a chemical corrosion at 17°C of temperature for 102 minutes. Additionally it was obtained nano particles and nano metal wires using the PAA structures as molds. Since the PAA films are insulating, the nanoparticles and nanowire were obtained through an electrodeposition process using alternating current. The results of this work have shown that self-organized PAA nanostructures can be fabricated by one anodization step controlling the time of chemical etching process. The results presented in this work are advantageous in relation to reported in the literature, since normally the structures of PAA are obtained by two step anodization and for long anodization time.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:00:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2348_1.pdf: 7539865 bytes, checksum: 1b54123a279172217fa5e04c621a724d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / Nesta tese foram desenvolvidas duas técnicas de litografia do tipo bottom-up usando o Microscópio de Força Atômica (MFA). Foram fabricadas estruturas magnéticas mesoscópicas com várias geometrias. As estruturas básicas foram nanofios metálicos magnéticos com espessuras a partir de 3.5 nm, larguras a partir de 300 nm e comprimentos a partir de 10 μm. Foram detalhadamente desenvolvidas duas técnicas de nanofabricação: nanofabricação mecânica e nanofabricação por oxidação anódica local. Foram estudados processos de reversão da magnetização em geometrias confinadas utilizando técnicas de transporte elétrico. Foram desenvolvidos modelos analíticos que interpretam satisfatoriamente os processos de magnetização nas estruturas fabricadas. Na primeira técnica de fabricação o padrão de interesse é transferido mecanicamente utilizando a sonda de MFA para remover o polímero polimetil metacrilato (PMMA) apenas na região desejada, até expor o substrato de Si(001). Em seguida o material de interesse é depositado pela técnica de sputtering sobre toda a superfície da amostra cobrindo tanto o PMMA restante como o padrão desenhado, deixando o material depositado na área litografada em contacto com o substrato. Na segunda técnica desenvolvida fabrica-se uma máscara de óxido de germânio (GeO2) sobre a superfície de PMMA. O padrão de GeO2 é fabricado pela técnica de Oxidação Anódica Local onde a sonda de MFA é usada como eletrodo para realizar a oxidação numa atmosfera com humidade controlada. O processo é composto das seguintes etapas: (i) deposição da camada de PMMA de 90 nm de espessura por spin coating sobre o substrato de Si (001), onde foi previamente depositada uma camada de SiO2; (ii) tratamento térmico do filme de polímero para evaporação dos solventes; (iii) deposição por sputtering do filme de Ge de espessura de 7 nm sobre a superfície de PMMA; (iv) processo de oxidação por anodização local da superfície de Ge utilizando a sonda de MFA (nesta etapa é fabricado o padrão desejado de GeO2); (v) remoção do GeO2 utilizando simplesmente água, deixando a superfície de PMMA exposta apenas na região litografada; (vi) remoção do PMMA apenas na região litografada utilizando-se ataque por plasma de O2 (dry etching); (vii) deposição por sputtering do material de interesse (metal magnético) sobre a máscara; (viii) remoção do material indesejado através de banho de acetona finalmente deixando a nanoestrutura desejada sobre o substrato. Um estudo detalhado de todo o processo mostrou a importância do controle completo de todos os parâmetros ii envolvidos para garantir a reprodutibilidade das estruturas fabricadas. Investigamos o processo de Oxidação Anódica Local do filme de Ge em função do tipo da tensão aplicada (dc ou pulsada) e verificamos que o processo de crescimento do óxido passa por dois regimes: crescimento vertical e crescimento lateral. A dependência da dimensão do óxido de Ge com a forma de onda e com o valor da tensão aplicada foi interpretado com base em um modelo desenvolvido por Cabrera-Mott. Tendo dominado todo o processo de nanofabricação descrito acima foi possível fabricar estruturas planares metálicas magnéticas. Foram fabricados nanofios de diferentes geometrias e diferentes metais magnéticos. Utilizamos técnicas de transporte elétrico dc para investigar os processos de reversão da magnetização em nanofios com seção transversal retangular, que neste caso possuem uma forte anisotropia uniaxial originada pelo confinamento. A técnica de magnetoresistência se mostrou muito sensível para identificar claramente o campo magnético de reversão da magnetização em função do campo aplicado e do ângulo entre o campo e o eixo do fio. Foi mostrada que a dependência angular do campo de reversão da magnetização nestas estruturas confinadas é uma assinatura do modo de instabilidade da magnetização que ocorre imediatamente antes da reversão. Mostramos que a reversão da magnetização nos nanofios de Permalloy (Ni81Fe19) de seção retangular ocorre pelo processo de Buckling. Usamos um modelo analítico baseado na teoria do princípio variacional, proposta por Brown, que calcula o campo de nucleação e que interpreta de forma correta a dependência angular do campo de reversão da magnetização. Também foram investigadas propriedades de fios mesoscópicos depositados sobre substratos mais exóticos como granadas monocristalinas de ítrio e ferro dopadas com bismuto

La presente tesis doctoral titulada "Design of new nanostructured systems with applications in the field of recognition and diagnosis" está enfocada en el diseño y síntesis de nuevos materiales híbridos con función de puerta molecular. El primer capítulo presenta el diseño de un nuevo nanodispositivo para la detección de Bisfenol A una toxina letal. Se han utilizado nanopartículas de sílice mesoporosas cargadas con rodamina B y funcionalizadas con grupos isocianato. El diseño se basa en la utilización de un aptámero, que reconoce a Bisfenol A, como puerta molecular. Este aptámero une a la superficie de las nanopartículas bloqueando los poros. Únicamente en presencia de Bisfenol A, se activa la liberación del colorante, que puede medirse mediante espectroscopia de fluorescencia. Hasta el momento, no se había descrito ningún material que utilizara el concepto de puerta molecular para la detección fluorogénica de Bisfenol A. En el siguiente capítulo se han diseñado nuevos nanodispositivos para la detección de Ocratoxina A, una molécula carcinógena. Se compone de nanopartículas de sílice mesoporosa donde los poros se tapan con un aptámero específico para este analito. Estas nanopartículas se cargan con rodamina B y su superficie se funcionaliza con grupos isocianato o amino, que permiten unir el aptámero por vía covalente o electrostática respectivamente. En presencia de la molécula Ocratoxina A, el aptámero la reconoce separándose de la superficie y permitiendo la liberación del colorante que puede analizarse mediante espectroscopia de fluorescencia. El sistema presenta elevada eficacia en medios reales, además de aportar un método sencillo y de bajo coste para poder realizar los análisis. En otro capítulo de la tesis, se ha desarrollado un nanodispositivo para la detección de cocaína basado en soportes de alúmina anódica nanoporosa, cargados con el colorante rodamina B y donde los poros se cierran usando un aptámero específico para cocaína. En presencia del estupefaciente, el aptámero se desplaza de la superficie nanoporosa, permitiendo que la rodamina B salga del interior de los poros a la disolución. El sistema responde en medios reales. Además, la reutilización del soporte de alúmina fue estudiada. En el siguiente capítulo un nuevo nanodispositivo capaz de detectar ADN de Candida albicans es desarrollado. Se ha empleado alúmina anódica nanoporosa como soporte, se ha cargado con rodamina B y funcionalizado con grupos isocianato. Una secuencia específica para C. albicans, bloquea los poros. De este modo, en presencia de ADN de C. albicans el oligonucleótido presenta más afinidad por el ADN que por la unión a la superficie de alúmina funcionalizadas, se separa de la superficie produciendo la liberación del colorante en el medio exterior. Se ha realizado un amplio estudio de este sistema en presencia de ADN de otros patógenos, demostrándose la gran selectividad. Finalmente, el sistema se ha validado en muestras reales de pacientes infectados por C. albicans, obteniendo resultados excelentes que mejoran en tiempo a los que de manera rutinaria se utilizan para su detección. El sistema desarrollado ha sido protegido a través de una patente. En el séptimo capítulo de la tesis se describe la síntesis, caracterización y capacidades sensoras de nanopartículas de sílice para la detección de miRNA-145. El diseño en nanopartículas de sílice mesoporosas cargadas con rodamina B, funcionalizadas con grupos isocianato o amino y que emplean varias secuencias específicas y selectivas a este miRNA para bloquear los poros de las nanopartículas. En presencia de miRNA-145, la formación de estructuras entre las secuencias y el miRNA-145 desencadena la liberación del colorante que puede seguirse por espectroscopia de fluorescencia. Además, se muestra el funcionamiento del sistema en suero humano. Se trata de un método simple, transportable que puede ser fácilmente mod / The present doctoral thesis entitled "Design of new nanostructured systems with applications in the field of recognition and diagnosis" is focused on the design and synthesis of new hybrid materials with molecular gate function. The first chapter presents the design of a new nanodevice for the detection of Bisphenol A, lethal toxin. Mesoporous silica nanoparticles loaded with rhodamine B and functionalized with isocyanate groups have been used. The design is based on the use of an aptamer, which recognizes Bisphenol A, as a molecular gate. This aptamer is attached to the surface of the nanoparticles blocking the pores. Only in the presence of Bisphenol A, the release of the dye is activated, which can be measured by fluorescence spectroscopy. Until now, any material using the molecular gate concept for the fluorogenic detection of Bisphenol A has been described. In the next chapter, new nanodevices have been designed for the detection of Ochratoxin A, a carcinogenic molecule. It is composed of mesoporous silica nanoparticles where the pores are capped with a specific aptamer for this analyte. These nanoparticles are loaded with rhodamine B and its surface is functionalized with isocyanate or amino groups, which allow the aptamer to be attched covalently or electrostatically, respectively. In the presence of the molecule, the aptamer recognizes it by displacemen from the surface and allowing the release of the dye that can be measured by fluorescence spectroscopy. The system has high efficiency in real media, in addition to providing a simple and low cost method to perform the measurements. In another chapter, a nanodevice has been developed for the detection of cocaine based on nanoporous anodic alumina supports, loaded with the rhodamine B dye and where the pores are closed using a specific aptamer for cocaine. In the presence of the narcotic drug, the aptamer is displaced from the nanoporous surface, allowing rhodamine B to escape from the interior of the pores to the solution. The system responds in real media. In addition, the reuse of alumina support was studied. In the next chapter a new nanodevice capable of detecting DNA from Candida albicans is developed. Nanoporous anodic alumina has been used as support, loaded with rhodamine B and functionalized with isocyanate groups. A specific sequence for C. albicans blocks the pores. Thus, in the presence of C. albicans DNA, the oligonucleotide has more affinity for the DNA than for functionalized alumina surface binding, it is separated from the surface producing the release of the dye in the external medium. An extensive study of this system has been carried out in the presence of DNA from other pathogens, demonstrating the great selectivity. Finally, the system has been validated in real samples of patients infected by C. albicans, obtaining excellent results that improve in time to those that are routinely used for their detection. The developed system has been protected through a patent. The seventh chapter of the thesis describes the synthesis, characterization and sensory capacities of silica nanoparticles for the detection of miRNA-145. The design in mesoporous silica nanoparticles loaded with rhodamine B, functionalized with isocyanate or amino groups and using several specific and selective sequences to this miRNA to block the pores of the nanoparticles. In the presence of miRNA-145, the formation of structures between the sequences and the miRNA-145 triggers the release of the dye that can be followed by fluorescence spectroscopy. In addition, the functioning of the system in human serum is shown. It is a simple, transportable method that can be easily modified for different types of miRNA. / La present tesi doctoral titulada "Design of new nanostructured systems with applications in the field of recognition and diagnosis" està enfocada en el disseny i síntesi de nous materials híbrids amb funció de porta molecular. El primer capitol presenta el disseny d'un nou nanodispositiu per a la detecció de Bisfenol A una toxina letal. S'han utilitzat nanopartícules de sílice mesoporoses carregades amb rodamina B i funcionalitzades amb grups isocianat. El disseny es basa en l'utilització d'un aptàmer, que reconeix específicament al Bisfenol A, com a porta molecular. Aquest aptàmer s'uneix a la superfície de les nanopartícules bloquejant els porus. Únicament en presència de Bisfenol A, s'activa l'alliberament del colorant, que pot mesurar-se mitjançant espectroscòpia de fluorescència. Fins el moment, no s'havia descrit cap material que utilitzara el concepte de porta molecular per a la detecció fluorogènica de Bisfenol A. En el següent capítol s'han dissenyat dos nous nanodispositius per a la detecció d'Ocratoxina A, una molècula carcinògena. El sistema es compon de nanopartícules de sílice mesoporosa on els porus es tapen amb un aptàmer específic per a aquest analit. Aquestes nanopartícules es carreguen amb rodamina B i la seua superfície es funcionalitza amb grups isocianat o amino, que permeten unir l'aptàmer per via covalent o electrostàtica respectivament. En presència de la molècula d'Ocratoxina A, l'aptàmer reconeix l'analit separant-se de la superfície i permetent l'alliberament del colorant que pot analitzar-se mitjançant espectroscòpia de fluorescència. El sistema presenta elevada eficàcia en medis reals, a més d'aportar un mètode senzill i de baix cost per a poder realitzar les anàlisis. En un altre capítol de la tesi, s'ha desenvolupat un nanodispositiu per a la detecció de cocaïna basat en suports d'alúmina anòdica nanoporosa, carregats amb el colorant rodamina B i on els porus es tanquen fent servir un aptàmer específic per a cocaïna. En presència de l'estupefaent, l'aptàmer es desplaça de la superfície nanoporosa, permetent que la rodamina B ixca de l'interior dels porus a la dissolució. El sistema respon en medis reals. A més, també es va estudiar la possible reutilització del suport d'alúmina. En el següent capítol s'ha desenvolupat un nou nanodispositiu capaç de detectar ADN de Candida albicans. En particular, s'ha emprat alúmina anòdica nanoporosa com a suport, que s'ha carregat amb rodamina B i funcionalitzat amb grups isocianat. Per al bloqueig dels porus s'ha utilitzat una seqüència d'oligonucleòtids específica per a Candida albicans. D'aquesta manera, en presència d'ADN de Candida albicans l'oligonucleòtid presenta més afinitat per l'ADN que per la unió a la superfície d'alumina funcionalitzada, es separa de la superfície produint l'alliberament del colorant al medi exterior. S'ha realitzat un ampli estudi d'aquest sistema en presència d'ADN d'altres patògens, demostrant-se la gran selectivitat. Finalment, el sistema s'ha validat en mostres reals de pacients infectats per Candida albicans, obtenint resultats excel¿lents que milloren en temps als que de manera rutinària s'utilitzen per a la seua detecció. El sistema desenvolupat ha sigut protegit a través d'una patent. En el setè capítol de la tesi es descriu la síntesi, caracterització i capacitats sensores de nanopartícules de sílice per a la detecció de miRNA-145. El disseny en nanopartícules de sílice mesoporoses carregades amb rodamina B, funcionalitzades amb grups isocianat o amino i que empren diverses seqüències específiques i selectives a aquest miRNA per bloquejar els porus de les nanopartícules. En presència de miRNA-145, la formació d'estructures entre les seqüències i el miRNA-145 desencadena l'alliberament del colorant que pot seguir-se per espectroscòpia de fluorescència. A més, es mostra el funcionament del sistema en sèrum humà. Es t / Ribes Momparler, Á. (2018). DESIGN OF NEW NANOSTRUCTURES SYSTEMS WITH APPLICATIONS IN THE FIELD OF RECOGNITION AND DIAGNOSIS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/107954 / TESIS

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:07:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-26 / In this work we investigated the encapsulation of magnetite nanoparticles into the nanopores of anodic alumina membranes using atomic force microscopy (AFM), vibrating sample magnetometer (VSM) and electron magnetic resonance (EMR). Three biocompatible magnetic fluids, with different nanoparticle diameters, stably dispersed in water at physiological conditions, were used. The nanoparticles were obtained through the coprecipitation method and characterized by X-ray diffraction, from which we obtained the nanoparticle size and confirmed the crystal structure. The Scherrer´s relation revealed a nanoparticle diameter of 10.1nm, 12.3nm and 13.8nm. The alumina membrane were prepared through anodization process. The nanopores were arranged on a hexagonal lattice with an alumina thickness of 4 μm, a distance between pores (center to center) of 105 nm, and samples containing nanopores with diameter of 35 nm or 80 nm. The method of encapsulation of nanoparticles consisted of depositing a drop of magnetic fluid into the surface of alumina. The fluid enters the nanopores through capillarity carrying the nanoparticles into it. AFM images prove that we had success in encapsulating nanoparticles only for the alumina samples with nanopores with a size of 80 nm. Magnetization data of the alumina sample containing nanoparticles with a diameter of 13.8nm encapsulated into nanopores of 80 nm, revealed an increase, with respect to the first procedure of encapsulation, of 48 % of the nanoparticles internalized into the nanopore after the second process of encapsulation. Further, different from all the samples investigated, EMR data for the alumina containing nanopores of 80 nm and nanoparticles of 13.8 nm, after the first procedure of encapsulation, had shown perpendicular magnetization with respect to the alumina surface. The EMR spetra were curve fitted using two Gaussian lines, one representing the nanoparticles with magnetization parallel to the surface and the other perpendicular. AFM images suggest, in our sample, that residues on the alumina surface are responsible for the parallel component. The magnetic resonance field data, for the perpendicular contribution, were analyzed taking into account in the energy density terms with uniaxial and cubic symmetry. The uniaxial energy contribution had a term due to magnetic dipolar interaction, between nanoparticles forming a linear chain, a magnetostatic term, due to the nanostructures self-organization, and also a magnetoelastic contribution, which came from the stress generated by the packing of nanoparticles, whose origin were related to the dipolar interaction between nanoparticles forming the linear chain. Indeed, the theoretical analysis allowed us to conclude that the mean size of the chain could vary from 4 to 9.5 nanoparticles. Finally, after heating the alumina, at 300°C for one hour, which contained nanoparticles with a size of 10.1 nm, and dissolving it in NaOH aqueous solution, AFM data were obtained. The AFM images confirmed the existence of nanowires. The diameter distribution, obtained from the AFM images, were curve fitted with a lognormal distribution revealing a modal diameter for the nanowires of 25,8 0, ± 4nm and diameter dispersity of 0,30 ± 0,02nm . / Neste trabalho investigamos o encapsulamento de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) em nanoporos de alumina anódica utilizando as técnicas de Microscopia de Força Atômica (AFM), Magnetometria de Amostra Vibrante (VSM) e Ressonância Magnética Eletrônica (RME). Utilizamos três fluidos magnéticos com nanopartículas de diâmetros diferentes dispersas em solução fisiológica. As nanopartículas foram sintetizadas pelo método da coprecipitação e foram caracterizadas por difração de raios-x, de onde confirmamos sua estrutura cristalina e obtivemos o diâmetro. A relação de Scherrer forneceu os seguintes diâmetros: DRX=10,1nm, DRX=12,3nm e DRX=13,8nm. As membranas de alumina foram preparadas pelo método da anodização de um filme de alumínio puro, gerando nanoporos em um arranjo hexagonal, sendo a espessura da alumina de 4μm com distância entre poros centro a centro de 105nm e amostras contendo diâmetros de nanoporos de 35nm ou 80nm. O método de encapsulamento das nanopartículas consistiu em depositar uma gota do fluido magnético sobre a alumina, que penetra nos nanoporos por capilaridade, carreando as nanopartículas. Imagens de AFM mostraram que obtivemos sucesso no encapsulamento das nanopartículas em alumina somente nas amostras com nanoporos de 80nm. Uma comparação entre as curvas de magnetização da amostra com nanopartículas de DRX=13,8nm em nanoporos de 80nm, encapsuladas uma vez e duas vezes, mostrou um acréscimo de 48% no número de nanopartículas encapsuladas do primeiro para o segundo processo de encapsulamento. Além disso, diferentemente de todas as outras amostras estudadas, os dados de RME para alumina com nanoporos de 80 nm e nanopartículas com diâmetro de 13,8 nm, após o primeiro processo de encapsulamento, apresentaram magnetização perpendicular ao plano da membrana de alumina. O espectro de RME foi ajustado por duas gaussianas, uma representando uma componente com magnetização paralela e outra perpendicular. Imagens de AFM sugerem, na nossa amostra, que resíduos na superfície são responsáveis pela componente paralela. A análise dos dados do campo de ressonância para a componente perpendicular foram ajustados considerando termos de simetria uniaxial e cúbica para a densidade de energia. Na contribução uniaxial foi explicitado o termo devido à interação dipolar magnética, entre nanopartículas formando uma cadeia linear, o termo magnetostático, devido à autoorganização das nanoestruturas, e um magnetoelástico, proveniente do stress gerado pelo empacotamento das nanopartículas, cuja origem foi atribuída à interação dipolar entre as nanoestruturas formando a cadeia. A análise teórica permitiu, ainda, concluir que o tamanho médio das cadeias lineares formadas no interior dos nanoporos corresponde a 6,0 nanopartículas, podendo variar entre 4 e 11. Essas cadeias podem existir não somente em nanoporos diferentes, mas também no interior de um mesmo nanoporo. Por fim, após aquecermos a membrana de alumina, a 300°C por 1 hora, que continha nanopartículas com DRX=10,1nm e a dissolvermos em uma solução aquosa de NaOH, obtivemos imagens de AFM dos nanofios. Uma distribuição de tamanho construída a partir das imagens e ajustada por uma lognormal nos forneceu um diâmetro modal para os nanofios de 25,8 0, ± 4nm e uma dispersidade de 0,30 ± 0,02nm.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T17:03:58Z No. of bitstreams: 1 FERRO_Leticia_2016.pdf: 31138746 bytes, checksum: e2ec63a4c8fe8750b322f5f59e152466 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T17:04:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FERRO_Leticia_2016.pdf: 31138746 bytes, checksum: e2ec63a4c8fe8750b322f5f59e152466 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T17:04:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FERRO_Leticia_2016.pdf: 31138746 bytes, checksum: e2ec63a4c8fe8750b322f5f59e152466 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T17:04:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FERRO_Leticia_2016.pdf: 31138746 bytes, checksum: e2ec63a4c8fe8750b322f5f59e152466 (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Porous anodic alumina (PAA) has been used as platform for the manufacture of optical sensors. Itshows chemical resistance, thermal stability, hardness, biocompatibility, high surface area which facilitates interaction with the analyte and good morphological organization with the possibility to manipulate its pore size. Furthermore, PAA shows optical responses characterized by Fabry-Pérot interferences that can be obtained by photoluminescence and reflectance spectroscopy. Besides the surface of the AAP can be modified by Layer-by-Layer technique (LbL) in order to enhance optical sensors. Changes in Fabry-Pérot interferences can be monitored and analyzed as sensor responses. In this work, LbL film were deposited using hydrochloride polyallylamine (PAH) and glucose oxidase (GOx) for the purpose of manufacturing an optical biosensor for glucose detection. A protective bilayer of PAH and poly (vinyl sulfonic acid) (PVS) was assembled. The growth of the films were monitored by photoluminescence and total reflectance techniques. In addition, biosensor tests were carried out by immersing PAA in glucose solutions with different concentrations in order to check for changes in Fabry-Pérot oscillations. Analyzing the results, orderly growth of LbL film and biosensor response were verified. Results of the biosensor test were characterized by displacements of Fabry-Pérot interferences to shorter wavelengths and by multivariate analysis. Limit of detection determined by qualitative analysis of the Fabry-Pérot oscillations was 0.1 mol.L-1 to both PAA without surface modification and modified PAA. By using partial least squares (PLS) regression, it was possible to determine glucose from 0.1 mol.L-1 with PAA without modification and 0.01 mol.L-1 for PAA with LbL film. Furthermore, it was also verified the viability of using chemometrics to examine Fabry-Pérot interferences obtained with the PAA as an alternative method shown in the literature, which involves concepts of Fabry-Pérot equation. / A alumina anódica porosa (AAP) vem sendo utilizada como plataforma na fabricação de sensores ópticos por apresentar resistência química, estabilidade térmica, dureza, biocompatibilidade, grande área superficial que facilita a interação com o analito e boa organização morfológica com a possibilidade de se manipular as dimensões de seus poros. Além disso, a AAP apresenta respostas ópticas caracterizadas pelas interferências de FabryPérot, que podem ser obtidas por espectroscopia de fotoluminescência e de reflectância. A superfície da AAP ainda pode ser modificada pela técnica de deposição por camadas, Layerby-Layer (LbL), com o intuito de se aprimorar esses sensores ópticos, sendo que mudanças nas interferências de Fabry-Pérot podem ser acompanhadas e analisadas como resposta do sensor. Neste trabalho, houve a deposição de filmes LbL de polialilamina hidroclorada (PAH) e de glicose oxidase (GOx), contendo um colchão de PAH e de ácido poli(vinil sulfônico) (PVS), com a finalidade de fabricação de um biossensor óptico de glicose. O crescimento dos filmes foi acompanhado por fotoluminescência e reflectância total. Além disso, testes dos biossensores foram realizados imergindo a AAP em soluções de glicose com concentrações diferentes a fim de se verificar alterações nas oscilações apresentadas nos espectros. A partir dos resultados obtidos foram verificados o crescimento ordenado do filme LbL e a resposta do biossensor, que foi caracterizada pelo deslocamento das interferências de Fabry-Pérot para comprimentos de onda menores e por análise multivariada. O limite de detecção determinado através da análise qualitativa das oscilações de Fabry-Pérot foi de 0,1 mol.L-1 de glicose, tanto para a AAP sem modificação superficial, quanto para a modificada. Com o emprego da regressão por mínimos quadrados parciais (PLS, do inglês “partial least squares”) foi possível a determinação de glicose a partir de 0,1 mol.L-1 para a AAP sem modificação e de 0,01 mol.L-1 para a AAP com filme LbL. Além disso, foi verificada também a viabilidade de se utilizar a quimiometria para analisar as interferências de Fabry-Pérot obtidas com a AAP como um método alternativo do apresentado na literatura, que envolve conceitos da equação de Fabry-Pérot.

Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-05-31T20:19:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Rosa_T_R (2).pdf: 3117900 bytes, checksum: a74a7cf64102a410c59cf5b67801b905 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-06-14T18:58:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Rosa_T_R (2).pdf: 3117900 bytes, checksum: a74a7cf64102a410c59cf5b67801b905 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-14T18:58:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Rosa_T_R (2).pdf: 3117900 bytes, checksum: a74a7cf64102a410c59cf5b67801b905 (MD5) / A combinação da voltametria de redissolução anódica usando onda quadrada (SWASV) com o eletrodo de diamante dopado com boro (DDB) foi proposta para a determinação simultânea de Zn, Cd, Pb e Cu livre e total em água de coco natural e industrializada. Os valores ótimos e/ou escolhidos a partir do planejamento experimental para essa técnica foram: e s para o potencial e tempo de pré-concentração; para a concentração do tampão acetato ; para o incremento do potencial; e para a amplitude de pulso e frequência. A aplicação da SWASV na amostra industrializada de água de coco I (IA), sem digestão prévia, forneceu concentrações livres de Zn e Cu iguais a e , respectivamente. Comparando com a técnica ICP OES, essas concentrações foram 0,33 () de Zn e 1,54 () do Cu. Nesta determinação, as concentrações de Cd e Pb foram menores que os respectivos , e . Por outro lado, uma determinação da concentração total desses analitos foi obtida após uma digestão assistida por ultrassom. Neste método, foram usados da amostra de água de coco natural A, de H2O2 (37%, ) e HCl (35%, ). Após aplicação da SWASV na amostra digerida, os valores de concentração para Zn e Cu foram 1,02 e 0,46 em relação aos valores obtidos por ICP OES. Novamente, Cd e Pb foram menores que o LD de ambas as técnicas. Alternativamente, foram realizados estudos preliminares aplicando a SWASV, com as mesmas variáveis citadas anteriormente, porém empregando o tampão amoniacal pH 8,0 em substituição ao tampão acetato pH 4,7, para determinar a concentração dos quatro metais em uma amostra natural E (NE) digerida. Os resultados obtidos para Zn e Cu foram, respectivamente, (1,04 do ICP OES) e (, ), com destaque para a grande sensibilidade obtida para o Cu. Ao final desses estudos, podemos constatar que o uso do eletrodo de diamante dopado com boro em conjunto com a SWASV é uma ferramenta analítica sensível e versátil, que abre novas possibilidades para a determinação de metais traço em amostras naturais e digeridas. / The square-wave anodic-stripping voltammetry (SWASV) and boron-doped diamond thin film electrode (BDD) have been proposed for the simultaneous determination of Zn, 11 Cd, Pb and Cu, free and total, in natural and processed coconut water. The optimal values and/or chosen from the experimental design for this technique were: -1500 mV; 240 s; 0.206 mol L-1; 11.56 mV; 55 mV and 100 Hz for the potential; time of deposition; concentration of acetate buffer pH 4.7; step voltage; pulse amplitude and frequency, respectively. The application of SWASV in the processed coconut water I (AI), with no previous digestion provided free Zn and Cu concentrations values of (85,8 ± 5%) and (7.7 ± 9%) μg L-1, respectively. Compared to the ICP OES technique, these concentrations were 33% (230 ± 1%, in μg L-1) of Zn and 154% (5.0 ± 10%, μg L-1) of Cu. In this determination, the concentrations of Cd and Pb were lower than the respective LODICP OES (0.25 and 1.6 μg L-1, respectively). On the other hand, the determination of the total concentration of these analytes was carried out after digestion process assisted by ultrasound. In this method there were used 1.00 mL of natural coconut water of the sample A (NA), 0.8 mL of H2O2 (37% v/v) and 0.6 mL HCl (35% v/v). After the application of the SWASV the concentration values of the digested sample for Zn and Cu were 102% and 46% in response to the values obtained by ICP OES. Again, Cd and Pb were lower than the LOD of both techniques. Alternatively, preliminary studies were conducted by applying SWASV with the same previously cited variables, but using pH 8.0 ammonium acetate buffer to replace the buffer with pH 4.7 to determine the concentration of the four metals in a digested natural sample E (NE). The results obtained for Zn and Cu were respectively 192.6 ± 17 μg L-1 (104% of ICP OES) and 13 ± 3 μg L-1 (), highlighting the great sensitivity obtained for the Cu. At the end of these studies we noted that the use of DDB in conjunction with SWASV is a sensitive and versatile analytical tool which opens new possibilities for the determination of trace metals in natural and digested samples.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLSA.pdf: 4498147 bytes, checksum: 43da889d2d53eae45d7a580ca5f6177b (MD5) Previous issue date: 2006-05-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / Ti-Pt/PbO2 electrodes were obtained by electrodeposition of PbO2 films at 65 °C and with different dopant(s) (Fe, Co, F, Fe and F, Co and F) contents in the oxide matrix, which were controlled under pre-established and optimized conditions (current densities as well as concentrations of the dopant ions in the electrodeposition baths). Tafel curves in 0.5 mol L-1 H2SO4 showed that the higher the dopant content in the films, the higher was the electrocatalytic activity towards the oxygen evolution reaction (OER), whose mechanism, in a general way, was not changed. The increased electrocatalytic activity was considered as resulting from oxygen defects in the crystalline structure of the oxides, due to dopants action and also morphologic effects. The structural characterization of the films by X-ray diffractometry showed that the structure of the films was always the same, i.e. β- PbO2. The electrochemical performance of pure Ti-Pt/β-PbO2 electrodes, or doped with Fe, Co and F (together or separately), in the oxidation of simulated wastewaters containing the reactive blue 19 dye (RB 19) or phenol, using filter-press reactors, was carried out and then compared with that of a boron-doped diamond electrode (Nb/BDD). For the electrooxidation of the dye ([RB 19]o = 25 ppm, Q = 2.4 L h-1, i = 50 mA cm-2, V = 0.1 L, θ = 25 oC and A = 5 cm2), the results showed that: a) the performances of the electrodes in the dye decolorization were quite similar, achieving 100% decolorization, but in some cases 90% decolorization was achieved by applying only ~0.3 A h L-1 (8 min); b) the reduction of the wastewater organic load, monitored by its total organic carbon content (TOC), was greater for the 1 mM Ti- Pt/β-PbO2-Fe,F electrode (obtained from an electrodeposition bath containing 1 mM Fe3+), which presented a COT reduction of 95% after 2 h of electrolysis, while for the pure β-PbO2 and Nb/BDD electrodes the reductions were 84% and 82%, respectively. In the case of phenol electrooxidation in the semi-pilot scale ([phenol]o = 1000 ppm, Q ~ 120 L h-1, i = 100 mA cm-2, V = 1 L, θ = 40 ºC and A = 63 cm2), the 1mM Ti-Pt/β-PbO2-Co,F and Ti-Pt/β-PbO2 electrodes were the most efficient ones, attaining COD (chemical oxygen demand) reductions of approximately 75% and 63% and COT reductions of approximately 51% and 43%, respectively. / Eletrodos de Ti-Pt/PbO2 foram obtidos pela eletrodeposição de filmes de PbO2 a 65 °C e com distintos teores de dopante(s) (Fe, Co, F, Fe e F, Co e F) na matriz dos óxidos, os quais eram controlados segundo condições pré-estabelecidas e otimizadas (densidades de corrente assim como concentração dos íons dopantes presentes nos banhos de eletrodeposição). Curvas de Tafel em H2SO4 0,5 mol L-1 mostraram que quanto maior era o teor de dopantes nos filmes, maior era também a atividade eletrocatalítica para a reação de desprendimento de oxigênio (RDO), sendo que, de um modo geral, seu mecanismo não era modificado. A crescente atividade eletrocatalítica foi considerada como resultante do aumento de defeitos de oxigênio na rede cristalina dos óxidos, promovido pela ação dos dopantes e também por efeitos morfológicos. A caracterização estrutural dos filmes, feita por difratometria de raios X, mostrou que a estrutura dos filmes era sempre a mesma, ou seja, β-PbO2. O desempenho eletroquímico de eletrodos de Ti-Pt/β-PbO2 não dopado e dopados com Fe, Co e F (juntos ou separadamente) na oxidação de efluentes simulados contendo o corante azul reativo 19 (AR 19) ou fenol, em reatores do tipo filtro-prensa, foi investigado e então comparado com o de um eletrodo de diamante dopado com boro (Nb/DDB). Para a eletrooxidação do corante ([AR 19]o = 25 mg L-1, Q = 2,4 L h-1, i = 50 mA cm-2, V = 0,1 L, θ = 25 oC e A = 5 cm2), os resultados mostraram que: a) os desempenhos dos eletrodos para a remoção da cor do corante foram bastante semelhantes entre si, chegando-se a 100% de remoção, sendo que em alguns casos remoção de 90% foi obtida aplicando-se somente ~0,3 A h L-1 (8 min); b) a redução da carga orgânica do efluente, monitorada por meio do teor de carbono orgânico total (COT), foi maior para o eletrodo de Ti-Pt/β-PbO2-Fe,F 1 mM (obtido a partir de um banho de eletrodeposição contendo Fe3+ 1 mM), que apresentou redução de COT de 95% após 2 h de eletrólise, enquanto que para um eletrodo não dopado e para um eletrodo de Nb/DDB as reduções foram de 84% e 82%, respectivamente. No caso da eletrooxidação de fenol em escala semi-piloto ([fenol]o = 1000 ppm, Q ~ 120 L h-1, i = 100 mA cm-2, V = 1 L, θ = 40 ºC e A = 63 cm2), os eletrodos de Ti-Pt/β-PbO2-Co,F 1 mM e Ti-Pt/β-PbO2 foram os mais eficientes, atingindo, aproximadamente, 75% e 63% de redução da DQO (demanda química de oxigênio) e 51% e 43% de redução do COT, respectivamente.

Magnetic materials when reduced to the nanoscale promote the emergence of new properties and the specific functionalization of these magnetic nanostructures are key tools in the development of improved devices for information technology (memory and data processing) and detection. In this thesis were electro-deposited magnetic nanotubes in anodic aluminum membranes. The properties of magnetic nanotube networks of Ni, Co, FeCo and FeNi with different geometric parameters were investigated. The porous aluminum oxide membranes were prepared using the hard anodizing process, in a self-ordering regime with pore distances Dint=300nm. This process offers substantial advantages over conventional anodizing processes in terms of processing time, allowing for faster oxide growth, with better arrangement and high aspect ratio of nanopores. The nanotubes were electrodeposited through the potentiostat mode, using porous membranes as the basis for their structure. Samples with external diameter of 140nm, 180nm and 220nm were obtained. In addition, the nanotubes have an additional degree of freedom given by the thickness of the tube walls. In this way, nanotubes with constant external diameter and different wall thicknesses of the tube were also synthesized. The structure and morphologies of the synthesized samples were characterized by scanning electron microscopy, x-ray dispersion spectroscopy and x-ray diffraction. The magnetic characterization was performed through the vibrating sample magnetometer. Through the nanotubes with different diameters it was possible to observe that the global anisotropy of the matrix is the result of the competition between the magnetostatic interactions, magnetocrystalline anisotropy and form anisotropy. With the increase of the diameter of NTs and the decrease of the distance between them it was observed that the magnetostatic interactions prevail. Nanotubes with different wall thicknesses were produced, maintaining constant the external diameter and the distance between the structures. Through the characterization of these structures it was observed that for nearby nanotubes, with distances smaller than their diameter, it is the wall thickness that determines the magnetic interaction between the nanotubes of the network. The magnetization inversion processes for NTs with different wall thicknesses were investigated through the analysis of the coercive field as a function of the applied field. It can be seen that the same structure can present two types of magnetization inversion, the transverse mode or vortex, and that this inversion can be determined by adjusting the NT wall thickness. The comparative study between the nanotubes with different compositions and geometric parameters showed that the magnetic properties are strongly correlated with the geometric parameters. / Materiais magnéticos quando reduzidos à escala nanométrica promovem o surgimento de novas propriedades e a funcionalização específica dessas nanoestruturas magnéticas são ferramentas chave no desenvolvimento de dispositivos aprimorados para tecnologia da informação (memória e processamento de dados) e detecção. Nesta tese foram sintetizados nanotubos magnéticos eletrodespositados em membranas de alumínio anódico. Foram investigadas as propriedades de redes de nanotubos magnéticos de Ni, Co, FeCo e FeNi, com diferentes parâmetros geométricos. As membranas de óxido de alumínio poroso foram preparadas utilizando o processo de anodização dura, em um regime de auto-ordenação com distâncias entre poros Dint=300nm. Este processo oferece vantagens substanciais em relação aos processos convencionais de anodização em termos do tempo de processamento, permitindo um crescimento mais rápido de óxido, com um melhor ordenamento e alta razão de aspecto dos nanoporos. Os nanotubos foram eletrodepositados através do modo potenciostato, utilizando as membranas porosas como base para sua estrutura. Foram obtidas amostras com diâmetro externo de 140nm, 180nm e 220nm. Além disso, os nanotubos apresentam um grau de liberdade adicional dado pela espessura das paredes do tubo. Dessa forma, também foram sintetizados nanotubos com diâmetro externo constante e com diferentes espessuras de parede do tubo. As estrutura e morfologias das amostras sintetizadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de dispersão de raio-x e difratometria de raio-x. A caracterização magnética foi realizada através do magnetômetro de amostra vibrante. Através dos nanotubos com diferentes diâmetros foi possível observar que a anisotropia global da matriz é o resultado da competição entre as interações magnetostáticas, anisotropia magnetocristalina e anisotropia de forma. Com o aumento do diâmetro dos NTs e a diminuição da distância entre eles foi observado que as interações magnetostáticas prevalecem. Nanotubos com diferentes espessuras de parede foram produzidos, mantendo constante o diâmetro externo e a distância estre as estruturas. Através da caracterização dessas estruturas foi observado que para nanotubos próximos, com distâncias menores que seu diâmetro, é a espessura da parede que determina a interação magnética entre os nanotubos da rede. Os processos de inversão de magnetização para NTs com diferentes espessuras de parede foi investigado através da análise do campo coercivo em função do campo aplicado. Mostrando que a mesma estrutura pode apresentar dois tipos de inversão de magnetização, o modo transversal ou vórtice, e que esta inversão pode ser determinada através do ajusta da espessura de parede do NT. O estudo comparativo entre os nanotubos com diferentes composições e parâmetros geométricos mostrou que as propriedades magnéticas são fortemente correlacionadas com os parâmetros geométricos.