Carbon nanoparticles (CNPs) have drawn great attention in the last few years owing to their unique properties such as excellent water solubility, chemical stability, inertness, low toxicity, good bio-compatibility, and tunable photo physical properties. Recently, researchers have focused on hetero atom (N, S and B) doped CNPs due to their excellent properties. These properties make the CNPs and doped CNPs as potential candidates for a wide range of applications. For example, metal ion detection in aqueous solution, bio-imaging, bio-sensing, photovoltaic devices, cleavage of deoxyribonucleic acid (DNA), and catalysis. Therefore, CNPs are alternative to inorganic semiconductor nanoparticles. However, CNPs with diameter less than 10 nm have been prepared using various approaches including top down and bottom methods. Cutting the bulk carbon from high dimensional to zero dimensional by using either physical or chemical process are classified as top down method. Bottom up method refers the conversion of organic precursor to nano-carbon by using thermal pyrolysis, microwave based hydrothermal method, cage opening of C60 molecules. In the present work, I have dealt with the facile synthesis of CNPs and different hetero atom doped carbon nanoparticles (N-CNPs, B-CNPs, and BN-CNPs) using the hydrothermal method. Based on their intriguing physical and chemical properties, these CNPs/doped-CNPs have been explored for various applications such as (i) metal-free catalysts, (ii) color tunability from red to blue and bio-imaging, (iii) ammonia sensing, (iv) white light generation, and (v) detection of picric acid (PA) in aqueous solution. Finally, I have presented 3D nanodendrites of N-CNPs and Pd NPs and their excellent catalytic mass activity for methanol electro-oxidation and ultra-fast reduction of 4-nitrophenol.

[pt] O monitoramento de resíduos de pesticidas é extremamente importante e isso se dá pelo emprego de métodos analíticos adequados para avaliar a sua presença em compartimentos ambientais e a contaminação de alimentos com esses agentes. Os pesticidas da classe das estrobilurinas vêm se tornando os mais utilizados para o controle dos fungos e apesar da propagada baixa toxicidade e rápida degradação, estudos devem ser realizados para averiguar o nível de exposição dos humanos a tais substâncias. Estudos com as estrobilurinas (azoxistrobina, cresoxim-metílico, dimoxistrobina, fluoxastrobina, picoxistrobina, piraclostrobina e trifloxistrobina) utilizando o eletrodo de trabalho de diamante dopado com boro (DDB) foram realizados por voltametria cíclica e voltametria de onda quadrada (SWV) e indicaram dois picos de oxidação (varredura anódica) em potenciais distintos. Dados experimentais e da literatura permitiram supor que para cresoxim-metílico e dimoxistrobina o primeiro pico de oxidação tem um mecanismo irreversível com 2 mols de elétrons por mol de analito e o segundo pico de oxidação com mecanismo quase-reversível. Para picoxistrobina, os dois picos de oxidação são irreversíveis com 2 mols de elétrons por mol de analito. Para piraclostrobina os dois picos de oxidação são quase-reversíveis. Métodos por SWV foram desenvolvidos utilizando DDB para determinação de cresoxim-metílico, picoxistrobina e piraclostrobina. As varreduras anódicas foram feitas entre: +1000 a +1750 mV (medição do sinal em +1420 mV) para cresoxim-metílico; +1100 a +1800 mV (medição do sinal em +1450 mV) para picoxistrobina e +1050 a +2100 mV (medição do sinal em +1280 mV) para piraclostrobina. O eletrólito suporte foi tampão acetato (0,05 mol L-1; pH 4,0) para a determinação de cresoxim-metílico e piraclostrobina e tampão Britton-Robinson (0,04 mol L-1; pH 2,0) para a picoxistrobina. Resposta analítica linear para cresoxim-metílico foi do limite de quantificação, LOQ, (0,9 umol L-1 ou 0,27 mg L-1) até 34,0 μmol L-1 com R2> 0,999. Para picoxistrobina a faixa linear foi do LOQ (0,7 mol L-1 ou 0,25 mg L-1) a 20,0 μmol L-1 (R2> 0,994). Já para piraclostrobina a faixa linear foi do LOQ (0,8 μmol L-1 ou 0,32 mg L-1) a 20,0 μmol L-1 (R2> 0,991). Os métodos foram aplicados na análise de amostras de suco de uva (cresoxim-metílico e piraclostrobina) e águas naturais (picoxistrobina e piraclostrobina). As recuperações variaram de 91,6 a 105,3 porcento dependendo da estrobilurina. Os métodos propostos foram comparados com cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e os resultados não indicaram diferença significativa entre eles. Amostras de suco de uva comercial foram fortificadas na concentração do limite máximo permitido pela legislação, sendo o analito pré-concentrado dez vezes por extração em fase sólida (SPE), com cartucho C18, obtendo-se recuperações entre 95,4 a 99,5 porcento dependendo da estrobilurina. Dados experimentais indicaram que não houve degradação térmica significativa para as estrobilurinas em soluções aquecidas a 60 °C durante 2 h. Não foi possível propor um perfil simples de cinética para degradação por exposição ao UV para o cresoxim-metílico. Para picoxistrobina e piraclostrobina, um modelo de cinética de segunda ordem pode ser atribuído para a degradação por exposição ao UV. Métodos com a abordagem de análise por injeção em batelada (BIA) com detecção amperométrica no eletrodo de DDB foram desenvolvidos para a determinação de dimoxistrobina e picoxistrobina em águas naturais. Os métodos apresentaram uma frequência de análise de 180 injeções h-1 (dimoxistrobina) e 108 injeções h-1 (picoxistrobina), e precisão satisfatória (abaixo de 5 porcento). Resposta analítica linear para dimoxistrobina foi de 1,3 μmol L-1 (0,41 mg L-1) a 60,0 μmol L-1 com R2> 0,999 e para picoxistrobina foi de 5,3 μmol L-1 (1,95 mg L-1) e 100,0 μmol L-1 (R2> 0,999). Valores de recuperação obtidos nas amostras de águas naturais fortificadas com os analitos foram entre 80,2 e 105,6 porcento dependendo do analito. Além disso, uma estratégia simples para detectar a presença de moléculas interferentes em amostras de água com base na amperometria de múltiplos pulsos foi apresentada com sucesso. Um método voltamétrico de redissolução anódica por pulso diferencial usando o eletrodo de filme de bismuto foi desenvolvido para a determinação de picoxistrobina em amostras de urina e águas naturais. O ciclo de medição começou com a aplicação de um potencial de deposição de -700 mV durante 60 s para a formação in situ do filme Bi e a acumulação do analito. A varredura de potencial foi no sentido anódico entre +790 e +1050 mV. Provou-se que, nas condições empregadas, uma quantidade significativa de filme de Bi ainda está presente na superfície do eletrodo de carbono vítreo após a varredura anódica, com uma velocidade de 40 mV s-1. A presença de Bi é fundamental para a acumulação e oxidação de picoxistrobina (pico máximo em +954 mV) durante redissolução. O eletrólito suporte foi HCl 1,0 mol L-1. Um procedimento de limpeza foi desenvolvido a fim de minimizar o efeito de memória. Resposta analítica linear para picoxistrobina foi observada de 2,8 μmol L-1 (1,0 mg L-1) até 19,0 μmol L-1 (R2> 0,994). SPE permitiu a pré-concentração do analito e eliminou as interferências nas amostras de urina. Recuperações de 89,3 a 104,8 porcento foram encontradas e a interferência das outras estrobilurinas ao método foram avaliadas. O método proposto foi comparado com HPLC e os resultados indicam que não houve diferença significativa entre eles. / [en] The monitoring of pesticide residues is extremely important and this is accomplished by the use of methods to assess their presence in environmental compartments and in food stuff contaminated with these agents. The pesticides of the strobilurin class have become the most widely used for fungi control and despite the low toxicity and rapid degradation, studies should be conducted to ascertain the level of human exposure to such substances. Studies with the strobilurin pesticides (azoxystrobin, kresoxim-methyl, dimoxystrobin, fluoxastrobin, picoxystrobin, pyraclostrobin and trifloxystrobin) were performed by cyclic voltammetry and square wave voltammetry (SWV) using the boron-doped diamond (BDD). Results indicated two oxidation peaks (anodic scan) at different potentials. Based on experimental data and literature it is assumed that for kresoxim-methyl and dimoxystrobin the first oxidation peak comes from an irreversible mechanism involvieng 2 moles of electrons per mole of analyte while the second oxidation peak is from a quasi-reversible mechanism. For picoxystrobin, the two oxidation peaks are from irreversible processes involving 2 moles of electrons per mole of analyte. For pyraclostrobin, the two oxidation peaks are from quasi-reversible processes. SWV methods were developed for determination of kresoxim-methyl, pyraclostrobin and picoxystrobin using the BDD. The anodic scans were made between: +1000 to +1750 mV (measured signal at +1420 mV) for kresoxim-methyl; +1100 to +1800 mV (measured signal at +1450 mV) for picoxystrobin and +1050 to +2100 mV (measured signal at +1280 mV) for pyraclostrobin. The supporting electrolyte was acetate buffer (0.05 mol L-1, pH 4.0) for the determination of kresoxim-methyl and pyraclostrobin and Britton-Robinson buffer (0.04 mol L-1, pH 2.0) to picoxystrobin. Linear analytical response to kresoxim-methyl was the limit of quantification, LOQ (0.9 μmol L-1 or 0.27 mg L-1) to 34.0 μmol L-1 with R2> 0.999. For picoxystrobin the linear range was from LOQ (0.7 μmol L-1 or 0.25 mg L-1) to 20.0 μmol L-1 (R2> 0.994). Pyraclostrobin presented linear range from LOQ (0.8 μmol L-1 and 0.32 mg L-1) to 20.0 μmol L-1 (R2> 0.991). The methods were applied in the analysis of grape juice samples (kresoxim-methyl and pyraclostrobin) and in natural waters (picoxystrobin and pyraclostrobin). The recoveries ranged from 91.6 to 105.3 percent depending on the strobilurin. The results obtained with the proposed methods were compared with the ones achieved by high performance liquid chromatography (HPLC) indicating no significant difference between them. Commercial grape juice samples were fortified at the maximum concentration allowed legislation and the analytes were pre-concentrated (tenfold) by solid phase extraction (SPE) in a C18 cartridge analyte Recoveries were between 95.4 to 99.5 percent depending on the strobilurin. Experimental data indicate that no significant thermal degradation occurred for strobilurins in solutions heated at 60 °C for 2 h. It was not possible to propose a simple kinetic profile for the UV degradation of kresoxim-methyl. However, for picoxystrobin and pyraclostrobin, a second-order kinetic model explains their degradation profile. Methods using batch injection analysis (BIA) with amperometric detection on a BDD electrode have also been developed for the determination of picoxystrobin and dimoxystrobin in natural waters. The methods showed an analytical frequency of 180 injections h-1 (dimoxystrobin) and 108 injections h-1 (picoxystrobin) and satisfactory precision (less than 5 percent). Linear analytical response for dimoxystrobin was from 1.3 μmol L-1 (0.41 mg L-1) to 60.0 μmol L-1 with R2> 0.999 while for picoxystrobin, the range was from 5.3 μmol L-1 (1.95 mg L-1) to 100.0 μmol L-1 (R2> 0.999). Recoveries achieved for analyte fortified water samples were between 80.2 and 105.6 percent depending on the analyte. In addition, a simple strategy to detect the presence of interfering molecules in water samples, based on multiple pulse amperometry, was successfully introduced. A stripping anodic differential pulse voltammetric method using the bismuth film electrode was developed for the determination picoxystrobin in urine samples and in natural waters. The measurement cycle started with the application of a deposition potential of -700 mV for 60 s for the in situ formation of the Bi film and for the accumulation of analyte. The potential was scanned in the anodic direction between +790 and +1050 mV. It has been proven that, under the conditions employed, a significant amount of Bi film is still present on the surface of the glassy carbon electrode after anodic sweep, with a speed of 40 mV s-1. The presence of Bi is essential for the accumulation and oxidation of picoxystrobin (maximum peak at +954 mV) during stripping. The supporting electrolyte was HCl 1.0 mol L-1. A cleaning procedure was developed to minimize the memory effect. Analytical linear response was observed for picoxystrobin from 2.8 μmol L-1 (1.0 mg L-1) to 19.0 μmol L-1 (R2> 0.994). SPE allowed the pre-concentration of the analyte and elimination of interferences from urine samples. Recoveries from 89.3 to 104.8 percent were found. Interference of other strobilurin the method were evaluated. The proposed method was compared with HPLC and the results indicate no significant difference between them.

This dissertation thesis presents newly developed electrode materials based on porous boron- doped diamond (BDDporous) and their potential applications in electroanalysis. Particularly, these novel BDDporous electrodes (twelve in total) were thoroughly electrochemically characterised and compared, and the ones with the most promising properties were selected to develop reliable voltammetric methods for detecting the neurotransmitter dopamine. Initially, the impact of selected fabrication parameters on the final properties and electrochemical behaviour of novel BDDporous electrodes was clarified; the following factors were specifically studied: (1) deposition template used, (2) boron-doping level, (3) growth time of the individual layers (i.e., porosity), (4) number of deposited layers (i.e., thickness), and (5) content of non-diamond (sp2 ) carbon impurities. Alterations in deposition conditions naturally resulted in BDDporous electrodes with diverse (i) structural and morphological features, which were investigated by scanning electron microscopy and Raman spectroscopy, and (ii) physical and electrochemical characteristics, examined by cyclic voltammetry. Besides, to assess the suitability of selected BDDporous electrodes for dopamine detection, other parameters, such as susceptibility to...

A problemática envolvendo os efluentes têxteis decorre principalmente da elevada coloração que apresentam, devido à presença de corantes que além de serem quimicamente estáveis, podem ser tóxicos e/ou carcinogênicos. Logo, quando são descartados in natura no meio ambiente causam problemas estéticos e, sobretudo, ambientais mesmo em baixas concentrações, além da possibilidade de serem nocivos à saúde humana e dos animais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a degradação eletroquímica de dois corantes têxteis, Reativo Azul 19 (RA-19) e o Reativo Preto 5 (RP-5) via Oxidação Anódica (OA), utilizando ânodos de Diamante Dopado com Boro (DDB) suportados em titânio ou em nióbio, via processo Eletro-Fenton (EF) e pela combinação dos processos com H2O2 eletrogerado e OA (CP), usando um eletrodo de Carbono Vítreo Reticulado (CVR) como cátodo. As degradações foram realizadas em célula eletroquímica de um compartimento e em reator de fluxo do tipo filtro-prensa com dois compartimentos. A eficiência das degradações foi monitorada pelas técnicas de espectrofotometria no UV-VIS, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) e análise do teor de Carbono Orgânico Total (COT). As variáveis estudadas foram densidade de corrente (10-100 mA cm-2 em célula e 4-41 mA cm-2 em reator), dopagem do eletrodo de DDB/Ti (5.000 e 15.000 ppm B/C), concentração inicial dos íons Fe2+ (0-0,10 mmol L-1) e dos corantes (10-250 mg L-1). As degradações dos corantes apresentaram uma cinética de pseudo ordem zero; exceto quando o corante RP-5 foi degradado pelo processo EF, sendo o melhor ajuste ao modelo de pseudo primeira ordem. Além disso, em iguais condições eletroquímicas o corante RP-5 foi degradado em menor tempo em relação ao RA-19; sendo que em todos os processos estudados os corantes foram totalmente removidos. Considerando a OA em célula com os eletrodos de DDB/Ti, a degradação foi positivamente influenciada pelo aumento da densidade de corrente e dopagem do eletrodo, especialmente em relação a cinética. Além disso, os corantes RA-19 e RP-5 foram completamente removidos em 35 e 50 min de eletrólise quando 100 mA cm-2 foi aplicada ao eletrodo de DDB/Ti dopado com 15.000 ppm relação B/C. Em 2 h, 37% em mineralização foi observado para ambos os corantes e a toxicidade do RA-19 diminuiu contra as bactérias Vibrio fischeri. Ainda nessa condição total mineralização foi alcançada após 8 h de degradação. A remoção de COT foi favorecida utilizando o reator contendo os eletrodos de DDB/Nb e CVR ao invés da célula eletroquímica, chegando a percentuais de 84 e 82% em 30 e 90 min para os corantes RA-19 e RP-5 que foram removidos em 7,5 e 5 min, respectivamente, quando a densidade de 41 mA cm-2 foi aplicada ao DDB/Nb durante a degradação via exclusivamente OA. Entre os processos realizados no reator, o EF foi o energeticamente mais favorável, promovendo remoção em COT de 60 e 74% para os corantes RA-19 e RP-5 com consumo energético de 204 e 208 kWh kg-1, além disso, a completa remoção dos corantes ocorreu em 15 e 7,5 min, respectivamente, quando o eletrólito continha íons Fe2+ na concentração de 0,10 mmol L-1 e aplicando-se -0,4 V vs Ag/AgCl ao eletrodo de CVR. Na degradação os corantes via CP o RA-19 e RP-5 foram completamente removidos em 30 e 15 min com mineralização de 72 e 82% em 90 min associada a consumos energéticos de 562 e 745 kWh kg-1, respectivamente, quando 41 mA cm-2 foi aplicada ao DDB/Nb. Por fim, concluiu-se que os resultados das degradações dos corantes foram promissores, já que rápida remoção dos corantes foi observada, além da parcial mineralização. Logo os processos propostos podem ser aplicados na remoção dos corantes em água; sendo necessários realizar mais estudos, principalmente em relação ao material eletródico e configuração do sistema eletroquímico visando a aplicação industrial. / The main problem involving the textile wastewater is theirs high coloration since they present dyes, which are chemically stable and can be toxic and/or carcinogenic. Therefore, when the textile wastewater are discarded in nature in the environment, even in low concentrations, they may cause not only aesthetic and environmental problems, but also can be harmful to human and animal health. In this context, the aim of the study was to evaluate the electrochemical degradation of two textile dyes, Reactive Blue 19 (RB-19) and Black 5 (RB-5) via Anodic Oxidation (AO) using as anodes Boron Doped Diamond electrodes (BDD) supported on titanium or niobium, via Electro-Fenton (EF) process and by combination of processes with electrogenerated H2O2 and AO (CP) using a Reticulated Vitreous Carbon electrode (RVC) as cathode. The degradations assays were carried out in an electrochemical cell with one compartment and in a filter-press flow reactor with two compartments. The efficiency of degradation was monitored by UV-VIS spectrophotometry, High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and analysis of Total Organic Carbon (TOC). The variables studied were current density (10-100 mA cm-2 for cell and 4-41 mA cm-2 for reactor), doping of the BDD/Ti electrodes (5,000 e 15,000 ppm B/C), initial concentration of the Fe2+ ions (0-0,10 mmol L-1) and dyes (10-250 mg L-1). The kinetic results showed that the removal of dyes followed the model of pseudo zero order; except when the RB-5 dye was degraded by EF process, which the best fitted was to pseudo first order model. Furthermore, for equal conditions the RB-5 was degraded in less time in comparison to the RB-19. In addition, the dyes were fully removed in all the processes studied. Regarding the AO in cell with BDD/Ti, the degradation was positively influenced by the increasing in current density and doping of the electrode, primarily the kinetics parameters. In addition, total removal of RB-19 and RB-5 was achieved in 35 and 50 min of electrolysis when 100 mA cm-2 was applied to the electrode doped with 15,000 ppm ratio B/C. In 2 h, 37% in mineralization was attained for both dyes and the toxicity effect of the RB-19 decreased against the bacteria Vibrio fischeri. In this condition, total TOC removed was also reached after 8 h. The TOC removal was enhanced using the reactor fitted with BDD/Nb and RVC instead of the electrochemical cell, achieving TOC removal of 84 and 82% in 30 and 90 min for RB-19 and RB-5 which were removed in 7.5 and 5 min, respectively, when 41 mA cm-2 was applied to the BDD/Nb in the degradation exclusively via AO. Among the processes carried out in the reactor, the EF was the energetically most favourable since TOC removal of 60 and 74% for RB-19 and RB-5 with energy consumption of 204 and 208 kWh kg-1 were noted. In addition, the RB-19 and RB-5 were completely removed in 15 and 7.5 min, respectively, when the electrolyte containing 0.10 mmol L-1 of Fe2+ ions and -0.4 V vs Ag/AgCl was applied to CVR electrode. The combination of processes with electrogenerated H2O2 and AO for degradation of the dyes removed the RB-19 and RB-5 in 30 and 15 min with mineralization of 71.6 and 81.8% in 90 min associated to energy consumptions of 562 and 745 kWh kg-1 respectively, when 41 mA cm-2 was applied to BDD/Nb. Therefore, the degradation results of the dyes were promised since quickly removal of the dyes and partial mineralization were observed hence the proposed processes could be used to remove the dyes from water. However, more studies are needed to enable an industrial application, especially regarding the electrode material and configuration of the electrochemical system.

A problemática envolvendo os efluentes têxteis decorre principalmente da elevada coloração que apresentam, devido à presença de corantes que além de serem quimicamente estáveis, podem ser tóxicos e/ou carcinogênicos. Logo, quando são descartados in natura no meio ambiente causam problemas estéticos e, sobretudo, ambientais mesmo em baixas concentrações, além da possibilidade de serem nocivos à saúde humana e dos animais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a degradação eletroquímica de dois corantes têxteis, Reativo Azul 19 (RA-19) e o Reativo Preto 5 (RP-5) via Oxidação Anódica (OA), utilizando ânodos de Diamante Dopado com Boro (DDB) suportados em titânio ou em nióbio, via processo Eletro-Fenton (EF) e pela combinação dos processos com H2O2 eletrogerado e OA (CP), usando um eletrodo de Carbono Vítreo Reticulado (CVR) como cátodo. As degradações foram realizadas em célula eletroquímica de um compartimento e em reator de fluxo do tipo filtro-prensa com dois compartimentos. A eficiência das degradações foi monitorada pelas técnicas de espectrofotometria no UV-VIS, Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) e análise do teor de Carbono Orgânico Total (COT). As variáveis estudadas foram densidade de corrente (10-100 mA cm-2 em célula e 4-41 mA cm-2 em reator), dopagem do eletrodo de DDB/Ti (5.000 e 15.000 ppm B/C), concentração inicial dos íons Fe2+ (0-0,10 mmol L-1) e dos corantes (10-250 mg L-1). As degradações dos corantes apresentaram uma cinética de pseudo ordem zero; exceto quando o corante RP-5 foi degradado pelo processo EF, sendo o melhor ajuste ao modelo de pseudo primeira ordem. Além disso, em iguais condições eletroquímicas o corante RP-5 foi degradado em menor tempo em relação ao RA-19; sendo que em todos os processos estudados os corantes foram totalmente removidos. Considerando a OA em célula com os eletrodos de DDB/Ti, a degradação foi positivamente influenciada pelo aumento da densidade de corrente e dopagem do eletrodo, especialmente em relação a cinética. Além disso, os corantes RA-19 e RP-5 foram completamente removidos em 35 e 50 min de eletrólise quando 100 mA cm-2 foi aplicada ao eletrodo de DDB/Ti dopado com 15.000 ppm relação B/C. Em 2 h, 37% em mineralização foi observado para ambos os corantes e a toxicidade do RA-19 diminuiu contra as bactérias Vibrio fischeri. Ainda nessa condição total mineralização foi alcançada após 8 h de degradação. A remoção de COT foi favorecida utilizando o reator contendo os eletrodos de DDB/Nb e CVR ao invés da célula eletroquímica, chegando a percentuais de 84 e 82% em 30 e 90 min para os corantes RA-19 e RP-5 que foram removidos em 7,5 e 5 min, respectivamente, quando a densidade de 41 mA cm-2 foi aplicada ao DDB/Nb durante a degradação via exclusivamente OA. Entre os processos realizados no reator, o EF foi o energeticamente mais favorável, promovendo remoção em COT de 60 e 74% para os corantes RA-19 e RP-5 com consumo energético de 204 e 208 kWh kg-1, além disso, a completa remoção dos corantes ocorreu em 15 e 7,5 min, respectivamente, quando o eletrólito continha íons Fe2+ na concentração de 0,10 mmol L-1 e aplicando-se -0,4 V vs Ag/AgCl ao eletrodo de CVR. Na degradação os corantes via CP o RA-19 e RP-5 foram completamente removidos em 30 e 15 min com mineralização de 72 e 82% em 90 min associada a consumos energéticos de 562 e 745 kWh kg-1, respectivamente, quando 41 mA cm-2 foi aplicada ao DDB/Nb. Por fim, concluiu-se que os resultados das degradações dos corantes foram promissores, já que rápida remoção dos corantes foi observada, além da parcial mineralização. Logo os processos propostos podem ser aplicados na remoção dos corantes em água; sendo necessários realizar mais estudos, principalmente em relação ao material eletródico e configuração do sistema eletroquímico visando a aplicação industrial. / The main problem involving the textile wastewater is theirs high coloration since they present dyes, which are chemically stable and can be toxic and/or carcinogenic. Therefore, when the textile wastewater are discarded in nature in the environment, even in low concentrations, they may cause not only aesthetic and environmental problems, but also can be harmful to human and animal health. In this context, the aim of the study was to evaluate the electrochemical degradation of two textile dyes, Reactive Blue 19 (RB-19) and Black 5 (RB-5) via Anodic Oxidation (AO) using as anodes Boron Doped Diamond electrodes (BDD) supported on titanium or niobium, via Electro-Fenton (EF) process and by combination of processes with electrogenerated H2O2 and AO (CP) using a Reticulated Vitreous Carbon electrode (RVC) as cathode. The degradations assays were carried out in an electrochemical cell with one compartment and in a filter-press flow reactor with two compartments. The efficiency of degradation was monitored by UV-VIS spectrophotometry, High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and analysis of Total Organic Carbon (TOC). The variables studied were current density (10-100 mA cm-2 for cell and 4-41 mA cm-2 for reactor), doping of the BDD/Ti electrodes (5,000 e 15,000 ppm B/C), initial concentration of the Fe2+ ions (0-0,10 mmol L-1) and dyes (10-250 mg L-1). The kinetic results showed that the removal of dyes followed the model of pseudo zero order; except when the RB-5 dye was degraded by EF process, which the best fitted was to pseudo first order model. Furthermore, for equal conditions the RB-5 was degraded in less time in comparison to the RB-19. In addition, the dyes were fully removed in all the processes studied. Regarding the AO in cell with BDD/Ti, the degradation was positively influenced by the increasing in current density and doping of the electrode, primarily the kinetics parameters. In addition, total removal of RB-19 and RB-5 was achieved in 35 and 50 min of electrolysis when 100 mA cm-2 was applied to the electrode doped with 15,000 ppm ratio B/C. In 2 h, 37% in mineralization was attained for both dyes and the toxicity effect of the RB-19 decreased against the bacteria Vibrio fischeri. In this condition, total TOC removed was also reached after 8 h. The TOC removal was enhanced using the reactor fitted with BDD/Nb and RVC instead of the electrochemical cell, achieving TOC removal of 84 and 82% in 30 and 90 min for RB-19 and RB-5 which were removed in 7.5 and 5 min, respectively, when 41 mA cm-2 was applied to the BDD/Nb in the degradation exclusively via AO. Among the processes carried out in the reactor, the EF was the energetically most favourable since TOC removal of 60 and 74% for RB-19 and RB-5 with energy consumption of 204 and 208 kWh kg-1 were noted. In addition, the RB-19 and RB-5 were completely removed in 15 and 7.5 min, respectively, when the electrolyte containing 0.10 mmol L-1 of Fe2+ ions and -0.4 V vs Ag/AgCl was applied to CVR electrode. The combination of processes with electrogenerated H2O2 and AO for degradation of the dyes removed the RB-19 and RB-5 in 30 and 15 min with mineralization of 71.6 and 81.8% in 90 min associated to energy consumptions of 562 and 745 kWh kg-1 respectively, when 41 mA cm-2 was applied to BDD/Nb. Therefore, the degradation results of the dyes were promised since quickly removal of the dyes and partial mineralization were observed hence the proposed processes could be used to remove the dyes from water. However, more studies are needed to enable an industrial application, especially regarding the electrode material and configuration of the electrochemical system.

In this work, an electrochemical method based on a cyt c biosensor has been developed, for the detection of selected arsenic and cyanide compounds. Boron Doped Diamond (BDD) electrode was used as a transducer, onto which cyt c was immobilised and used for direct determination of Prussian blue, potassium cyanide and arsenic trioxide by inhibition mechanism. The sensitivity as calculated from cyclic voltammetry (CV) and square wave voltammetry (SWV), for each analyte in phosphate buffer (pH= 7) was found to be (1.087- 4.488 ×10-9 M) and the detection limits ranging from 0.0043- 9.1 μM. These values represent a big improvement over the current Environmental Protection Agency (EPA) and World Health Organisation (WHO) guidelines.

In this work, an electrochemical method based on a cyt c biosensor has been developed, for the detection of selected arsenic and cyanide compounds. Boron Doped Diamond (BDD) electrode was used as a transducer, onto which cyt c was immobilised and used for direct determination of Prussian blue, potassium cyanide and arsenic trioxide by inhibition mechanism. The sensitivity as calculated from cyclic voltammetry (CV) and square wave voltammetry (SWV), for each analyte in phosphate buffer (pH= 7) was found to be (1.087- 4.488 ×10-9 M) and the detection limits ranging from 0.0043- 9.1 μM. These values represent a big improvement over the current Environmental Protection Agency (EPA) and World Health Organisation (WHO) guidelines.

Magister Scientiae - MSc / In this work, an electrochemical method based on a cyt c biosensor has been developed, for the detection of selected arsenic and cyanide compounds. Boron Doped Diamond (BDD) electrode was used as a transducer, onto which cyt c was immobilised and used for direct determination of Prussian blue, potassium cyanide and arsenic trioxide by inhibition mechanism. The sensitivity as calculated from cyclic voltammetry (CV) and square wave voltammetry (SWV), for each analyte in phosphate buffer (pH= 7) was found to be (1.087- 4.488 ×10-9 M) and the detection limits ranging from 0.0043- 9.1 μM. These values represent a big improvement over the current Environmental Protection Agency (EPA) and World Health Organisation (WHO) guidelines. / South Africa

?rea de concentra??o: Qu?mica anal?tica. / Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2016-12-21T13:02:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) glauber_antonio_reis_andrade.pdf: 2400963 bytes, checksum: 99ec593844d6ba3a1107158d86656739 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-01-21T11:09:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 9 bytes, checksum: 42dd12a06de379d3ffa39b67dc9c7aff (MD5) glauber_antonio_reis_andrade.pdf: 2400963 bytes, checksum: 99ec593844d6ba3a1107158d86656739 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-21T11:09:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 9 bytes, checksum: 42dd12a06de379d3ffa39b67dc9c7aff (MD5) glauber_antonio_reis_andrade.pdf: 2400963 bytes, checksum: 99ec593844d6ba3a1107158d86656739 (MD5) Previous issue date: 2016 / A Teofilina (TF), Clindamicina (CM), Varfarina (VF) e Verapamil (VP) s?o f?rmacos de baixo ?ndice terap?utico que necessitam de um controle de qualidade rigoroso na elabora??o de suas formula??es. O desenvolvimento de m?todos mais simples e r?pidos para doseamento desses medicamentos ? de grande interesse no setor farmac?utico. Neste sentido, o presente trabalho apresenta uma nova metodologia para determina??o desses f?rmacos por amperometria de m?ltiplos pulsos (MPA) acoplada ao sistema de an?lise por inje??o em batelada (BIA), utilizando o eletrodo de Diamante dopado com Boro (DDB). A an?lise em BIA foi realizada em uma c?lula eletroqu?mica do tipo Wall Jet, onde as inje??es foram realizadas por meio de uma micropipeta autom?tica ou, manualmente, por uma seringa descart?vel para TF, CM e VF, mostrando a possibilidade de diminuir custo do sistema de an?lise. O comportamento eletroqu?mico da TF, CM, VF e VP foi investigado por voltametria c?clica e os eletr?litos suportes escolhidos foram o ?cido sulf?rico 0,1 mol L-1, tamp?o fosfato 0,1 mol L-1 (pH 7,0), tamp?o fosfato 0,1 mol L-1 (pH 7,0) com 10% de ?lcool et?lico e ?cido sulf?rico 0,2 mol L-1, respectivamente. Nesses eletr?litos tr?s f?rmacos apresentaram um ?nico processo de oxida??o: a TF em +1,33V, a CM em +1,18 V e a VF em +0,90 V. J? o VP apresentou tr?s processos de oxida??o entre +1,2V e +1,5V, al?m de um processo de redu??o em +0,2V depende das oxida??es. A detec??o MPA-BIA foi baseada na aplica??o de um pulso de potencial de detec??o e outro de limpeza do DDB para tr?s f?rmacos. Neste caso, os pulsos de potencial para detec??o da TF, CM e VF foram todos aplicados por 100ms em +1,5V, +1,6V e +1,2V, respectivamente. Para determina??o do VP foram utilizados tr?s pulsos de potencial, um para oxida??o do VP (gerador) em +1,6V/50ms, um para redu??o do produto gerado (coletor) e quantifica??o do VP em -0,1V/30ms, e um terceiro em +1,1V/100ms para limpeza da superf?cie do DDB. A velocidade de inje??o da MA foi otimizada em 100?L s-1, exceto para VP que foi de 47?Ls-1, e com a SD a velocidade de inje??o foi de aproximadamente 107 ?Ls-1 pra a TF, CM e VF, proporcionando uma frequ?ncia anal?tica te?rica de pelo menos 53 determina??es por hora desses f?rmacos. Um baixo desvio padr?o relativo (10 medidas) foi obtido para todos os f?rmacos, n?o ultrapassando 3,0% tanto pela inje??o autom?tica quanto pela manual. As curvas anal?ticas foram estabelecidas e uma boa faixa linear foi obtida para todos os f?rmacos com pelo menos duas ordens de concentra??o. Os coeficientes de correla??o linear para todas as regress?es foram maiores que 0,992 em todos os estudos. Os estudos de adi??o e recupera??o mostraram valores pr?ximos a 100 % para todas as amostras farmac?uticas analisadas. O m?todo proposto usando a inje??o autom?tica e manual foi devidamente validado pelo m?todo oficial para cada um dos f?rmacos avaliados. Portanto, a detec??o MPA-BIA usando o eletrodo de DDB mostrou ser uma alternativa mais simples e r?pida para determina??o da TF, CM, VF e VP em formula??es farmac?uticas, possibilitando ainda uma diminui??o do custo do sistema BIA pela substitui??o da micropipeta autom?tica por uma seringa descart?vel. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2016. / Theophylline (TF), Clindamycin (CM), Warfarin (VF) and Verapamil (VP) are drugs of narrow therapeutic index that require a strict quality control in the preparation of their formulations. Thus, the development of simple and rapid methods for determination of these drugs is very important in the pharmaceutical industry. In this sense, this paper presents a new methodology for determination of these drugs by multiple-pulse amperometry (MPA) coupled to batch injection analysis (BIA), using the boron-doped diamond (BDD) electrode. The analysis in BIA system was performed in an electrochemical cell (Wall Jet), where the injections were performed by automatic micropipette or manually by an disposable syringe for TF, CM and VF, showing a possibility to reduction of the analysis cost. The electrochemical behavior of the analytes was investigated by cyclic voltammetry and the support electrolytes were chosen for TF, CM, VF and VP in medium of sulfuric acid 0.1 mol L-1, phosphate buffer 0.1 mol L-1 (pH 7.0), phosphate buffer 0.1 mol L-1 (pH 7.0) with 10% ethyl alcohol and sulfuric acid 0.2 mol L-1, respectively. In these conditions, three drugs exhibited a single oxidation process: TF in +1.33V, the CM in +1.18V and the VF in +0.90V (vs Ag/AgCl). Already the VP presented three oxidation processes between +1.2V and +1.5V, besides a reduction process in +0.20 V that depends on the oxidation. The MPA-BIA detection for three drugs (TF, CM, VF) was based on the application of two potential pulses, one for detection and other for cleaning BDD electrode. In this case, the potential pulses to detection the TF, CM and VF were all applied for 100ms at +1.5V, +1.2V and +1.6 V, respectively. In determination of the VP, were used three potential pulses, one for oxidation of VP (generator potential pulse) in +1.6V/50ms, one for reducing the generated product (collector potential pulse) and performed quantification of VP in -0.1V/30ms, and a third potential pulse at +1.1V/100ms for cleaning BDD electrode. The injection speed using automatic micropipette was 100?L s-1, except for VP that was 47?Ls-1, and injection speed by insulin syringe was approximately 107?Ls-1, which provide theoretical analytical frequency of at least 53 determinations per hour of these drugs. A low standard relative deviation (10 measures) was obtained for all drugs, not extending beyond 3.0% by both injections systems. The analytical curves were established and a good linear range was obtained for all drugs with at least two orders of concentration. The linear correlation coefficients for all regressions were higher than 0.992. The addition and recovery studies show values close to 100% for all drug samples analyzed. The proposed method using automatic and manual injection was validated by official method for each analyte. Therefore, this paper presented a fast and simple method for the determination of TF, CM, VF and VP in pharmaceutical formulations using BIA-MPA detection with BBD electrode. Moreover, this work demonstrated an inexpensive method for application in routine analysis of narrow therapeutic index drugs, mainly using a manual injection in BIA system by an disposable syringe.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In this work we investigated the potentiality of batch injection analysis with square-wave voltammetry (BIA-SWV) detection for simultaneous determination of Zn and naphazoline (NAF) and batch injection analysis with multiple pulse amperometric (BIA-MPA) detection for simultaneous determination of NAF and pheniramine (FEN) or NAF and chlorpheniramine (CLO). In both methods, boron-doped diamond (BDD) was used as working electrode. For the simultaneous determination of Zn and NAF by BIA-SWV, the following conditions have been optimized: supporting electrolyte: acetate buffer 0.05 mol L-1 (pH = 4.7), injection volume: 100 μL, deposition time (Zn): 5 s, deposition potential (Zn) -1.5 V, : 100 s-1, a: 60 mV, ΔEs: 6 mV. Under these conditions, the method showed linear response range between 10 and 60 μmol L-1 for Zn (r = 0.992) and between 3.0 e 21 μmol L-1 for NAF (r = 0.999), high analytical frequency (70 injections h-1) and LOD of 0.126 μmol L-1 and 0.04 μmol L-1 for Zn and NAF, respectively. In the study of repeatability (n = 20), the calculated RSD were 0.98% and 0.97% for Zn and NAF, respectively. The simultaneous determination of NAF and FEN or NAF and CLO by BIA-MPA was performed with the application of three sequential pulses in function of time to the BDD electrode using Britton-Robinson Buffer solution 0.12 mol L-1 (pH = 10.0) as supporting electrolyte. At +1.1 V/50 ms, FEN or CLO was detected (oxidation) without interference of NAF. At +1.3 V/50 ms, both compounds (FEN + NAF or CLO + NAF) were oxidized. The current of NAF can then be obtained by subtraction of the currents detected during application of both potential pulses using a correction factor. The proposed method presented good ability (RSD = 1.7 and 4.0% for FEN and NAF; 2.1% and 3.6% for CLO and NAF, respectively; n=20); high analytical frequency (110 injections h-1), linear concentration range between 16 e 100 μmol L-1 for FEN and CLO (r > 0.996) and between 2 e 15 μmol L-1 for NAF (r > 0.997). The LOD calculated were 0.367, 0.361 e 0.148 μmol L-1, for FEN, CLO and NAF, respectively. The proposed methods were used for determination of these compounds in pharmaceutical samples. The obtained results were statistically similar to that obtained by HPLC (NAF, FEN and CLO) and atomic spectroscopy (Zn). / No presente trabalho investigou-se a potencialidade do sistema de análise por injeção em batelada com detecção por voltametria de onda quadrada (BIA-SWV) para determinação simultânea de Zn e nafazolina (NAF) e do sistema análise por injeção em batelada com detecção por amperometria de múltiplos pulsos (BIA-MPA) para determinação simultânea de NAF e feniramina (FEN) ou NAF e clorfeniramina (CLO). Em ambos os métodos, diamante dopado com boro (BDD) foi usado como eletrodo de trabalho. Para determinação simultânea de Zn e NAF empregando BIA-SWV, as seguintes condições foram otimizadas: eletrólito de suporte: tampão acetato 0,05 mol L-1 (pH = 4,7), volume de injeção: 100 μL, tempo de deposição (Zn): 5 s, potencial de deposição (Zn): -1,5 V, : 100 s-1, a: 60 mV, ΔEs: 6 mV. Nestas condições, o método apresentou faixa linear de resposta entre 10 e 60 μmol L-1 para Zn (r = 0,992) e entre 3,0 e 21 μmol L-1 para NAF (r = 0,999), frequência analítica de 70 injeções h-1 e limites de detecção de 0,126 μmol L-1e 0,04 μmol L-1 para Zn e NAF, respectivamente. No estudo de repetibilidade (n = 20), os DPRs foram calculados 0,98% e 0,97% para Zn e NAF, respectivamente. A determinação simultânea de NAF e FEN ou NAF e CLO por BIA-MPA foi realizada através da aplicação de dois pulsos de potenciais em função do tempo ao eletrodo de BDD usando tampão BR 0,12 mol L-1 (pH = 10) como eletrólito suporte. Em +1,1 V/50 ms, FEN ou CLO foram oxidadas livre da interferência de NAF. Em +1,3 V/50ms, ambos os compostos (NAF + FEN ou NAF + CLO) foram oxidados. A corrente proveniente da oxidação da NAF foi obtida pela subtração entre as correntes detectadas em ambos os pulsos de potenciais com auxílio de um fator de correção (FC). O método proposto apresentou boa estabilidade (DPR = 1,7 e 3,95% para FEN e NAF; 2,1 e 3,6% para CLO e NAF, respectivamente; n=20), alta frequência analítica (110 injeções h-1), faixa linear de resposta entre 16 e 100 μmol L-1 para FEN e CLO (r > 0,996) e entre 2 e 15 μmol L-1 para NAF (r > 0,997). Os limites de detecção foram de 0,367, 0,361 e 0,148 μmol L-1 para FEN, CLO e NAF, respectivamente. Os métodos propostos foram usados na determinação destes compostos em formulações farmacêuticas. Os resultados obtidos com os métodos propostos foram estatisticamente similares aos obtidos por HPLC (NAF, FEN e CLO) ou absorção atômica (Zn). / Mestre em Química