O comportamento eletroquímico dos metais cobalto(II), níquel(II), manganês(II), ferro(II) e zinco(II) na presença do ligante azoteto foi estudado em duas condições: variando-se a concentração do ligante em solução de 0 a 2,0 mol/L e apenas tendo-o pré-adsorvido na superficie do eletrodo de mercúrio, buscando-se assim esclarecer os fenômenos determinantes na extensão da atuação do ligante como mediador facilitando a etapa de transferência de elétrons do eletrodo para o metal. Os resultados obtidos nas duas séries de experimentos mostraram ser a extensão da atuação do ligante como mediador dependente do metal estudado. No primeiro caso a adição gradativa de azoteto às soluções que contêm os cátions metálicos causa a antecipação progressiva da onda de redução dos metais Co(II) e Ni(II), o deslocamento para potenciais progressivamente mais negativos no caso dos metais Mn(II) e Fe(II) e, para o Zn(II), uma pequena antecipação em baixas concentrações do ligante e em seguida o aumento de sobretensão. Tendo-se apenas o ligante adsorvido na superficie do eletrodo, verifica-se a diminuição da sobretensão de redução dos metais Co(II) e Ni(II), um pequeno aumento no caso do metal Zn(II) e a completa eliminação da reação de eletrodo para o Mn(II). As diferenças observadas nos dois experimentos, comprovaram a importância do fenômeno de complexação na superficie do eletrodo para que se verifique a atuação do ligante como mediador. No entanto, apesar da necessidade de ocorrer a interação do metal com o ligante para facilitar a reação de transferência de elétrons, o complexo formado na superficie do eletrodo não pode ser termodinamicamente mais estável que o aquo-íon do metal, pois neste caso ao invés da diminuição da sobretensão de redução do metal irá se registrar o deslocamento do potencial de redução diretamente para potenciais mais negativos. / The electrochemical behaviour of cobalt(II), nickel(II), manganese(II), iron(II) and zinc(II) was studied in the presence of azide in two conditions: varying the ligand concentrations in solution from 0.0 to 2.0 mol/L and just pre-adsorbing it onto the mercury electrode surface, in order to evaluate the determining aspects on the extent of the action of the ligand as a mediator in facilitating electron transfer. The results obtained in the two sets of experiments showed to what extent the action of the ligand as a mediator is dependent on the metal studied. In the first case, the addition of azide to solutions of these metaIs causes the following: a progressive anticipation in the reduction waves of Co(lI) and Ni(II); the shift towards more negative potentials for Mn(II) and Fe(II); and for Zn(TT) a small shift towards more positive potentials at low azide concentrations followed by a shift towards more negative potentials. The experiments carried out with the pre-adsorption ofthe azide onto the mercury surface showed the shift of the reduction waves of Co(lI) and Ni(II) towards more positive potentials, a small shift towards more negative potentials for Zn(II) and the complete elimination of the electrode reaction for Mn(II). The differences observed in the two experiments proved the importance of the complexation phenomenon onto the electrode surface in order to occur the action of the ligand as a mediator. However, inspite of the need of the interaction between metal and ligand to facilitate the electron transfer, the complex formed onto the electrode surface cannot be thermodynamically more stable than its metal aquo-ion, as in this case it will be observed the shift of the reduction potential towards more negative potentials.

Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2017-09-29T01:08:32Z No. of bitstreams: 1 Andressa_G_Rosenberger_2017.pdf: 2187152 bytes, checksum: eeb5c275b57d9c489c86178a66925400 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-29T01:08:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andressa_G_Rosenberger_2017.pdf: 2187152 bytes, checksum: eeb5c275b57d9c489c86178a66925400 (MD5) Previous issue date: 2017-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Estado do Paraná (FA) / Water is a vital element in human health and a determining factor in the pace of human evolution; however, the presence of emerging pollutants threatens its quality and may endangers the well-being of people and the environment. This work stands out for the development of a composite material based on nanotechnology to be used as an electroanalitic sensor in aqueous solutions with the Metronidazole drug which is considered an emerging pollutant. Initially the polymeric fibers were produced based on ecovio® and carbon nanotubes multilayer (MWCNT’s). In order to evaluate the parameters that could interfere in the process of electrospinning and to understand the interaction between the polymer and the MWCNT’s, a fractional factorial design and physicochemical characterizations analysis were used, which were: optical micrography scanning electron microcopy (SEM), mechanical analysis, wettability by contact angle, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), differential thermal analysis (DSC) and X-ray diffraction. For the porpuse of fabricating the sensor, the fibers were calcinated and the obtained residue was characterized by SEM and FTIR. The statistical data and the images of optical microscopy and SEM showed that the addition of MWCNT’s is the parameter that most influences the diameter of the obtained microfibers (1.16 ± 0.22 µm) so that their presence decreases the diameter and results in fibers more uniform and homogeneous. After selecting the ideal conditions an experiment was done with the following process and solution parameters: concentration of ecovio® 15,00% (m/v) and MWCNT’s 0,60% (m/v); flow: 1.80 mL.h-1; distance: 16 cm and applied voltage: 18 kV. The morphology and diamater os the fibers was obtained using SEM images and showed an average diameter of 1.59±0.61 µm. It was also demonstrated a better mechanical performance after the addition of MWCNT’s to the fibers, so that they presented greter elasticity (180%) and significant increase on the elastic resistance (163%) and tensile strength (107%), besides the analysis of wettability from the contact angle suggest that the carbon-based nanomaterial is inside the polymeric microfibers. The interactions between the MWCNT’s and the polymer were better evaluated by vibracional aspects by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and showed the interaction between the MWCNT’s and the functional group C=O characteristic of the group ester of the polymers. The analysis of thermogravimetry (TGA) demonstrated a higher stability. The thermogravimetric analysis (TGA) showed a higher stability of the poly (lactic acid) component and lower resistances of the poly (butylene adipate co-terephtalate) component in the polymer blend. Besides it was necessary a constant temperature of 550 ºC during 50 minutes to the total degradation of the polymer. By differential thermal analysis (DSC) it was possible to confirm the interactions proposed by FTIR and TGA, which indicate that the interaction occurs preferentially with the aliphatic chains of the ecovio® polymer. After the calcination of the fibers, the obtained residue was characterized by FTIR and MEV and variations in the characteristics of pure MWCNT's can be observed, with reduction of the corboxylic groups for the calcined and electrospun/calcined MWCNT's, as well as the formation of lamella for the MWCNT's electrospun/calcined. The electrochemical measurements using the cyclic voltammetry technique showed that the sensor is promising for determination of Metronidazole. / A água é um elemento vital e determinante no ritmo da evolução humana, contudo a presença de poluentes emergentes ameaça sua qualidade e põe em risco o bem estar humano e ambiental. O presente trabalho destaca-se por desenvolver um material compósito formado por poli (butileno adipato co-tereftalato) (PBAT) e poli (ácido lático) (PLA) para ser utilizado como sensor eletroanalítico em soluções aquosas contendo o fármaco metronidazol. Inicialmente produziu-se fios poliméricos a base de ecovio® e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT’s). A fim de avaliar os fatores interferentes do processo e compreender a interação entre o polímero e os MWCNT’s utilizou-se um planejamento fatorial fracionário e análises de caracterização físico-química tais como: micrografia ótica, microscopia eletronica de varredura (MEV), análise mecanica, molhabilidade por angulo de contato, espectroscopia vibracional de infravermelho por transformada de Fourrier, análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e difratometria de raio X (DRX).Para a construção do sensor eletroquímico as fibras foram calcinadas e o resíduo obtido foi caracterizado pelas ténicas de MEV e FTIR. Os resultados estatísticos em conjunto com as imagens de microscopia ótica e MEV demonstram que a adição de MWCNT’s é o parâmetro que mais influência no diâmetro das microfibras (1,16 ± 0,22 µm) obtidas, de modo, que sua inserção diminui este parâmetro deixando as fibras mais uniformes e homogêneas. Após a escolha das condições ideais procedeu-se um experimento com os seguintes parâmetros da solução e do processo de eletrofiação: ecovio® 15,00% (m/v) e MWCNT’s 0,60% (m/v); fluxo: 1,80 mL.h-1; distância: 16 cm e tensão: 18 kV. A morfolagia e o diâmetro das fibras foram realizadas usando as imagens de MEV e apresentam diâmetro médio de 1,59±0,61 µm. Foi evidenciado também um melhor desempenho mecanico após a inserção de MWCNT’s às fibras de modo que as fibras apresentam maior elasticidade (180%) e um aumento significativo da resistência elástica (163%) e tensão de ruptura (107%). Ademais a análise de molhabilidade por ângulo de contato sugere que o nanomaterial a base de carbono encontra-se no interior das microfibras poliméricas. As interações entre o MWCNT’s e os polímeros foram melhor avaliadas pelos espectros vibracionais de infravermelho por transformada de Fourrier (FTIR) e evidenciam a interação entre MWCNT’s e o grupamento funcional C=O, característicos dos grupamentos ésteres dos polímeros. As análises de termogravimetria (TGA) demonstram uma maior estabilidade do componente poli (ácido lático) e uma menor estabilidade do poli (butileno adipato co-tereftalato) na blenda polimérica, além disso, foi necessário uma temperatura constante de 550 ºC durante 50 minutos para degradar totalmente o polímero.Pela análise térmica diferencial (DSC) foi possível confirmar as interações propostas pelo FTIR e TGA, que indicam que a interação ocorre preferencialmente com as cadeias alifáticas do polímero ecovio®. Após a calcinação das fibras, para o preparo do sensor, o resíduo obtido foi caracterizado por FTIR e MEV e pode-se observar mudanças na caracteristica dos MWCNT’s puros com diminuição dos grupos carboxilicos para os MWCNT’s tratados termicamente e eletrofiados/calcinados, além da formação de lamelas para o MWCNT’s eletrofiados/calcinados. As medidas eletroquímicas usando a tecnica de voltametria cíclica, mostram que o sensor é promissor para determinação de metronidazol.

Neste trabalho, é apresentado um estudo sobre a influência de aditivos em banhos de eletrodeposição de Au, análise da morfologia dos depósitos de Au e o crescimento de multicamadas da liga AuxSny por deposição eletroquímica. Os banhos de eletrodeposição estudados são baseados em uma composição, comum na literatura, formada por tetraclorourato(III) de potássio (KAuCl4), cloreto de estanho(II) (SnCl2), sulfito de sódio (Na2SO3), e citrato de amônio [(NH4)HC6H5O7]. Os contatos de solda da liga AuxSny, aplicáveis em diversos dispositivos microeletrônicos, podem ser formadas de maneira mais econômica a partir de banhos eletroquímicos. Banhos ácidos e reagentes de baixa toxicidade são exigências comuns dos novos banhos de eletrodeposição. A formação de multicamadas permite, ainda, ampliar o uso do metal de solda em dispositivos sensíveis a altas temperaturas, devido ao baixo ponto de fusão da liga. A obtenção das ligas AuxSny utilizando deposição eletroquímica, foi feita com base no estudo sobre banho de eletrodeposição e seus depósitos, a partir de um banho para deposição da liga AuxSny já conhecido. O aprimoramento do banho de eletrodeposição foi focado no banho de eletrodeposição de Au, com três opções de aditivos, buscando avaliar as características dos depósitos e o tempo de estabilidade do banho. Os aditivos utilizados foram hipofosfito de sódio (NaH2PO2), metanal (HCHO) e tiossulfato de sódio (Na2S2O3), separadamente. Esses banhos foram analisados por voltametria cíclica, e os depósitos obtidos a partir de eletrodeposições foram caracterizados por Espectrometria por Retroespalhamento de Rutherford (RBS), Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e, em alguns casos, por Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios X (EDS). Análises de dimensão fractal e de escalamento dinâmico da rugosidade forneceram detalhes importantes sobre a morfologia superficial dos depósitos. .A adição de Na2S2O3 ao banho permitiu o desenvolvimento de um novo banho de eletrodeposição para a co-deposição de Au AuxSny. O Na2S2O3 atua como um complexante dos íons de Au(I) juntamente com o sulfito de sódio. O emprego de 3 g L-1 de Na2S2O3 evita a degradação do banho durante as eletrodeposições. Finalmente, o estudo da eletrodeposição de multicamadas foi feito por controle do potencial aplicado e por controle da corrente aplicada. As multicamadas obtidas apresentaram camadas da liga AuxSny com a concentração de Sn incorporado, variando entre 6 % e 49 % (em porcentagem atômica). / It is shown in this work a study about the influence of additives in baths for electrodeposition of Au, analysis of morphology of gold deposits and the growth of multilayered AuxSny alloys from improved electrodeposition baths based on a common composition of the literature containing potassium gold(III) chloride (KAuCl4), tin(II) chloride (SnCl2), sodium sulfite (Na2SO3) and ammonium citrate dibasic [(NH4)HC6H5O7]. The AuxSny solders are commonly used in microelectronic devices. These solders can be applied in a number of ways, and electrochemical deposition is an attractive alternative due to the low cost process. Acidic baths and low toxicity reagents are common requirements of new electrochemical baths. The multilayered AuxSny alloys are applicable to temperature sensitive materials due to its reduced melting point temperature. Therefore, the study of electrodeposition of AuxSny alloys began with an already known bath and aiming its improvement. The focus of interest was the gold bath, which received additives to improve control of the deposits and their stability. The additives used were sodium hypophosphite (NaH2PO2), methanal (HCHO) and sodium thiosulfate (Na2S2O3), one of each time. These baths were analyzed by cyclic voltammetry and the deposits obtained from these baths were analyzed by Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS), Scanning Electron Microscopy (SEM) and, in some cases, Energy Dispersive Spectrometry (EDS). Fractal dimension and dynamic scaling of the surface width analysis allowed one to quantify the surface morphology details. The addition of Na2S2O3 to the bath allowed the development of a new electrodeposition bath for co-deposition of AuxSny. The Na2S2O3 acts as complexing agent of Au(I) ions together with sodium sulfite. The use of 3 g L-1 of Na2S2O3 avoids bath degradation during the electrodepositions. Potential-controlled and current-controlled electrodepositions were employed to obtain multilayers of AuxSny alloys. The multilayer deposits obtained presented between 6 atomic % and 49 atomic % of tin.

Submitted by Israel Vieira Neto (israel.vieiraneto@ufpe.br) on 2015-03-05T19:28:07Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Vicente de Paulo dos Anjos.pdf: 1268595 bytes, checksum: 1d1caae923b11bb4068e6694be7813fd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-05T19:28:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Vicente de Paulo dos Anjos.pdf: 1268595 bytes, checksum: 1d1caae923b11bb4068e6694be7813fd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014 / FACEPE / Diversos imunoensaios vem sendo empregados na rotina laboratorial para dosagem das troponinas cardíacas, devido a sua alta sensibilidade e especificidade no diagnóstico do infarto agudo do miocárdio. Entretanto, estes métodos apresentam significativas limitações para diagnóstico à beira do leito de pacientes infartados de modo prático, rápido e seguro. Dessa forma, os imunossensores eletroquímicos surgem como uma importante ferramenta analítica. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um imunossensor eletroquímico baseado em um filme nanoestruturado de pirrol-2-carboxílico e nanotubos de haloisita para detecção de níveis clínicos da troponina T cardíaca humana. O eletrodo de carbono vítreo foi submetido à eletropolimerização do pirrol-2-carboxílico (0,01 M). Os grupos carboxílicos derivados do filme de pirrol na superfície sensora foram ativados e em seguida incubados com uma solução de nanotubos de haloisita funcionalizados com grupos amina (5 mg/mL). Para imobilização dos anticorpos anti-troponina T, o eletrodo de carbono foi previamente incubado com uma solução de glutaraldeído (5%). Os sítios ativos remanescentes do eletrodo foram bloqueados com uma solução de glicina. A caracterização do imunossensor foi realizada usando as técnicas de voltametria cíclica e de pulso diferencial. A eletrossíntese do pirrol-2-carboxílico foi otimizada utilizando o perclorato de lítio como contra-íon na eletrossíntese do polímero, sob a velocidade de polimerização de 20 mV/s. O filme nanoestruturado de pirrol-2-carboxílico (0,01 M) e nanotubos de haloisita (5 mg/mL) apresentou uma estabilidade cinco vezes maior quando comparado ao estudo controle (sem pirrol-2-carboxílico). Ensaios para padronização da concentração do anticorpo anti-troponina T imobilizado e tempo de interação antígeno-anticorpo foram realizados e otimizados na concentração de 5 μg/mL e 60 min, respectivamente. Uma curva de calibração foi obtida para as diferentes concentrações de cTnT utilizando a técnica de voltametria de onda quadrada. O imunossensor proposto apresentou uma boa linearidade com r=0,996 (p << 0,001; n = 6) e limite de detecção de 0,008 ng/mL. O filme nanohíbrido de pirrol-2-carboxílico e nanotubos de haloisita para detecção eletroquímica da troponina T demonstrou propriedades desejáveis, tais como estabilidade, reprodutibilidade e sensibilidade.

Mais que fenômenos exóticos, oscilações de corrente e potencial são bastante comuns em vários sistemas eletroquímicos. Ainda que conhecidos há muito tempo, processos oscilatórios na interface sólido/líquido eletrificada são relativamente pouco investigados sob o ponto de vista teórico. São apresentados nessa Tese dois trabalhos, o primeiro relacionado às instabilidades cinéticas observadas em tais sistemas, por meio de um modelo formado por três equações diferenciais não-lineares ordinárias acopladas, que representam um protótipo mínimo do comportamento complexo observado em reações eletrocatalíticas. Especificamente, este protótipo reproduz as características gerais de osciladores eletroquímicos caracterizados por uma resistência diferencial negativa parcialmente escondida em uma curva de corrente/potencial em forma de N. O modelo foi abordado utilizando as análises convencionais e os diagramas de estabilidade, de Lyapunov e de período. A partir dos diagramas de estabilidade foi possível descrever o comportamento do sistema levando em consideração a condição homoclínica de Shilnikov. Já os diagramas de Lyapunov e período mostraram de forma detalhada o comportamento caótico e periódico do modelo, em que se pode observar a existência de estruturas auto-organizadas nos domínios de periodicidade em um fundo caótico, onde tais estruturas são chamadas de shrimps. A observação de tais estruturas que também são encontradas em outros sistemas reforçando a hipótese da universalidade estrutural para fenômenos de codimensão dois. A segunda parte dessa Tese consiste num estudo do drift observado em séries experimentais aplicando técnicas de análise multivariada a uma série temporal experimental obtida para eletro-oxidação da molécula do metanol em Pt policristalina. O resultado mostrou que podemos descrever a influência do drift no comportamento oscilatório por meio de três variáveis relacionados aos processos superficiais. / More than just an exotic phenomenon, oscillations of potential and current are often found in several electrochemical systems. Although oscillatory processes at solid/liquid electrified interfaces have been reported a long time ago, just few theoretical studies have been done so far. This Thesis comprises two parts: the first one analyzes kinetic instabilities observed in electrochemical systems by using a model consisting of three non-linear coupled ordinary differential equations that represent a prototype of the complex behavior observed in electrocatalytic systems. Specifically, this prototype captures the general characteristics of electrochemical oscillators that display a negative differential resistance partially hidden for an N-shaped current/potential curve. The model was studied using conventional analyses and stability diagrams, Lyapunov exponents and the evaluation of the period of oscillations. From the stability diagrams it was possible to describe the behavior of the system taking into consideration the homoclinic Shilnikov condition. The Lyapunov and period analyses showed in a very detailed manner the chaotic and periodic behavior of the model, where it is observed the existence of self-organized structures in the domains of periodicity on a chaotic background. Those structures are known as shrimps. The observation of such structures that are also found in other systems reinforces the idea of structural universality for codimension two phenomena. The second part of the Thesis deals with the analysis of the oscillatory drift by using multivariate analysis techniques to an experimental time series obtained for the electroxidation of methanol on polycrystalline Pt. The results showed that it is possible to describe the influence of the drift during the oscillatory behavior by means of three variables that act on the surface of the electrode.

Estudos da adsorção de prótons e hidroxilas, considerados os íons determinantes de potencial para interfases óxido|H2O, e de surfactantes iônicos e não iônicos foram realizados para duas amostras de SnO2 obtidas através de métodos de preparação distintos. Uma amostra foi obtida pela oxidação de Sn metálico com HNO3 (conc.) e calcinação (amostra I) e a outra pela oxidação de Sn metálico com HCl (conc.), precipitação com ácido oxálico e calcinação (amostra II). A caracterização física das amostras identificou-as como sendo cristalinas, com estrutura de cassiterita e áreas específicas de 11,9 e 8,57 m2/g para as amostras I e II, respectivamente. A adsorção dos íons H+ e OH- foi determinada através de titulações potenciométricas ácido-base de suspensões do óxido em meio de KNO3 10-3 a 0,5 M. Através dos excessos superficiais destes íons, determinaram-se as curvas da variação da densidade de carga superficial (&#948;o) em função do pH e da força iônica das suspensões. O ponto de carga zero da interfase foi determinado através do ponto de intersecção comum das curvas obtidas em diferentes concentrações do eletrólito suporte. Os valores obtidos foram pH (7,9 ± 0,3) para a amostra I e (7,0 ± 0,1) para a amostra II. A comparação das curvas mostrou que a amostra I apresenta valores de &#948;o maiores que os correspondentes da amostra II, para condições de pH inferiores ao pcz. O estudo da adsorção de surfactantes consistiu na obtenção e análise de isotermas de adsorção de dodecilbenzenosulfonato de sódio (DBS), cloreto de benzil-hexadecildimetilamônio (CBz) e Triton X-100 (TX100). As isotermas foram determinadas a 25 °C em três condições nas quais a interfase apresenta valores distintos de &#948;o. Para os surfactantes iônicos, o estudo foi realizado em condições nas quais a interfase apresenta densidades de carga opostas às dos tensoativos; para o TXI00, foram escolhidas condições nas quais a interfase apresenta carga aproximadamente nula. O comportamento apresentado pelas isotermas foi discutido em função das interações eletrostáticas e hidrofóbicas que ocorrem no sistema. A análise das isotermas obtidas para o DBS mostrou que a adsorção é favorecida quanto maiores a acidez e a concentração do eletrólito suporte, ou seja, para valores crescentes de &#948;o. Para o TX100, as variáveis de pH e força iônica não exercem influência significativa na adsorção. Para o CBz, os resultados obtidos não permitiram avaliar a influência das forças de atração eletrostática no processo de adsorção deste sulfactante no sistema estudado. Através dos resultados obtidos, observou-se que a amostra I apresenta maior afinidade por prótons que a amostra II e que ambas as amostras apresentam afinidade aproximadamente equivalente por hidroxilas. No estudo referente à adsorção de sulfactantes, obteve-se que a amostra II apresenta maior capacidade de adsorção que a amostra I, comportamento oposto ao esperado considerando os valores de densidade de carga superficial e área específica determinados para as duas amostras. / The adsorption of H+ and OH- ions, the potential determining ions for the oxide isoIution interface, and the adsorption of ionic surfactants were studied for two distinct SnO2 samples, prepared via two different routes. Sample I was obtained by oxidizing metallic tin with HNO3 (conc) and calcination, while the other one, sample II, was prepared via the oxidation of metallic tin by HCl (conc), precipitation with oxalic acid and calcination. The resulting materials were characterized as cristalline SnO2 with cassiterite structure having specific surface areas equal to 11,9 and 8,57 m2g-1, for samples I and II, respectively. The adsorption of the H+ and OH- ions was studied by means of the potentiometric titration method of SnO2 suspensions in KNO3 aqueous solutions. The resulting point of zero charge were pH (7,9 ± 0,3) for sample I and (7,0 ± 0,1) for sample II. Adsorption isotherms of three different surlfactants: sodium dodecylbenzenesulfonate, benzylcetyldimethylanunonium chloride and Triton X-100 were obtained at 25°C for three different surface charge conditions. The adsorption isotherms were interpreted as a function of electrostatic and hidrophobic interactions. It was observed that Sample I presents a higher affinity for H+ ions while both SnO2 samples show the same extension for affinity for OH- ions. In spite of this, analysis of the surfactant adsorption isotherms showed that Sample II has a higher adsorption ability that Sample I. This behavior is just the opposite than the expected considering the values of the surface charge density and surface area of the samples.

Com o objetivo de implementar um procedimento eletroquímico rápido para determinar urânio em diferentes matrizes, desenvolveu-se um método eletroanalítico simples e de baixo custo operacional, mas com características analíticas desejáveis tais como: rapidez de análise, boa exatidão, reprodutível e suficientemente sensível. Recorreu-se para isto, à bem conhecida redução catalítica do íon nitrato (em excesso), por U(III) que é gerado eletroquimicamente no eletrodo de gota pendente de mercúrio (EGPM), após a redução de U(IV) em meio ácido (pH &#8776; 2,5). A reação catalítica entre urânio/nitrato, é capaz de aumentar a sensibilidade de um método voltamétrico quando comparado ao obtido com uma reação de caráter meramente difusional. A Amperometria, cuja potencialidade analítica parecia estar estagnada voltou a ressurgir nas últimas décadas devido ao rápido desenvolvimento de sistemas analíticos automáticos. Esta técnica mostrou-se adequada ao desenvolvimento de um método analítico baseado no processo catalítico entre urânio/nitrato no EGPM sob condições de fluxo. Diante disso, diversos parâmetros experimentais foram investigados visando melhores condições de análise. A melhor combinação de ácido e eletrólito (gerador de nitrato) necessários ao processo catalítico foi conseguida com a mistura de 10 mM de HNO3 e 10 mM de LiNO3 ou 10 mM de NaNO3. A disponibilidade de um eficiente método de desgaseificação em fluxo permitiu a adaptação do método amperométrico para medidas em fluxo. Entretanto, esta adaptação só foi conseguida após a modificação na célula voltamétrica convencional desenhada para sistemas em batelada (batch). Desta maneira, construiu-se um dispositivo para tornar a célula voltamétrica apta a realizar medidas em fluxo a partir de um pequeno bloco de acrílico usinado e adaptado na ponta do EGPM. O limite de detecção determinado para este método foi de 3 x 10-9 M, porém a possibilidade de expandir este limite uma unidade de grandeza é perfeitamente viável recorrendo a uma nova combinação de parâmetros experimentais principalmente no que diz respeito ao sincronismo no descarte e geração da gota de mercúrio e a redução ou minimização da corrente residual. O método amperométrico em fluxo desenvolvido foi aplicado a soluções padrão, amostras reais e amostras certificadas. Para determinar urânio em matrizes complexas, foram efetuados procedimentos usuais de separação química por extração líquido-líquido. As amostras sólidas foram mineralizadas por incidência de radiação de microondas associado ao ataque ácido. Utilizou-se para isso, um forno de microondas apropriado para digestão em vasos de PTFE, devidamente selados e sob controle de temperatura e pressão. Procedimentos de decomposição \"on line\" da matéria orgânica dissolvida em águas naturais (MOD), foram efetuados com um sistema de radiação ultravioleta. Além disso, procedimentos de extração líquido-líquido também foram testadas para amostras de água do mar. Os resultados para amostras reais e certificadas de rochas e solos apresentaram resultados concordantes com os conseguidos por outras técnicas analíticas. Os resultados para amostras de água do mar e água mineral também foram concordantes com os resultados esperados. / With the aim of implementing an electrochemical method for determination of uranium in different matrices, a simple electroanalytical method was developed with low operational cost, but with such desirable analytic characteristics: fast analysis, good accuracy, reproducibility and sufficiently sensitivity. The method was based on the catalytic reduction of the nitrate ion (in excess) by U(III) (electrochemically generated on the hanging mercury drop electrode, HMDE), after reduction of U(IV) in acid solutions (pH &#8776; 2,5). The catalytic reaction between uranium/nitrate allows the increase of the sensibility of the voltammetric method when compared to the obtained from a reaction of a merely diffusional process. Amperommetry, of which analytic potentiality seemed to have been stagnated, carne back again in the last decades due to the fast development of automatic analytic systems. This technique seemed to be appropriate to the development of an analytic method based on the catalytic process among uranium/nitrate on HMDE under flow conditions. Therefore, some experimental parameters were investigated in order to provide better conditions of analysis. The best combination of acid and electrolyte (generator of nitrate) needed to the catalytic process was obtained with the mixture of 10 mM of HNO3 and 10 mM of LiNO3 or 10 mM NaNO3. The availability of an efficient degassing method in flow allowed the adaptation of the amperometric method for measures in flow. However, this adaptation was gotten only after modification was made in the conventional voltammetric batch cell designed for systems on batches. This way, a cell for measures in flow was built, from a little block of acrylic and adapted to the tip of HMDE. The detection limit determined for this method was of 3 nM, but the possibility of that limit expansion is perfectly viable, falling back upon a new combination of experimental parameters, mainly on the subject of synchronism on mercury drop discarding and generation, and also the reduction of residual current. The amperometric method on flowing was applied to standard solutions, real samples and certified samples. To determine uranium in complex matrices, usual procedures of chemical separation were taken by liquid-liquid extraction. The solid samples were mineralized by incidence of microwaves radiation combined with acid digestion. An appropriate microwaves oven (with controlled temperature and pressure) was used for digestion samples in PTFE vessels properly closed e duly sealed. Procedures of \"on line\" decomposition of the dissolved organic matter (DOM), in natural waters were home made by ultraviolet radiation system. Besides, liquid-liquid extraction procedures were tested for seawater samples as well. The results for real and certified rocks and soils samples, showed agreement when compared by other analytic techniques. The results for seawater and fresh water samples were also in agreement with the expected result.

Para o desenvolvimento dos sensores aqui descritos foram utilizados materiais inovadores considerando relatos atuais da literatura, materiais estes: óxido de grafeno, óxido de grafeno reduzido, nanocompósitos de grafeno e nanopartículas (ródio, antimônio e sílica mesoporosa desordenada), materiais híbridos a base de grafeno e quantum dots de CdTe, além de biossensores incorporando a enzima lacase. Estes materiais foram sintetizados utilizando metodologias específicas e caracterizados por diversas técnicas analíticas como microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução, microscopia de força atômica, espectroscopia Raman, difração de raios-X, espectroscopias de UV-Vis e fotoluminescência, e técnicas eletroquímicas. Posteriormente, os materiais foram utilizados para modificação em eletrodos de carbono vítreo e utilizados na determinação de interferentes endócrinos (os hormônios estriol e 17&beta;-estradiol) como sensores eletroquímicos em amostras ambientais e clínicas. Em essência, os eletrodos desenvolvidos apresentaram importantes vantagens, tais como alta sensibilidade, boa reprodutibilidade, simples instrumentação, fácil preparação e procedimentos analíticos rápidos, apresentando baixos limites de detecção, na ordem de picomolar e nanomolar, com baixa taxa de interferência de outras espécies na mesma matriz da amostra. Concluindo assim que as técnicas eletroquímicas podem ser facilmente aplicadas na determinação de interferentes endócrinos em amostras reais. / For the development of the sensors described here innovators materials were used considering current literature reports, these materials: Graphene oxide, reduced graphene oxide, nanocomposites graphene and nanoparticles (rhodium and antimony), hybrid materials of graphene and CdTe quantum dots, and biosensors incorporating the laccase enzyme. These materials were synthesized using specific methodologies and characterized by several analytical techniques such as transmission electron microscopy, high resolution transmission electron microscopy, atomic force microscopy, Raman spectroscopy, X-ray diffraction, UV-Vis and photoluminescence spectroscopy and electrochemical techniques. Subsequently, the materials were used for modification of glassy carbon electrodes to the determination of endocrine disruptors (estriol and 17&beta;-estradiol hormone) as electrochemical sensors for environmental and clinical samples. In essence, developed electrodes showed important advantages such as high sensitivity, good reproducibility, simple instrumentation, easy preparation and quick analytical procedures, with low detection limits in the range of picomolar and nanomolar, low interference rate of other species in same matrix sample. Finally, electrochemical techniques can be easily applied in the determination of endocrine disruptors in real samples.

Foi projetado e construído um reator eletroquímico de bancada com a finalidade de simular a purificação de efluente industrial contendo íon metálico. As condições levadas em conta no projeto e nos testes de avaliação do reator eram baseadas em dados operacionais reais da indústria. Assim, tratou-se soluções contendo 15.900 ppm de Cu2+ (0,25 M), uma concentração típica de efluentes de cobre, procurando-se chegar o mais perto possível do valor permitido pela CETESB, ou seja 1 ppm (15,7 &#181;M). Foram empregados como eletrodos quatro placas de grafite comercial de 600 X 150 X 10 mm, uma bomba centrífuga de vazão igual a 0,3 L.s-1 para circulação do eletrólito, e fontes de corrente com saída de 0 a 20 A totais. Como foi constatado que os grafites encontráveis no mercado nacional apresentam comportamento bem diverso, realizou-se um estudo do desempenho de materiais de procedência diferentes, em escala de laboratório. Os eletrodos de grafite foram dispostos, guardando entre si um espaçamento de 5 mm, sobre placas de vidro, ligados, eletricamente, no sistema bipolar. Todas as paredes do reator foram feitas de vidro para que se pudesse observar o seu interior durante e após a operação. De cada vez foram tratados 10 litros de solução contendo o íon metálico, e acidulado na base de 10% em H2S04 (v/v), sendo que o eletrólito era reciclado na célula durante um tempo da ordem de 20 horas. Numa comparação das concentrações calculadas, para diversos tempos, e os dados experimentais reais revela certa discrepância. Tal discrepância parece aceitável nesse tipo de operação. Assim, as concentrações de cobre observadas são, quase sempre, superiores às calculadas. Entretanto, os dois valores convergem à medida que decorre o tempo de eletrólise. Por exemplo, após 15 horas de eletrólise, com uma corrente de operação igual a 20 A, deveria reduzir a concentração de 15.900 ppm para 7,2 ppm, quando o valor observado experimentalmente foi de 9 ppm. Obteve-se, assim, uma conversão de 99%, que como revelaram os estudos, parece ser o valor máximo atingível com o reator construido. Embora essa conversão seja considerada excelente, não parece viável atingir os valores da CETESB apenas numa única operação de eletrólise, e no futuro operações complementares deverão ser procuradas. O cobre recuperado apresenta um custo alto comparativamente com o preço de mercado, permanecendo, como principal vantagem do processo, o benefício ecológico. / An electrochemical reactor, with the aim of recovering metallic ions from waste water, was designed, built and evaluated in laboratory scale. The working conditions concerning to the ion concentrations were based in real operational data. Thus, solutions containing 15,900 ppm Cu2+ ions (0.25 M) were electrolysed with the purpose of obtain a final concentration as near as possible to the limiting value which is allowed by CETESB (Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental), i.e., 1 ppm (15.7 &#181;M). Four commercial graphite plates (600 X 150 X 10 mm), of different origins,were employed as electrodes. A centrifugal pump with capacity equal to 0.3 L.s-1 was used to circulate the electrolyte through the reactor. The electric current was supplied by sources with a maximum output of 20 A. The performance of the different graphite, which are available at the Brazilian market was studied further by means of potentiodynamic experiments, using electrodes with areas of few square millimeters. The reactor was built with glass to make possible visual observations of the inside. Two adjacent electrodes were separated by 5 mm. At each experiment 10 liters of solution containing the metallic ion and 10% H2S04 (v/v) were electrolysed for about 20 hours. The calculated values and the experimental ones, for different electrolysis times, show some deviation. This deviation, however, seems to be reasonable in that kind of experiments. Calculated and experimental values converge to the same limit with time. For example, after 15 hours electrolysis with an operating current of 20 A, the initial concentration, 15,900 ppm, is reduced to 9 ppm, when the calculated value is 7,2 ppm. Thus, a 99% conversion is attained. This is apparently, the limiting value which is attainable with the reactor. Although, this conversion value may be considered very good, it does not seems possible to obtain the limiting value, imposed by CETESS, with a one-step electrochemical operation. The cost of the recovered copper is high compared with the market price. Therefore, the main benefice of process is the ecological one.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-19T18:00:09Z No. of bitstreams: 1 AnaLuisaSilva.pdf: 1121605 bytes, checksum: f3ccd719e794281c4b5521801b7fe637 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-19T18:00:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnaLuisaSilva.pdf: 1121605 bytes, checksum: f3ccd719e794281c4b5521801b7fe637 (MD5) Previous issue date: 2014-01-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The catechin compound is a phenolic that has a great oxidant action,it is found in a different kinds of food such as wine, juice and tea, its application to inhibit ultraviolet radiation, reduces the level of cholesterol, among others. Currently, techniques are used for determining catechin as a gas chromatography, high performance liquid chromatography, although the electrochemical detection method is a promising yet, because it is less cumbersome and can distinguish between the oxidized and the reduced form of catechin. A growing number of studies has shown the necessity for a hurry procedure to availible the content of catechin and electrochemical techniques have been successfully employed. The research activities carried out in this study were the characterization and optimization of the parameters used for the determination of catechin in a printed carbon electrode modified with functionalized carbon nanotube by means of cyclic voltammetry technique and application in the quantification of this analyte in a sample of black tea. The best results were obtained at a concentration of 1x10-3 mol L-1 through catechin phosphate buffer 0.1 mol L-1 pH 7.0 using a potential sweep rate of 0.05 V s-1. From these conditions an analytical curve was obtained by linear response over the concentration range of catechin between 2.0 × 107 to 1.68 × 10-5 mol L-1, as limits of detection and quantification of 9.2 x10-8 and 3.0x10-7 mol L-1, respectively. The oxidation of catechin showed a peak located around 0.15 V vs. Ag / AgCl potential being near the peak shown in the literature. / A Catequina é um composto fenólico que têm grande ação oxidante, encontrados em diversos tipos de alimentos, sua aplicação inibi a radiação ultravioleta, reduz o nível do colesterol, dentre outros. Atualmente, técnicas analíticas são empregadas para a determinação de catequina, como a cromatografia gasosa e cromatografia liquida de alta eficiência, contudo a detecção eletroquímica é um método promissor, por exigir menos trabalho no preparo de amostra e um menor consumo de reagentes, uma vez que é possível identificar a espécie de interesse de maneira seletiva através de sua oxidação ou redução. Um número crescente de estudos vem mostrando a necessidade de um procedimento rápido para a avaliação do teor de catequina e técnicas eletroquímicas foram empregadas com sucesso. As atividades de pesquisa desenvolvidas neste trabalho foram de caracterização e otimização dos parâmetros utilizados para a determinação da catequina em eletrodo de carbono impresso modificado com nanotubo de carbono funcionalizado por meio da técnica de voltametria cíclica e aplicação na quantificação deste analito em amostra de chá preto. Os melhores resultados foram obtidos a uma concentração de 1x10-3 mol L-1 de catequina em meio de tampão fosfato 0,1 mol L-1 pH 7,0 a uma velocidade de varredura de potencial de 0,05 V s-1. A partir destas condições foi obtida uma curva analítica com comportamento linear no intervalo de concentração de catequina entre 2,0x10-7 a 1,68x10-5 mol L-1, com limites de detecção e de quantificação de 9,2x10-8 e 3,0x10-7 mol L-1, respectivamente. A oxidação da catequina apresentou um pico localizado em torno de 0,15V vs Ag/AgCl, estando próximo dos potenciais de pico mostrado na literatura.