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Previous issue date: 2014-07-25 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work the development of new sensors using nanomaterials is decribed. Glassy carbon electrode modified with gold nanoparticles and functionalized multi-walled carbon nanotubes within a dihexadecyl phosphate film was fabricated and applied to determine diquat in natural water samples by square wave voltammetry (SWV). The analytical curve was linear in the diquat concentration range from 3.1 × 10−8 to 3.0 × 10−6 mol L−1 with a limit of detection (3 blank/slope of analytical curve) of 1.4 × 10−8 mol L−1. The performance of this electrode was compared with a commercially screen printed electrode from dropsens. The determination of linuron in natural water samples and commercial products was successfully performed using the boron doped diamond with good linear range, repeatability, sensitivity and stability. Moreover, the electrode had the analytical characteristics compared with the same electrode modified with platinum nanoparticles. A glassy carbon electrode with dihexadecyl phosphate film containing platinum nanoparticles was developed to determine linuron and carbendazim in natural waters, orange juice and commercial products by pulse diferential voltammetry (DPV) and square wave voltammetry (SWV) techniques. The detection limits obtained were 6.1 × 10−10 and 1.5 × 10−9 mol L−1 for linuron and carbendazim using SWV, respectively, and the obtained results were in agreement at a 95% confidence level with those results obtained using a high performance liquid chromatography method. Glassy carbon electrode modified with nickel oxide nanoparticles and functionalized multi-walled carbon nanotubes within a dihexadecyl phosphate film was fabricated and applied to the simultaneous determination of dopamine and epinephrine by DPV. The analytical curve obtained shown a linear range from 7.0 × 10−8 to 4.8 × 10−6 and 3.0 × 10−7 to 9.5 × 10−6 mol L−1 for dopamine and epinephrine, respectively. Both analytes were determined in three different synthetic samples of biological fluids (lung fluid, cerebrospinal fluid and human serum) with an acceptable relative standard deviation for the addition and recovery test. Graphene and graphite paste electrodes were also investigated in this thesis. Initially, graphene and graphite were characterized morphologically (RAMAN and XPS), as the obtained pastes. Moreover, the proposed paste electrodes were characterized electrochemically through well-known electrochemical probes as hexacyanoferrate (II) potassium, hexamine ruthenium chloride (III) and hexacloroiridiate (III) sodium. After this study, analytical curves for ascorbic and uric acids were built. It was observed that no significant analytical advantages were obtained when graphite was replaced by graphene in the pastes. The electrochemical of graphene and reticulated vitreous carbon three-dimensional electrodes was first explored in this work. It was observed that due to the hydrophobic nature of the graphene three-dimensional electrode, its application is not favorable in aqueous solutions. Furthermore, this material showed good electrochemical characteristics using ionic liquids as supporting electrolyte, better HET and higher current to electrochemical probes hexacyanoferrate (II) potassium, hexamine ruthenium (III) chloride, ferrocene and N,N,N',N'-tetramethyl-p-phenylenediamine compared with the three-dimensional reticulated vitreous carbon electrode. / In this work the development of new sensors using nanomaterials is decribed. Glassy carbon electrode modified with gold nanoparticles and functionalized multi-walled carbon nanotubes within a dihexadecyl phosphate film was fabricated and applied to determine diquat in natural water samples by square wave voltammetry (SWV). The analytical curve was linear in the diquat concentration range from 3.1 × 10−8 to 3.0 × 10−6 mol L−1 with a limit of detection (3 blank/slope of analytical curve) of 1.4 × 10−8 mol L−1. The performance of this electrode was compared with a commercially screen printed electrode from dropsens. The determination of linuron in natural water samples and commercial products was successfully performed using the boron doped diamond with good linear range, repeatability, sensitivity and stability. Moreover, the electrode had the analytical characteristics compared with the same electrode modified with platinum nanoparticles. A glassy carbon electrode with dihexadecyl phosphate film containing platinum nanoparticles was developed to determine linuron and carbendazim in natural waters, orange juice and commercial products by pulse diferential voltammetry (DPV) and square wave voltammetry (SWV) techniques. The detection limits obtained were 6.1 × 10−10 and 1.5 × 10−9 mol L−1 for linuron and carbendazim using SWV, respectively, and the obtained results were in agreement at a 95% confidence level with those results obtained using a high performance liquid chromatography method. Glassy carbon electrode modified with nickel oxide nanoparticles and functionalized multi-walled carbon nanotubes within a dihexadecyl phosphate film was fabricated and applied to the simultaneous determination of dopamine and epinephrine by DPV. The analytical curve obtained shown a linear range from 7.0 × 10−8 to 4.8 × 10−6 and 3.0 × 10−7 to 9.5 × 10−6 mol L−1 for dopamine and epinephrine, respectively. Both analytes were determined in three different synthetic samples of biological fluids (lung fluid, cerebrospinal fluid and human serum) with an acceptable relative standard deviation for the addition and recovery test. Graphene and graphite paste electrodes were also investigated in this thesis. Initially, graphene and graphite were characterized morphologically (RAMAN and XPS), as the obtained pastes. Moreover, the proposed paste electrodes were characterized electrochemically through well-known electrochemical probes as hexacyanoferrate (II) potassium, hexamine ruthenium chloride (III) and hexacloroiridiate (III) sodium. After this study, analytical curves for ascorbic and uric acids were built. It was observed that no significant analytical advantages were obtained when graphite was replaced by graphene in the pastes. The electrochemical of graphene and reticulated vitreous carbon three-dimensional electrodes was first explored in this work. It was observed that due to the hydrophobic nature of the graphene three-dimensional electrode, its application is not favorable in aqueous solutions. Furthermore, this material showed good electrochemical characteristics using ionic liquids as supporting electrolyte, better HET and higher current to electrochemical probes hexacyanoferrate (II) potassium, hexamine ruthenium (III) chloride, ferrocene and N,N,N',N'-tetramethyl-p-phenylenediamine compared with the three-dimensional reticulated vitreous carbon electrode. / Nesta tese descreve-se o desenvolvimento de novos sensores utilizando nanomateriais. Inicialmente, um eletrodo de carbono vítreo modificado com nanopartículas de ouro e nanotubos de carbono de paredes múltiplas funcionalizados imobilizados em um filme de dihexadecil hidrogenofosfato foi proposto e aplicado para a determinação de diquat em águas naturais por voltametria de onda quadrada (SWV). A curva analítica apresentou uma faixa linear no intervalo de concentrações de 3,1 × 10−8 a 3,0 × 10−6 mol L−1 com um limite de detecção (3 branco/inclinação da curva analítica) de 1,4 × 10−8 mol L−1. O desempenho deste eletrodo proposto foi comparado com o desempenho do eletrodo impresso (screen printed) comercial. Em seguida, a determinação de linuron em amostras de águas naturais e em produtos comerciais foi realizada com sucesso utilizando o eletrodo de diamante dopado com boro, apresentando ampla faixa linear, boa repetibilidade, sensibilidade e estabilidade. Além disso, o eletrodo teve suas características analíticas comparadas com o mesmo eletrodo modificado com nanopartículas de platina. Um eletrodo de carbono vítreo modificado com um filme de dihexadecil hidrogenofosfato contendo nanopartículas de platina foi desenvolvido para a determinação de linuron e carbendazim em amostras de águas naturais, suco de laranja e produto comercial. As voltametrias de pulso diferencial (DPV) e de onda quadrada (SWV) foram avaliadas, sendo que os limites de detecção obtidos foram de 6,1 × 10−10 e 1,5 × 10−9 mol L−1 para linuron e carbendazim utilizando a SWV, respectivamente, sendo os resultados obtidos concordantes a um nível de confiança de 95 % com os resultados obtidos empregando-se cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Um eletrodo de carbono vítreo modificado com um filme de dihexadecil hidrogenofosfato contendo nanopartículas de óxido de níquel e nanotubos de carbono de paredes múltiplas funcionalizados foi fabricado e aplicado na determinação simultânea de dopamina e epinefrina por DPV. As curvas analíticas obtidas apresentaram faixas lineares de 7,0 × 10−8 a 4,8 × 10−6 e 3,0 × 10−7 a 9,5 × 10−6 para dopamina e epinefrina, respectivamente. Analisaram-se três diferentes amostras sintéticas de fluidos biológicos a saber: fluido pulmonar, cerebroespinhal e soro humano, os quais apresentaram desvio padrão relativos aceitáveis para os testes de adição e recuperação. Nesta tese também foram fabricados eletrodos de pasta de grafeno e de pasta de grafite. Inicialmente, o grafeno e grafite foram caracterizados morfologicamente (RAMAN e XPS), assim como as pastas obtidas. Ademais, os sensores propostos foram caracterizados eletroquimicamente empregando-se o hexacianoferrato(II) de potássio, cloreto de hexamin rutênio(III) e hexacloroiridiato (III) de sódio. Construiram-se curvas analíticas para o ácido ascórbico e ácido úrico e observou-se que não houve vantagens analíticas significativas quando se substitui o grafeno pelo grafite nas pastas. A eletroquímica dos eletrodos tridimensionais de grafeno e carbono vítreo reticulado foi explorada pela primeira vez neste trabalho. Observou-se que, devido à natureza hidrofóbica do eletrodo tridimensional de grafeno, a sua aplicação não é favorável em soluções aquosas. Por outro lado, este material apresentou boas características eletroquímicas utilizando líquidos iônicos como eletrólito suporte, apresentando uma melhor velocidade de transferência heterogênea de elétrons e maior magnitude de corrente quando se empregaram as seguintes sondas eletroquímicas: hexacianoferrato(II) de potássio, cloreto de hexamin rutênio (III), ferroceno e N,N,N ,N -tetrametil-para-fenilenediamina. / Nesta tese descreve-se o desenvolvimento de novos sensores utilizando nanomateriais. Inicialmente, um eletrodo de carbono vítreo modificado com nanopartículas de ouro e nanotubos de carbono de paredes múltiplas funcionalizados imobilizados em um filme de dihexadecil hidrogenofosfato foi proposto e aplicado para a determinação de diquat em águas naturais por voltametria de onda quadrada (SWV). A curva analítica apresentou uma faixa linear no intervalo de concentrações de 3,1 × 10−8 a 3,0 × 10−6 mol L−1 com um limite de detecção (3 branco/inclinação da curva analítica) de 1,4 × 10−8 mol L−1. O desempenho deste eletrodo proposto foi comparado com o desempenho do eletrodo impresso (screen printed) comercial. Em seguida, a determinação de linuron em amostras de águas naturais e em produtos comerciais foi realizada com sucesso utilizando o eletrodo de diamante dopado com boro, apresentando ampla faixa linear, boa repetibilidade, sensibilidade e estabilidade. Além disso, o eletrodo teve suas características analíticas comparadas com o mesmo eletrodo modificado com nanopartículas de platina. Um eletrodo de carbono vítreo modificado com um filme de dihexadecil hidrogenofosfato contendo nanopartículas de platina foi desenvolvido para a determinação de linuron e carbendazim em amostras de águas naturais, suco de laranja e produto comercial. As voltametrias de pulso diferencial (DPV) e de onda quadrada (SWV) foram avaliadas, sendo que os limites de detecção obtidos foram de 6,1 × 10−10 e 1,5 × 10−9 mol L−1 para linuron e carbendazim utilizando a SWV, respectivamente, sendo os resultados obtidos concordantes a um nível de confiança de 95 % com os resultados obtidos empregando-se cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Um eletrodo de carbono vítreo modificado com um filme de dihexadecil hidrogenofosfato contendo nanopartículas de óxido de níquel e nanotubos de carbono de paredes múltiplas funcionalizados foi fabricado e aplicado na determinação simultânea de dopamina e epinefrina por DPV. As curvas analíticas obtidas apresentaram faixas lineares de 7,0 × 10−8 a 4,8 × 10−6 e 3,0 × 10−7 a 9,5 × 10−6 para dopamina e epinefrina, respectivamente. Analisaram-se três diferentes amostras sintéticas de fluidos biológicos a saber: fluido pulmonar, cerebroespinhal e soro humano, os quais apresentaram desvio padrão relativos aceitáveis para os testes de adição e recuperação. Nesta tese também foram fabricados eletrodos de pasta de grafeno e de pasta de grafite. Inicialmente, o grafeno e grafite foram caracterizados morfologicamente (RAMAN e XPS), assim como as pastas obtidas. Ademais, os sensores propostos foram caracterizados eletroquimicamente empregando-se o hexacianoferrato(II) de potássio, cloreto de hexamin rutênio(III) e hexacloroiridiato (III) de sódio. Construiram-se curvas analíticas para o ácido ascórbico e ácido úrico e observou-se que não houve vantagens analíticas significativas quando se substitui o grafeno pelo grafite nas pastas. A eletroquímica dos eletrodos tridimensionais de grafeno e carbono vítreo reticulado foi explorada pela primeira vez neste trabalho. Observou-se que, devido à natureza hidrofóbica do eletrodo tridimensional de grafeno, a sua aplicação não é favorável em soluções aquosas. Por outro lado, este material apresentou boas características eletroquímicas utilizando líquidos iônicos como eletrólito suporte, apresentando uma melhor velocidade de transferência heterogênea de elétrons e maior magnitude de corrente quando se empregaram as seguintes sondas eletroquímicas: hexacianoferrato(II) de potássio, cloreto de hexamin rutênio (III), ferroceno e N,N,N ,N -tetrametil-para-fenilenediamina.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/6312 |
| Date | 25 July 2014 |
| Creators | Figueiredo Filho, Luiz Carlos Soares de |
| Contributors | Fatibello Filho, Orlando |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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