PPGQ - Mestrado em Química (Dissertações)

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Desenvolvimento de um sensor eletroquímico modificado com um filme de carbon black e delta óxihidróxido de ferro dopado com prata para detecção de peróxido de hidrogênio
(UFVJM, 2022) Melo, Wiviane Emília Reis de; Afonso, André Santiago; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Afonso, André Santiago; Rodrigues, Luciano Pereira; Rodrigues, Jairo Lisboa
Atualmente, sabe-se o importante papel do H2O2 como sinalizador de diversos processos fisiológicos e condições patológicos. É de extrema importância detectar e quantificar esse metabólito nesses processos, pois o H2O2 está associado ao dano celular e ao aparecimento de algumas doenças. A detecção do H2O2 pode ser feita através de várias técnicas, como a cromatografia e a espectroscopia. As técnicas eletroanalíticas, comparadas as técnicas citadas anteriormente são baratas, rápidas e de fácil miniaturização, além de serem sensíveis e seletivas. As últimas duas características podem ser melhoradas através da modificação do eletrodo de trabalho. Nesse sentido, foi desenvolvido um filme com nanomateriais de CB, A/δ-FeOOH e PDDA, para a modificação da superfície sensora, pela técnica Drop Casting, onde depositou-se 10 μL de uma dispersão preparada com 1mg de CB, 1 mg Ag/δ-FeOOH, sintetizado pelo método simples e reproduzível, e 1 μL de PDDA em água ultrapura de pH 10, sonicada durante 10 minutos. A imobilização do filme foi feita em um eletrodo descartável produzido artesanalmente. As características morfológicas foram estudadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios X (EDS), as quais revelaram que a imobilização do filme CB//A/δ-FeOOH ocorreu de forma eficiente. A análise da resistência relacionada à transferência de cargas foi realizada pela espectroscopia de impedância eletroquímica, que revelou uma menor resistência no eletrodo modificado em relação ao eletrodo não modificado. A partir dos dados de voltametria cíclica foi diagnosticada uma área eletroativa de 0,106 ± 0,005 cm² e uma constante heterogênea de kº =1,04 × 10-³ cm·s-¹ para o eletrodo CB//A/δ-FeOOH, comprovando o bom desempenho eletroquímico da modificação proposta. A investigação eletroquímica na detecção e quantificação do H2O2 indicou que o eletrodo com CB//Ag/δ-FeOOH obteve uma boa resposta eletroquímica para a redução do H2O2, com limite de detecção de 21,6 μM, limite de quantificação de 72,1 μM, sensibilidade analítica de 4,6.10-9 μA/μM e repetibilidade de 4,78 % para N = 5. Ademais, o sensor eletroquímico CB//Ag/δ-FeOOH foi capaz de detectar H2O2 na presença de dopamina (DA), ácido úrico (UA) e ácido ascórbico (AA). Por fim, recuperações entre 103 e 92% foram determinadas para H2O2 em soro fetal bovino. Os resultados alcançados indicam que o sensor desenvolvido para detectar H2O2 é uma alternativa na área de sensoriamento com bons níveis de precisão, boa seletividade, sensibilidade e reprodutibilidade.
Desenvolvimento, caracterização e aplicação de um sensor eletroquímico de feltro de carbono modificado com azul da prússia para a determinação eletroanalítica de peróxido de hidrogênio
(UFVJM, 2023) Nantes, Karoline Santos; Afonso, André Santiago; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)
O peróxido de hidrogênio (H2O2) desempenha importantes papéis em processos fisiológicos. A nível celular sua reatividade e baixa concentração dificulta sua detecção precisa. Assim, para melhor entender seu papel dentro dos sistemas biológicos o desenvolvimento de um sensor para a determinação e quantificação de H2O2, tornou-se um objetivo para pesquisadores de diferentes áreas. O Azul da Prússia (AP), apesar de apresentar características e propriedades eletroquímicas proeminentes para a determinação seletiva do H2O2, apresenta baixa estabilidade em pH neutro, restringindo assim sua utilização em sensores. Estudos demonstram uma intensa interação entre o AP coloidal e os íons hexacianoferrato dissolvidos com a superfície da goethita (α- FeOOH). O delta oxihidróxido de ferro (δ-FeOOH) é outro óxido de ferro que possui propriedades de superfície análogas às da goethita. Assim, com o intuito de usufruir das vantagens do AP para a detecção do H2O2 melhorando sua interação em pH neutro, este estudo realizou pela primeira vez, a eletrodeposição do AP através de uma solução contendo δ-FeOOH e K3Fe(CN)6. O objetivo geral foi o desenvolvimento, caracterização e aplicação de um sensor eletroquímico de feltro de carbono (FC) modificado com AP para a determinação eletroanalítica de H2O2. A formação do filme de AP nos eletrodos de FC foi realizada através de síntese eletroquímica por varredura cíclica de potencial. A partir das análises dos resultados dos testes de otimização realizados, as melhores condições para a produção do filme foram: FC sem pré-tratamento, pH 2 da solução para a eletrodeposição, K3Fe(CN)6 a 0,005 M, δ-FeOOH 0,022 g, KCl a 0,1 M e 100 ciclos voltamétricos. Os testes de otimização do eletrólito suporte para a determinação do analito de interesse também foram realizados e foram definidos: PBS 0,1 M e pH 7. Os testes de detecção através de amperometria, resultaram no limite de detecção de 0,91, 0,55 e 0,36 μM e limite de quantificação de 5, 1,83 e 1,19 μM para determinação de H2O2 nos potenciais de 0, -0,1 e -0,2 V vs. Ag/AgCl, respectivamente. No teste de UV-Vis, o espectro da dispersão apresentou uma banda de absorção em 690 nm, relacionada ao AP. Os valores de resistência ao transporte de cargas, obtidos através da Espectroscopia de Impedância Eeletroquímica (EIE), foi de 324,2 para 1,28 Ω, antes e após a modificação da superfície do FC com o AP, respectivamente, enquanto o valor da constante de transferência de carga aumentou de 2,74E-4 para 2,5E-2 cm s-¹. A área eletroativa foi consideravelmente aumentada, sendo antes da modificação 3,0 cm² e após 8,2 cm². Foi possível detectar H2O2 na presença das espécies eletroativas avaliadas como interferentes, sem sinal analítico para estes. Recuperações entre 93, 95 e 101% para as concentrações de 5, 15 e 30 μM, respectivamente, foram determinadas para H2O2 em PBS 0,1 M contendo 10% de soro fetal bovino. Por fim, a síntese eletroquímica proposta aqui neste trabalho, proporcionou mais estabilidade e linearidade durante a detecção do analito, frente ao eletrodo modificado com FeCl3, K3[Fe(CN)6], KCl e HCl. Além disso, comparando com outros trabalhos análogos já reportados na literatura, foi possível aumentar a sensibilidade do sistema para a detecção de H2O2.
Nanopartículas de dióxido de titânio: síntese hidrotermal via micro-ondas, caracterização e preparo de filmes ultrafinos de Langmuir- Blodgett
(UFVJM, 2020) Ferreira, Rafael Guerra; Monteiro, Douglas Santos; Pereira, Márcio César; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Monteiro, Douglas Santos; Afonso, André Santiago; Coelho, Jakelyne Viana; Rodrigues, Jairo Lisboa
O presente trabalho tem como objeto sintetizar e caracterizar nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2), visando a preparação de filmes ultrafinos de Langmuir-Blodgett (LB) e a avaliação da fotodegradação heterogênea do corante orgânico Rodamina B. O dióxido de titânio foi sintetizado pelo método hidrotermal assistido por micro-ondas. As sínteses foram preparadas utilizando soluções com diferentes concentrações do precursor isopropóxido de titânio (TIP) e do catalisador hidróxido de tetrametilamônio (TMAH). Essas soluções foram trabalhadas em duas rotas sintéticas, na primeira rota utilizou uma temperatura de síntese de 90 °C por 144 min. A segunda rota consistiu na aplicação de duas temperaturas de síntese, iniciando com 90 °C por 144 min e finalizando com 160 °C por 120 min. Os materiais sintetizados em ambas as rotas, foram caracterizados por microscopia eletrônica de transmissão (MET), difratometria de raios-x (DRX), espalhamento dinâmico de luz (DLS) e análise superficial de BET. A análise de MET apresentou amostras com diferentes tamanhos médios (6-96nm) e morfologias (nanocúbicas, retangulares, triangulares, bastonetes e esferas). Já os difratogramas de DRX comprovam o polimorfo anatase como fase predominante. O filme LB e as atividades superficiais das nanopartículas de TiO2 na interface líquido-ar foram avaliadas em experimentos de isoterma (pressão x área superficial) em uma cuba de Langmuir. As propriedades da monocamada formada foram avaliadas por meio de experimentos de potencial superficial e microscopia de ângulo de Brewster (BAM). Os Filmes ultrafinos do nanomaterial foram depositados sobre a superfície de um substrato condutor pela técnica de Langmuir-Blodgett (LB), apresentando uma boa taxa de transferência (TR) da monocamada para o substrato (FTO). Com a execução do presente projeto, pode-se obter fotoanodos ultrafinos e mais leves de nanopartículas de TiO2, que podem ser utilizados para a fabricação de vários dispositivos, como os fotovoltaicos.
Validação de um método simples e rápido para quantificação de praguicidas organoclorados (OCPs) em amostras ambientais utilizando microextração em gota e quantificação por CG-MS: aplicação na degradação de OCPs utilizando nanocompostos
(UFVJM, 2019) Carvalho, Rhiane Ramos Rocha; Rodrigues, Jairo Lisboa; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Rodrigues, Jairo Lisboa; Afonso, André Santiago; Faria, Márcia Cristina da Silva
Os praguicidas são substâncias amplamente utilizadas no meio agrícola e apresentam alto risco de contaminação para a saúde humana e ambiental e em especial aos recursos hídricos. Assim, é necessário que se desenvolvam métodos capazes de quantificar estes contaminantes em amostras ambientais, bem como buscar alternativas para tentar diminuir ou eliminá-los destas matrizes, como proposta de remediação ambiental. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e validar um método de Microextração Líquido-Líquido com solidificação em Gota para quantificação de Praguicidas Organoclorados (OCPs) e em seguida aplicar o método desenvolvido em processos de degradação de praguicidas organoclorados utilizando magnetita dopada com cobalto como nanomaterial. O método desenvolvido mostrou eficácia na extração de 10 praguicidas organoclorados: Alpha-BHC, D-BHC, Heptachlor, Heptachlor Epoxide, Endosulfan I, p,p’ – DDE, Dieldrin, p,p’ – DDT, Endosulfan Sulfato, Methoxychlor. O método apresentou bons valores nos parâmetros de validação Analítica, R² maior que 0,999, e LD e LQ com valores suficientes para quantificação em amostras reais e valores de precisão intra e entre dias abaixo de 10%. O Estudo de degradação ocorreu para 10 organoclorados: Alpha-BHC, Delta-BHC, Heptachlor, Heptachlor Epoxide, Endosulfan I, p,p’ – DDE, Dieldrin, p,p’ – DDT, Endosulfan Sulfato, Methoxychlor e foi acima de 80% para a maioria dos compostos. Os resultados apresentados demonstram que o método proposto apresenta boa linearidade com coeficiente de correlação linear acima de 0,999 para todos os compostos. O estudo de precisão intra- dia e entre dias apresentou valores de desvio padrão relativo abaixo de 10% para faixas de baixa, média e alta concentração. A aplicação no processo de degradação pode ser utilizada como proposta de remediação ambiental.