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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.46.2007.tde-24082007-081716
Documento
Autor
Nome completo
Paulo Marcelo de Avellar Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2007
Orientador
Banca examinadora
Politi, Mario José (Presidente)
Demets, Gregoire Jean Francois
Sumodjo, Paulo Teng An
Título em português
Estudo da aplicação de naftaleno-diimidas para o desenvolvimento de sensores e dispositivos: eletroquimica de eletrodos modificados de carbono vítreo e compósitos com nanotubos de carbono
Palavras-chave em português
Eletrodo
Eletroquímica
NDIs
Resumo em português
Foram sintetizadas quatro naftaleno-diimidas (NDIs) funcionalizadas com grupos N-alquil-amino e N-alquil-hidroxi. Essas espécies foram caracterizadas pelos métodos espectrométricos convencionais. As propriedades eletroquímicas destas NDIs foram estudadas por voltametria cíclica em acetonitrila e N-metil-pirrolidona. Os voltamogramas obtidos mostram dois processos redox reversíveis com E1/2 ao redor de -970 mV e de -1400 mV (vs fc/Fc+). Estes resultados são consistentes com trabalhos previamente reportados. Algumas das NDIs exibiram grande afinidade por superfícies de carbono vítreo anodizado, adsorvendo irreversivelmente. Esta propriedade foi explorada na obtenção de eletrodos modificados. As propriedades eletroquímicas de eletrodos de carbono vítreo modificados por adsorção das NDIs foram investigadas por voltametria cíclica (VC) e cronoamperometria de degrau de potencial (CADP). Os voltamogramas são caracterizados pela presença de um único processo redox reversível, com E1/2 na faixa de -360 mV a -385 mV (vs Ag/AgCl). Os transientes de CADP forneceram estimativas para as constantes de velocidade k para as reações de transferência de elétrons na superfície dos eletrodos. Foram observados desvios em relação à cinética de primeira ordem, atribuídos ao caráter micro-heterogêneo da superfície. O modelo de Albery, que considera a dispersão dos valores de k, foi aplicado e comparado com dados obtidos por ajuste de funções exponenciais. Foram também preparados compósitos à base de NDIs e nanotubos de carbono de parede simples (NTCPS) sobre eletrodos de ouro. A resposta voltamétrica dos compósitos NDI/NTCPS é caracterizada pela presença de um processo redox reversível na faixa de -336 mV a -349 mV (vs Ag/AgCl). A cinética de transferência de elétrons nestes eletrodos modificados foi estudada por metodologia análoga à descrita anteriormente. Os resultados sugerem que os eletrodos estudados podem encontrar aplicação no desenvolvimento de sensores químicos, dispositivos eletroquímicos e em eletrocatálise.
Título em inglês
Study of the application of naphthalene-diimides for the development of sensors and devices: electrochemistry of carbon glassy modified electrodes and composites with carbon nanotubes
Palavras-chave em inglês
Electrochemistry
Electrode
NDIs
Resumo em inglês
Four naphthalene-diimides (NDIs) were synthesized functionalyzed with N- alkyl-amino and N-alkyl-hydroxi groups. These NDIs were characterized by conventional spectrometric methods. The electrochemical properties of NDIs were studied through cyclic voltametry in acetonitrile and N-metyl-pyrrolidone. Typical voltammograms present two reversible redox processes with E1/2 around -970 mV and -1400 mV (vs Fc/Fc+ ). These results are consistent with previous reported works. Some NDIs showed a strong affinity to anodized glassy carbon surfaces, with irreversible adsorption. This property was used to obtain new modified glassy carbon electrodes. The electrochemical properties of glassy carbon electrodes modified by adsorption of the NDIs were studied by cyclic voltammetry (CV) and potential step chronoamperometry (PSCA). The voltammograms are characterized by the presence of a single reversible redox process, with E1/2 around -360 mV to -385 mV (vs Ag/AgCl). The PSCA transients offered estimates for the k rate constants for the electron transfer reactions on the electrode surfaces. Deviations with respect to the first order kinetics were observed and considered due to the micro-heterogeneity of the surface. Albery´s model, wich takes into account the dispersion in k values, was applied and results compared with those obtained by exponential functions fitting. Composites based on NDIs and single walled carbon nanotubes (SWNT) were also prepared on gold electrodes. The voltammetric response from NDI/SWNT composites is characterized by the presence of reversible redox process in the range from -336 mV to -349 mV (vs Ag/AgCl). The kinetics of the electron transfers on those modified electrodes was studied using a methodology similar to the one previously described. The results suggest that these modified electrodes may find application in the development of chemical sensors, electrochemical devices and in electrocatalysis.
 
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Data de Publicação
2008-03-24
 
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