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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.75.2022.tde-24032022-145456
Documento
Autor
Nome completo
Bruno Cano Mascarenhas
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2022
Orientador
Banca examinadora
Varanda, Laudemir Carlos (Presidente)
Carrilho, Emanuel
Santilli, Celso Valentim
Martins, Tereza da Silva
Raubach, Cristiane Wienke
Título em português
Óxido de grafeno reduzido funcionalizado com nanopartículas de Au e Ag como materiais nanoestruturados com potencial aplicação em catálise e sensores
Palavras-chave em português
catálise
compósito
grafeno
nanopartículas
sensores
Resumo em português
O óxido de grafeno reduzido (rGO), é um material bidimensional, composto de átomos de carbono do tipo sp2, que tem atraído grande atenção da comunidade científica devido às suas excelentes propriedades elétricas e mecânicas. Estudos recentes mostram que a combinação das folhas de rGO com nanopartículas metálicas de prata ou de ouro resulta em um material com grande potencial para aplicações analíticas e catalíticas. Neste contexto, este trabalho descreve a preparação, via método do poliol modificado, dos compósitos rGO_AgNPs e rGO_AuNPs, bem como a avaliação da aplicabilidade desses materiais em catálise e detecção de peróxido de hidrogênio. O tamanho e a forma das nanopartículas foram controladas ajustando-se as condições experimentais. Os materiais foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopias UV-Vis, Raman e no infravermelho (FTIR), por microscopia eletrônica de transmissão (MET) e por difratometria de raios X (DRX). Os resultados mostraram sucesso na preparação do rGO e dos nanocompósitos rGO_NPs (Ag e Au). Observou-se ainda que a qualidade do material é dependente da temperatura de reação de redução. A atividade catalítica do rGO_AgNPs foi investigada através da hidrogenação catalítica do azul de metileno (AM) e de rodamina B (RB) na presença de NaBH4. A reação de descoloração seguiu o modelo cinético de pseudo-primeira ordem para ambos os corantes, e os resultados mostraram uma eficiência catalítica 30% maior quando comparado a catalisadores convencionais reportados na literatura. Os ensaios de detecção de H2O2 utilizando o eletrodo impresso modificado com rGO_AgNPs mostraram-se promissores. Os eletrodos estudados apresentaram linearidade na faixa de concentração de peróxido de hidrogênio de 25 a 200 µmol L-1.
Título em inglês
Reduced graphene oxide functionalized with Au and Ag nanoparticles as nanostructured materials with potential application in catalysis and sensors
Palavras-chave em inglês
catalysis
composite
graphene
nanoparticles
sensors
Resumo em inglês
Reduced graphene oxide (rGO) is a two-dimensional material, composed of sp2 carbon atoms, which has attracted great attention from the scientific community due to its excellent electrical and mechanical properties. Recent studies show that the combination of rGO sheets with silver or gold nanoparticles results in a material with great potential for analytical and catalytic applications. In this context, this work describes the preparation, via the modified polyol method, of the composites rGO_AgNPs and rGO_AuNPs, as well as the evaluation of the applicability of these materials in catalysis and detection of hydrogen peroxide. The nanoparticle size and shape were controlled by adjusting the experimental conditions. The materials were characterized by UV-Vis, Raman, and infrared (FTIR) spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM), and X-ray diffraction (XRD). The results showed success in the preparation of rGO and rGO_NPs (Ag and Au) nanocomposites. It was also observed that the quality of the material is dependent on the reduction reaction temperature. The catalytic activity of rGO_AgNPs was investigated through the catalytic hydrogenation of methylene blue (MB) and rhodamine B (RhB) in the presence of NaBH4. The decolorization reaction followed the pseudo-first-order kinetic model for both dyes, and the results showed a 30% higher catalytic efficiency when compared to conventional catalysts reported in the literature. On the other hand, H2O2 detection assays using the screen-printed electrode modified with rGO_AgNPs proved to be promising. The proposed SPE/AuNPs can detect hydrogen peroxide in a wide linear range from 25 to 200 µmol L-1.
 
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Data de Publicação
2022-03-25
 
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