Publicação: Melhora da performance eletroquímica de folhas de grafite: Ativação eletroquímica versus ativação por plasma
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICA
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Resumo
Folhas de grafite pirolisado, (ou simplesmente folhas de grafite) oferecem uma ótima
possibilidade de aplicação em sensores eletroquímicos descartáveis, devido ao seu baixo custo,
boa condutividade elétrica e térmica, além de alta resistência mecânica. Este trabalho apresenta
a melhora na performance eletroquímica da folha de grafite, seja após uma simples ativação
eletroquímica em meio ácido usando voltametrias cíclicas ou após o tratamento com plasma
frio, usando os gases CO2 e O2. Voltamogramas cíclicos do par redox ferri-ferrocianeto de
potássio mostraram maior reversibilidade eletroquímica para as superfícies tratadas, o que
corroborou com os resultados obtidos pela espectroscopia de impedância eletroquímica
(menores valores de resistência a transferência de carga). Foi possível observar pela
microscopia eletrônica de varredura que um maior número de rachaduras é encontrado nas
superfícies tratadas, tanto por plasma quanto pelo tratamento eletroquímico, e a espectroscopia
Raman mostrou mais defeitos estruturais (maior relação ID/IG), o que pode explicar a melhora
na resposta eletroquímica nas voltametrias cíclicas com o par redox. Para avaliar a possibilidade
da aplicação destes sensores em eletroanálise, as folhas de grafite foram utilizadas como
eletrodos de trabalho para detecção de dopamina, utilizando voltametria cíclica e amperometria.
Foram observadas melhoras nas performances eletroquímicas de todas as superfícies tratadas,
especialmente para a folha tratada com plasma de CO2. A ativação eletroquímica é uma
estratégia simples que proporciona melhora nas propriedades sensitivas da folha de grafite.
Apesar disso, as superfícies tratadas com plasma de apresentaram melhor sensibilidade, o que
provavelmente é causado pela maior quantidade de defeitos estruturais.
Abstract
Flexible pyrolytic graphite sheets or graphite paper (GP) are a promising source of disposable
(low-cost) electrochemical sensors. This work demonstrates the improvement in the
electrochemical performance of graphite paper either after a simple electrochemical activation
in acid media using cyclic voltammetry or after cold reactive plasma treatment using CO2 and
O2 gases. Cyclic voltammetry of the redox probe ferri-ferrocyanide showed higher
electrochemical reversibility on the treated surfaces, which was corroborated by the data
obtained by electrochemical impedance spectroscopy (lower charge transfer resistance).
Scanning electron microscopy revealed a high number of grooves on the treated surfaces after
both electrochemical and plasma treatments and Raman spectroscopy showed more structural
defects (higher D/G ratios), which may explain the improved cyclic voltammetric response of
the redox probe. To evaluate the possible application of these sensors in electroanalysis, the
graphite paper was evaluated for dopamine detection using cyclic voltammetry and
amperometry under flow conditions. Improved performance on treated surfaces, especially after
CO2-plasma treatment, was verified. The electrochemical activation is a simple strategy to
improve the sensing properties of graphite paper; however, cold-plasma treated surfaces
provided better sensing properties probably due to the production of higher number of structural
defects.
Palavras-chave
Eletrodos baseados em carbono, Sensores eletroquímicos descartáveis, Folha de grafite, Eletrodos de papel, Análise por injeção em batelada, Carbon-based electrodes, Disposable electrochemical sensors, Graphite foil, Paper electrodes, Batch-injection analysis
Citação
PEREIRA, Jian Felipe da Silva. Melhora da performance eletroquímica de folhas de grafite pirolisado: Ativação eletroquímica versus ativação por plasma. 2019. 75 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2496
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