Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27378
ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-5813-4384
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Melhora da performance eletroquímica de folhas de grafite: Ativação eletroquímica versus ativação por plasma
Alternate title (s): Improved electrochemical performance of pyrolytic graphite paper: Electrochemical versus reactive cold-plasma activation
Author: Pereira, Jian Felipe da Silva
First Advisor: Munoz, Rodrigo Alejandro Abarza
First member of the Committee: Lopes, Osmando Ferreira
Second member of the Committee: Bonacin, Juliano Alves
Summary: 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.
Keywords: 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
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Química
Quote: 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. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2496
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2019.2496
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27378
Date of defense: 7-Nov-2019
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Química

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
MelhoraPerformanceEletroquímica.pdf2.31 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons