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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36563
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-8022-7779 |
Document type: | Tese |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Desenvolvimento de metodologias de análises residuográficas de interesse forense utilizando folhas de grafite e eletrodos impressos em 3D como amostradores/sensores eletroquímicos |
Alternate title (s): | Development of methodologies for analysis of forensic interest using graphite sheets and 3D printed electrodes as electrochemical samplers/sensors |
Author: | Castro, Silvia Vaz Fernandes |
First Advisor: | Abarza Muñoz, Rodrigo Alejandro |
First member of the Committee: | Veiga, Márcia Andreia Mesquita Silva |
Second member of the Committee: | Salles, Maiara Oliveira |
Third member of the Committee: | Silva, Rodrigo Amorim Bezerra |
Fourth member of the Committee: | Petruci, João Flávio da Silveira |
Summary: | O presente trabalho descreve o desenvolvimento de procedimentos analíticos portáteis para análise em campo de resíduos comumente encontrados em cenas de crimes, como resíduos de disparo de arma de fogo (GSR, do inglês gunshot residue) e de explosivos, utilizando técnicas eletroquímicas associadas a eletrodos de folhas de grafite (GS, do inglês graphite sheet) e impressos em 3D. Estes eletrodos foram escolhidos com o objetivo de também atuarem diretamente como coletores de amostras contendo estes tipos de resíduos. Na primeira parte do trabalho, é demonstrada a utilização da GS como uma nova plataforma de coleta e detecção de resíduos de explosivos, especialmente em função das características deste material, como leveza, elevada condutividade elétrica e flexibilidade. O método foi, primeiramente, demonstrado para a determinação do explosivo 2,4,6trinitrotolueno (TNT), utilizando como técnica a voltametria de onda quadrada e, posteriormente, a determinação sequencial dos explosivos hexahidro1,3,5trinitro1,3,5triazina (RDX) e TNT também foi demonstrada, utilizando técnicas voltamétricas de redissolução. Todos os parâmetros analíticos foram determinados em solução, obtendo-se amplos intervalos lineares e baixos valores de limite de detecção, e a etapa de coleta foi realizada por meio do contato direto da GS com as superfícies previamente contaminadas com os resíduos dos explosivos. Os resultados obtidos demonstram que as metodologias propostas permitiram a coleta dos analitos na ordem de nanogramas, evidenciando que as técnicas de redissolução foram capazes de melhorar consideravelmente a sensibilidade da detecção, o que mostra o potencial da GS em análises envolvendo o uso de explosivos. Na segunda parte do trabalho, é demonstrada a utilização da tecnologia de impressão 3D para a construção de eletrodos de trabalho usando filamento condutivo compósito de grafeno e ácido polilático (G/PLA) para a coleta e detecção de metais encontrados em amostras de GSR. Para isto, buscou-se a utilização da técnica de voltametria de onda quadrada com redissolução anódica para a determinação simultânea de Pb2+ e Sb3+, em solução, e posteriormente o desempenho como coletor foi avaliado na etapa de amostragem realizada através do contato direto do sensor com a mão de indivíduos que haviam efetuado os disparos. Um ótimo desempenho foi evidenciado e foi possível identificar os metais presentes no material coletado. A utilização da caneta 3D para o desenvolvimento de dispositivos voltados para este tipo de análise também foi demonstrada, especialmente com o objetivo de otimizar a etapa de coleta e melhorar a sensibilidade do método, mostrando que eletrodos impressos em 3D se apresentam como excelentes candidatos para análises forenses. |
Abstract: | This work describes the development of analytical procedures for the analysis of residues commonly found in crime scenes, such as gunshot residue (GSR) and explosives, using electrochemical techniques associated with graphite sheet (GS) and 3Dprinted electrodes. These electrodes were chosen with the objective of also acting directly as collectors in samples containing these types of residues. In the first part of the work, the use of graphite sheet (GS) as a new platform for the collection and detection of explosives is demonstrated, especially due to the characteristics of this material, such as lightness, high electrical conductivity and flexibility. The method was first demonstrated for the determination of the explosive 2,4,6trinitrotoluene (TNT), using squarewave voltammetry (SWV) as a technique and, posteriorly, the sequential determination of the explosives hexahydro1,3,5trinitro1,3,5triazine (RDX) and TNT has also been demonstrated using stripping voltammetric techniques. All analytical parameters were determined in solution, obtaining wide linear ranges and low value of limit of detection, and the collection step was performed through the direct contact of GS with surfaces previously contaminated with residues of explosives. The results obtained demonstrate that the proposed methodologies allowed the collection of analytes in the order of nanograms, evidencing that the stripping techniques were able to considerably improve detection sensitivity, which shows the potential of GS in analyses involving the use of explosives. In the second part of the work, the use of 3D printing technology is demonstrated for the construction of working electrodes using conductive filaments composed of graphene and polylactic acid (G/PLA) for the collection and detection of metals found in GSR samples. For this, the technique of squarewave anodic stripping voltammetric for the simultaneous determination of Pb2+ and Sb3+, in solution, and posteriorly the performance as a collector was evaluated in the sampling step carried out through direct contact of the sensor with the hands of individuals who had performed the shots. An excellent performance was evidenced and it was possible to identify the metals present in the collected material. The use of the 3D pen for the development of devices aimed at this type of analysis was also demonstrated, especially with the aim of optimizing the collection step and improving the sensitivity of the method, showing that 3D printed electrodes are excellent candidates for forensic analysis. |
Keywords: | Explosivos Explosives Resíduos de disparo de arma de fogo Gunshot residue Impressão 3D 3D printing Grafeno Graphene |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA |
Subject: | Química Eletroquímica Eletrodos |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Química |
Quote: | CASTRO, Silvia Vaz Fernandes. Desenvolvimento de metodologias de análises residuográficas de interesse forense utilizando folhas de grafite e eletrodos impressos em 3D como amostradores/sensores eletroquímicos. 2022. 173 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.5347 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.5347 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/36563 |
Date of defense: | 6-Jul-2022 |
Appears in Collections: | TESE - Química |
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