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Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Eletrodos impressos fabricados com uma tinta condutora de grafite e acetato de celulose: efeito do envelhecimento dos eletrodos nas propriedades eletroquímicas
Author: Petine, Dayane Vasconcelos
First Advisor: Santos, André Luiz dos
First member of the Committee: Araújo, Diele Aparecida Gouveia
Second member of the Committee: Assunção, Rosana Maria Nascimento de
Summary: A técnica de “screen-printing” tem sido amplamente explorada no campo da eletroanálise, pois permite que sensores eletroquímicos sejam construídos de forma reprodutível, em larga escala e a baixo custo. Dentre os materiais utilizados para a construção destes sensores, tintas de condutoras de carbono têm recebido destaque devido às excelentes propriedades elétricas, mecânicas e químicas dos materiais a base de carbono. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de eletrodos impressos de carbono fabricados com uma tinta condutora preparada a partir de pó de grafite, acetato de celulose e acetona. A técnica de voltametria cíclica foi utilizada para investigar as propriedades eletroquímicas dos eletrodos, usando o íon ferrocianeto como sonda redox. Os resultados revelaram que os eletrodos recém-preparados apresentaram um perfil voltamétrico satisfatório para a sonda redox. No entanto, à medida que os eletrodos envelheciam, uma alteração gradual no perfil voltamétrico foi observada, melhorando os resultados e sugerindo que o envelhecimento dos eletrodos afeta as propriedades eletroquímicas. Visando fabricar eletrodos com propriedades eletroquímicas mais estáveis, uma etapa de secagem em estufa foi incluída no procedimento de fabricação, obtendo-se ΔEp = 103 ± 1 mV, RSD = 1 % e ipa = 32 ± 1 µA, RSD = 3 %, em comparação com o primeiro lote construído com resultados de 116 ± 18 mV, com RSD = 16 % e ipa = 27 ± 2 µA, RSD = 7 %. Apesar de resultar em uma ligeira melhora nas propriedades eletroquímicas, estas ainda se alteraram ao longo do tempo. Porém, não sofreram variações significativas em um período de dez dias, sendo este um intervalo de tempo seguro para a utilização reprodutível dos eletrodos impressos. Os eletrodos impressos fabricados neste estudo apresentaram, qualitativamente, uma área eletroquimicamente ativa consideravelmente maior do que eletrodos impressos comerciais e a reprodutibilidade de fabricação dos dispositivos foi similar à dos eletrodos comerciais. Desta forma, este trabalho demonstrou que a tinta condutora de carbono desenvolvida, composta por pó de grafite, acetato de celulose e acetona, apresenta um grande potencial para a produção de eletrodos impressos de carbono por meio da técnica de “screen-printing”. Os resultados indicaram a importância do controle do envelhecimento dos eletrodos para manter suas propriedades eletroquímicas ao longo do tempo. Os eletrodos impressos fabricados neste estudo mostraram-se promissores devido à sua maior área eletroquimicamente ativa, no entanto, são necessários estudos adicionais para otimizar o processo de fabricação e melhorar a estabilidade dos eletrodos a longo prazo.
Abstract: The screen-printing technique has been widely explored in the field of electroanalysis as it enables the reproducible, large-scale, and cost-effective fabrication of electrochemical sensors. Among the materials used for constructing these sensors, carbon-based conductive inks have attracted significant attention due to their excellent electrical, mechanical, and chemical properties. In this context, the objective of this study was to evaluate the performance of screenprinted carbon electrodes manufactured with a conductive ink prepared from graphite powder, cellulose acetate, and acetone. The cyclic voltammetry technique was employed to investigate the electrochemical properties of the electrodes, utilizing the ferrocyanide ion as a redox probe. The results revealed that the freshly prepared electrodes exhibited a satisfactory voltammetric profile for the redox probe. However, as the electrodes aged, a gradual alteration in the voltammetric profile was observed, indicating that electrode aging influences the electrochemical properties. To produce electrodes with more stable electrochemical properties, a drying step in an oven was introduced during the fabrication process, obtaining ΔEp = 103 ± 1 mV, RSD = 1 % and ipa = 32 ± 1 µA, RSD = 3 %, compared to the first batch built with results of 116 ± 18 mV, with RSD = 16 % and ipa = 27 ± 2 µA, RSD = 7%. Although this resulted in a slight improvement in the electrochemical properties, they still exhibited variations over time. Nevertheless, no significant variations were observed within a period of ten days, indicating this period is suitable for the reproducible utilization of the screen-printed electrodes. The screen-printed electrodes fabricated in this study demonstrated, qualitatively, a considerably larger electrochemically active area compared to commercial electrodes, and the reproducibility of device fabrication was similar to that of commercial electrodes. Thus, this work demonstrated the great potential of the developed carbon conductive ink, composed of graphite powder, cellulose acetate, and acetone, for the production of printed carbon electrodes using the screen-printing technique. The results we have obtained showed the importance of controlling electrode aging to maintain their electrochemical properties over time. The screenprinted electrodes fabricated in this study were promising devices due to their larger electrochemically active area, however, further studies are necessary to optimize the fabrication process and improve the long-term stability of the electrodes.
Keywords: Tinta condutora
Conductive ink
Pó de grafite
Graphite powder
Acetato de celulose
Cellulose acetate
Screen-printing
Screen-printing
Detector eletroquímico
Electrochemical detector
Envelhecimento
Aging
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: PETINE, Dayane Vasconcelos. Eletrodos impressos fabricados com uma tinta condutora de grafite e acetato de celulose: efeito do envelhecimento dos eletrodos nas propriedades eletroquímicas. 2023. 39 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38423
Date of defense: 23-Jun-2023
Appears in Collections:TCC - Química (Ituiutaba / Pontal)

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