Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/39130
ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-5813-4384
Tipo do documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Understanding the influence of cold plasma treatment on the electroanalytical performance of carbon-based electrodes
Título(s) alternativo(s): Entendendo a influência do tratamento por plasma frio no desempenho eletroanalítico de eletrodos baseados em carbono
Autor(es): Pereira, Jian Felipe da Silva
Primeiro orientador: Munoz, Rodrigo Alejandro Abarza
Segundo orientador: Lopes, Osmando Ferreira
Primeiro membro da banca: Santos, André Luiz dos
Segundo membro da banca: Matias, Tiago Araújo
Terceiro membro da banca: Lourenção, Bruna Cláudia
Quarto membro da banca: Silva, Rodrigo Amorim Bezerra da
Resumo: Esta tese de doutorado avaliou o emprego de plasmas frios no tratamento superficial de eletrodos de carbono como forma de melhorar a resposta eletroquímica destes materiais que, comumente, são empregados como eletrodos de trabalho em eletroanálise. Um eletrodo fabricado por impressão 3D usando filamento polimérico composto por Carbon-Black/PLA foi submetido ao tratamento com plasma frio dos gases CO2 e O2. Foi possível, além da geração de grupos funcionais superficiais, uma maior remoção do material plástico (quando comparado a métodos descritos na literatura), gerando eletrodos com menores resistências à transferência de carga e, consequentemente, melhores respostas eletroquímicas. Também como forma de verificar se tais diferenças proporcionam melhora do material quando usado como sensor, foram desenvolvidos métodos para determinação de nitrito, um biomarcador, e dopamina, um neurotransmissor. A partir destes métodos desenvolvidos foi possível observar que o tratamento superficial proporciona melhora no desempenho do CB/PLA. Além disso, os eletrodos foram efetivos para análises em amostras de saliva. O mesmo tratamento também foi utilizado para o tratamento da folha de grafite pirolisado (PGS, do inglês pyrolitic graphite sheet), que é bastante reportada na literatura como base para deposição e/ou construção de modificadores de eletrodos, mas raramente apresentada diretamente como eletrodo. Foi demonstrado que o tratamento proporciona aumento da área eletroquimicamente ativa, da rugosidade e da quantidade de grupos funcionais superficiais, menor resistência à transferência de carga, e maior quantidade de defeitos estruturais na superfície, sem que o material perca a característica intrínseca, de camadas empilhadas de grafeno. Como forma de verificar se as modificações superficiais geradas proporcionam melhora na resposta destes materiais como eletrodos de trabalho em eletroanálise, foram desenvolvidos métodos para determinação da droga de interesse forense conhecida como “ecstasy”, e dos antibióticos cloranfenicol, ciprofloxacina e sulfonilamida. A partir dos métodos desenvolvidos foi possível confirmar que o tratamento superficial usando plasma frio de ambos os gases gerou melhora na resposta do PGS. Além disso, os eletrodos foram efetivos nas análises de saliva, de amostras apreendidas pela polícia e de água de torneira.
Abstract: This work describes the use of a surface modification procedure to improve the electrochemical response of carbonaceous materials that are commonly used as working electrodes in electroanalysis. A 3D printed electrode (Carbon-Black PLA) was exposed to the cold plasma treatment using CO2 and O2, and it was possible to generate surface functional groups at the same time that a higher amount of the insulating material was removed, thus, making electrodes with lower resistance to the charge transfer and, consequently, better electrochemical responses. Also intended to verify if these changes provide a better sensor, the electrodes were used in electrochemical methods to detect Nitrite, a biomarker, and Dopamine, a neurotransmitter. It was possible to confirm that the cold plasma treatments proposed improve the CB/PLA electrodes electrochemical performance, even in real saliva samples. In another step of this work, Pyrolytic Graphite Sheet (PGS), which is vastly reported in literature as a base substrate for the construction of modified electrodes, but rarely used as a bare electrode, was exposed to the cold plasma treatment using CO2 and O2. It was demonstrated that this treatment generates higher surface area, roughness and functional groups concentration, alongside with lower resistance to the charge transfer and higher structural disorder without losing the material intrinsic characteristics of stacked graphene layers. Intended to verify if these changes also provide a better sensor, electroanalytical methods were developed to detect MDMA, a molecule with high forensic interest, and the antibiotics Chloramphenicol, Ciprofloxacin and Sulphanilamide. From the developed methods it was possible to confirm that both surface cold plasma treatments enhanced the performance of PGS electrodes. Also, it was possible to use the electrodes in real samples, such as saliva, seized samples and tap water.
Palavras-chave: Plasma frio
Cold Plasma
Eletrodo 3D
3D electrode
Folha de Grafite Pirolisado
Pyrolytic Graphite Sheet
MDMA
MDMA
Antibioticos
Antibiotics
Área(s) do CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICA
Assunto: Química
Carbono
Eletrodos
Plasma de baixa temperatura
Idioma: eng
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Referência: PEREIRA, Jian Felipe da Silva. Understanding the influence of cold plasma treatment on the electroanalytical performance of carbon-based electrodes. 2023. 168 f. Dissertação (Mestrado em História) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.512.
Identificador do documento: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.512
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/39130
Data de defesa: 25-Ago-2023
Aparece nas coleções:TESE - Química

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
UnderstandingInfluenceCold .pdfTese14.36 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.