Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41025
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.creatorOliveira, Fabiano Mendonça de-
dc.date.accessioned2024-01-22T20:04:41Z-
dc.date.available2024-01-22T20:04:41Z-
dc.date.issued2023-11-24-
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Fabiano Mendonça de. Microdispositivos eletroquímicos confeccionados com caneta 3D e outros instrumentos portáteis e acessíveis para a análise de contaminantes ambientais. 2023. 132 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.665pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41025-
dc.description.abstractThe development of new low-cost electrochemical cells and sensors associated with the principles of Green Analytical Chemistry has been the objective of several research groups. In this thesis, miniaturized, practical and versatile electroanalytical devices were described for the determination of contaminants in environmental samples, using only portable and low-cost instruments (e.g., 3D pen, micro-grinder, scissors, tips, etc.). In the first chapter, the 3D pen is proposed as an alternative instrument to 3D printers for the manufacture of sensors, being used to extrude a commercial carbon black and polylactic acid (CB/PLA) conductive filament on phenolite substrates (copper board). Although manufactured by hand, the electrodes manufactured with a 3D pen showed electrochemical performance and manufacturing reproducibility comparable to a 3D printer (DPR < 20% vs 8% n = 10). As a proof of concept, calibration curves for model analytes in different electrochemical systems were constructed, such as Cd2+ and Pb2+ by square wave anodic redissolution voltammetry (SWASV), paracetamol by batch injection analysis with amperometric detection, and ascorbic acid by electrochemical voltammetry. square wave (SWV). In the second chapter, an electrochemical cell is proposed that contains three integrated electrodes (work, counter and pseudo-reference) printed with a 3D pen on the smallest micropipette tip (volume: 1 – 10L). The cell required a reduced sample volume (minimum of 10 μL) and proved to be very versatile, as it can be easily coupled with different commercial micropipette tips (manual and electronic) and used for stationary voltammetric measurements (measured after aspiration) and hydrodynamic (measured concomitantly with aspiration). These characteristics were demonstrated for the voltammetric detection of catechol, determination of catechol by stationary SWV and determination of Pb2+ by SWASV (pre-concentration step carried out during controlled aspiration of the solution) in tap water and artesian well water, with recoveries close to 100%. The manufacturing cost of the developed devices is very low (< R$ 0.50), as it uses low-cost instruments and requires minimal quantities of conductive filaments. The 3D pen proved to be a promising tool for manufacturing electrochemical devices, as it has a reduced cost compared to printers using fused deposition modeling (R$ 50 vs 1200), in addition to being simpler and more portable, allowing even more production decentralized and by anyone.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectModelagem por deposição fundidapt_BR
dc.subjectFused deposition modelingpt_BR
dc.subjectManufatura aditivapt_BR
dc.subjectAdditive manufacturingpt_BR
dc.subjectSensor 3Dpt_BR
dc.subject3D sensorpt_BR
dc.subjectCarbonopt_BR
dc.subjectCarbonpt_BR
dc.titleMicrodispositivos eletroquímicos confeccionados com caneta 3D e outros instrumentos portáteis e acessíveis para a análise de contaminantes ambientaispt_BR
dc.title.alternativeElectrochemical microdevices made with a 3D pen and other portable and accessible instruments for the analysis of environmental contaminantspt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor-co1Melo, Edmar Isaias de-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7960282543025449pt_BR
dc.contributor.advisor1Silva, Rodrigo Amorim Bezerra da-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7504196787086099pt_BR
dc.contributor.referee1Santos, André Luiz dos-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3299204309097010pt_BR
dc.contributor.referee2Munoz, Rodrigo Alejandro Abarza-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0884149595277368pt_BR
dc.contributor.referee3Lucca, Bruno Gabriel-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/1694391359935540pt_BR
dc.contributor.referee4Lourenção, Bruna Cláudia-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/0205548799348406pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1476890477726635pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoO desenvolvimento de novas células e sensores eletroquímicos de baixo custo e associados aos princípios da Química Analítica Verde vem sendo o objetivo de vários grupos de pesquisa. Nesta tese foram descritos dispositivos eletroanalíticos miniaturizados, práticos e versáteis para a determinação de contaminantes em amostras ambientais, empregando apenas instrumentos portáteis e de baixo custo (p.ex. caneta 3D, microrretífica, tesoura, ponteiras, etc). No primeiro capítulo a caneta 3D é proposta como um instrumento alternativo às impressoras 3D para a fabricação de sensores, sendo utilizada para extrudar um filamento condutivo de negro de fumo e ácido polilático (CB/PLA) comercial em substratos de fenolite (placa de circuito impresso). Embora fabricados artesanalmente, os eletrodos fabricados com caneta 3D apresentaram desempenho eletroquímico e reprodutibilidade de fabricação comparável com uma impressora 3D (DPR < 20 % vs 8 % n = 10). Como prova de conceito, curvas de calibração para analitos modelo em diferentes sistemas eletroquímicos foram construídas, como Cd2+ e Pb2+ por voltametria de redissolução anódica por onda quadrada (SWASV), paracetamol por análise de injeção em batelada com detecção amperométrica e ácido ascórbico por voltametria de onda quadrada (SWV). No segundo capítulo é proposta uma célula eletroquímica que contém os três eletrodos integrados (trabalho, auxiliar e referência) impressos com caneta 3D na menor ponteira de micropipeta (volume: 1 – 10 L). A célula necessitou de um reduzido volume de amostra (mínimo de 10 μL) e mostrou-se muito versátil, uma vez que pode ser facilmente acoplada com diferentes ponteiras de micropipetas comerciais (manuais e eletrônicas) e ser utilizada para medidas voltamétricas estacionárias (medida após a aspiração) e hidrodinâmicas (medida concomitante à aspiração). Estas características foram demonstradas para a detecção voltamétrica de catecol, determinação de catecol por SWV estacionário e determinação de Pb2+ por SWASV (etapa de pré-concentração realizada durante a aspiração controlada da solução) em água de torneira e de poço artesiano, sendo obtidas recuperações próximas a 100 %. O custo de fabricação dos dispositivos desenvolvidos é muito baixo (< R$ 0,50), uma vez que utiliza instrumentos de baixo custo e requer mínimas quantidades de filamentos condutivos. A caneta 3D mostrou-se uma ferramenta promissora para fabricar dispositivos eletroquímicos, uma vez que apresenta custo reduzido em relação às impressoras mediante modelagem por deposição fundida (R$ 50 vs 1200), além de ser mais simples e portátil, permitindo ainda mais a produção descentralizada e por qualquer pessoa.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Químicapt_BR
dc.sizeorduration132pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ELETROANALITICApt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICApt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2023.665pt_BR
dc.orcid.putcode151351205-
dc.crossref.doibatchida79fa8aa-3f5d-4bc8-b97c-f52244ea3285-
dc.subject.autorizadoQuímicapt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.pt_BR
Appears in Collections:TESE - Química

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
MicrodispositivosEletroquímicosConfeccionados.pdfTese6.77 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.