Resumo em Português:

Este artigo apresenta uma revisão sobre os emergentes processos eletroquímicos de oxidação avançada (PEOAs) tais como UV fotoeletro-Fenton (FEF) e fotoeletro-Fenton solar (SPEF) em que a irradiação do efluente com a luz UV e solar, respectivamente, causa um efeito sinérgico sobre o processo de degradação dos poluentes orgânicos pela formação de mais •OH e/ou da fotólise dos complexos de Fe3+ com a geração de ácidos carboxílicos. Fundamentos destes PEOAs são explicados para clarificar seu desempenho na remoção de produtos químicos industriais, pesticidas, corantes e fármacos. Exemplos com reatores de mistura perfeita em escala de bancada equipados com ânodos de Pt ou boro dopado de diamante (BDD) e cátodos de difusão à gás, feltro de carbono ou fibra de carvão ativado são discutidos. Tratamentos com uma planta piloto de recirculação acoplada a um fotoreator solar são também explicados. Um método de combinação envolvendo FEF e fotocatálise é descrito. A influência dos parâmetros experimentais sobre a taxa de mineralização, eficiência de corrente da mineralização e custo energético dos métodos FEF e FEFS é detalhada. A cinética de degradação dos contaminantes e a evolução de seus intermediários e íons inorgânicos finais são discutidas. O processo FEFS se mostrou mais eficiente e menos caro que outros PEOAs como a oxidação anódica com eletrogeração de H2O2, eletro-Fenton e FEF.

Resumo em Inglês:

This paper presents a review on emerging electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) such as UV photoelectro-Fenton (PEF) and solar photoelectro-Fenton (SPEF) in which the irradiation of the effluent with UV light and sunlight, respectively, causes a synergistic effect on the degradation process of organic pollutants by the formation of more •OH and/or the photolysis of complexes of Fe(III) with generated carboxylic acids. Fundamentals of these EAOPs are explained to clarify their performance in the removal of industrial chemicals, pesticides, dyes and pharmaceuticals. Examples with bench-scaled stirred tank reactors equipped with Pt or boron-doped diamond (BDD) anodes and gas-diffusion, carbon-felt or activated carbon fiber cathodes are discussed. Treatments with a recirculation pre-pilot plant coupled to a solar photoreactor are also examined. A combined method involving PEF and photocatalysis is described. The influence of experimental parameters on the mineralization rate, mineralization current efficiency and energy cost of the PEF and SPEF methods is detailed. The decay kinetics of contaminants and the evolution of their intermediates and final inorganic ions are discussed. The SPEF process resulted more efficient and less expensive than other EAOPs like anodic oxidation with electrogenerated H2O2, electro-Fenton and PEF.

Resumo em Português:

Nos últimos anos, montagens do tipo eletrodo-camada orgânica-nanopartícula têm atraído interesse de pesquisa considerável para sistemas onde o eletrodo é passivado na ausência das nanopartículas. Isso acontece porque tem-se observado que se a camada orgânica for uma boa monocamada auto-montada para passivar o eletrodo, a presença de nanopartículas "ligam" a eletroquímica faradaica, e porque a transferência de elétrons entre o eletrodo e as nanopartículas é aparentemente independente da espessura da camada orgânica. Este review 1) destaca quão importante são as observações experimentais a respeito deste fenômeno, 2) discute uma descrição teórica recente para explicar as observações que acabaram de ser apoiadas por evidências experimentais e 3) fornece um resumo sobre a aplicação desses sistemas em sensores e sistemas fotovoltaicos.

Resumo em Inglês:

In the last few years electrode-organic layer-nanoparticle constructs have attracted considerable research interest for systems where in the absence of the nanoparticles the electrode is passivated. This is because it has been observed that if the organic layer is a good self-assembled monolayer that passivates the electrode, the presence of the nanoparticles "switches on" faradaic electrochemistry and because electron transfer between the electrode and the nanoparticles is apparently independent of the thickness of the organic layer. This review 1) outlines the full extent of the experimental observations regarding this phenomenon, 2) discusses a recent theoretical description to explain the observations that have just been supported with experimental evidences and 3) provides an overview of the application of these systems in sensing and photovoltaics.

Resumo em Português:

Um grande número de enzimas podem funcionar como excelentes eletrocatalisadores quando colocados sobre eletrodos ou superfícies de materiais condutores ou semicondutores. Em particular, nessa revisão serão abordadas as hidrogenases, que são enzimas com centros catalíticos contendo dois átomos de ferro ou um de ferro e outro de níquel para fazer a interconversão entre 2H+ e H2 com altas frequências de turnover, entretanto os conceitos aqui mostrados podem também ser igualmente aplicados a outras enzimas redox. Utilizando as hidrogenases como exemplo, examinamos como a compreensão detalhada do comportamento eletrocatalítico de uma enzima pode servir de modelo para o desenvolvimento de dispositivos nos quais a enzima troca elétrons diretamente com uma variedade de materiais inorgânicos, incluindo grafite, semicondutores e pontos quânticos (quantum dots). Nesta revisão mostramos descobertas recentes de catalisadores compósitos de enzimas-materiais inorgânicos, e alguns dos desafios encontrados para a construção de um dispositivo enzimático, e as oportunidades advindas de sistemas baseados em catalisadores biológicos, incluindo células à combustível, foto-reatores de combustíveis e catalisadores acoplados para síntese química.

Resumo em Inglês:

A number of redox enzymes function as excellent electrocatalysts when attached to electrodes or conductor/semi-conductor surfaces. A particular focus of this review is on hydrogenases, enzymes which use a di-iron or nickel-iron center to interconvert 2H+ and H2 at extremely high turnover frequencies, although the concepts we highlight apply to a wider range of redox enzymes. Taking hydrogenases as our main case study, we examine how a detailed electrochemical understanding of the electrocatalytic behaviour of an enzyme can inform the development of devices in which the enzyme exchanges electrons directly with a range of inorganic materials, including graphite electrodes and particles, semi-conductor electrodes and quantum dots. We review recent developments in composite enzyme-inorganic catalysts, some of the biological and materials challenges in building devices based on enzymes, and the future opportunities for devices based on biological catalysts, including fuel cells, light-driven fuel production and coupled catalysis for chemical synthesis.

Resumo em Português:

O íon boroidreto tem se mostrado um promissor combustível alternativo. Grande parte das pesquisas aborda o aspecto eletrocatalítico da eletrooxidação deste combustível sobre platina e ouro. Apesar das conhecidas limitações cinéticas e do intrincado mecanismo, nosso Grupo relatou recentemente a ocorrência de duas regiões de biestabilidade e autocatálise no potencial do eletrodo durante a interação em potencial de circuito aberto entre este íon e a superfície de platina oxidada. Seguindo esta contribuição, neste trabalho fenômenos ainda mais complicados são apresentados: a presença de oscilações eletroquímicas durante a eletrooxidação do íon boroidreto em platina em meio alcalino. Oscilações de corrente foram associadas a duas janelas distintas de instabilidades e caracterizadas no plano de potencial-resistência. As características dinâmicas de tais oscilações sugerem a existência de mecanismos distintos de acordo com a região de potencial. Resultados publicados anteriormente obtidos sob regime não-oscilatório foram usados para fornecer algumas dicas sobre as reações superficiais por trás da dinâmica observada.

Resumo em Inglês:

The borohydride ion has been pointed as a promising alternative fuel. Most of the investigation on its electrochemistry is devoted to the electrocatalytic aspects of its electrooxidation on platinum and gold surfaces. Besides the known kinetic limitations and intricate mechanism, our Group has recently found the occurrence of two regions of bi-stability and autocatalysis in the electrode potential during the open circuit interaction of borohydride and oxidized platinum surfaces. Following this previous contribution, the occurrence of more complicated phenomena is here presented: namely the presence of electrochemical oscillations during the electrooxidation of borohydride on platinum in alkaline media. Current oscillations were found to be associated to two distinct instability windows and characterized in the resistance-potential parameter plane. The dynamic features of such oscillations suggest the existence of distinct mechanisms according to the potential region. Previously published results obtained under non-oscillatory regime were used to give some hints on the surface chemistry behind the observed dynamics.

Resumo em Português:

A oxidação electroquímica de clorexidina é investigada pela primeira vez e sua determinação amperométrica usando um sistema de análise por injeção em fluxo (FIA) é demonstrada. Um pico de oxidação bem definido foi observado próximo de 1,3 V em uma solução 0,1 mol L-1 de HClO4 em eletrodo de carbono vítreo. O mecanismo da oxidação eletroquímica de clorexidina é dependente do pH e envolve a transferência de um único elétron, possivelmente através da formação de cátion radical. Os parâmetros do sistema FIA foram otimizados e um limite de detecção de 0,3 µmol L-1 foi obtido. O método proposto foi aplicado em enxaguantes bucais e desinfetantes de pele e comparados com cromatografia líquida de alta eficiência.

Resumo em Inglês:

The electrochemical oxidation of chlorhexidine is investigated for the first time and its amperometric determination using a flow-injection analysis (FIA) system is demonstrated. An oxidation peak was observed at around 1.3 V in a 0.1 mol L-1 HClO4 solution at a glassy-carbon electrode. The mechanism of the electrochemical oxidation of chlorhexidine is pH-dependent and involves a single-electron transfer possibly via radical cation formation. The FIA parameters were optimized and a detection limit of 0.3 µmol L-1 was obtained. The proposed method was applied in mouth rinses and skin disinfectants samples and compared with high-performance liquid chromatography.

Resumo em Português:

Neste trabalho foi desenvolvido um sensor com propriedades inteligentes, baseado em polímeros escova (poli-ácido acrílico) modificado com nanopartículas de ouro. Este novo material demonstrou propriedades comutáveis que podem discriminar diferentes pHs. O eletrodo foi caracterizado por voltametria cíclica (CV), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e ressonância plasmônica de superfície localizada (LSPR).

Resumo em Inglês:

In this work, a sensor was built up with smart material based on polymer brush and gold nanoparticles. The modified electrode functionalized with polyacrylic acid (PAA) tethered to indium tin oxide (ITO) and covered with gold nanoparticle (ITO/PAA/Au) demonstrated switchable interfacial properties discriminating different pHs. The switchable electrochemical and plasmonic process was characterized by cyclic voltammetry (CV), electrochemistry impedance spectroscopy (EIS), and localized surface plasmon resonance (LSPR).

Resumo em Português:

Neste trabalho, foi estudado o comportamento eletroquímico de Mg e Fe em líquidos iônicos (ILs). Para melhorar o entendimento do comportamento de Mg em IL baseado no ânion bis(trifluormetanosulfonamida) ([Tf2N]), nós realizamos uma série de experimentos de voltametria cíclica. Os resultados mostraram deposição/dissolução de Mg irreversível em alta concentração de água (ca. 1300 ppm, 50 mmol L-1) e uma reversibilidade muito baixa (7.3%) em uma concentração moderada de água (ca. 65 ppm, 5 mmol L-1). A formação de um filme na superfície do eletrodo e a presença de Mg foi confirmada por microscopia eletrônica de varredura-espectrometria de energia dispersiva de raios-x (MEV-EDS). A irreversibilidade do processo indica a formação de um filme passivante. Como a presença de água impacta a reversibilidade do processo, foram realizados estudos de deposição/dissolução de Fe utilizando microeletrodos para avaliar como a água modifica a reversibilidade do processo e a difusão dos íons utilizando dois IL diferentes. A água tem um papel importante na reversibilidade da deposição/dissolução de Fe sendo a reação menos reversível na mistura seca. A difusão do íon de Fe também é modificada, já que a esfera de coordenação do íon Fe tem um grande impacto na presença e ausência de água, mas isto depende da habilidade de coordenação do cátion do IL.

Resumo em Inglês:

In this work, the electrochemical behavior of Mg and Fe in ionic liquids (IL) were studied. We performed a series of cyclic voltammetry experiments to improve the understanding of Mg behavior in an IL containing the bis(trifluoromethanesulfonylimide) ([Tf2N]) anion. The results show an irreversible deposition/dissolution of Mg at a high water concentration (ca. 1300 ppm, 50 mmol L-1) and very low reversibility (7.3%) at a moderate water concentration (ca. 65 ppm, 5 mmol L-1). The formation of a film on the electrode surface and the presence of Mg were confirmed by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). The process irreversibility indicates the formation of a passivating film. Because the presence of water affects the reversibility of the process, studies of Fe deposition/dissolution were conducted in two different ILs and with microelectrodes to evaluate how the water modifies the reversibility and the diffusion of ions. Water plays an important role in the reversibility of Fe deposition/dissolution being that deposition is less reversible when water is absent. The Fe diffusion is also modified because the Fe ion coordination sphere is strongly affected by the presence or absence of water; the Fe diffusion was also shown to depend on the coordination ability of the cation.

Resumo em Português:

O processo de eletrooxidação da 1,2-benzopirona (BP) foi avaliado através de medidas de voltametria linear e espectroscopia de impedância eletroquímica sobre o eletrodo de carbono vítreo em tampão fosfato dibásico de potássio. O número de elétrons envolvidos na eletrooxidação é um e o produto formado é uma cetona. O produto da oxidação fica adsorvido na superfície do eletrodo formando um filme, o qual bloqueia os sítios ativos e a espessura do filme aumenta após medidas consecutivas. As condições de analise foram otimizadas usando planejamento fatorial e matriz Doehlert. A metodologia eletroquímica foi comparada com a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com um limite de detecção para a BP de 26,4 µmol L-1. Os resultados voltamétricos foram estatisticamente semelhantes aos obtidos por HPLC, mas o método proposto é mais rápido, simples, de fácil aquisição e de alta sensibilidade, e não exige grandes quantidades de solventes orgânicos.

Resumo em Inglês:

The electrooxidation of 1,2-benzopyrone (BP) was assessed via linear voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy on a glassy carbon electrode in dibasic potassium phosphate buffer. The oxidation process for BP requires one electron and forms a ketone. This oxidation product was adsorbed by the electrode surface to form a film that blocks active sites and increases in thickness over consecutive measurements. The oxidation conditions were optimized using factorial design and Doehlert matrices. This electrochemical method was compared to high performance liquid chromatography (HPLC), which has a detection limit of 26.4 µmol L-1 for BP. The voltammetric results were statistically similar to those from HPLC; however, the method was faster, simpler, more easily acquired, more sensitive, and required less organic solvent.

Resumo em Português:

O presente trabalho apresenta uma metodologia simples, rápida e de baixo custo para determinação simultânea de paracetamol (PC) e ibuprofeno (IB) em formulações farmacêuticas por voltametria de pulso diferencial usando eletrodo de diamante dopado com boro (BDD). Os analitos apresentaram picos de oxidação definidos em 0,85 V para o PC e 1,72 V para o IB (vs. Ag/AgCl) sobre o eletrodo de trabalho de BDD em meio de uma solução de H2SO4 0,1 mol L-1 com 10% (v/v) de etanol. As curvas de calibração mostraram uma resposta linear para determinação simultânea dos analitos entre 20 a 400 µmol L-1 (r² = 0,999) e os limites de detecção obtidos pelas regressões foram de 7,1 µmol L-1 e 3,8 µmol L-1 para PC e IB, respectivamente. Os estudos de adição e recuperação nas amostras ficaram próximos de 100% e os resultados foram validados por métodos cromatográficos.

Resumo em Inglês:

This work presents a simple, fast and low-cost methodology for the simultaneous determination of paracetamol (PC) and ibuprofen (IB) in pharmaceutical formulations by differential pulse voltammetry using a boron-doped diamond (BDD) electrode. A well-defined oxidation peak was observed using the BDD electrode for each analyte (0.85 V for PC and 1.72 V for IB (vs. Ag/AgCl)) in 0.1 mol L-1 H2SO4 solution containing 10% (v/v) of ethanol. Calibration curves for the simultaneous determination of PC and IB showed a linear response for both drugs in a concentration range of 20 to 400 µmol L-1 (r² = 0.999), with a detection limit of 7.1 µmol L-1 for PC and 3.8 µmol L-1 for IB. The addition-recovery studies in samples were about 100% and the results were validated by chromatographic methods.

Resumo em Português:

Este trabalho reporta a determinação simultânea de paracetamol e naproxeno usando a detecção amperométrica de múltiplos pulsos em um eletrodo impresso modificado com nanotubos de carbono de parades múltiplas (MWCNT-SPE) adaptado em uma célula de análise em fluxo (FIA) construída em laboratório. Uma sequência de dois pulsos de potencial (+0,30 e 0,70 V por 70 ms cada) foi aplicada continuamente de tal forma que paracetamol foi selectivamente oxidado em +0,30 V e ambos compostos (paracetamol e naproxeno) são oxidados em +0,70 V. Subtração da corrente depois de usar um fator de correção foi empregada para a determinação de naproxeno sem a interferência do paracetamol. O método FIA proposto apresenta alta seletividade e sensibilidade, exatidão adequada (resultados em concordância com cromatografia líquida de alta eficiência), elevada frequência analítica (90 h-1) e baixo custo uma vez que um único SPE pode ser usado durante todo o dia de trabalho adaptado em uma célula em fluxo.

Resumo em Inglês:

This work reports the simultaneous determination of paracetamol and naproxen using multiple-pulse amperometric detection on a multi-walled carbon nanotube modified screen-printed electrode (MWCNT-SPE) adapted in a homemade flow-injection analysis (FIA) cell. A sequence of two potential pulses (+0.30 and +0.70 V for 70 ms each) was applied continuously in such a way that paracetamol is selectively oxidized at +0.30 V and both compounds (paracetamol and naproxen) are oxidized at +0.70 V. Current subtraction after using a correction factor was employed for determination of naproxen without the interference of paracetamol. The proposed FIA method presents high selectivity and sensitivity, adequate accuracy (results in agreement with high-performance liquid chromatography), elevated analytical frequency (90 h-1), and low-cost once a single SPE strip can be used during the whole working day adapted in a flow-cell.

Resumo em Português:

O presente estudo objetiva a degradação eletroquímica do éster dimetilftalato (DMP) em uma célula em fluxo do tipo filtro-prensa, usando um ânodo dimensionalmente estável (DSA®). As melhores condições de eletrólise foram determinadas pela análise da natureza e concentração do eletrólito suporte, pH, densidade de corrente e temperatura. A remoção da concentração do DMP e do teor de carbono orgânico total (TOC) foram maiores na presença de NaCl, assim como os valores das constantes cinéticas de pseudo primeira ordem. Usando força iônica constante em 0,15 mol dm-3 pela adição de Na2SO4, a concentração de DMP diminuiu mais rapidamente a baixas concentrações de íons cloreto, enquanto que a remoção do teor de TOC após 1h de eletrólise aumentou com a adição de NaCl. A remoção do DMP foi similar para todas as densidades de corrente investigadas em solução ácida. A melhor opção operacional, considerando a eficiência energética, é de baixa densidade de corrente, já que o sistema eletroquímico encontra-se sob regime de transferência de massa.

Resumo em Inglês:

The electrochemical degradation of dimethyl phthalate (DMP) using a one-compartment filter press flow cell and a commercial dimensionally stable anode (DSA®) is presented. The best electrolysis conditions were determined by the analysis of the influence of the nature and concentration of the support electrolyte, pH, current density and temperature. The abatement of DMP concentration and total organic carbon (TOC) removal were superior in the presence of NaCl, as well as the apparent first order kinetic constants. Using constant ionic strength at 0.15 mol dm-3 by adding Na2SO4, DMP concentration decreases faster at relative low NaCl concentrations while the TOC removal after 1 h of electrolysis increases with NaCl concentration. The DMP removal was very similar for all the current densities investigated at acidic solutions. When electric energy saving is considered, since the electrochemical system was under mass transport conditions, the best operational option is to use low current density values.

Resumo em Português:

Um novo sensor baseado em nanotubos de carbono de paredes múltiplas modificado com bastões de SnO2 foi desenvolvido para a determinação eletroquímica de levofloxacino. A morfologia, a estrutura, e o comportamento eletroquímico do eletrodo compósito foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura, energia dispersiva de raios X e voltametria cíclica, respectivamente. Voltametria de pulso diferencial em solução tampão fosfato pH 6,0 permitiu a aplicação de um método para determinar níveis de levofloxacino em um intervalo de 1,0-9,9 µmol L-1, com limite de detecção calculado em 0,2 µmol L-1 (72,0 mg L-1).

Resumo em Inglês:

A new sensor based on multi-walled carbon nanotubes modified with SnO2 rods for the electrochemical determination of levofloxacin has been investigated. The morphology, the structure, and the electrochemical performance of the composite electrode were characterised by scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, and cyclic voltammetry, respectively. Differential pulse voltammetry in phosphate buffer solution at pH 6.0, allowed the application of a method to determine levofloxacin levels in a range of 1.0-9.9 µmol L-1, with a limit of detection calculated at 0.2 µmol L-1 (72.0 mg L-1).

Resumo em Português:

Este trabalho mostra os resultados correspondentes ao estudo da influência das variáveis de operação (temperatura, concentração de glicerol, de KOH e vazão de alimentação) de uma célula a combustível de glicerol direto usando o polibenzimidazol (PBI) impregnado com KOH como eletrólito e Pt/C como catalisador. A temperatura mostra um efeito favorável até o valor limite de 75 ºC, causado por melhoras na condutividade e na cinética. A concentração ótima do combustível que alimenta a célula é de 1 mol L-1 em KOH 4 mol L-1, fornecendo suficiente quantidade de combustível e de eletrólito sem cruzamento massivo ao cátodo nem limitações de transferência de matéria. A vazão de alimentação melhora o desempenho até um valor limite de 2 mL min-1, suficiente para garantir o acesso do glicerol e a saída dos produtos. Finalmente, o uso de catalisadores binários (PtRu/C e Pt3Sn/C) resulta benéfico para incrementar o desempenho do sistema.

Resumo em Inglês:

This paper studies the influence of the operating variables (glycerol concentration, temperature and feed rate) for a direct glycerol fuel cell fed with glycerol using polybenzimidazole (PBI) impregnated with KOH as electrolyte and Pt/C as catalyst. Temperature displays a beneficial effect up to 75 ºC due to the enhanced conductivity and kinetics of the electrochemical reactions. The optimum cell feed corresponds to 1 mol L-1 glycerol and 4 mol L-1 KOH, supplying sufficient quantities of fuel and electrolyte without massive crossover nor mass transfer limitations. The feed rate increases the performance up to a limit of 2 mL min-1, high enough to guarantee the access of the glycerol and the exit of the products. Finally, the use of binary catalysts (PtRu/C and Pt3Sn/C) is beneficial for increasing the cell performance.

Resumo em Português:

Um eletrodo de pasta de carbono modificado com o polímero poli(vinilpirrolidona) foi avaliado para o estudo eletroquímico e a determinação eletroanalítica da quercetina. Sobre este eletrodo, voltamogramas cíclicos da quercetina apresentaram três picos de oxidação localizados em +0,32, +0,78 e +1,04 V. A eletro-oxidação no primeiro pico conduz à formação da orto-quinona correspondente, a qual pode ser reduzida em condições experimentais favoráveis. Nestas condições favoráveis, a reação é quase-reversível e o processo é controlado por difusão. Este comportamento foi explorado para a determinação eletroanalítica da quercetina por voltametria de onda-quadrada. A curva de calibração obtida foi linear na faixa de concentração de 0,5 a 5,5 µmol L-1 (R² = 0,998). Os limites de detecção e quantificação foram de 0,17 µmol L-1 e 0,52 µmol L-1, respectivamente. O sensor foi usado para determinação de quercetina em produtos farmacêuticos. A exatidão dos resultados fornecidos pelo sensor foi avaliada por comparação com os resultados obtidos pela técnica UV-Vis

Resumo em Inglês:

A carbon-paste electrode modified with the polymer poly(vinylpyrrolidone) was evaluated through electrochemical studies and the electroanalytical determination of quercetin. For this electrode, cyclic voltammograms of quercetin showed three oxidation peaks at +0.32, +0.78 and +1.04 V. The electro-oxidation associated with the first peak leads to the formation of the corresponding ortho-quinone, which can be reduced under favorable experimental conditions. Under such conditions, the reaction is quasi-reversible and the process is diffusion-controlled. This behavior was exploited for the electroanalytical determination of quercetin by square-wave voltammetry. The calibration curve was linear in the concentration range of 0.5 to 5.5 µmol L-1 (R² = 0.998). The limits of detection and quantification obtained were 0.17 µmol L-1 and 0.52 µmol L-1, respectively. The sensor was successfully used for the determination of quercetin in a pharmaceutical sample. The accuracy of the results achieved with the sensor was evaluated through comparison with the results provided by the UV-Vis technique.

Resumo em Português:

Nesse trabalho foram obtidos eletrodepósitos de filmes finos de ZnTe sobre substrato de Pt, usando pulsos potenciotásticos. A influência do número de pulsos, tempo de deposição para cada elemento (Zn ou Te) e a ordem de deposição das camadas (Zn/Te ou Te/Zn) na morfologia, propriedades ópticas e na foto-corrente foi avaliada. Os dados de microanálise mostraram que a razão Zn/Te variou entre 0,12 e 0,30 sendo que o filme não era estequiométrico. Entretanto, o valor de energia da banda proibida obtido, em todas as condições experimentais utilizadas neste trabalho, foi de 2,28 eV, indicando a formação do filme de ZnTe. As amsotras com maior porcentagem de Zn apresentaram maior fotocorrente, a qual foi da ordem de 2,64 µA cm-2 e uma morfologia do tipo dendrítica.

Resumo em Inglês:

In this work, the ZnTe thin films were electrodeposited using potentiostatic steps, on Pt substrate. The effect of steps number, the deposition time for each element (Zn or Te) and layer order (Zn/Te or Te/Zn) in the morphology, composition, band gap energy and photocurrent was evaluated. Microanalysis data showed that the ratio Zn/Te ranged from 0.12 and 0.30 and the film was not stoichiometric. However, the band-gap value obtained from in all experimental conditions used in this work was 2.28 eV, indicating film growth of ZnTe. The samples with higher Zn showed higher photocurrent, which was of the order of 2.64 µA cm-2 and dendritic morphology.

Resumo em Português:

Elementos de fase constante (CPE) são frequentemente usados para modelar dados de impedância oriundos de uma gama variada de sistemas experimentais. O modelo de lei de potências comprovou ser uma ferramenta poderosa na interpretação de parâmetros de CPE resultantes de uma distribuição axial ou normal das constantes de tempo. Este trabalho trata das dificuldades na aplicação deste modelo quando um de seus parâmetros possui valor incerto. São apresentados métodos que delimitam o valor do parâmetro, de calibração e de análise comparativa, na qual o parâmetro desconhecido pode ser eliminado. Os métodos são demonstrados por dados sobre óxidos em aços e sobre pele humana, retirados da literatura.

Resumo em Inglês:

Constant-phase elements (CPE) are often used to fit impedance data arising from a broad range of experimental systems. The power-law model has proven to be a powerful tool for interpretation of CPE parameters resulting from an axial or normal distribution of time constants. This paper addresses difficulties in applying this model associated with uncertain values for one of the model parameters. Methods are presented for bounding the value of the parameter, for calibration, and for comparative analysis in which the unknown parameter may be eliminated. The methods are illustrated by data taken from the literature for oxides on steels and for human skin.

Resumo em Português:

Materiais eletrocrômicos híbridos são uma classe de compostos muito importantes para o desenvolvimento de novas tecnologias baseadas em propriedades ópticas e eletroquímicas. Neste trabalho é relatada a síntese do novo híbridoV2O5.1,26H2O([C3N2(C6H7N)3])0,07 que utiliza a combinação de dois métodos tradicionais, o melting quenching e o sonoquímico. O material resultante foi caracterizado por diversos métodos a fim de verificar as características físicas e químicas e a sua possível utilização como eletrodo eletrocrômico. O hóspede orgânico provoca uma diminuição do espaço entre as lamelas da matriz inorgânica e a interação eletrostática entre os grupos oxo da matriz do V2O5 com os anéis piridínios do hóspede orgânico demonstram uma forte interação. A nanoestrutura híbrida apresentou boa reversibilidade e ciclabilidade durante 50 ciclos, eficiência eletrocrômica de 22 cm² C-1 (410 nm) e 96% de retenção de coloração após os 50 ciclos de mudança de cor.

Resumo em Inglês:

Hybrid electrochromic materials are a very important class of compounds, because they enable new and/or better optical and electrochemical properties to be unfolded. This paper reports the synthesis of the new V2O5.1.26H2O([C3N2(C6H7N)3])0.07 using the combination of two traditional methods, melting quenching and sonochemistry. The new material was characterized by several methods in order to verify the physical and chemical characteristics and its possible use as an electrochromic electrode. The organic guest provokes an interlayer spacing decrease of the inorganic matrix and the electrostatic interaction between the oxo groups of the V2O5 matrix and the pyridinium rings of the organic guest demonstrate a strong interaction. The new hybrid nanostructure presented good reversibility and cyclability during 50 cycles, electrochromic efficiency of 22 cm² C-1 (410 nm) and 96 % color retention after 50 cycles of color changing.

Resumo em Português:

Este trabalho apresenta a construção de um novo sensor eletroquímico para detecção de analitos orgânicos, usando um eletrodo de carbono vítreo (GCE) modificado com um filme de rutênio suportado em quitosana. O filme de rutênio suportado em quitosana foi obtido a partir da síntese do complexo mer-[RuCl3(dppb)(H2O)] como precursor de [1,4-bis(difenilfosfina)butano] (dppb), e quitosana (QT). A estrutura do filme de rutênio suportado em quitosana na superfície do eletrodo de carbono vítreo foi caracterizada por espectroscopia UV-Vis, ressonância paramagnética eletrônica (EPR), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia de força atômica (AFM), difração de raios X de pó (XRD) e espectroscopia de absorção atômica (AAS). Um eletrodo de carbono vítreo foi modificado com um filme formado pela evaporação de 5 µL de uma solução composta de 5 mg de composto de rutênio suportado em quitosana (RuQT), solubilizado em 10 mL de ácido acético 0,1 mol L-1. Este eletrodo modificado foi testado como sensor eletroquímico para detecção de citrato de sildenafil (Viagra® 50 mg) e acetaminofen (Tylenol®). A técnica utilizada para essas análises foi voltametria de pulso diferencial (DPV), em 0,1 mol L-1 de H2SO4 (pH 1,0) e 0,1 mol L-1 de CH3COOK (pH 6,5) como eletrólitos suporte. Todas as análises foram realizadas durante um mês utilizando-se o mesmo eletrodo, sendo lavado com bastante água entre as análises de um analito e de outro e mantendo-o em geladeira quando não utilizado. Este eletrodo mostrou-se estável durante o período utilizado mostrando a não degradação do filme e apresentou uma resposta linear no intervalo de concentração avaliado (1,25 × 10-5 a 4,99 × 10-4 mol L-1).

Resumo em Inglês:

This work presents the construction of a novel electrochemical sensor for detection of organic analytes, using a glassy carbon electrode (GCE) modified with a chitosan-supported ruthenium film. The ruthenium-chitosan film was obtained starting from the mer-[RuCl3(dppb)(H2O)] complex as a [1,4-bis(diphenylphosphine)butane] (dppb) precursor, and chitosan (QT). The structure of the chitosan-supported ruthenium film on the surface of the glassy carbon electrode was characterized by UV-Vis spectroscopy, electron paramagnetic resonance (EPR), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), powder X-ray diffraction (XRD) and atomic absorption spectroscopy (AAS) techniques. The glassy carbon electrode was modified with a film formed from the evaporation of 5 µL of a solution composed of 5 mg chitosan-supported ruthenium (RuQT) in 10 mL of 0.1 mol L-1 acetic acid. The modified electrode was tested as a sensor for sildenafil citrate (Viagra® 50 mg) and acetaminophen (Tylenol®) detection. The technique utilized for these analyses was differential pulse voltammetry (DPV) in 0.1 mol L-1 H2SO4 (pH 1.0) and 0.1 mol L-1 CH3COOK (pH 6.5) as supporting electrolyte. All analyses were carried out during a month using the same electrode. The electrode was washed only with water in between the analyses, keeping it in the refrigerator when it was not in use. This electrode was stable during the period utilized showing no degradation and presenting a linear response over the evaluated concentration interval (1.25 × 10-5 to 4.99 × 10-4 mol L-1).

Resumo em Português:

A geração de potencial em bioânodos de Pseudomonas aeruginosa a partir da bio transformação de glicerol, foi acoplada à captura de dióxido de carbono em biocátodos de Chlorella vulgaris em uma célula a combustível híbrida fotossintética (HPSBC). Parâmetros bioquímicos tais como crescimento microbiano, consumo de substrato, produção de pigmentos bacterianos e a captura de CO2 foram estudados. Igualmente, parâmetros eletroquímicos de densidades de correntes máximas (Id max), geração de densidade potencia máxima (Pd max) e eficiências coulômbicas (C E), foram estudados. Inicialmente, ambos os sistemas foram avaliados em separado contra os correspondentes pares redox Fe3+|Fe2+. No sistema bacteriano, resultados importantes em termos de Id max de 42 ± 2,1 µA cm-2, C E de 48 ± 2,4% e Pd max de 350 ± 17,5 mW cm-2 foram alcançados. Igualmente, para o sistema catódico algal isolado, valores de Id max de 93 ± 4,65 µA cm-2, C E de 56 ± 2,8% e Pd max de 3,2 ± 0,16 mW cm-2, foram atingidos. Em contraste, quando os dois sistemas foram acoplados, um valor menor de Id max de 48,5 ± 2,42 µA cm-2 foi observado. Finalmente, as condições bioeletroquímicas foram melhoradas com base no consumo de substrato, a geração de produtos eletrogênicos, o transporte de cátions e os sistemas para transporte de elétrons empregados. Assim, maiores valores médios para Id max de 80 ± 4,0 µA cm-2, para C E de 71,5 ± 3,57% e para Pd max de 650 ± 32,5 mW cm-2 foram obtidos.

Resumo em Inglês:

Power generation at bioanodes of Pseudomonas aeruginosa for glycerol biotransformation was coupled to the carbon dioxide capture in biocathodes of Chlorella vulgaris in hybrid photosynthetic biofuel cells (HPSBC). Biochemical parameters such as microbial growth, substrate consumption, production of bacterial pigments and CO2 capture were studied. Also electrochemical parameters of maxima current densities (Id max), power output (Pd max) and coulombic efficiencies (C E) were studied. Initially, both systems were evaluated in separate against the corresponding Fe3+|Fe2+ redox pair. In bacterial systems, important results in terms of Id max of 42 ± 2.1 µA cm-2, C E of 48 ± 2.4% and Pd max of 350 ± 17.5 mW cm-2 were achieved. Likewise, for isolated algal cathode systems, Id max of 93 ± 4.65 µA cm-2, C E of 56 ± 2.8% and Pd max of 3.2 ± 0.16 mW cm-2, were achieved. In contrast, when both systems were coupled, a lower Id max of 48.5 ± 2.42 µA cm-2 was observed. Finally, bioelectrochemical conditions were improved based on substrate consumption, electrogenic products, cation transport and mediated electron transfer systems. Thus, higher average values for Id max of 80 ± 4.0 µA cm-2, C E of 71.5 ± 3.57% and Pd max of 650 ± 32.5 mW cm-2 were obtained.

Resumo em Português:

Descreve-se um método eletroquímico para a preparação do copolímero poli(2-bromo-5-metoxi-p-fenilenovinileno/2,5-diciano-p-fenilenovinileno) (cop-MB-PPV/DCN-PPV). Este copolímero foi proposto por apresentar uma estrutura D-A, produzida pela presença do grupo elétron-doador metoxi e do grupo elétron-retirador diciano. O copolímero foi sintetizado eletroquimicamente por redução catódica dos materiais de partida convenientes dissolvidos em DMF/LiClO4 usando um poço de mercúrio como eletrodo de trabalho. O copolímero foi caracterizado por medidas de espectroscopia no infravermelho (IR), no UV-Vis e de fluorescência (FL) e por medidas de voltametria cíclica (CV). Todos os resultados foram comparados com o homopolímero MB-PPV. A análise dos resultados indica que o cop-MB-PPV/DCN-PPV foi obtido através da formação de blocos contendo unidades de DCN-PPV ligadas por blocos contendo unidades de MB-PPV. A caracterização da estrutura eletrônica, obtida por meio de medidas de CV, UV-Vis e FL mostraram que a banda de condução é mais estabilizada no copolímero em comparação ao homopolímero. Além disso, os espectros de FL indicaram que a emissão de luz do cop-MB-PPV/DCN-PPV em solução de clorofórmio ocorre por meio da formação de excímeros.

Resumo em Inglês:

The present work describes an electrochemical method to produce the copolymer poly(2-methoxy-5-bromo-p-phenylenevinylene)/(2,5-dicyano-p-phenylenevinylene) (cop-MB-PPV/DCN-PPV). This copolymer was proposed due to its D-A characteristic produced by the presence of the electron-donating methoxy moiety and the electron-withdrawing dicyano moiety. The copolymer was electrochemically synthetized by cathodic reduction of the convenient starting materials dissolved in a DMF/LiClO4 using a mercury pool acting as working electrode. The copolymer was characterized by infrared (IR), UV-Vis and fluorescence (FL) spectroscopy and cyclic voltammetry (CV). All the results were compared to the MB-PPV homopolymer. The analysis of electrochemical measurements and IR indicated that the cop-MB-PPV/DCN-PPV was obtained through the formation of blocks containing DCN-PPV units linked by blocks containing MB-PPV units. The electronic structure, performed by CV, UV-Vis and FL showed that the conduction band is more stabilized in the copolymer than in homopolymer. Furthermore, the FL spectra indicated that the light emission of the cop-MB-PPV/DCN-PPV in chloroform solution occurs by means of excimer formation.

Resumo em Português:

Nanotubos de TiO2 (TiO2NTs) foram decorados com nanopartículas de Pt via deposição catódica. Estas nanopartículas foram uniformemente distribuídas, altamente separadas e espaçadas sobre toda a superfície do TiO2NT para o menor tempo de deposição, com os tamanhos das partículas de Pt proporcionais às cargas aplicadas. O fotoeletrodo de Pt/TiO2NTs apresentou intenso pico de absorção na região do visível com significativo deslocamento para vermelho induzido pela platina depositada na superfície do TiO2NTs, diminuindo a energia do band gap de 3,21 eV para 2,87 eV. O fotoeletrodo de Pt/TiO2NTs foi testado na oxidação fotoeletrocatalítica do corante Vermelho Ácido 29 com grande sucesso. Descoloração total e 92% de remoção do carbono orgânico total foram obtidos após 120 min de tratamento empregando o fotoeletrodo de Pt/TiO2NTs, o qual apresentou valores superiores aos do não-decorado (87% e 68%, respectivamente), devido ao melhor uso da radiação e da minimização da recombinação de carga.

Resumo em Inglês:

Pt nanoparticles were decorated on TiO2 nanotube arrays (TiO2NTs) by cathodic deposition. These nanoparticles were uniformly distributed, highly separated and spaced all over TiO2NT surface to shorten deposition times with Pt particle sizes proportional to the applied charges. The Pt/TiO2NT photoelectrode shows an intense absorption peak in the visible region with a significant red shift induced by Pt deposited on TiO2NT surface, decreasing the band gap energy from 3.21 eV to 2.87 eV. Pt/TiO2NT photoelectrode was tested as photoanode in the photoeletrocatalytic oxidation of Acid Red 29 dye with great success. Total decolorization and 92% of total organic carbon removal were obtained after 120 min of treatment by using Pt/TiO2NT photoelectrode which was superior to the values obtained for the undecorated one (87% and 68%, respectively) due to better use of irradiation and minimization of charge recombination.

Resumo em Português:

A maconha é uma das drogas ilícitas mais consumidas no mundo. Sendo assim, os traficantes têm procurado novos meios para mascarar o teste preliminar (colorimétrico) atualmente utilizado. Este trabalho descreve uma metodologia para detecção de delta-9-tetraidrocanabinol (Δ9-THC) por voltametria de onda quadrada (SWV) em meio orgânico N,N-dimetilformamida utilizando tetrafluoroborato de tetrabutilamônio (TBATFB) como eletrólito de suporte e eletrodos de trabalho de disco de carbono vítreo e platina. Aplicando-se um potencial de -0,5 ± 0,01 V vs. Ag/AgCl, KCl(sat), verifica-se um pico de corrente anódica após etapa de pré-concentração. Utilizando eletrodo de disco de carbono vítreo como eletrodo de trabalho, obteve-se uma dependência linear na faixa de concentração entre 1,0 × 10-9 mol L-1 a 2,2 × 10-8 mol L-1, com um coeficiente de correlação linear em 0,999 e um limite de detecção de 6,2 × 10-10 mol L-1. Tais resultados apontam que a técnica SWV, utilizando eletrodo de trabalho de disco de carbono vítreo, permite a análise qualitativa de Δ9-THC em concentrações maiores que 1,0 nmol L-1.

Resumo em Inglês:

Marijuana is a widely consumed illicit drug. Therefore, drug dealers have sought new ways to mask its forensic (spot test) analysis. In this article we describe a methodology for delta-9-tetrahydrocannabinol (Δ9-THC) detection by square-wave voltammetric (SWV) analysis in organic medium (N,N-dimethylformamide) using tetrabutylammonium tetrafluoroborate (TBATFB) as supporting electrolyte, and glassy carbon and platinum disc as working electrode. Applying a potential of -0.5 ± 0.01 V vs. Ag/AgCl, KCl(sat), we detected a well-defined anodic peak current after the pre-concentration step; Δ9-THC detection presented linear dependence at concentrations ranging from 1.0 × 10-9 mol L-1 to 2.2 × 10-8 mol L-1, with a linear correlation coefficient 0.999 and a detection limit of 6.2 × 10-10 mol L-1, using the glassy carbon disc working electrode. These results confirm that optimized SWV technique using glassy carbon disc working electrode enables qualitative analysis of Δ9-THC at concentrations higher than 1.0 nmol L-1.

Resumo em Português:

Neste trabalho, a eletrodeposição do compósito polipirrol/cardanol (PPy/CD) foi realizada visando boa característica eletroquímica e melhoria de propriedade mecânica do filme. Compósitos de PPy/CD foram crescidos em superfície de ouro potenciodinamicamente e potenciostaticamente, em diferentes concentrações de Py e CD em meio de acetonitrila. A caracterização do compósito foi seguida com o uso de técnicas de espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica e voltametria cíclica. O compósito apresentou a incorporação do CD no PPy com morfologia globular e também na forma de nódulos, com grãos de 1-2 nm. Os compósitos crescidos por voltametria cíclica e cronoamperometria apresentaram cargas anódicas de aproximadamente 2,9 e 5,7 mC, respectivamente.

Resumo em Inglês:

This study was carried out to investigate the electrodeposition of polypyrrole/cardanol (PPy/CD) composite, targeting for good electrochemical characteristics and improved mechanical properties of the film. Composites of PPy/CD were grown on gold surface potenciodynamically and potenciostatically in different concentrations of CD and Py in acetonitrile. The characterization of the composite was followed using infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and cyclic voltammetry. The composite showed the incorporation of CD in PPy morphology globular and also in the form of nodules, with grains of 1-2 nm. The composites grown by cyclic voltammetry and chronoamperometry showed anodic charges of approximately 2.9 and 5.7 mC, respectively.

Resumo em Português:

O presente estudo teve por objetivos o desenvolvimento e a aplicação de um método eletroquímico para a determinação da cumarina simples em meio aquoso utilizando o eletrodo de diamante dopado com boro (BDDE). Os estudos foram realizados em pH 8,0 utilizando a voltametria cíclica (CV) e observou-se um processo de redução irreversível controlado por difusão com um pico de redução em torno de -1,6 V. Entretanto, foi possível observar por voltametria de onda quadrada (SWV) que no mesmo pH a redução da cumarina possui um caráter reversível. Além disso, esta reversibilidade se tornou mais evidente com o aumento do pH da solução. Um estudo cronoamperométrico mostrou que o processo de redução da cumarina envolve dois elétrons. A partir dos parâmetros otimizados da SWV uma curva analítica foi construída no intervalo linear de 0,5 × 10-5 a 10,0 × 10-5 mol L-1. Os limites de detecção e de quantificação foram 1,5 × 10-6 mol L-1 e 4,5 × 10-6 mol L-1, respectivamente. A cumarina foi determinada em amostras de Mikania glomerata (infusão aquosa) com valores de recuperação entre 92 e 104%.

Resumo em Inglês:

The present study aims the development and application of an electrochemical method for simple coumarin determination in aqueous media by using a boron-doped diamond electrode (BDDE). The studies were carried out at pH 8.0 by cyclic voltammetry (CV) and registered an irreversible reduction process controlled by diffusion with the peak potential recorded around -1.6 V. The square wave voltammetry analysis (SWV) showed the reversible behavior of the electrochemical reduction of coumarin at the same pH. Additionally, the reversibility of the process was improved by increasing the solution pH. The chronoamperometry study showed that the coumarin reduction process involves two electrons. From the optimized SWV parameters, the analytical curve was constructed in a linear range between 0.5 × 10-5 and 10.0 × 10-5 mol L-1. The limits of detection and quantification were 1.5 × 10-6 mol L-1 and 4.5 × 10-6 mol L-1, respectively. The coumarin was determined in an aqueous infusion of Mikania glomerata, showing recovery values between 92 and 104%.