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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Barros, Sergio Bitencourt Araújo
Título: Síntese e Caracterização de Material Cerâmico Condutor SiO2/C Modificado com Ftalocianina de Níquel(II) e do Compósito Cerâmico SiO2-NiO: Aplicação na Construção de Sensores Eletroquímicos
Ano: 2013
Orientador: Prof. Dr. Yoshitaka Gushikem
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Carbono cerâmico, Ftalocianina de níquel, SiO2-NiO, Sol-gel, Sensor
Resumo: Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e aplicação de matrizes cerâmicas condutoras SiO2/C morfologicamente e texturalmente diferentes e do compósito cerâmico microporoso SiO2-NiO não modificado e modificado com hidróxido de níquel. Assim, três materiais carbono cerâmicos SiO2/C com diferentes porosidades foram preparados pelo método sol-gel, usando como catalisador HNO3, HF e HNO3/HF, sendo as áreas superficiais (SBET) dos produtos obtidos determinadas como 246, 201 e 356 m g, respectivamente. Os materiais foram caracterizados usando isotermas de adsorção-dessorção de N2, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e medidas de condutividade. As matrizes SiO2/C foram usadas como suporte para imobilização in situ de ftalocianina de Ni(II) (NiPc) em suas superfícies. Medidas de XPS foram usadas para determinar as razões atômicas Ni/Si dos materiais modificados com NiPc. Eletrodos de disco rígido preparados a partir das matrizes SiO2/C modificadas com NiPc foram testados como sensores para dopamina. O eletrodo modificado preparado usando HNO3 mostrou excelente atividade catalítica para determinação simultânea de ácido ascórbico (H2AA) e dopamina (DA), com sensibilidade de 53,02 e 104,17 mA mmol dm, respectivamente. Numa segunda etapa, um composito SiO2-NiO preparado pelo método sol-gel foi calcinado a 673 K e caracterizado por infravermelho, difração de raios X, isotermas de adsorção-dessorção de N2, MEV, microscopia eletrônica de transmissão, XPS e condutividade. O material obtido mostrou-se microporoso e microestruturalmente caracterizado pela formação de nanopartículas de NiO, na fase cristalina cúbica, bem distribuídas na matriz de sílica amorfa. Eletrodos do compósito microporoso SiO2-NiO apresentaram um bom desempenho na oxidação eletrocatalítica de H2AA, exibindo alta sensibilida(61,57 mA mmol dm), baixo limite de detecção (8,54 mmol dm) e longo tempo de estabilidade. Um sensor não enzimático sensível e seletivo para detecção de glicose foi preparado a partir do eletrodo SiO2-NiO modificado com hidróxido de níquel na fase estrutural a-Ni(OH)2. Os resultados obtidos para o eletrodo SiO2-NiO modificado com hidróxido mostraram a viabilidade da aplicação do material no desenvolvimento de um sensor amperométrico altamente sensível a glicose.
Abstract: This work presents the synthesis, characterization an application of SiO2/C conductive ceramic matrices morphologically and texturally different and of microporous SiO2-NiO ceramic composite unmodified and modified with nickel hydroxide. Thus three SiO2/C carbon ceramic materials with different porosities were prepared by the sol-gel method, using HNO3, HF, and HNO3/HF as catalyst and the surface areas (SBET) of products were determined as 246, 201, and 356 m g, respectively. The materials were characterized using N2 adsorption–desorption isotherms, scanning electron microscopy (SEM), and conductivity measurements. The SiO2/C matrices were used as supports for the in situ immobilization of Ni(II) phthalocyanine (NiPc) on their surfaces. XPS was used to determine the Ni/Si atomic ratios of the NiPc-modified materials. Pressed disk electrodes were prepared with the NiPc-modified matrices, and tested as sensors for dopamine. The electrode prepared using HNO3 showed excellent catalytic activity for the simultaneous determination of ascorbic acid (H2AA) and dopamine (DA), with sensitivities of 5.02 and 104.17 mA mmol dm, respectively. In a second step, a SiO2-NiO composite prepared by the sol-gel method was calcined at 673 K and characterized by infrared spectroscopy, X-ray diffraction, N2 adsorption–desorption isotherms, SEM, transmission electron microscopy, XPS, and conductivity. The material obtained was found to be microporous and microstructurally characterized by the formation of NiO nanoparticles in the cubic crystalline phase, well distributed in the amorphous silica matrix. Electrodes of the microporous SiO2-NiO composite showed a good performance in the electrocatalytic oxidation of H2AA, exhibiting high sensitivity (61.57 mA mmol dm), low detection limit (8.54 mmol dm), and long term stability. A sensitive and selective nonenzymatic glucose sensor was prepared from the SiO2-NiO electrode modified with nickel hydroxide in the structural phase a-Ni(OH)2. The results obtained for the SiO2-NiO modified electrode showed the viability of applying the material in developing a highly sensitive amperometric glucose sensor.
Arquivo (Texto Completo): 000908999.pdf ( tamanho: 3,25MB )

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