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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Borgo, Claudemir Adriano
Título: Preparação, Caracterização e Aplicações do Material Celulose-Óxido de Zircônio
Ano: 2003
Orientador: Prof. Dr. Yoshitaka Gushikem
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Celulose, Ácido fosfórico, Óxido de zircônio, Fosfato de zircônio
Resumo: Este trabalho descreve a preparação e a caracterização das fibras de celulose (Cel) e acetato de celulose (Acel) e de filmes de acetato de celulose (Macel) recobertos com ZrO2. Posteriormente, estas foram modificadas através de uma reação com o ácido fosfórico, resultando nos materiais modificados Cel/ZrO2/Fosfato, Acel/ZrO2/Fosfato na forma de fibras e este último também na forma de filmes (Macel/ZrO2/Fosfato). As análises elementares de zircônio e fósforo para os materiais Cel/ZrO2/Fosfato, Acel/ZrO2/Fosfato e Macel/ZrO2/Fofato, indicaram uma quantidade de adsorção razoável. Os espectros de ressonância magnética nuclear de P dos materiais Cel/ZrO2/Fosfato e Acel/ZrO2/Fosfato indicaram a predominância de grupos HPO4 em uma superfície. O mapeamento dos átomos de zircônio e fósforo indicou que estes se encontram dispersos homogeneamente na superfície e no interior do filme. Os materiais Cel/ZrO2/Fosfato e Acel/ZrO2/Fosfato foram utilizados como trocadores iônicos em relação aos metais alcalinos ( K, Na, Li ). A capacidade de troca para os íons K, Na e Li foi determinada através das isotermas de troca iônica, observando-se uma eficiente capacidade de separação dos íons K e Na, quando comparado ao íon Li. Estudos de pré-concentração com o material Acel/ZrO2/Fosfato, obtidos pela análise de fluxo, mostraram uma retenção e recuperação de 97% para o íon K e 93% para o Na. O íon Li não é retido pelas fibras de Acel/ZrO2/Fosfato. Estudos eletroquímicos utilizando filmes de Macel/ZrO2/Fosfato/Azul de metileno foram testados como sensor eletroquímico para a coenzima NADH (nicotinamida adenina dinucleotideo na forma reduzida). O voltamograma cíclico de filme fino do material aderido sobre uma placa de platina, apresentou um processo redox cujo potencial médio foi de Em = -0,15 V. Quando concentrações definidas de NADH foram adicionadas ao eletrodo de Macel/ZrO2/Fosfato/AM observou-se um aumento na corrente de pico anódico, o que indicou uma atividade catalítica para NADH. Através das informações baseadas na eletrocatálise de NADH pelo eletrodo modificado, sua aplicação como sensor amperométrico foi investigado. O tempo de resposta do eletrodo (corrente vs. tempo) foi de 6s. Através do gráfico (lp vs. conc. de NADH observou-se uma relação linear com coeficiente de relação de 0,999 na faixa de concentração estudada (0 a 250 mmol NADH), o que indicou a potencialidade de utilizar este material como sensor para NADH.
Abstract: This work describes the preparation and characterization of the cellulose (Cel) and cellulose acetate (Acel) fibers and cellulose acetate film (Macel) coated with ZrO2. Furthermore, they were modified by reacting phosphoric acid, resulting in the modified materials: Cel/ZrO2/Phosphate and Acel/ZrO2/Phosphate fibers and Macel/ZrO2/Phosphate films. The zirconium and phosphorus chemical analyses for Cel/ZrO2/Phosphate, Acel/ZrO2/Phosphate and Macel/ZrO2/Phosphate indicated a reasonable amount of adsorption. The P CPMAS NMR spectra for Cel/ZrO2/Phosphate e ..Acel/ZrO2/Phosphate .materials indicated that HPO4 is the species present on the fiber surface. The X-ray energy dispersive spectrometry indicated that zirconium and phosphorous atoms are highly dispersed on the fiber surface and in the film. The ion exchange reaction isotherms of Cel/ZrO2/Phosphate and Acel/ZrO2/Phosphate .with Li, Na and K were obtained. The ion exchange capacities for Li, Na and K ions were determined from ion exchange isotherms and an efficient separation capacity for K and Na ions was observed when compared with Li ion. The results obtained in flow experiments observed when compared with Li+ ion. The results obtained in flow experiments showed a retention and recovery of 97% of the K and 93% o the Na ions by Acel/ZrO2/Phosphate, Li was not retained. Electrochemical studies were carried out on a thin membrane of the Macel/ZrO2/Phosphate/methylene blue material by testing as an electrochemical sensor for NADH (Nicotinamide Adenine Dinucleotide Reduced Form) coenzyme. Cyclic voltammetric experiments, carried out on a thin membrane of the material adhered on a platinum disk, showed a redox process whose midpoint potential was Em= -0.15 V. The enhancement of the anodic current peak intensities, observed when a NADH solution was successively added, is as an indication of a catalytic oxidation of NADH. From NADH electrocatalysis information from the modified electrode, chronoamperometry experiments were undertaken. The observed response time (current vs. time) was 6 s. A linear correlation of 0.999, for a NADH concentration range from 0 to 250, mmol was obtained, indicating the potential use of the material to make a NADH sensor.
Arquivo (Texto Completo): vtls000297157.pdf ( tamanho: 2,45 MB )

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