Dissertação/Tese SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS BASEADOS EM GRAFENO E SUA APLICAÇÃO NO DESENVOLVIMENTO DE UM SENSOR ELETROQUÍMICO PARA EPINEFRINA E ÁCIDO ÚRICO - PPGQ

Oliveira, F., M., Síntese e caracterização de materiais baseados em grafeno e sua aplicação no desenvolvimento de um sensor eletroquímico para epinefrina e ácido úrico, 2015, 98 p. Dissertação (Mestrado em Química). Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas – Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. Diamantina, 2015. Os materiais à base de grafeno tem encontrado grande aplicabilidade para o desenvolvimento de sensores e biossensores. Estes materiais tem mostrado atividade catalítica favorável e tem sido utilizados como plataformas eficientes para a imobilização de outras espécies. Neste trabalho materiais baseados em grafeno foram sintetizados por quatro rotas diferentes: Redução química por hidrazina do óxido de grafeno, redução solvatotérmica do óxido de grafeno utilizando radiação de micro-ondas e tratamento com plasma usando gás oxigênio e gás nitrogênio. Estes materiais foram comparados uns com os outros por Microscopia Eletrônica de Varredura, Difratometria de raios-X e Espectroscopia no Infravermelho. O comportamento eletroquímico foi avaliado utilizando um eletrodo de carbono vítreo modificado com os materiais obtidos e aplicando as técnicas eletroquímicas de Voltametria Cíclica, Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e Microscopia Eletroquímica de Varredura. A morfologia, composição e estrutura foram específicas para cada material. Os óxidos reduzidos foram os mais rugosos e mostraram maior concentração de grupos funcionais. Tais diferenças foram evidenciadas pelos experimentos eletroquímicos na presença de ferricianeto e ferroceno monocarboxílico. A resistência à transferência de carga foi dependente da concentração de grupos funcionais e do pH do eletrólito. Além disso, estes grupos foram responsáveis por melhorar a sensibilidade e a seletividade com respeito à oxidação de epinefrina (EP) e ácido úrico (AU). O óxido reduzido pela metodologia solvatotérmica mostrou melhor resposta para estes analitos. O ácido ascórbico não foi um interferente porque sua forma desprotonada (ascorbato) sofre forte repulsão eletrostática na superfície do eletrodo modificado. Utilizando este sensor eletroquímico (ECV/OGS) com voltametria de pulso diferencial, os intervalos de resposta linear para a determinação de EP e AU foram 5 – 400 and 3 – 320 μmol L-1 e os limites de detecção foram 0,70 e 0,69, respectivamente. Os testes de recuperação referentes ao AU em urina mostraram valores no intervalo de 98,5 – 101,7 %.

Oliveira, F., M., Synthesis and characterization of materials based on graphene and their application in development of an electrochemical sensor for epinephrine and uric acid, 2015, 98 p. Dissertation Stricto Sensu Post-Graduation Program in Chemistry. Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas – Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. Diamantina, 2015. The materials based on graphene have found wide applicability towards development of sensors and biosensors. These materials have shown favorable catalytic activity and they have been utilized as efficient platforms for immobilization of others species. In this work, materials based on graphene were synthesized by four different ways: Chemical reduction by hydrazine of graphene oxide, solvatothermal reduction of graphene oxide using microwave radiation and plasma treatment using gas oxygen or gas nitrogen. These materials were compared with each other by Scanning Electronic Microscopy, X-ray Diffractometry and Infrared Spectroscopy. The electrochemical behavior was evaluated using a modified glass carbon electrode with the obtained materials and applying the electrochemical techniques Cyclic Voltammetry, Electrochemical Impedance Spectroscopy and Scanning Electrochemical Microscopy. The morphology, composition, and structure were specific for each material. The reduced oxides are the rougher and they show higher concentration of functional groups. Such differences were evidenced by electrochemical experiments in the presence of ferricyanide and ferrocenecarboxylic acid. The charge transfer resistance was dependent on concentration of functional groups and electrolyte’s pH. Moreover, these groups were responsible for improving the sensitivity and selectivity toward the oxidation of epinephrine and uric acid. The oxide reduced by solvatothermal approach display the better response for these analytes. The ascorbic acid was not interference because its desprotonated form (ascorbate) suffered strong electrostatic repulsion on modified electrode surface. Using this electrochemical sensor (OGS/GCE) with differential pulse voltammetry, the linear responses ranges for determination of EP and UA were 5 – 400 and 3 – 320 μmol L-1 and the detection limits were 0.70 and 0.69 μmol L-1, respectively. The recovery tests toward UA in urine show values ranging from 98.5 – 101.7 %.