Compósitos de vanadato de bismuto e nanotubos de carbono: uma plataforma fotoeletroquímica para detecção de glicose

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dc.contributor.advisorDall'Antonia, Luiz Henrique
dc.contributor.authorSantos, Willian Aparecido dos
dc.contributor.bancaOliveira, Daniela Martins Fernandes de
dc.contributor.bancaMedeiros, Roberta Antigo
dc.coverage.extent69 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-08-27T18:35:46Z
dc.date.available2026-08-27T18:35:46Z
dc.date.issued2026-04-09
dc.description.abstractDevido ao crescente casos de doenças metabólica crônica como associado ao diabetes, métodos precisos e rápidos de monitoramento torna-se essenciais para minimizar quaisquer complicações graves, como danos cardiovasculares, renais, oculares e neurológicas. Os métodos enzimáticos convencionais para detecção de glicose estão relacionados a enzimas oxidativas como glicose oxidase (GOx) e a glicose desidrogenase (GDH). Embora apresentem alta seletividade, esses métodos enfrentam limitações associadas à estabilidade enzimática, além de sensibilidade a variações de temperatura e pH. O presente trabalho tende a desenvolver sensores fotoeletroquímicos de elevada sensibilidade e precisão utilizando como semicondutor precursor o vanadato de bismuto (BiVO4). Apresenta propriedades favoráveis como semicondutor sensível para detecção de biomoléculas, porém sua aplicação ainda é limitada devido a rápida recombinação dos portadores de carga. Frente a isso, a incorporação de nanotubos de carbono (CNTs) surge como estratégia promissora apresentando propriedades capazes de minimizar as limitações associadas ao BiVO4, especialmente a recombinação de cargas. Dessa forma o objetivo do presente trabalho teve como objetivo desenvolver um compósito de BiVO4 decorado com nanotubos de carbono, visando aprimorar a transferência de carga e a resposta analítica na detecção não enzimática de glicose. O compósito BiVO4/CNT foi obtido por síntese hidrotérmica e foi caracterizado por DRX, FTIR, Raman, MEV, EDS e UV-VIS, confirmando a formação cristalina do BiVO4 predominantemente na fase monoclínica. Os eletrodos de PET- BiVO4 e PET- BiVO4/CNT foram analisados com eletrólito suporte de Na2SO4 0,1 mol L-1 por voltametria cíclica, cronoamperometria, na presença e ausência de glicose, sob diferentes potenciais. Os resultados obtidos indicam um comportamento satisfatório frente a oxidação da glicose, apresentando baixa corrente no escuro e aumento significativo de fotocorrente na presença de luz. Além disso, o compósito de BiVO4/CNT demonstrou desempenho superior em relação ao BiVO4 puro, tanto em intensidade de corrente quanto em estabilidade na presença do analito. A análise da resposta fotocorrente em diferentes potenciais, revelou que em 0,2 V vs. Ag/AgCl (KCl 3,0 mol L-1) o sensor proporciona a melhor resposta analítica. Dessa forma, conclui-se que o eletrodo de BiVO4/CNT apresenta desempenho promissor como sensor fotoeletroquímico para detecção não enzimática de glicose, tornando-se um candidato relevante para futuras aplicações em dispositivos de monitoramento glicêmico
dc.description.abstractother1Owing to the increasing incidence of chronic metabolic disorders, particularly diabetes-associated conditions, accurate and rapid monitoring methods have become essential to minimize severe complications, including cardiovascular, renal, ocular, and neurological damage. Conventional enzymatic methods for glucose detection are based on oxidative enzymes such as glucose oxidase (GOx) and glucose dehydrogenase (GDH). Although these methods exhibit high selectivity, they face limitations related to enzymatic stability, as well as sensitivity to temperature and pH variations. This study aimed to develop highly sensitive and accurate photoelectrochemical sensors using bismuth vanadate (BiVO4) as the semiconductor material. BiVO4 exhibits favorable properties as a sensitive semiconductor for biomolecule detection; however, its application remains limited due to the rapid recombination of charge carriers. In this context, the incorporation of carbon nanotubes (CNTs) emerges as a promising strategy, providing properties capable of minimizing the limitations associated with BiVO4, particularly charge recombination. Therefore, the objective of this study was to develop a BiVO4 composite decorated with carbon nanotubes to enhance charge transfer and improve the analytical response for non-enzymatic glucose detection. The BiVO4/CNT composite was obtained by hydrothermal synthesis and characterized by XRD, FTIR, Raman spectroscopy, SEM, EDS, and UV–Vis spectroscopy, confirming the crystalline formation of BiVO4 predominantly in the monoclinic phase. PET–BiVO4 and PET–BiVO4/CNT electrodes were evaluated in 0.1 mol L-¹ Na2SO4 supporting electrolyte by cyclic voltammetry and chronoamperometry, in the presence and absence of glucose, under different applied potentials. The results indicate a satisfactory response toward glucose oxidation, with low dark current and a significant increase in photocurrent under illumination. Furthermore, the BiVO4/CNT composite exhibited superior performance compared with pure BiVO4, both in terms of current intensity and stability in the presence of the analyte. Analysis of the photocurrent response at different potentials revealed that, at 0.2 V vs. Ag/AgCl (3.0 mol L-¹ KCl), the sensor provides the best analytical response. Thus, the BiVO4/CNT electrode demonstrates promising performance as a photoelectrochemical sensor for non-enzymatic glucose detection, making it a relevant candidate for future applications in glycemic monitoring devices
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19694
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Química
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Química
dc.subjectSensor fotoeletroquímico
dc.subjectNanocompósitos fotoativo
dc.subjectGlicose
dc.subjectQuímica
dc.subjectVanadato de bismuto
dc.subjectNanotubos de carbono
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.cnpqCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsPhotoeletrochemical sensor
dc.subject.keywordsPhotoactive nanocompsites
dc.subject.keywordsGlucose
dc.subject.keywordsChemistry
dc.subject.keywordsBismuth vanadate
dc.subject.keywordsCarbon nanotubes
dc.titleCompósitos de vanadato de bismuto e nanotubos de carbono: uma plataforma fotoeletroquímica para detecção de glicose
dc.title.alternativeBismuth vanadate and carbon nanotube composites: a photoelectrochemical platform for glucose detection
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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