Síntese e caracterização de eletrodos de ZnO/rGO para detecção não enzimática e fotoeletroquímica de glicose

Página do item simplificado
dc.contributor.advisorDall'Antonia, Luiz Henrique
dc.contributor.authorSantos, Sannah Karla da Costa
dc.contributor.bancaMedeiros, Roberta Antigo
dc.contributor.bancaUrbano, Alexandre
dc.coverage.extent80 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-08-22T19:51:30Z
dc.date.available2024-08-22T19:51:30Z
dc.date.issued2021-03-19
dc.description.abstractO diabetes mellitus tipo 2 se tornou uma das doenças crônicas mais diagnosticadas no mundo, por isso a sua quantificação se tornou muito importante para o monitoramento dos níveis de açúcar no sangue. A oxidação direta da molécula de glicose utilizando materiais semicondutores, pode eliminar processos complexos de sensores que fazem uso de enzimas para a quantificação indireta deste analito. A detecção fotoeletrocatalítica, por exemplo, demonstra grande potencial por promover a separação de cargas (e- /h+ ) de maneira eficiente, baixo custo e rapidez de resposta. Baseado nos argumentos, o presente trabalho busca sintetizar e caracterizar eletrodos compósitos de óxido de zinco e óxido de grafeno reduzido por eletrodeposição para o estudo da oxidação não enzimática e fotoeletrocatalítica de glicose. Além disso, o trabalho visa suprir as desvantagens encontradas em dispositivos que envolvem enzimas como a instabilidade, ocasionada por mudanças na temperatura, pH e custo elevado de produção. Neste trabalho, foram desenvolvidos eletrodos (sensores) fotoeletroquímicos de óxido de zinco (ZnO) eletrodepositados com óxido de grafeno reduzido (rGO), para o estudo da oxidação não enzimática e fotoeletroquímica de glicose. Optou-se por utilizar o óxido de zinco (ZnO) semicondutor do tipo n por ser um material estável, não tóxico e por possuir propriedades óticas e óxido de grafeno como co-catalisador, por exercer importante função para a melhoria da atividade fotocatalítica de semicondutores. uma solução precursora de (Zn(NO3)•6H2O) 0,1 mmol L-1 e Na(NO3) 0,5 mmol L-1 foi preparada, a eletrodeposição do óxido de zinco ocorreu por cronoamperometria no modo galvanostático, aplicando-se uma corrente de - 0,001 A por 1200 segundos, que contribuiu para a formação do hidróxido de zinco Zn(OH)2. Em seguida, os eletrodos eletrodepositados com Zn(OH)2 foram calcinados a 400 °C por 1 hora para serem convertidos em ZnO. O óxido de grafeno foi sintetizado incialmente pelo método de Hummers e reduzido por cronoamperometria no modo galvanostático, aplicando-se uma corrente de - 0,001 A por 600 segundos. Durante os ensaios eletroquímicos para quantificação da glicose, o eletrodo que obteve maior desempenho analítico faixa linear (0,5 – 4,0 mmol L-1 ), reprodutibilidade, sensibilidade e (R2 = 986), foi o eletrodo compósito de Aço304/ZnO,/rGO, no entanto, esse mesmo eletrodo apresentou baixa sensibilidade (S = 1,26 µA mmol-1 L cm-2 ), o que indica uma baixa eficiência para quantificação da molécula de glicose. A resposta fotoeletrocatalítica para o eletrodo compósito Aço304/ZnO/rGO na presença de luz UV foi superior as respostas obtidas pelo método eletroquímico. O eletrodo de Aço304/ZnO/rGO apresentou uma ampla faixa de detecção (0,5 – 8,0 mmol L -1 ), maior reprodutibilidade, sensibilidade (S = 5,41 µA mmol-1 L cm-2 ) e coeficiente de correlação R 2 = 0,997. Os testes foram realizados por voltametria cíclica na faixa de potencial de +0,2 V a +0,9 V, em solução tampão fosfato 0,1 mol L-1 , pH = 7,0 e velocidade de varredura de 50 mV s-1 .
dc.description.abstractother1Type 2 diabetes mellitus has become one of the most diagnosed chronic diseases in the world, so its quantification has become very important for monitoring blood sugar levels. Direct oxidation of the glucose molecule using semiconductor materials can eliminate complex sensor processes that use enzymes for the indirect quantification of this analyte. Photoelectrocatalytic detection, for example, shows great potential for promoting the separation of charges (e- /h + ) efficiently, with low cost and quick response. Based on these arguments, the present work seeks to synthesize and characterize composite electrodes of zinc oxide and graphene oxide reduced by electrodeposition for the study of non-enzymatic and photoelectrocatalytic glucose oxidation. In addition, the work aims to overcome the disadvantages found in devices that involve enzymes such as instability, caused by changes in temperature, pH and high production cost. In this work, photoelectrochemical zinc oxide (ZnO) electrodes (sensors) electrodeposited with reduced graphene oxide (rGO) were developed for the study of non-enzymatic and photoelectrochemical glucose oxidation. It was chosen to use the n-type zinc oxide (ZnO) semiconductor because it is a stable, non-toxic material and because it has optical properties and graphene oxide as a co-catalyst, because it plays an important role in improving the photocatalytic activity of semiconductors . a precursor solution of (Zn(NO3)•6H2O) 0.1 mmol L -1 and Na(NO3) 0.5 mmol L -1 was prepared, the zinc oxide electrodeposition occurred by chronoamperometry in the galvanostatic mode, applying a current of -0.001 A for 1200 seconds, which contributed to the formation of zinc hydroxide Zn(OH)2. Then, electrodes electrodeposited with Zn(OH)2 were calcined at 400 °C for 1 hour to be converted into ZnO. Graphene oxide was initially synthesized by the Hummers method and reduced by chronoamperometry in the galvanostatic mode, applying a current of -0.001 A for 600 seconds. During the electrochemical tests for quantification of glucose, the electrode that obtained the highest analytical performance in the linear range (0.5 - 4.0 mmol L -1 ), reproducibility, sensitivity and (R2 = 986) was the composite electrode of Steel304/ZnO ,/rGO, however, this same electrode had low sensitivity (S = 1.26 µA mmol-1 L cm-2 ), which indicates a low efficiency for quantification of the glucose molecule. The photoelectrocatalytic response for the Aço304/ZnO/rGO composite electrode in the presence of UV light was superior to the responses obtained by the electrochemical method. The 304/ZnO/rGO Steel electrode presented a wide detection range (0.5 – 8.0 mmol L -1 ), greater reproducibility, sensitivity (S = 5.41 µA mmol-1 L cm-2 ) and coefficient of correlation R2 = 0.997. The tests were performed by cyclic voltammetry in the potential range from +0.2 V to +0.9 V, in a 0.1 mol L -1 phosphate buffer solution, pH = 7.0 and scan speed of 50 mV s -1 .
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17280
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.subjectQuantificação de glicose
dc.subjectSemicondutor
dc.subjectFotoeletrocatálise
dc.subjectDiabetes mellitus
dc.subjectQuímica
dc.subjectDiabetes
dc.subject.capesCiências Exatas e da Terra - Química
dc.subject.keywordsGlucose quantification
dc.subject.keywordsSemiconductor
dc.subject.keywordsPhotoelectrocatalysis
dc.subject.keywordsDiabetes mellitus
dc.subject.keywordsChemistry
dc.subject.keywordsDiabetes
dc.titleSíntese e caracterização de eletrodos de ZnO/rGO para detecção não enzimática e fotoeletroquímica de glicose
dc.title.alternativeSynthesis and characterization of ZnO/rGO electrodes for non-enzymatic and photoelectrochemical detection of glucose
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

Arquivos

Pacote Original
Agora exibindo 1 - 2 de 2
Imagem de Miniatura
Nome:
CE_QUI_Me_2021_Santos_Sannah_KC.pdf
Tamanho:
1.57 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Texto completo. id 83504
Baixar
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
CE_QUI_Me_2021_Santos_Sannah_KC_TERMO.pdf
Tamanho:
981.23 KB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Termo de autorização
Baixar
Licença do Pacote
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
Nome:
license.txt
Tamanho:
555 B
Formato:
Item-specific license agreed to upon submission
Descrição:
Baixar

Coleções

02 - Mestrado - Química