Orientador: Yoshitaka Gushikem

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica

Resumo: O material carbono cerâmico condutor SiO2/ZrO2/C-grafite foi preparado pelo método sol-gel em duas composições: (A) SZC30 (SiO2 = 50 %, ZrO2 = 20 %, C = 30 %) e (B) SZC20 (SiO2 = 60 %, ZrO2 = 20 %, C = 20 %) em % m/m, caracterizado e utilizado para preparar eletrodos. O material carbono...

Resumo: O material carbono cerâmico condutor SiO2/ZrO2/C-grafite foi preparado pelo método sol-gel em duas composições: (A) SZC30 (SiO2 = 50 %, ZrO2 = 20 %, C = 30 %) e (B) SZC20 (SiO2 = 60 %, ZrO2 = 20 %, C = 20 %) em % m/m, caracterizado e utilizado para preparar eletrodos. O material carbono cerâmico foi aquecido nas temperaturas de 400, 600, 800 e 1000 °C, em atmosfera de nitrogênio, e foi verificado que o mesmo apresenta alta estabilidade térmica. Verificando-se a cristalização de ZrO2 em 1000 °C, na fase tetragonal, enquanto que SiO2 permanece amorfo. A área superficial específica dos materiais carbono cerâmico SZC20 e SZC30 como preparados, foram respectivamente 45 e 12 mg, enquanto que em temperaturas acima de 600 °C, devido ao colapso dos poros, a área superficial específica dos materiais diminuem para 3 e 4 mcm. As imagens de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução mostraram que as nanopartículas de grafite estão bem dispersas no interior da matriz de SiO2/ZrO2, sendo responsáveis pela elevada condutividade elétrica dos materiais carbono cerâmico SZC 20 e SZC30 prensados na forma de discos, 4 e 18 S cm, respectivamente. Com o material SZC30 foram preparados eletrodos e os mesmos foram modificados com hexacianoferrato(II) de cobre (CuHCF) e flavina adenina dinucleotídeo (FAD). A espessura do filme de CuHCF formado sobre a superfície do eletrodo SZC30 foi estimada como sendo 101 nm, e ele apresentou boa estabilidade química e baixa resistência de transferência de carga. O eletrodo SZC30 modificado com FAD mostrou ser eficiente nas reações de redução eletrocatalítica de íons bromato e iodato, em solução aquosa. A eletroredução de ambos os íons ocorreu num potencial de -0,41 V vs. Eletrodo de calomelano saturado. Os experimentos de cronoamperometria mostraram que o eletrodo carbono cerâmico modificado com FAD apresenta potencial para ser empregado como sensor amperométrico para determinação de bromato e iodato, apresentando limites de detecção de 2,3 e 1,5 mmol L, respectivamente

Abstract: SiO2/ZrO2/C-graphite was prepared by the sol-gel method in two compositions: (A) SZC30 (SiO2 = 50 %, ZrO2 = 20 %, C = 30 %) e (B) SZC20 (SiO2 = 60 %, ZrO2 = 20 %, C = 20 %) in % m/m, characterized and used to prepare electrodes. The carbon ceramic material was thermally treated at 400,...

Abstract: SiO2/ZrO2/C-graphite was prepared by the sol-gel method in two compositions: (A) SZC30 (SiO2 = 50 %, ZrO2 = 20 %, C = 30 %) e (B) SZC20 (SiO2 = 60 %, ZrO2 = 20 %, C = 20 %) in % m/m, characterized and used to prepare electrodes. The carbon ceramic material was thermally treated at 400, 600, 800 and 1000 °C in nitrogen atmosphere, and it was observed that it presents high thermal stability and the crystallization of ZrO2 occurred at 1000 °C in tetragonal phase, while SiO2 remained amorphous. The specific surface area of SZC20 and SZC30 the carbon ceramic materials was, respectively, 45 and 12 mg, as prepared. For materials treated at temperatures higher than 600 °C, due to the collapse of the porous, specific surface area of the materials decrease to 3 and 4 mg. High resolution transmission electron microscopy micrographs showed that the graphite nanoparticles are well dispersed inside SiO2/ZrO2 matrix, and these nanoparticles are responsible for the high electrical conductivity of pressed disks of carbon ceramic materials, 4 and 18 S cm, respectively. The SZC30 material was used to prepare electrodes and they were modified with copper hexacyanoferrate(II) (CuHCF) and flavin adenine dinucleotide (FAD). The thickness of the CuHCF film was estimated as 101 nm, presenting good chemical stability and low charge transfer resistance. FAD modified SZC30 carbon ceramic electrode was efficient for electrocatalytic reduction of bromate and iodate ions, in aqueous solution. The electroreduction of both ions occurred at a peak potential of - 0,41 V vs. saturated calomel electrode. The cronoamperometry experiments showed that FAD modified SZC30 carbon ceramic electrode can be used as an amperometric sensor for bromate and iodate, presenting detection limit of 2,3 and 1,5 mmol L, respectively