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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Electrocatalytic properties of conventional and 3D-printed modified electrodes with graphene and its composites : electroanalytical and energy conversion applications = Propriedades eletrocatalíticas de eletrodos convencionais e eletrodos impressos em 3D modificados com grafeno e seus compósitos: aplicações em eletroanálise e em conversão de energia
Title Alternative: Propriedades eletrocatalíticas de eletrodos convencionais e eletrodos impressos em 3D modificados com grafeno e seus compósitos : aplicações em eletroanálise e em conversão de energia
Author: Santos, Pãmyla Layene dos, 1990-
Advisor: Bonacin, Juliano Alves, 1980-
Abstract: Resumo: Dispositivos eletroquímicos são caracterizados pelo seu baixo custo, sensibilidade e seletividade, podendo ser usados para a detecção rápida de diversos analitos, como moléculas biológicas para diagnósticos de doenças. Além disso, a versatilidade desses dispositivos permite a sua utilização em uma ampla gama de processos eletrocatalíticos, como conversão de energia, incluindo a reação de evolução de oxigênio. Nesse sentido, os materiais à base de grafeno são uma plataforma notável para a eletrocatálise, devido às suas impressionantes propriedades mecânicas, estabilidade química, alta condutividade e elevada área superficial. O óxido de grafeno (rGO) reduzido tem sido destacado devido à presença de grupos funcionais oxigenados em sua estrutura, tornando-o hidrofílico e favorecendo a formação de compósitos. Assim, quando combinados com materiais como o azul da Prússia e os (oxi)hidróxidos de Ni-Fe, os compostos de rGO apresentam propriedades sinérgicas, devido à sua rápida cinética de transferência de elétrons e à estabilização dos eletrocatalisadores. Na presente tese, estudamos as propriedades eletrocatalíticas de eletrodos convencionais e eletrodos impressos em 3D, modificados com grafeno e seus compósitos. Primeiramente, focamos na sítese fotoquímica e caracterização de compósitos de óxido de grafeno reduzido e azul da Prússia (AP), que apresentaram forma e tamanho controláveis de AP. Em seguida, o desempenho dos eletrodos de carbono vítreo limpos e modificados com os compósitos foram investigados para a detecção de peróxido de hidrogênio e detecção simultânea de ácido ascórbico, dopamina e ácido úrico. Posteriormente, um novo substrato para detecção de dopamina foi proposto, baseado em filamentos de compósitos de grafeno e ácido polilático (PLA). Assim, a partir dos filamentos, eletrodos impressos em 3D foram obtidos e suas propriedades eletroquímicas foram moduladas por um pré-tratamento eletroquímico. A partir do pré-tratamento, as folhas de grafeno foram expostas à superfície dos eletrodos, aumentando a resposta à dopamina. Finalmente, foi relatado o uso dos eletrodos 3D ativados como suporte para electrocatalisadores baseados em (oxi)hidroxidos de Ni-Fe (oxi) para a reação de evolução de oxigênio

Abstract: Electrochemical devices can be used for a fast, inexpensive and sensitive detection of several analytes, such as biological molecules for diseases diagnostics. The versatility of these devices allows their use in wide range of electrocatalytic processes such as energy conversion, including oxygen evolution reaction. In this sense, graphene-based materials are a remarkable platform for electrocatalysis, due to their impressive mechanical properties, chemical stability, high conductivity and high surface area. Reduced graphene oxide (rGO) has been highlighted due to the presence of oxygenated functional groups in its structure, making it hydrophilic and favors the formation of composites. Thus, when combined with materials such as Prussian blue and Ni-Fe (oxy)hydroxides, reduced graphene oxide composites present synergistic properties, due to its fast electron transfer kinetics and the stabilization of the eletrocatalysts. In this thesis, we studied the properties of conventional and 3D-printed electrodes modified with graphene and its composites in electrochemical devices. Firstly, we focused on photochemical one-pot synthesis and characterization of reduced graphene oxide/Prussian blue (PB) composites, which presented a controllable shape and size of PB. Then, the performance of bare and modified glassy carbon electrodes with the composites were investigated towards sensing of hydrogen peroxide and simultaneous detection of ascorbic acid, dopamine and uric acid. Posteriorly, a new substrate for sensing of dopamine was proposed, based on graphene/polylatic acid (PLA) composite filaments. Thus, from the filaments, 3D-printed electrodes were obtained and their electrochemical properties were modulated by an electrochemical pre-treatment. From the pre-treatment, graphene sheets were exposed to the surface of the electrodes, increasing the response towards dopamine. Finally, we have reported the use of the activated 3D-printed electrodes as support for electrocatalysts of Ni-Fe (oxy)hydroxides for the oxygen evolution reaction
Subject: Eletrocatálise
Eletrodo modificado
Eletroanálise
Conversão de energia
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: SANTOS, Pãmyla Layene dos. Electrocatalytic properties of conventional and 3D-printed modified electrodes with graphene and its composites: electroanalytical and energy conversion applications = Propriedades eletrocatalíticas de eletrodos convencionais e eletrodos impressos em 3D modificados com grafeno e seus compósitos: aplicações em eletroanálise e em conversão de energia. 2019. 1 recurso online (152 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química, Campinas, SP. Disponível em: http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/335876. Acesso em: 2 Jun. 2020.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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