Imobilização de nanopartículas de ouro em filmes automontados como sensores de íons cadmio e cobre
Ano de defesa: | 2018 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
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Universidade Federal de São Carlos
Câmpus Sorocaba |
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Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Monitoramento Ambiental - PPGBMA-So
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Link de acesso: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10713 |
Resumo: | Nowadays, with industrial development, the concentrations of toxic materials produced and dumped by factory and domestic waste are increasing. The heavy metals are part of these contaminants which currently contaminate soil and groundwater, threatening the health of all living creatures. For this reason, the environmental monitoring of these metals is increasingly relevant. This work evaluated the development of electrochemical sensors in different architectures and materials, aiming at the detection and quantification of cadmium (Cd) and copper (Cu) metals in contaminated water sources. These electrochemical sensors were constructed by the Layer by Layer (LbL) technique. The LbL uses opposite charge solutions to form self-assembled layers of nanometric thickness by spontaneous adsorption on solid substrates. Sodium montmorillonite clay (MMT-Na +) and b-cyclodextrin (b-CD) are materials whose structure provides adsorption capacity of metal ions. Therefore, they were selected to be immobilized in the self-assembled films. Besides these materials, will also be tested the use of gold nanoparticles (AuNPs) to verify the improved sensitivity to the analytes. These AuNPs were synthesized in two shapes: nanospheres (AuNEs) and nanoroads (AuNBs). In this way, films were constructed in the (PAH/MMT)10, AuNEs/MMT)10, (AuNBs/MMT)5 and (PAH/b-CD)5 architectures. The self-assembled films were characterized by spectroscopic and voltammetric analyzes, to verify the growth of their layers and their detection efficiency through the Cd and Cu metals in solution. The electrochemical responses for all tested architectures were successfully obtained. The films built with MMT-Na+ clay presented potential for quantification of metals in wastewater, according to the standards established by the Environment National Council (CONAMA). However, the results obtained at the detection of metallic ions by the b-CD films were more sensitive, allowing the quantification of metals in the maximum permitted concentrations for drinking water according to the guidelines of the World Health Organization (WHO). |
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de Almeida, Jéssica CristinaFerreira, Marystelahttp://lattes.cnpq.br/4714185516263478http://lattes.cnpq.br/89734508800470162018-11-27T10:53:28Z2018-11-27T10:53:28Z2018-07-10DE ALMEIDA, Jéssica Cristina. Imobilização de nanopartículas de ouro em filmes automontados como sensores de íons cadmio e cobre. 2018. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia e Monitoramento Ambiental) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10713.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10713Nowadays, with industrial development, the concentrations of toxic materials produced and dumped by factory and domestic waste are increasing. The heavy metals are part of these contaminants which currently contaminate soil and groundwater, threatening the health of all living creatures. For this reason, the environmental monitoring of these metals is increasingly relevant. This work evaluated the development of electrochemical sensors in different architectures and materials, aiming at the detection and quantification of cadmium (Cd) and copper (Cu) metals in contaminated water sources. These electrochemical sensors were constructed by the Layer by Layer (LbL) technique. The LbL uses opposite charge solutions to form self-assembled layers of nanometric thickness by spontaneous adsorption on solid substrates. Sodium montmorillonite clay (MMT-Na +) and b-cyclodextrin (b-CD) are materials whose structure provides adsorption capacity of metal ions. Therefore, they were selected to be immobilized in the self-assembled films. Besides these materials, will also be tested the use of gold nanoparticles (AuNPs) to verify the improved sensitivity to the analytes. These AuNPs were synthesized in two shapes: nanospheres (AuNEs) and nanoroads (AuNBs). In this way, films were constructed in the (PAH/MMT)10, AuNEs/MMT)10, (AuNBs/MMT)5 and (PAH/b-CD)5 architectures. The self-assembled films were characterized by spectroscopic and voltammetric analyzes, to verify the growth of their layers and their detection efficiency through the Cd and Cu metals in solution. The electrochemical responses for all tested architectures were successfully obtained. The films built with MMT-Na+ clay presented potential for quantification of metals in wastewater, according to the standards established by the Environment National Council (CONAMA). However, the results obtained at the detection of metallic ions by the b-CD films were more sensitive, allowing the quantification of metals in the maximum permitted concentrations for drinking water according to the guidelines of the World Health Organization (WHO).Hoje, com o desenvolvimento industrial, as concentrações de materiais tóxicos produzidos e descartados por resíduos fabris e domésticos vêm aumentando rapidamente. Os metais potencialmente tóxicos são parte destes contaminantes que, acabam por poluir solos e lençóis freáticos, ameaçando a saúde de todos os seres vivos, sendo assim, o monitoramento destes metais em amostras ambientais se faz cada vez mais relevante. Neste trabalho foi avaliado o desenvolvimento de sensores eletroquímicos a partir de filmes automontados fabricados pela técnica “Layer by Layer” (LbL) com diferentes arquiteturas e materiais, visando a detecção e quantificação dos metais cádmio (Cd) e cobre (Cu) em fontes hídricas contaminadas. A técnica LbL utiliza soluções de cargas opostas para formar camadas automontadas de espessura nanométrica através da adsorção espontânea sobre substratos sólidos. A argila montmorilonita (MMT) e a b-ciclodextrina (b-CD) são materiais cujas estruturas proporcionam a capacidade de adsorção de íons metálicos e, por este motivo, foram selecionadas para serem imobilizados nos filmes automontados. Além destes materiais também foi testado o uso de nanopartículas de ouro (AuNPs) visando a verificação da melhora na sensibilidade dos filmes aos analitos. As AuNPs foram sintetizadas em dois formatos: nanoesferas (AuNEs) e nanobastões (AuNBs). Desta forma, foram construídos filmes nas arquiteturas (PAH/MMT)10, (AuNEs/MMT)10, (AuNBs/MMT)5 e (PAH/sb-CD)5. Os filmes automontados foram caracterizados por análises espectroscópicas e voltamétricas para verificação do crescimento de suas camadas e de sua eficiência na detecção dos metais Cd e Cu em solução. As respostas eletroquímicas para todas as arquiteturas testadas foram obtidas com sucesso, sendo que os filmes construídos com argila MMT apresentaram potencial para utilização na quantificação dos metais em águas residuais segundo os padrões estabelecidos pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Já os resultados obtidos na detecção dos íons metálicos pelos filmes construídos com b-CD se mostraram ainda mais sensíveis, permitindo a quantificação de metais nas concentrações máximas permitidas para águas potáveis segundo as diretrizes da Organização Mundial da Saúde (OMS).Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus SorocabaPrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia e Monitoramento Ambiental - PPGBMA-SoUFSCarSensor eletroquímicoCádmioCobreLayer by LayerSensor ambientalNanotecnologiaNanopartículasCiclodextrinaArgila montmorilonitaMonitoramento ambientalNanopartículas de ouroENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICAENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICACIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICA::ANALISE DE TRACOS E QUIMICA AMBIENTALCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ANALITICAENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL::CONTROLE DA POLUICAOENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL::QUALIDADE DO AR, DAS AGUAS E DO SOLOENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::AGUAENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::POLIMEROSENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS::ESTUDOS E CARACTERIZACAO DE EFLUENTES INDUSTRIAISImobilização de nanopartículas de ouro em filmes automontados como sensores de íons cadmio e cobreinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisOnlineinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALCarta de aprovação dissertação.pdfCarta de aprovação dissertação.pdfCarta comprovanteapplication/pdf423723https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/10713/3/Carta%20de%20aprova%c3%a7%c3%a3o%20disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf1c992918e67984452957f1fef8ee53a2MD53dissertaçao Final Jéssica Cristina de Almeida.pdfdissertaçao Final Jéssica Cristina de Almeida.pdfapplication/pdf3218749https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/10713/5/disserta%c3%a7ao%20Final%20J%c3%a9ssica%20Cristina%20de%20Almeida.pdfae5da4ba87f4ad2680411a05502aef14MD55LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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Nowadays, with industrial development, the concentrations of toxic materials produced and dumped by factory and domestic waste are increasing. The heavy metals are part of these contaminants which currently contaminate soil and groundwater, threatening the health of all living creatures. For this reason, the environmental monitoring of these metals is increasingly relevant. This work evaluated the development of electrochemical sensors in different architectures and materials, aiming at the detection and quantification of cadmium (Cd) and copper (Cu) metals in contaminated water sources. These electrochemical sensors were constructed by the Layer by Layer (LbL) technique. The LbL uses opposite charge solutions to form self-assembled layers of nanometric thickness by spontaneous adsorption on solid substrates. Sodium montmorillonite clay (MMT-Na +) and b-cyclodextrin (b-CD) are materials whose structure provides adsorption capacity of metal ions. Therefore, they were selected to be immobilized in the self-assembled films. Besides these materials, will also be tested the use of gold nanoparticles (AuNPs) to verify the improved sensitivity to the analytes. These AuNPs were synthesized in two shapes: nanospheres (AuNEs) and nanoroads (AuNBs). In this way, films were constructed in the (PAH/MMT)10, AuNEs/MMT)10, (AuNBs/MMT)5 and (PAH/b-CD)5 architectures. The self-assembled films were characterized by spectroscopic and voltammetric analyzes, to verify the growth of their layers and their detection efficiency through the Cd and Cu metals in solution. The electrochemical responses for all tested architectures were successfully obtained. The films built with MMT-Na+ clay presented potential for quantification of metals in wastewater, according to the standards established by the Environment National Council (CONAMA). However, the results obtained at the detection of metallic ions by the b-CD films were more sensitive, allowing the quantification of metals in the maximum permitted concentrations for drinking water according to the guidelines of the World Health Organization (WHO). |
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