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dc.contributor.authorSilva, Laís Pereira
dc.date.accessioned2023-10-17T12:39:21Z
dc.date.available2023-10-17T12:39:21Z
dc.date.issued2023-08-10
dc.identifier.citationSILVA, Laís Pereira. Fotoeletrodegradação e determinação voltamétrica de Propranolol. 2023. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18774.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18774
dc.description.abstractIn this work, efforts were made to study the electrochemistry and application of semiconductor materials for the degradation of the drug propranolol. Semiconductors play a significant and indispensable role in advancing approaches to wastewater treatment. Within this context, this work developed photoanodes made from the semiconductor bismuth vanadate (BiVO4) deposited on the surface of conductive glass with fluorine-doped tin oxide (FTO). The photoanode was modified with copper oxide (CuO) to form a heterostructure and the system was photosensitized with electrodeposited silver phosphate (Ag3PO4). Four photoanode configurations were developed for comparison, namely: FTO/BiVO4; FTO/BiVO4/CuO; FTO/BiVO4/Ag3PO4 and BiVO4/CuO/Ag3PO4. The materials were morphologically characterized using the techniques of scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffraction. The electronic characterization of the materials was carried out using the diffuse reflectance technique. The electrochemical characterizations of the photoanodes studied were carried out using linear sweep voltammetry and chronoamperometry measurements. Firstly, the voltammetric profiles of the photoanodes developed were evaluated and the photoanode with the highest current density, FTO/BiVO4/CuO/Ag3PO4. Subsequently, optimization studies of the photoanode were carried out, such as silver phosphate electrodeposition time and potential, LED power, support electrolyte, pH, among others, in order to verify the best experimental condition, since these studies can influence the intensity of the photocurrent. The processes of photodegradation, electrodegradation and photoelectrodegradation were evaluated to verify the influence of UVc radiation and the application of + 1.4 V during 4 hours of drug degradation. The degradation of the propranolol molecule was monitored using UV-vis spectroscopy. The percentage degradation of propranolol using each process and the FTO/BiVO4/CuO/Ag3PO4 photoanode was calculated, giving degradation percentages of 35.0, 25.0 and 68.5% for photocatalysis, electrocatalysis and photoelectrocatalysis, respectively. Propranolol concentration decay curves using the photoelectrodegradation system and the FTO/BiVO4/CuO/Ag3PO4 photoanode were obtained and used to calculate the kinetic constant, where k = 5.52 × 10˗3 min˗1 was obtained. For comparison purposes, propranolol degradation experiments were carried out using the photoanodes FTO/BiVO4; FTO/BiVO4/Ag3PO4; FTO/BiVO4/CuO and FTO/BiVO4/CuO/Ag3PO4, where the degradation rate was 25,5%; 13,7%, 33,5% and 68.5%, respectively. Finally, the Total Organic Carbon (TOC) analysis was carried out using the different photoanodes FTO/BiVO4; FTO/BiVO4/CuO; FTO/BiVO4/Ag3PO4; and FTO/BiVO4/CuO/Ag3PO4, where values of 15.6%, 20.0%, 23.2% and 25.7% were obtained, respectively. Based on these results, the energy involved in the degradation system was estimated at 10,1 kWh kg˗1. As the second part of the work, a sensor was developed using carbon black (CB) and tungsten trioxide (WO3) materials, where the voltammetric profile of the analyte was first evaluated against the different electrodes (GCE; CB/GCE and WO3-CB/GCE). The compositions and pH values for the support electrolyte were studied in order to obtain the best analytical signal (voltammetric response) for the determination of the antihypertensive. The parameters that influence the differential pulse voltammetry technique, such as amplitude, modulation time and speed, were evaluated and optimized. The values were selected (a = 30 mV, t = 15 mV and v = 20 mV s-1) considering the repeatability, stability and magnitude of the analytical signal for WO3-CB/GCE in the determination of PROP. The analytical response was linear over the concentration range 1.00 × 10˗7 to 2.53 × 10˗6 mol L˗1, and followed the following linear regression equation: Ip (μA) = 1.88 × 10˗2 + 0.122 [PROP] (μmol L˗1); r2 = 0.998 with a detection limit of 4.04 × 10˗8 mol L˗1 calculated as three times the standard deviation of the blank (n = 10), divided by the slope of the analytical curve (analytical sensitivity). The accuracy of the voltammetric procedure was verified through intra-day (n = 10) and inter-day (n = 3) repeatability studies for two different concentrations of propranolol. As a result, intra-day repeatability values of 4.52 and 1.59 were obtained for the two concentrations of 6.95 × 10˗7 and 2.15 × 10˗6, respectively. For inter-day repeatability, values of 5.39 and 1.84 were obtained for 6.95 × 10˗7 and 2.15 × 10˗6, respectively.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectVanadato de bismutopor
dc.subjectPropranololpor
dc.subjectÓxido de cobrepor
dc.subjectFosfato de pratapor
dc.subjectCarbon blackpor
dc.subjectsensor voltamétricopor
dc.subjectTrióxido de tungstêniopor
dc.subjectFotoeletrodegradaçãopor
dc.subjectBismuth vanadateeng
dc.subjectCopper oxideeng
dc.subjectSilver phosphateeng
dc.subjectPhotoelectrodegradationeng
dc.subjectVoltammetric sensoreng
dc.subjectTungsten trioxideeng
dc.titleFotoeletrodegradação e determinação voltamétrica de Propranololpor
dc.title.alternativePhotoelectrodegradation and voltammetric determination of Propranololpor
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Moraes, Fernando Cruz de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8597473049054728por
dc.description.resumoNeste trabalho os esforços foram despendidos para o estudo eletroquímico e aplicação de materiais semicondutores para a degradação do fármaco propranolol. Os semicondutores desempenham um papel significativo e indispensável para o avanço de abordagens destinadas ao tratamento de efluentes. Dentro deste contexto, neste trabalho foram desenvolvidos fotoanodos fabricados com semicondutor vanadato de bismuto (BiVO4) depositado sobre a superfície de vidro condutor com óxido de estanho dopado com flúor (FTO). O fotoanodo foi modicado com óxido de cobre (CuO) para formação de uma heteroestrutura e o sistema foi fotossensibilizado com fosfato de prata (Ag3PO4) eletrodepositado. Foram desenvolvidas quatro configurações de fotoanodos a fim de comparação, a saber: FTO/BiVO4; FTO/BiVO4/CuO; FTO/BiVO4/Ag3PO4 e BiVO4/CuO/Ag3PO4. Os materiais foram caracterizados morfologicamente empregando-se as técnicas de microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e difração de raios-X. A caracterização eletrônica dos materiais foi realizada empregando-se a técnica de reflectância difusa. As caracterizações eletroquímicas dos fotoanodos estudados foram realizadas utilizando medidas de voltametria de varredura linear e cronoamperometria. Primeiramente foram avaliados os perfis voltamétricos dos fotoanodos desenvolvidos e selecionado o fotoanodo com maior intensidade de densidade de corrente, FTO/BiVO4/CuO/Ag3PO4. Posteriormente, estudos de otimização do fotoanodo foram realizados, como por exemplo, tempo e potencial de eletrodeposição do fosfato de prata, potência dos LEDs, eletrólito suporte, pH, dentre outros, a fim de verificar a melhor condição experimental, uma vez que estes estudos podem influenciar na intensidade da fotocorrente. Os processos de fotodegradação, eletrodegradação e fotoeletrodegradação foram avaliados para verificar a influência da radiação UVc e aplicação de + 1,4 V durante 4 horas de degradação do fármaco. A degradação da molécula de propranolol foi acompanhada pela técnica de espectroscopia UV-vis. A porcentagem de degradação do propranolol empregando cada processo e o fotoanodo FTO/BiVO4/CuO/Ag3PO4 foi calculada, obtendo-se as porcentagens de degradação de 35,0; 25,0 e 68,5% para fotocatálise, eletrocatálise e fotoeletrocatálise, respectivamente. Curvas de decaimento da concentração do propranolol empregando-se o sistema de fotoeletrodegradação e o fotoanodo FTO/BiVO4/CuO/Ag3PO4 foram obtidas e utilizadas para calcular a constante cinética, onde foi obtido k = 5,52 × 10˗3 min˗1. A fim de comparação foram realizados experimentos de degradação do propranolol empregando-se os fotoanodos FTO/BiVO4; FTO/BiVO4/Ag3PO4; FTO/BiVO4/CuO e FTO/BiVO4/CuO/Ag3PO4, onde a taxa de degradação foi 25,5%; 13,7%, 33,5% e 68,5%, respectivamente. Por fim, foi realizado a análise Carbono Orgânico Total (TOC) empregando-se os diferentes fotoanodos FTO/BiVO4; FTO/BiVO4/CuO; FTO/BiVO4/Ag3PO4; e FTO/BiVO4/CuO/Ag3PO4, onde foram obtidos os valores de 15,6%, 20,0%, 23,2% e 25,7%, respectivamente. A partir deste resultado foi estimado a energia envolvida no sistema de degradação, 10,1 kWh kg˗1. Como segunda parte do trabalho, foi desenvolvido um sensor empregando-se os materiais carbon black (CB) e trióxido de tungstênio (WO3), onde primeiramente foi avaliado o perfil voltamétrico do analito frente aos diferentes eletrodos (GCE; CB/GCE e WO3-CB/GCE). Foram estudadas as composições e valores de pH para o eletrólito suporte para a obtenção do melhor sinal analítico (resposta voltamétrica) empregado para a determinação do anti-hipertensivo. Os parâmetros que influenciam a técnica de voltametria de pulso diferencial, tais como amplitude, tempo de modulação e velocidade foram avaliados e otimizados. Os valores foram selecionados (a = 30 mV, t = 15 mV e v = 20 mV s−1) considerando-se a repetibilidade, a estabilidade e a magnitude do sinal analítico para o WO3-CB/GCE na determinação de PROP. A resposta analítica foi linear na faixa de concentração 1,00 × 10−7 a 2,53 × 10−6 mol L−1, e obedeceu a seguinte equação de regressão linear: Ip (μA) = 1,88 × 10−2 + 0,122 [PROP] (μmol L−1); r2 = 0,998 com limite de detecção de 4,04 × 10−8 mol L−1 calculado como sendo três vezes o desvio-padrão do branco (n = 10), dividido pela inclinação da curva analítica (sensibilidade analítica). A precisão do procedimento voltamétrico foi verificada a partir de estudos de repetibilidade intra-dia (n = 10) e inter-dias (n = 3) para duas concentrações diferentes de propranolol. Como resultado, para repetibilidade intra-dia valores de 4,52 e 1,59 foram obtidos para as duas concentrações 6,95 × 10−7 e 2,15 × 10−6, respectivamente. Já para a repetibilidade inter-dias valores de 5,39 e 1,84 foram obtidos para 6,95 × 10−7 e 2,15 × 10−6, respectivamente.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.description.sponsorshipId88887.464056/2019-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3761586922669259por


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