Resumen Los biosensores electroquímicos son herramientas analíticas de rápida y confiable respuesta que han adquirido especial interés en los últimos años gracias a la posibilidad de integrar biomoléculas con electrodos hechos a base de materiales nanométricos. En este trabajo se desarrolló un biosensor electroquímico para detección de peróxido de hidrógeno (H2O2) usando peroxidasa de pasto Guinea (PPG) inmovilizada sobre electrodos serigrafiados de puntos cuánticos (ESPC). La PPG fue aislada y parcialmente purificada a partir de hojas de pasto Guinea con una actividad específica de 602 U mg-1. Posteriormente, la PPG fue inmovilizada sobre la superficie del ESPC mediante adsorción física y el estudio del comportamiento electroquímico fue llevado a cabo mediante voltamperometría cíclica y cronoamperometría. La PPG reveló una pareja bien definida de señales redox a 17 mV/-141 mV correspondientes al proceso redox del grupo hemo (Fe2+/Fe3+) de las peroxidasas. La reducción bioelectrocatalítica del peróxido de hidrógeno se observó a un potencial redox de -645 mV vs Ag. Este proceso fue controlado por difusión de las especies en la superficie del electrodo en un rango de velocidad de barrido lineal de 50-500 mV/s. La cronoamperometría permitió la construcción de curvas de calibración entre la corriente de reducción y la concentración del H2O2 para la determinación de parámetros analíticos como sensibilidad, rango lineal y nivel mínimo de detección. El desarrollo de este biosensor amperométrico se convierte en un paso preliminar para la construcción de un dispositivo portátil y de respuesta rápida para el análisis de H2O2 en muestras de interés ambiental y biomédico.

Abstract Electrochemical biosensors are analytical tools of fast and reliable response that have acquired interest in the last years due to the possibility of integrating biomolecules and electrodes made of nanometric materials. In this study, an electrochemical biosensor to detect hydrogen peroxide (H2O2) based on Guinea Grass peroxidase (GGP) immobilized on screen-printed quantum dots electrodes (SPQDE) was developed. GGP was partially purified from Guinea grass leaves having a specific activity of 602 U mg-1. Then, GGP was immobilized by physical adsorption on the surface on SPQDE and the electrochemical behavior was carried out through cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques. GGP revealed a well-defined pair of redox signals at 17 mV/-141 mV corresponding to the redox process of the heme group (Fe2+/Fe3+) of peroxidases. The bioelectrocatalytic reduction of H2O2 has a redox potential of -645 mV vs Ag. This process was controlled by the diffusion of the species on the electrode surface using a scan rate range of 50-500 mV s. Chronoamperometry studies allow us the construction of calibration curves of reduction current vs H2O2 concentration for the determination of analytical parameters such as sensitivity, linear range and minimum detection level. The development of this amperometric biosensor becomes a preliminary step for the construction of a portable and rapid response device for the analysis of H2O2 in samples of environmental and biomedical interest.

Resumo Os biossensores eletroquímicos são ferramentas analíticas de resposta rápida e confiável que adquiriram interesse especial nos últimos anos, graças à possibilidade de integrar biomoléculas com eletrodos feitos de materiais nanométricos. Neste trabalho, um biossensor eletroquímico foi desenvolvido para a detecção de peróxido de hidrogênio (H2O2) usando peroxidase do capim-da-Guiné (PPG) imobilizada em eletrodos serigráficos de pontos quânticos (ESPC) serigrafados. O PPG foi isolado e parcialmente purificado a partir de folhas de capim-da-Guiné com atividade específica de 602 U mg-1. Posteriormente, o PPG foi imobilizado na superfície do ESPC por adsorção física e estudo do comportamento eletroquímico foi realizado por voltametria cíclica e cronoamperometria. O PPG revelou um par bem definido de sinais redox em 17 mV/-141 mV correspondente ao processo redox do grupo heme (Fe2+/Fe3+) de peroxidases. A redução bioeletrocatalítica do H2O2 foi observada com um potencial redox de -645 mV vs. Ag. Esse processo foi controlado pela difusão das espécies na superfície do eletrodo em uma faixa de velocidade de varredura linear de 50-500 mV/s. A cronoamperometria permitiu a construção de curvas de calibração entre a corrente de redução e a concentração de H2O2 para a determinação de parâmetros analíticos como sensibilidade, faixa linear e nível mínimo de detecção. O desenvolvimento deste biossensor amperométrico torna-se uma etapa preliminar para a construção de um dispositivo portátil e de resposta rápida para a análise de H2O2 em amostras de interesse ambiental e biomédico.

A voltammetric method was validated to determine the concentration of antimony in aqueous medium. The voltammetric technique of anodic redissolution was used, using a potentiostat. Chronoamperometry was applied at E = -1,2 V for 50 s. A linear sweep voltammetry was applied with potentials between E = -1,2 V and E = 0,5 V at a speed of 20 mV/s. This was carried out in 0,5 M H PO electrolytic solution, where an increase in the current intensity peak can be observed as a function of the concentration of the solutions evaluated at a potential of 84,96 mV. To validate the method, linearity, precision, limit of detection and limit of quantification were determined. Four concentrations of antimony were prepared in triplicate, in a range of 1, 5, 10, 15, 20 mg/L, respectively. A calibration curve of experimental concentration expressed as current intensity (I) vs theoretical concentration was constructed. The linearity was demonstrated starting from the coefficient of proportionality of 0,9979 with coefficient of variation (CV) of 18,2 %. The limit of detection and quantification had values of 1,041 mg/L and 1,718 mg/L respectively.

Se validó un método voltamétrico para determinar la concentración de antimonio en medio acuoso. Se usó la técnica voltamperométrica de redisolución anódica, utilizando un potenciostato. Se aplicó cronoamperometría a E= -1,2 V durante 50 s. Se aplicó una voltametría de barrido lineal con potenciales entre E = -1,2 V y E = 0,5 V a una velocidad de 20 mV/s. Esto se llevó a cabo en solución electrolítica H PO 0,5 M, donde se puede observar un incremento en el pico de intensidad de corriente en función de la concentración de las soluciones evaluadas a un potencial de 84,96 mV. Para validar el método se determinó la linealidad, precisión, límite de detección y límite de cuantificación. Se prepararon cuatro concentraciones de antimonio por triplicado, en un rango de 1, 5, 10, 15, 20 mg/L, respectivamente. Se construyó una curva de calibración de concentración experimental expresada como intensidad de corriente (I) vs concentración teórica. La linealidad fue demostrada partiendo del coeficiente de proporcionalidad de 0,9979 con coeficiente de variación (CV) de 18,2 %. El límite de detección y cuantificación tuvieron valores de 1,041 mg/L y 1,718 mg/L, respectivamente.

Acidophilic microorganisms are predominant in the ecosystems of acid mine waters, being found in abundance the species Acidithiobacillus ferrooxidans. The objective of the study was to produce electricity in the Microbial Fuel Cells (MFC) from thiosulfate at the anode and ferric ion at the cathode using the bacteria At. ferrooxidans LB151, which was characterized morphologically and molecularly. The electrochemical techniques used were chronoamperometry and cyclic voltammetry. The cyclic voltammetry show current peaks of oxidation and reduction of the compounds indicating that there is an interaction of the bacteria with the surface of the electrode. The voltage generated by the MFC is greater than the control cell, producing an average power density of 24.23 mW/m2 in 4 hours while the control cell produced an average power density of 3.41 mW/m2 in the same time. The total energy generated by the bacteria was 197.3 mW.H/m2 and the recovered Coulombs (Cp) were 4.6x10-4 C. These results indicate that using ions of thiosulfate and ferric as a substrate in the Microbial Fuel Cells and inoculating with At. ferrooxidans LB151 electricity was produced.

Los microorganismos acidófilos son predominantes en los ecosistemas de aguas ácidas de minas, encontrándose en abundancia la especie Acidithiobacillus ferrooxidans. El objetivo del estudio fue producir electricidad en Celdas de Combustible Microbianas (CCM) a partir del tiosulfato en el ánodo e ion férrico en el cátodo utilizando a la bacteria At. ferrooxidans LB151, la cual fue caracterizada morfológicamente y molecularmente. Las técnicas electroquímicas utilizadas fueron la cronoamperometría y la voltametría cíclica. La voltametría cíclica muestra picos de corriente de oxidación y reducción de los compuestos indicando que hay una interacción de la bacteria con la superficie del electrodo. La cronoamperometría mostró que la bacteria era capaz de producir electricidad al utilizar el tiosulfato con hierro. El voltaje generado por la CCM fue mayor que en la Celda de Combustible Control (CCC), produciendo una densidad de potencia promedio de 24,23 mW/m2 en 4 horas mientras que la celda control produjo una densidad de potencia promedio de 3,41 mW/m2 en el mismo tiempo. El total de energía generada por las bacterias fue 197,3 mW.H/m2 y los Coulombs recuperados (Cp) fueron 4,6x10-4 C. Estos resultados indican que At. ferrooxidans LAB 151 es capaz de producir electricidad a partir de iones tiosulfato y férrico como sustrato en Celdas de Combustible Microbianas.

ABSTRACT In this work, the transfer of ametryn, prometryn and atrazine herbicides was studied through the interface of two immiscible electrolyte solutions (water 1,2-dichloroethane) using cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques in a four electrode configuration cell. The experiments were carried out under acidic conditions to ensure protonation of the molecule and the formal transfer potential for the three herbicides was measured. The chronoamperometric results showed that diffusion coefficients values are in order of 10-6 cm2 s-1, which are within the parameters obtained by cyclic voltammetry. The results suggest that the triazines move faster in the aqueous phase than in the organic phase. Thus, from an environmental point of view, these results could help to understand the transport of these compounds through a two-phase system, such as the membrane water from a biological cell.

RESUMEN En este trabajo, se estudió la transferencia de los herbicidas ametrina, atrazina y prometrina a través de la interfase de dos soluciones electrolíticas inmiscibles (agual 1,2-dicloroetano) mediante las técnicas de voltamperometría cíclica y cronoamperometría en una celda electroquímica de vidrio de cuatro electrodos. Los experimentos se llevaron a cabo en condiciones ácidas para asegurar la protonación de la molécula, a través de los voltamperogramas cíclicos se determinó el potencial de transferencia para cada una de las triazinas estudiadas, mismo que sirvió para realizar los estudios cronoamperométricos. Estos últimos mostraron valores de coeficientes de difusión del orden de 10-6 cm2 s-1, los cuales están dentro de los parámetros obtenidos por voltamperometría cíclica. Los resultados sugieren que las triazinas se mueven más rápido en la fase acuosa que en la fase orgánica. Así, desde un punto de vista ambiental, estos resultados ayudan a comprender el transporte de este tipo de compuestos a través de un sistema bifásico, como lo es la membrana-agua de una célula biológica.

Abstract: Knowledge integration is the central duty of chemistry education and is in this context where the investigation surrounding steel corrosion inhibition bring us the opportunity to integrate knowledge from electrochemical kinetics, Organic chemistry, Instrumental analytical chemistry and electronics via the construction of a low cost potentiostat and the use of this in studies of the anticorrosive properties of atropine sulphate with carbon steel in solution. Due that this experience is going to allow the student the determination of the corrosion potential and chronoamperometric behavior of carbon steel SAE 1010 in 0.9% NaCl solution in presence and absence of atropine sulphate in a standard electrochemistry cell of three electrodes.

Resumen: Integrar conocimientos es la tarea fundamental de la educación química y es en este contexto en el cual la investigación en inhibición de corrosión de acero nos brinda la oportunidad de integrar los conocimientos de cinética electroquímica con química orgánica, química analítica instrumental y electrónica vía la construcción de un potenciostato de bajo costo y la utilización de este en el estudio de las propiedades anticorrosivas del sulfato de atropina frente a acero al carbono en solución. Ya que esta experiencia le permitirá al alumno determinar el potencial de corrosión y el comportamiento cronoamperométrico de acero al carbono SAE 1010 en solución de NaCl al 0.9% en volumen en presencia y ausencia de sulfato de atropina en una celda electroquímica estándar de 3 electrodos.

En este trabajo se presenta un prototipo de potenciostato de bajo costo, que permite el control de las variables eléctricas en la obtención de recubrimientos por electrodeposición. Se empleó la metodología QFD (Quality Function Deployment) como herramienta de planificación con el fin de determinar las características que debe tener el prototipo de potenciostato. El desarrollo de la investigación se basó en el diseño e implementación de un prototipo de potenciostato que permita trabajar 3 funciones básicas de electrodeposición a saber: cronoamperometría, que consiste en mantener un voltaje constante en un rango de 0 V a 20 V y mide la corriente entregada al sistema; cronopotenciometría, que mantiene constante una corriente en un rango de 0 A a 2 A y mide el voltaje (potencial) y voltamperometría cíclica, la cual trabaja en los mismos rangos de la cronoamperometría (0 V a 20 V) y excita el sistema mediante señales de onda triangular, diente de sierra, senoidal, cuadrada, entre otras. Estas características implementadas son comparadas con las de un potenciostato comercial, demostrando su eficiencia en el control de procesos electroquímicos.

This article presents a low cost prototype potentiostat, which allows to control electrical variables in obtaining coatings by electrodeposition. The QFD (Quality Function Deployment) methodology was used as a planning tool in order to determine the characteristics that should have the potentiostat along the entire process of obtaining the prototype. The development of the research was based on the design and implementation of a prototype potentiostat that can handle three basic functions of electrodeposition. One first function, chronoamperometry lets to keep a constant voltage in the range of 0 V to 20 V and measures the current delivered to the system. A second function, chronopotentiometry maintains constant a current in a range of 0 A to 2 A and measures the voltage (potential). A third function, cyclic voltammetry, works in the same ranges of chronoamperometry (0 V to 20 V) and excites the system by signals as triangular wave, saw tooth, sine, and square, among others. These implemented features were compared to one conventional potentiostat, demonstrating its efficiency in controlling electrochemical processes.

Nesse trabalho se apresenta um protótipo de baixo custo potentiostat, que permite o controle das variáveis elétricas na obtenção de recobrimentos por eletrodeposição. Empregou-se a metodologia QFD (Quality Function Deployment) como ferramenta de planificação com o fim de determinar as características que devem ter o protótipo de um potentiostat. A pesquisa baseou-se na concepção e implementação de um protótipo de um potentiostat, permitindo trabalho 3 noções básicas de galvanoplastia, nomeadamente: cronoamperometria, que consiste em manter uma voltagem constante em um intervalo de 0V a 20V e mede a corrente entregada ao sistema; cronopotenciometria que mantem constante uma corrente de um rango de 0A a 2ª e mede a voltagem (potencial) e voltamperometria clinica, a qual trabalha nos mesmos intervalos que a conoamperometria (0V a 20V) e excita o sistema mediante sinais de onda triangular, dente de serra, senoidal, quadrada, entre os outros. Estas características implementadas são comparadas com as de um potensiostato comercial, demostrando sua eficiência no controle de processos eletroquímicos.

La presencia de metales en los asfaltenos, especialmente del vanadio y níquel, puede ser una fuente de productos de valor agregado, pero representan una desventaja en las refinerías ya que no solo contaminan los productos sino que envenenan los catalizadores durante el proceso de craqueo catalítico. El objetivo de este proyecto fue el montaje de una celda electroquímica (donde se utilizó una barra de grafito como electrodo de trabajo, un alambre de Pt como contraelectrodo y un electrodo de Ag/AgNO como electrodo de referencia) para la caracterización y electrodeposición de V y Ni contenidos en los extractos resino-asfaltenicos y asfaltenos purificados de los crudos pesados. Los análisis de alta resolución antes y después de la deposición fueron: análisis elemental, FT-IR y absorción atómica. El efecto de las variables electroquímicas como potencial de trabajo, tiempo de reacción y material del electrodo en el proceso de electroreducción se evaluó por voltametría cíclica (VC) y cronoamperometría en dos medios: (I) Tetrahidrofurano y LiClO4 al 0.02 M, (II) 20% de CH3OH, 0.5 % de H3PO4, 0.1 M de LiClO4 en acetonitrilo. Los resultados obtenidos se discuten comparándolos con los obtenidos por el método tradicional de desmetalización en ambientes de digestión ácida

Heavy metals are present in porphyrins in oil asphaltenes. High content of V and Ni could be attractive to produce high value metal oxides. These metals are undesirable due to corrosion issues and catalyst contamination in cracking processes. The purpose of this project was to prepare an electrochemical cell, with graphite work electrode, wire Ag counterelectrode and a Ag/AgNO reference electrode, in order to evaluate and make the electrochemical characterization and deposition of V and Ni content in resin asphaltene concentrate and pure asphaltenes obtained from Colombian heavy oils. High resolution analytics before and after the deposition was done: elemental analysis, FT-IR, and atomic absorption. The variables as work potential, reaction time and electrode materials during the electro-reduction was evaluated by cyclic voltammetry and chronoamperommeter in two solutions: (I) Tetrahydrofuran and LiClO4 at 0.02 M, and (II) 20% CH3OH, 0.5 % H3PO4, 0.1 M LiClO4 in acetonitrile. Results are discussed compared with traditional method of demetallization by acid digestion

Eletrocatalisadores de PtSnCu, PtSn, PtCu e Pt ancorados em carbono foram sintetizados através da redução química dos íons metálicos em solução por refluxo de etanol. Estes materiais foram caracterizados por espectrometria de raios X dispersiva em energia (EDX), difração de raios X (XRD) e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) e eletroquimicamente por voltametria cíclica e cronoamperometria na presença e ausência de etanol no eletrólito. Todos os materiais mostraram uma distribuição homogênea no suporte de carbono com pouca formação de aglomerados. Os tamanhos de partículas ficaram em torno de 2-4 nm e foi observada a formação de solução sólida. A caracterização eletroquímica dos materiais mostrou estabilidade dos materiais e uma drástica diminuição no potencial de início de oxidação de etanol quando Cu modifica o catalisador de PtSn.

Carbon-supported PtSnCu, PtSn, PtCu and Pt electro-catalysts were prepared by reduction of metal precursors in ethanol reflux. These materials were characterized by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Electrochemical properties were characterized by cyclic voltammetry and chronoamperometry in presence and absence of ethanol in the electrolyte solution. Results showed a metal nanoparticle homogeneous distribution on the carbon support with small agglomerate formation, particle sizes were determined as 2-4 nm and solid solutions formation were observed. The electrochemical characterization evidenced the material stability and a drastic decrease of the onset potential for ethanol electrochemical reaction was observed when Cu is used as a modifying compound to the PtSn electrocatalyst.

Se estudió el comportamiento electroquímico de los diferentes tipos de aceros comerciales de bajo costo (A36, 430 y 304) como electrodos para la obtención de hidrógeno. El propósito de este trabajo fue estudiar la evolución de hidrógeno, para lo cual se utilizaron técnicas electroquímicas como cronoamperometría y curvas voltamperométricas, en diferentes concentraciones de KOH (5% y 25% m/m). El acero inoxidable 304 en una concentración de 25%m/m tuvo el mejor desempeño, pues en estas condiciones el inicio de liberación de hidrógeno disminuyó y presentó el menor requerimiento de potencial para su uso como placa bipolar.

This paper studies the electrochemical behaviour of different types of low-cost commercial steel (A36, 430 and 304) as electrodes to obtain hydrogen. The aim of this work was to understand hydrogen evolution. The studies were conducted by different electrochemistry techniques like chronoamperometry and voltamperometric curves in different concentrations of KOH (5% and 25% m/m). The 304 stainless steel type in a 25% m/m KOH concentration had the best performance, because in these conditions the potential onset of hydrogen release decreased, demonstrating the lowest potential requirement for use as a bipolar plate.

Eletrocatalisadores Pd/C, Au/C e PdAu/C com diferentes razões atômicas foram preparados utilizando-se irradiação por feixe de elétrons e testados na oxidação eletroquímica de glicerol em uma célula alcalina a glicerol direto (ADGFC). Os difratogramas de raios X (XRD) evidenciaram a presença de fases ricas em Pd (fcc) e Au (fcc). As análises de voltametria cíclica (CV) e cronoamperometria indicaram que o eletrocatalisador com razão atômica 50:50 demonstrou atividade superior para a oxidação eletroquímica do glicerol a temperatura ambiente. As análises de infravermelho com transformada de Fourier no modo de refletância total atenuada (ATR-FTIR) in situ identificaram como principais produtos da oxidação eletroquímica do glicerol: 1,3-diidroxi-2-propanona, gliceraldeído e glicolato. Os experimentos em célula unitária foram realizados entre 50 e 90 ºC e foi constatado que o melhor desempenho aconteceu a 80 ºC.

Pd/C, Au/C and PdAu/C electrocatalysts with different atomic ratios prepared using electron beam irradiation were tested for glycerol electrooxidation in single alkaline direct glycerol fuel cell (ADGFC). X-ray diffractograms (XRD) of PdAu/C electrocatalysts showed the presence of Pd (fcc) and Au (fcc) phases. Cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry showed that PdAu/C electrocatalyst with Pd:Au atomic ratio of 50:50 demonstrated superior activity for glycerol electrooxidation, at room temperature. In situ Fourier transform infrared spectroscopy by attenuated total reflectance (ATR-FTIR) experiments were performed for the electrocatalysts, identifying oxalate, glycerate ion, 1,3-dihydroxy-2-propanone, glyceraldehyde and glycolate as products of glycerol electrooxidation. Experiments with single ADGFC were carried out from 50 to 90 ºC, using Pd/C electrocatalyst; the best performance was obtained at 80 ºC.

Neste trabalho, a eletrodeposição do compósito polipirrol/cardanol (PPy/CD) foi realizada visando boa característica eletroquímica e melhoria de propriedade mecânica do filme. Compósitos de PPy/CD foram crescidos em superfície de ouro potenciodinamicamente e potenciostaticamente, em diferentes concentrações de Py e CD em meio de acetonitrila. A caracterização do compósito foi seguida com o uso de técnicas de espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica e voltametria cíclica. O compósito apresentou a incorporação do CD no PPy com morfologia globular e também na forma de nódulos, com grãos de 1-2 nm. Os compósitos crescidos por voltametria cíclica e cronoamperometria apresentaram cargas anódicas de aproximadamente 2,9 e 5,7 mC, respectivamente.

This study was carried out to investigate the electrodeposition of polypyrrole/cardanol (PPy/CD) composite, targeting for good electrochemical characteristics and improved mechanical properties of the film. Composites of PPy/CD were grown on gold surface potenciodynamically and potenciostatically in different concentrations of CD and Py in acetonitrile. The characterization of the composite was followed using infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and cyclic voltammetry. The composite showed the incorporation of CD in PPy morphology globular and also in the form of nodules, with grains of 1-2 nm. The composites grown by cyclic voltammetry and chronoamperometry showed anodic charges of approximately 2.9 and 5.7 mC, respectively.

A compreensão do mecanismo de redução de compostos com potencial atividade antichagásica pode contribuir para o melhor entendimento de sua ação biológica. Com este objetivo, a redução eletroquímica de nitrofural (nitrofurazona, NF) e seus análogos, nitrofurfurilideno tiossemicarbazona (NFS), nitrotiofeno semicarbazona (NT), nitrotiofeno tiossemicarbazona (NTS), foi estudada pelas voltametrias de pulso diferencial, cíclica e cronoamperometria em meio aquoso, utilizando eletrodo de carbono vítreo. Esses três análogos sintéticos apresentam átomos de oxigênio e de enxofre distribuídos no anel heterocíclico (furano e tiofeno, respectivamente) e no grupo carbonila (semicarbazona e tiossemicarbazona, respectivamente). A hidroxilamina é o principal produto formado em meio ácido, sendo sua formação linearmente dependente do pH. A cronoamperometria mostrou que esta redução envolve 4 elétrons. Entretanto, em meio alcalino, esta onda de redução é desdobrada e um pico reversível a potencial mais positivo foi registrado, correspondendo à formação nitro ânion radical. O nitro ânion radical sofre desproporcionamento e sua estabilidade cinética foi avaliada aplicando a razão de corrente correspondente ao par reversível R - NO2/R - NO2• - e as constantes de segunda ordem (k2) foram determinadas. A partir dos valores de k2 observou-se que o análogo NTS registrou a maior estabilidade.

The biological action of drugs with potential antichagasic activities can be better understood by knowing their reduction mechanism. For this proposal, the electrochemical reduction of nitrofurazone (NF) and its analogues, nitrofurfurilidene thiosemicarbazone (NFS), nitrothiophene semicarbazone (NT), nitrothiophene thiosemicarbazone (NTS), was studied by differential pulse and cyclic voltammetries and chronoamperometry in aqueous medium by using a glassy carbon electrode. Those three synthetic analogues have oxygen and sulfur atoms arranged between the nitroheterocyclic ring (furan and thiophene, respectively) and the carbonyl group (semicarbazone and thiosemicarbazone, respectively). The respective hydroxylamine derivatives are the main products formed in acidic medium, being its formation linearly pH dependent. Although chronoamperometric data show that this reduction involves 4 electrons, its corresponding reduction voltammetric wave, in alkaline medium, is unfolded and a reversible reduction peak at a more positive potential appears. This peak is characterized as a nitro anion radical formation, whose decay is caused by a disproportionation reaction. Its kinetic stability was studied by the current ratio values of the R - NO2/R - NO2• - redox couple and the second-order constant (k2) was determined, being NTS the analogue that registered the highest stability.

A eletrooxidação da cisteamina (CA) foi estudada por eletrodos de pasta de nanotubos de carbono modificados com ácido 3,4-diidroxicinâmico (3,4-DHCA) usando voltametria cíclica, cronoamperometria e voltametria de varredura linear. Usando o eletrodo modificado, a cinética de eletrooxidação da CA foi consideravelmente intensificada através da redução do potencial anódico por meio de uma reação catalítica. O mecanismo de comportamento eletroquímico da CA na superfície do eletrodo modificado foi analisado por vários métodos eletroquímicos, na presença de mediador. O eletrodo modificado preparado apresentou respostas voltamétricas com alta sensibilidade para CA, o que o torna muito adequado para a detecção de CA em quantidades de traço. Um intervalo dinâmico linear de 0,25-400 µmol L-1 para a CA foi obtida em solução tamponada com pH 7,0. O limite de detecção foi de 0,09 µmol L-1.

The electrooxidation of cysteamine (CA) was studied by modified carbon nanotubes paste electrode in the presence of 3,4-dihydroxycinnamic acid (3,4-DHCA) using cyclic voltammetry, chronoamperometry and linear sweep voltammetry. Using the modified electrode, the kinetics of CA electrooxidation was considerably enhanced by lowering the anodic over-potential through a catalytic fashion. The mechanism of CA electrochemical behavior at the modified electrode surface was analyzed by various electrochemical methods in the presence of mediator. The prepared modified electrode showed voltammetric responses with high sensitivity for CA, making it very suitable for the detection of CA at trace levels. A linear dynamic range of 0.25-400 µmol L-1 for CA was obtained in buffered solutions with pH 7.0. The limit of detection was 0.09 µmol L-1.

Este trabalho teve como objetivo desenvolver eletrocatalisadores plurimetálicos contendo Pt, Ru, Ni e Sn suportados em C pelo método de decomposição de precursores poliméricos (DPP), na razão metal:carbono de 40:60% em massa, para aplicação em célula a combustível de etanol direta (DEFC). As nanopartículas obtidas foram caracterizadas físico-quimicamente por difração de raios X (DRX) e energia dispersiva de raios X. Os resultados de DRX revelaram cristalitos com estrutura cúbica de face centrada da Pt com evidências de que os átomos de Ni, Ru e Sn foram incorporados à estrutura da Pt. A caracterização eletroquímica das nanopartículas foi realizada por voltametria cíclica e cronoamperometria em meio ácido (H2SO4 0,05 mol L-1), na ausência e presença de etanol. A adição de Sn para os catalisadores PtRuNi/C deslocou significativamente o potencial de início de oxidação de etanol e CO para valores mais baixos, aumentando assim a atividade catalítica, especialmente para a composição Pt64Sn15Ru13Ni8/C. Eletrólises de solução de etanol em 0,4 V vs. ERH permitiram a determinação de acetaldeído e ácido acético como principais produtos da reação. A presença de Ru nas ligas favoreceu a formação de ácido acético como produto principal da oxidação do etanol. O catalisador Pt64Sn15Ru13Ni8/C exibiu o melhor desempenho para DEFC.

This work aimed to develop plurimetallic electrocatalysts composed of Pt, Ru, Ni, and Sn supported on C by decomposition of polymeric precursors (DPP), at a constant metal:carbon ratio of 40:60 wt.%, for application in direct ethanol fuel cell (DEFC). The obtained nanoparticles were physico-chemically characterized by X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). XRD results revealed a face-centered cubic crystalline Pt with evidence that Ni, Ru, and Sn atoms were incorporated into the Pt structure. Electrochemical characterization of the nanoparticles was accomplished by cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) in slightly acidic medium (0.05 mol L-1 H2SO4), in the absence and presence of ethanol. Addition of Sn to PtRuNi/C catalysts significantly shifted the ethanol and CO onset potentials toward lower values, thus increasing the catalytic activity, especially for the quaternary composition Pt64Sn15Ru13Ni8/C. Electrolysis of ethanol solutions at 0.4 V vs. RHE allowed determination of acetaldehyde and acetic acid as the main reaction products. The presence of Ru in alloys promoted formation of acetic acid as the main product of ethanol oxidation. The Pt64Sn15Ru13Ni8/C catalyst displayed the best performance for DEFC.

Este trabalho descreve um estudo detalhado da oxidação eletroquímica de etanol sobre eletrodos de Ti/(RuO2)(x)Pt(1-x) com várias composições, preparados pelo método de precursores poliméricos. Os resultados obtidos usando voltametria cíclica e cronoamperometria mostraram que a melhor composição dos eletrodos de Ti/(RuO2)(x)Pt(1-x) para os processos de oxidação do CO e do etanol é Ti/(RuO2)(0.5)Pt(0.5). Nessa composição, a oxidação do CO e do etanol ocorreram em 380 mV e 220 mV mais negativos do que em Ti/Pt, respectivamente. Por outro lado, observou-se um aumento de 2.5 vezes na densidade de corrente para a oxidação do etanol sob potencial constante. Análises de HPLC in situ mostraram que os eletrodos de Ti/(RuO2)(0.5)Pt(0.5) produziram baixas quantidades de ácido acético comparadas com aquelas quantidades geradas pelos eletrodos de Ti/Pt ou Pt policristalina. Além disso, um produto que não é comum a partir da oxidação do etanol foi observado em eletrodos com maior teor de RuO2: o acetato de etila. Finalmente, os dados de impedância mostraram que os eletrodos com a composição Ti/(RuO2)(0.5)Pt(0.5) apresentaram menores resistências de transferência de carga, entre as composições investigadas

This work describes a detailed study of the ethanol electrooxidation on Ti/(RuO2)(x)Pt(1-x) electrodes using several compositions prepared by the polymeric precursor method. The results obtained using cyclic voltammetry and chronoamperometry showed that the best composition of Ti/(RuO2)(x)Pt(1-x) electrodes for CO and ethanol oxidation processes is Ti/(RuO2)0.50Pt0.50. On this electrode composition the onset of CO and the ethanol oxidation occurred at 380 mV and 220 mV more negative than on Ti/Pt, respectively. Besides, there was an increase of 2.5-fold in the current density for ethanol electrooxidation under constant potential polarization. The Ti/(RuO2)0.50Pt0.50 electrodes produced lower amount of acetic acid compared to Ti/Pt and polycrystalline Pt electrodes using in situ HPLC spectrometric analysis. Also, a non common product from ethanol oxidation could be observed on higher RuO2 loads: ethyl acetate. Finally, the impedance data showed that Ti/(RuO2)0.50Pt0.50 electrode composition had the smallest charge transfer resistance for ethanol oxidation among those compositions investigated