Azul de metileno imobilizado na celulose/TiO2 e SiO2/TiO2: propriedades eletroquímicas e planejamento fatorial

Abstract

Recebido em 10/12/04; aceito em 23/6/05; publicado na web em 20/1/06 METHYLENE BLUE IMMOBILIZED IN CELLULOSE/TiO 2 AND SiO 2 /TiO 2 : ELECTROCHEMICAL PROPERTIES AND FACTORIAL DESIGN. The electrochemical properties of methylene blue immobilized on cellulose/TiO 2 and mixed oxide SiO 2 / TiO 2 matrices were investigated by means of cyclic voltammetry. The electron mediator property of the methylene blue was optimized using a factorial design, consisting of four factors in two levels. The experimental observations and data analyses on the system indicate that the lowest peak separation occurs for Sil/TiOAM, 1.0 mol L -1 KCl solution and 20 mV s -1 scan rate, while values of current ratio closest to unity were found for Cel/TiOAM independent of electrolyte concentration, 0.2 or 1.0 mol L -1 , and scan rate, 20 mV s -1 or 60 mV s -1 .Keywords: factorial design; cyclic voltammetry; methylene blue. INTRODUÇÃOO azul de metileno é um corante orgânico redox fenotiazínico descoberto por Heinrich Caro em 1876, que inicialmente ganhou prestígio como corante citológico 1,2 e como indicador de óxido-redução 3 . Devido às suas propriedades fotoquímicas, têm sido desenvolvidos estudos visando sua aplicação na inativação de bacté-rias e vírus 4,5 , em células fotogalvânicas 6,7 e, mais recentemente, na preparação de eletrodos quimicamente modificados [8][9][10] .As propriedades eletroquímicas do corante são bem conhecidas em fase aquosa desde que seu potencial formal, E 0 , que se situa na faixa entre -0,1 e -0,4 V (vs. ECS) em soluções com pH entre 3 e 11 10 . Este potencial redox encontra-se muito próximo do potencial redox de várias espécies biomoleculares e eletrodos modificados quimicamente baseados no corante têm sido bastante utilizados como sistemas mediadores para acelerar processos de transferência de elétrons entre enzimas e superfícies de eletrodo 11 . Nos últimos anos, um considerável avanço foi observado na preparação de eletrodos quimicamente modificados, com destaque para os eletrodos de pasta de carbono devido à facilidade de construção, baixo custo, baixa corrente de fundo e possibilidade de incorporação de diferentes materiais [12][13][14] . Dentre estes materiais destacam-se matrizes inorgânicas, como sílica 15 , zeólitas 16 , argilas 17 , óxidos mistos obtidos pelo processo sol-gel 18 e matrizes orgânicas, como celulose 19 e derivados 20 , as quais conferem características especificas ao eletrodo 21 .Os materiais obtidos pelo processo sol-gel, tais como os óxi-dos mistos SiO 2 /M x O y , combinam as propriedades mecânicas da matriz de sílica com as propriedades químicas dos óxidos metáli-cos. O processo sol-gel permite obter um sólido com porosidade controlada, alta resistência mecânica e química, além de se ter o óxido metálico altamente disperso na matriz de sílica. Estas características permitem que uma maior concentração de mediador seja incorporada no eletrodo 22 .A celulose é um biopolímero relativamente inerte, que apresenta algumas vantagens tais como baixo custo, razoável porosidade, facilidade de ma...

Planejamento estatístico de experimentos como uma ferramenta para otimização das condições de biossorção de Cu(II) em batelada utilizando-se casca de nozes pecã como biossorvente

“…Planejamento fatorial é empregado para se obter as melhores condições operacionais de um sistema sob estudo, realizando-se um número menor de experimentos quando comparado com o processo univariado de otimização do processo [43][44][45][46][47][48][49][50][51][52][53] . O planejamento fatorial determina que fatores têm efeitos relevantes na resposta e, também, como o efeito de um fator varia com os níveis dos outros fatores.…”

“…Essas interações são a principal componente de muitos processos de otimização. Sem o uso de planejamentos fatoriais de experimentos, importantes interações de fatores não são detectadas e a otimização máxima do sistema pode levar mais tempo para ser alcançada [43][44][45][46][47][48][49][50][51][52][53] .…”

Methylene blue immobilized on cellulose acetate with titanium dioxide: an application as sensor for ascorbic acid

“…Cytological dye and redox indicator. 28,29 This cationic compound has been used in preparation of CMEs as redox mediators in reactions between the electrode and substrate of analytical interest. This system has shown high selectivity and sensitivity for ascorbic acid, present in the electrolytic solution.…”

Cationic dyes immobilized on cellulose acetate surface modified with titanium dioxide: factorial design and an application as sensor for NADH

“…Although statistical design of experiments has largely been employed in the optimization of industrial processes 34,35 or in analytical work, 36-40 it has scarcely been applied to electrochemical processes involving modified chemically electrodes. [41][42][43][44][45] In this way, there is a demand for more applications of statistical design of experiments to electrochemical studies. The aim of this work is to demonstrate the application of TiO 2 /cellulose acetate matrix for the preparation of electrochemical sensors for NADH determination using a factorial design to achieve the best conditions of the electrochemical reversibility of the mediator.…”

“…Although statistical design of experiments has largely been employed in the optimization of industrial processes 34,35 or in analytical work, [36][37][38][39][40] it has scarcely been applied to electrochemical processes involving modified chemically electrodes. [41][42][43][44][45] In this way, there is a demand for more applications of statistical design of experiments to electrochemical studies.…”