Avaliação da corrosão microbiológica do aço carbono 1020 em água do mar sintética na presença de bactérias redutoras de sulfato

Bactérias redutoras de sulfato (BRS) possuem um papel importante na corrosão de ligas metálicas expostas em hábitats marinhos, óleos e solos úmidos. A redução do sulfato por estas bactérias resulta na produção de H2S, podendo influenciar os processos anódico e catódico na corrosão de materiais. Neste trabalho, o comportamento da corrosão microbiológica no aço carbono AISI 1020 foi avaliada em meio Postgate C, na presença e na ausência de BRS, as quais foram isoladas da camada de ferrugem presente numa tubulação submersa da Baía de Guanabara RJ. A taxa de corrosão e o comportamento eletroquímico do aço nas duas condições foram investigados através dos métodos de perda de massa e de polarização potenciodinâmica. A formação do biofilme e dos produtos de corrosão na superfície do aço foram observados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Em complementação, foi realizada a quantificação das BRS (planctônicas e sésseis) pelo método do número mais provável (NMP). A presença de BRS no meio ocasionou o deslocamento do potencial de corrosão para valores mais negativos em todos os tempos de ensaio estudados, indicando um aumento no processo corrosivo. Nos ensaios de perda de massa, a taxa de corrosão do aço carbono foi maior na ausência de BRS, provavelmente devido à formação de um biofilme na superfície do metal nos ensaios com inóculo, e a uma menor tendência de haver corrosão generalizada neste tipo de meio. As micrografias de MEV revelaram a presença de agregado celular na superfície do aço carbono durante o experimento, e a presença de pites profundos após remoção do biofilme, mostrando prevalência deste tipo de corrosão. Com 35 dias de ensaio, a densidade de corrente de corrosão aumentou na presença de BRS

Avaliação da microestrutura, microdureza e resistência à corrosão de juntas soldadas de uma liga de Ni-Cr obtidas através de diferentes processos de soldagem

Este trabalho avaliou o comportamento eletroquímico do metal de base (MB) de uma liga a base de níquel-cromo em relação a juntas soldadas desta liga obtidas pelos processos de brasagem (BRA) e Tungsten Inert Gas (TIG), imersos em saliva artificial com pH 2,5 e 5,5. Foram também realizados ensaios de microdureza e caracterização microestrutural, por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura e análise química semi-quantitativa por EDS, nos grupos MB, TIG, BRA e no cordão de solda a laser (LAS). O MB apresentou uma matriz rica em níquel e cromo, distribuída em um arranjo dendrítico típico, apresentando inclusões metálicas de silício e titânio, além de porosidades. As soldas TIG e LAS revelaram uma microestrutura mais refinada que o MB, mostrando, entretanto, uma mesma composição química e distribuição de seus elementos. A solda BRA apresentou diferenças marcantes em sua microestrutura, composição química e distribuição de seus elementos em relação ao MB. Os dados de microdureza Vickers (HV), potencial de corrosão (Ecorr) e densidade de corrente de corrosão (jcorr) foram analisados com ANOVA e teste de Tukey (p<0,05). Para determinação da influência do pH quanto a resistência à corrosão dos grupos MB, TIG e BRA, empregou-se o teste t de Student (p<0,05). O MB apresentou menor média de microdureza (256,13 9,39 HV), seguido pelos grupos TIG (271,53 8,07 HV), LAS (303,73 13,93 HV) e BRA (551,99 37,73 HV). Em pH 2,5 as médias do Ecorr (mV) para o MB, TIG e BRA foram, respectivamente, -67,9 8,43, -52,78 16,74, e -284,33 19,04; e em pH 5,5, médias de -54,03 21,15, -62,08 20,16 e -278,8 28,96. Os valores médios de jcorr (A.cm-2) para o MB, TIG e BRA em pH 2,5 foram, respectivamente, 2,49 0,95, 5,584 1,64 e 27,45 4,9; e em pH 5,5, médias de 1,929 0,83, 4,267 1,51 e 54,2 11,96. Os grupos MB e TIG apresentaram boa resistência à corrosão, com maior módulo de impedância em relação ao grupo BRA. As diferenças no pH da saliva artificial não alteraram o comportamento corrosivo dos grupos MB e TIG. Entretanto, observou-se uma redução marcante na jcorr e no módulo de impedância nas soldas obtidas pelo processo de brasagem. O grupo BRA apresentou corrosão galvânica ao ser analisado formando par com o MB, mostrando uma jcorr de 5,3 A.cm-2. Entretanto, o mesmo não foi observado quando o MB foi associado à solda TIG, onde a jcorr foi cerca de 150 vezes menor. O grupo BRA, além de apresentar um comportamento eletroquímico muito diferente do MB, revelou diferenças marcantes quanto a composição química, aspecto microestrutural e microdureza. As juntas TIG e LAS mostraram semelhanças químicas e microestruturais em relação ao MB, sendo que na solda TIG esta semelhança foi ainda mais evidente. Além disto, a solda TIG apresentou um comportamento eletroquímico muito semelhante ao MB e, portanto, parecendo ser mais recomendável para soldar ligas odontológicas de níquel-cromo em relação aos demais processos de soldagem aqui avaliados.

Avaliação de biocidas no controle da corrosão microbiologicamente induzida do aço carbono 1020 por bactérias redutoras de sulfato

Bactérias redutoras de sulfato (BRS) são os principais micro-organismos envolvidos na corrosão microbiologicamente induzida (CMI). Estas bactérias reduzem o sulfato, tendo como resultado a produção de H2S, o que pode influenciar os processos anódico e catódico na corrosão de materiais metálicos em ambientes marinhos, óleos e solos úmidos. Uma das formas de prevenir e controlar esse tipo de corrosão é a adição de biocidas ao meio corrosivo. Esta dissertação tem como objetivo avaliar o uso de biocidas no controle da CMI do aço AISI 1020 por BRS. Para isto, o comportamento da CMI no aço foi avaliado em água do mar sintética, em condições de anaerobiose, na ausência e na presença de uma cultura mista contendo BRS. Um biocida natural (óleo de alho) e outro comercial (glutaraldeído) foram utilizados para controlar a corrosão causada por estas bactérias. Duas formas de adição de biocida foram avaliadas: antes da formação do biofilme e após sua formação na superfície do metal. O crescimento microbiano na superfície do aço foi avaliado através da quantificação das BRS sésseis, pelo método do número mais provável (NMP). O comportamento eletroquímico do aço, na ausência e na presença de BRS e também para os ensaios com biocidas, foi estudado através das técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) e polarização potenciodinâmica, sempre usando água do mar sintética como meio eletrolítico. A formação de biofilme e de produtos de corrosão na superfície do aço foi observada através da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostraram que o aço exposto ao meio contendo BRS apresentou um processo corrosivo mais acelerado, quando comparado aos sistemas na ausência de micro-organismo. Esse processo foi evidenciado por um decréscimo na magnitude do arco capacitivo, nos ensaios de EIE, e um aumento da densidade de corrente de corrosão (Icorr), nos ensaios de polarização. Na análise de MEV, foi possível observar a formação de corrosão localizada após a remoção do biofilme da superfície. Os ensaios com biocidas, adicionados antes da formação de biofilmes, mostraram uma redução no número de bactérias sésseis, quando comparados com os ensaios sem biocida realizados pelo mesmo período de tempo (7 dias). Foi verificado também um decréscimo do processo corrosivo do aço, evidenciado através de aumento nos arcos capacitivos, nos ensaios de EIE e pelos menores valores de Icorr nos ensaios de polarização, quando comparados com o biofilme formado sem biocidas, nas mesmas condições. Apesar de não ter inibido completamente o crescimento das BRS sésseis, o óleo de alho apresentou maior redução no processo corrosivo quando comparado ao glutaraldeído, indicando sua possível aplicação como biocida natural nestas condições. Os ensaios realizados com biocidas adicionados após a formação do biofilme mostraram que o glutaraldeído apresentou alta eficácia em reduzir o número de células sésseis. Já o óleo de alho exibiu uma ação menos efetiva, sugerindo que este composto não conseguiu penetrar completamente a matriz do biofilme. Entretanto, ambos causaram aceleração do processo corrosivo do aço no meio estudado após 7 dias de exposição

有限数目分子体系电化学行为的研究

当前化学分析正在向越来越小的尺寸发展。多种分析检测技术包括光学方法、化学方法和扫描探针技术等都被用来进行单分子尺度的检测和研究。前人研究表明具有有限个分子的体系的行为往往是杂乱无章和不重现的，很难用传统的基于统计的理论进行分析。本论文借助计算机模拟技术，通过随意散步算法模拟了有限数目分子体系的电化学响应，揭示了有限数目分子体系的独特电化学行为，探索了表征离散电化学信号的新方法。主要结果如下： 为了理解有限数目分子的离散和杂乱行为的根本规律，我们以薄层电化学池为模型，通过不断增加分子数，直观地给出了扩散控制下体系电化学信号特征从离散到统计的过渡。借助相关分析研究方法，提出用新的量子化程度参数来描述具有有限数目分子的体系，并给出了体系行为从连续到离散特征分区的一种判据。 采用一个有限体积模型探索了电化学检测中半无限扩散理论的适用范围。通过三维随意散步算法，模拟了扩散控制下的纳米微电极上的电流-时间行为，并且与半无限扩散理论的预测结果进行比较分析，清楚了揭示了扩散层增长对体系电化学行为的影响，从新的角度明确了体系行为可以用半无限理论来解释和描述的条件。 以分子在有限空间内的运动为例，定量的给出了模拟空间尺寸对分子循环氧化还原次数影响。研究表明对于尺寸小于1nm的空间，分子的运动将偏离常规扩散定律的预测。理解这种小尺寸空间中分子的行为特征对于单分子尺度的电化学研究至关重要。另外，研究给出了电化学计算中空间格子划分对于计算精度的影响，将对于今后的计算具有参考价值。 考察了分子的初始位置和分子数目对平均碰撞时间的影响。研究表明，随着分子初始位置到电极距离的增加，碰撞时间逐渐增加，这对于处理不均匀的体系具有一定的参考作用。碰撞时间的模拟结果与理论预测结果相符，但是具有一定的标准偏差。研究表明这种偏差将随着分子数目的增加而迅速降低，当体系的分子数在百万数量级以上时，基本可以忽略体系的波动行为，这时体系将表现出宏观体系的统计特征。

Effects of divalent metal ions on electrochemiluminescence sensor with Ru(bPY)(3)(2+) immobilized in Eastman-AQ membrane

Different effects of divalent metal ions on electrochemiluminescence (ECL) sensor with Ru(bPY)(3)(2+) immobilized in Eastman-AQ membrane were investigated. Mg2+,Ca2+ and Fe2+ can elevate the ECL of Ru(bpY)(3)(2+)/proline; while metal ions that underwent redox reactions on the electrode such as Mn2+ and Co2+ presented intensive quenching effects on Ru(bpy)(3)(2+) ECL. Also, the quenching effect of Mn2+ on the ECL sensor with Ru(bpY)(3)(2+) immobilized in Eastman-AQ membrane enhanced to about 30-folds compared with the case that Ru(bpy)(3)(2+) was dissolved in phosphate buffer, and the enhanced quenching effects of Mn2+ were studied.

A new oxidation state of aniline pentamer observed in water-soluble electroactive oligoaniline-chitosan polymer

A novel water-soluble electroactive polymer, aniline pentamer crosslinked chitosan (Pentamer-c-Chi), was prepared by condensation polymerization of the terminal carboxyl groups in aniline pentamer with the amino side groups in chitosan in aqueous solution. The carboxyl groups were activated by N-hydroxysuccinimide (NHS) and N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (I)CC). The electrochemical behavior of aniline pentamer in this kind of crosslinked polymer was studied in acidic aqueous solution by means of cyclic voltammetry (CV), UV-vis, and electron spin resonance (ESR) spectroscopy.

Preparation of Prussian blue@Pt nanoparticles/carbon nanotubes composite material for efficient determination of H2O2

In this study, the fabrication of an efficient amperometric hydrogen peroxide sensor with favorable properties is presented. Prussian blue (PB) was catalytically synthesized by Pt nanoparticles (Pt-nano) from ferric ferricyanide aqueous solution to form PB@Pt-nano hybrid, and it was confirmed by transmission electron microscope (TEM) and optical spectra. The electrochemical behavior of PB@Pt-nano was highly improved through its integration with poly(diallyldimethylammonium chloride) modified carbon nanotubes (PCNTs).

Oligoaniline-Functionalized terpyridine ligands and their ruthenium(II) complexes: synthesis, spectroscopic property and redox behaviors

A series of oligoaniline-functionalized mono- and bis-topic terpyridine ligands, i.e. C6H5[N(R)C6H4](n)TPY (R = H, butyl, tert-butyloxycarbonyl; n = 1-4; TPY = 2,2':6',2"-terpyridyl) and TPYC6H4[N(R)C6H4](m)TPY (R = H, tert-butyloxycarbonyl; m = 2, 4), and the corresponding monoand bis-nuclear ruthenium(II) complexes have been synthesized and verified. The spectroscopic results indicate that two kinds of pi-pi* transitions from TPY and oligoaniline fragments of ligands strongly shift to lower energy, and the metal-to-ligand charge-transfer transition ((MLCT)-M-1) bands of all obtained complexes are considerably red-shifted (Delta lambda(max) = 22-64 nm) and their intensities become much more intense (approximately 4-6 times), compared with those of the reported complex [Ru(TPY)(2)](2+). Moreover, the spectroscopic properties of the ligands and complexes with longer oligoaniline units (n = 3, 4) are markedly influenced by the external stimulus, such as the oxidation and proton acid doping.

Rapid fabrication of Au nanoparticle films with the aid of centrifugal force

In this work, rapid fabrication of Au nanoparticle (Au NP) films has been simply achieved by alternate adsorption of citrate-stabilized Au NPs and poly(diallyldimethylammonium chloride) with the aid of centrifugal force. In contrast to conventional electrostatic assembly, we carried out the assembly process in a centrifuge with a rotating speed of 4000 rpm, where centrifugal force can be imposed on Au NPs. Scanning electron microscopy and cyclic voltammetry were employed to characterize the assembly procedure and the thus-prepared thin solid films. Our results demonstrate that centrifugal force can promote the assembly of Au NPs and therefore enable the rapid fabrication of functional Au NP films.

Luminescent supramolecular microstructures containing Ru(bpy)(3)(2+): Solution-based self-assembly preparation and solid-state electrochemiluminescence detection application

In this correspondence, we report on the first preparation of novel, robust Ru(bpy)(3)(2+)-containing supramolecular microstructures via a solution-based self-assembly strategy, carried out by directly mixing H2PtCl6 and Ru(bpy)(3)Cl-2 aqueous solutions at room temperature. It reveals that both the molar ratio and concentration of reactants have a heavy influence on the morphologies of such microstructures. The electrochemical behavior of the Ru(bpy)(3)(2+) components contained in the solid film of the microstructures formed on the electrode surface is also studied and found to exhibit a diffusion-controlled voltammetric feature. Most importantly, such microstructures exhibit excellent electrochemiluminescence (ECL) behaviors and therefore hold great promise as new luminescent materials for solid-state ECL detection in capillary electrophoresis (CE) or CE microchip.

A third-generation H2O2 biosensor based on horseradish peroxidase-labeled Au nanoparticles self-assembled to hollow porous polymeric nanopheres

A novel third-generation biosensor for hydrogen peroxide (H2O2) was developed by self-assembling gold nanoparticles to hollow porous thiol-functionalized poly(divinylbenzene-co-acrylic acid) (DVB-co-AA) nanospheres. At first, a cleaned gold electrode was immersed in hollow porous thiol-functionalized poly(DVB-co-AA) nanosphere latex to assemble the nanospheres, then gold nanoparticles were chemisorbed onto the thiol groups of the nanospheres. Finally, horseradish peroxidase (HRP) was immobilized on the surface of the gold nanoparticles. The immobilized horseradish peroxidase exhibited direct electrochemical behavior toward the reduction of hydrogen peroxide. The resulting biosensor showed a wide linear range of 1.0 mu M-8.0 mM and a detection limit of 0.5 mu M estimated at a signal-to-noise ratio of 3. Moreover, the studied biosensor exhibited high sensitivity, good reproducibility, and long-term stability.

Tuning the energy level and photophysical and electroluminescent properties of heavy metal complexes by controlling the ligation of the metal with the carbon of the carbazole unit

Four novel Ir-III and Pt-II complexes with cyclometalated ligands bearing a carbazole framework are prepared and characterized by elemental analysis, NMR spectroscopy, and mass spectrometry. Single-crystal X-ray diffraction studies of complexes 1, 3, and 4 reveal that the 3- or 2-position C atom of the carbazole unit coordinates to the metal center. The difference in the ligation position results in significant shifts in the emission spectra with the changes in wavelength being 84 nm for the Ir complexes and 63 nm for the Pt complexes. The electrochemical behavior and photophysical properties of the complexes are investigated, and correlate well with the results of density functional theory (DFT) calculations. Electroluminescent devices with a configuration of ITO/NPB/CBP:dopant/BCP/AlQ(3)/LiF/Al can attain very high efficiencies.

A novel hybrid based on carbon nanotubes and heteropolyanions as effective catalyst for hydrogen evolution

Heteropolyanions of tungstophosphoric acid (PWA) have been successfully hybridized with carbon nanotubes (CNTs) by a severe mechanical milling. The obtained hybrid is electroactive for hydrogen evolution (HE) at potentials as positive as -0.16 V vs. Ag/AgCl in 0.2 M HClO4 aqueous solution and its electrocatalysis is up to the level of Pt/CNTs (20 wt% Pt) for HE, indicating a vigorous alternative to Pt group metals. The HE mechanism of the hybrid was also studied and it was found that the tungsten oxycarbides are the electroactive components for HE.

Preparation of a phosphopolyoxomolybdate P2Mo18O626- doped polypyrrole modified electrode and its catalytic properties

A phosphopolyoxomolybdate (P2Mo18) doped polypyrrole (PPy) modified electrode was prepared in aqueous solution by a one-step method. During the polymerization of PPy, P2Mo18 acted as both catalyst and dopant. The electrochemical behavior of the PPy/P2Mo18 modified electrode before and after the overoxidation of PPy was investigated. Both of these showed a catalytic effect toward bromate. The PPy/P2Mo18 composite film was characterized by chronoamperometry, cyclic voltammetry, the rotating disk electrode technique, X-ray photoelectron spectroscopy and Raman spectroscopy.

Electrocatalytic oxidation of catechol at multi-walled carbon nanotubes modified electrode

In 0.05 mol/L phosphate buffer solution (pH 7.0), carbon nanotubes modified electrode exhibits rapid response, strong catalytic activity with high stability toward the electrochemical oxidation of catechol. The electrochemical behavior of catechol on both the multi-walled and single-walled carbon nanotubes modified electrode was investigated. The experimental conditions, such as pH of the solution and scan rate were optimized. The currents (measured by constant potential amperometry) increase linearly with the concentrations of catechol in the range of 2.0 x 10(-5) - 1.2 x 10(-3) mol/L. Moreover, at the multi-walled carbon nanotubes modified electrode the electrochemical responses of catechol and ascorbic acid can be separated clearly.