STUDY ON MEASUREMENT OF DIFFUSION-COEFFICIENT OF LI ATOM IN LIQUID ALUMINUM

The tess potential-concentration curve was first applied to measure the concentration of an alloy. Attempt to use the V-c curve of Al-Li alloy in measuring the diffusion coeffictent of Li atom in liquid aluminium with anode chronopotentiometry at 720℃, was made and D_(Li/Al=4.94×10~(-5)cm~2·s~(-1) was obtained. The value is well consistent wish the theoretical value, D_(Li/Al)=4.85×10~(-5)cm~2·s~(-1) in terms of Stokes-Einstein equation.

ELECTROCHEMICAL TRANSFER OF 12-SILICOTUNGSTATE ANION ACROSS THE WATER NITROBENZENE INTERFACE

It has been firstly found by means of cyclic voltammetry (CV) and chronopotentiometry with linear current-scanning (CLC)that 12-silicotungstate anion (SiW_(12)O_(40)~(4-)) with high charge numbers, large molecular volume and symmetric structure can cross

Thin mercury film electrodes in dynamic speciation studies of metals

No presente trabalho, foi avaliado o desempenho e a aplicabilidade do eléctrodo de filme fino de mercúrio, em estudos de especiação dinâmica de metais vestigiais. Para tal, foram utilizadas duas técnicas electroanalíticas de redissolução: a clássica Voltametria de Redissolução Anódica (ASV) e a recentemente desenvolvida, Cronopotenciometria de Redissolução com varrimento do potencial de deposição (SSCP). As propriedades de troca-iónica e de transporte de massa de películas mistas preparadas a partir de dois polímeros com características distintas, o Nafion (NA) e o 4-Poliestireno sulfonato de sódio (PSS), foram avaliadas, antes da sua aplicação no âmbito da especiação de metais. Estas películas de NA-PSS demonstraram uma elevada sensibilidade, reprodutibilidade, estabilidade mecânica, bem como, propriedades de anti-bloqueio adequadas na modificação química do eléctrodo de filme fino de mercúrio (TMFE) e, na sua aplicação na determinação de catiões metálicos vestigiais em amostras complexas, por ASV. Para além disso, o desempenho de membranas do polielectrólito PSS em estudos de voltametria de troca-iónica (IEV) foi estudado. O objectivo desta investigação foi reunir as condições ideais na preparação de películas de PSS estáveis e com uma densidade de carga negativa elevada, de modo a aumentar a acumulação electrostática de catiões metálicos no filme polimérico e por conseguinte, conseguir incrementos no sinal voltamétrico. O desempenho e aplicabilidade do TMFE em estudos de especiação de metais vestigiais foram extendidos à SSCP como técnica analítica. Dada a elevada sensibilidade e resolução evidenciada pelo TMFE, este revelou ser uma alternativa adequada aos eléctrodos de mercúrio convencionais, podendo ser utilizado durante um dia de trabalho, sem degradação aparente do sinal analítico de SCP. As curvas de SSCP obtidas experimentalmente utilizando o TMFE estavam em concordância com aquelas previstas pela teoria. Para além disso, a constante de estabilidade (K) calculada a partir do desvio do potencial de meia-onda, para dois sistemas metal-complexo lábeis, aproxima-se não só do valor teórico, como também daquele obtido utilizando o eléctrodo de mercúrio de gota suspensa (HMDE). Adicionalmente, o critério experimental de labilidade inerente a esta técnica foi validado e o grau de labilidade para um dado sistema metal-complexo foi determinado, utilizando o filme fino de mercúrio depositado sob um eléctrodo rotativo (TMF-RDE). Este eléctrodo é muito útil na determinação de parâmetros cinéticos, como é o caso da constante de velocidade de associação (ka), uma vez que as condições hidrodinâmicas, durante a etapa de deposição, se encontram bem definidas.

Diamond microelectrodes for corrosion studies

Este trabalho teve como objetivos a produção, caracterização e aplicação de microelétrodos (MEs) de diamante como sensores amperométricos e potenciométricos em sistemas de corrosão nos quais a agressividade do meio e a presença de produtos de corrosão, constituem obstáculos que podem diminuir o desempenho, ou inviabilizar a utilização, de outros tipos de sensores. Os microeléctrodos são baseados em filmes finos de diamante dopado com boro (BDD – Boron Doped Diamond) depositados sobre fios de tungsténio afiados, através do método de deposição química a partir da fase vapor, assistida por filamento quente (HFCVD – Hot Filament Chemical Vapor Deposition). A otimização das diversas etapas de fabricação dos MEs deu origem ao desenvolvimento de um novo sistema de afiamento eletroquímico para obtenção destes fios e a várias opções para a obtenção dos filmes de diamante condutor e seu isolamento com resinas para exposição apenas da ponta cilíndrica. A qualidade cristalina dos filmes de diamante foi avaliada por espectroscopia de Raman. Esta informação foi complementada com uma caracterização microestrutural dos filmes de diamante por microscopia eletrónica de varrimento (SEM), em que se fez a identificação da tipologia dos cristais como pertencendo às gamas de diamante nanocristalino ou microcristalino. Os filmes de BDD foram utilizados na sua forma não modificada, com terminações em hidrogénio e também com modificação da superfície através de tratamentos de plasma RF de CF4 e O2 indutores de terminações C-F no primeiro caso e de grupos C=O, C-O-C e C-OH no segundo, tal como determinado por XPS. A caracterização eletroquímica dos MEs não modificados revelou uma resposta voltamétrica com elevada razão sinal/ruído e baixa corrente capacitiva, numa gama de polarização quasi-ideal com extensão de 3 V a 4 V, dependente dos parâmetros de crescimento e pós-tratamentos de superfície. Estudou-se a reversibilidade de algumas reações heterogéneas com os pares redox Fe(CN)6 3-/4- e FcOH0/+ e verificou-se que a constante cinética, k0, é mais elevada em elétrodos com terminações em hidrogénio, nos quais não se procedeu a qualquer modificação da superfície. Estes MEs não modificados foram também testados na deteção de Zn2+ onde se observou, por voltametria cíclica, que a detecção da redução deste ião é linear numa escala log-log na gama de 10-5-10-2 M em 5 mM NaCl. Realizaram-se também estudos em sistemas de corrosão modelares, em que os microeléctrodos foram usados como sensores amperométricos para mapear a distribuição de oxigénio e Zn2+ sobre um par galvânico Zn-Fe, com recurso a um sistema SVET (Scanning Vibrating Electrode Technique). Foi possível detetar, com resolução lateral de 100 μm, um decréscimo da concentração de O2 junto a ambos os metais e produção de catiões de zinco no ânodo. Contudo verificou-se uma significativa deposição de zinco metálico na superfície dos ME utilizados. Os MEs com superfície modificada por plasma de CF4 foram testados como sensores de oxigénio dissolvido. A calibração dos microeléctrodos foi efetuada simultaneamente por voltametria cíclica e medição óptica através de um sensor de oxigénio comercial. Determinou-se uma sensibilidade de ~0.1422 nA/μM, com um limite de deteção de 0.63 μM. Os MEs modificados com CF4 foram também testados como sensores amperométricos com os quais se observou sensibilidade ao oxigénio dissolvido em solução, tendo sido igualmente utilizados durante a corrosão galvânica de pares Zn-Fe. Em alguns casos foi conseguida sensibilidade ao ião Zn2+ sem que o efeito da contaminação superficial com zinco metálico se fizesse sentir. Os microeléctrodos tratados em plasma de CF4 permitem uma boa deteção da distribuição de oxigénio, exibindo uma resposta mais rápida que os não tratados além de maior estabilidade de medição e durabilidade. Nos MEs em que a superfície foi modificada com plasma de O2 foi possível detetar, por cronopotenciometria a corrente nula, uma sensibilidade ao pH de ~51 mV/pH numa gama de pH 2 a pH 12. Este comportamento foi associado à contribuição determinante de grupos C-O e C=O, observados por XPS com uma razão O/C de 0,16. Estes MEs foram igualmente testados durante a corrosão galvânica do par Zn-Fe onde foi possível mapear a distribuição de pH associada ao desenvolvimento de regiões alcalinas causadas pela redução do oxigénio, acima da região catódica, e de regiões ácidas decorrentes da dissolução anódica do ânodo de zinco. Com o par galvânico imerso em 50 mM NaCl registou-se uma variação de pH aproximadamente entre 4,8 acima do ânodo de zinco a 9,3 sobre o cátodo de ferro. A utilização pioneira destes MEs como sensores de pH é uma alternativa promissora aos elétrodos baseados em membranas seletivas.

Metal speciation dynamics in colloidal ligand dispersions. Part 3: Lability features of steady-state systems

A lability criterion is developed for dynamic metal binding by colloidal ligands with convective diffusion as the dominant mode of mass transport. Scanned stripping chronopotentiometric measurements of Pb(II) and Cd(II) binding by carboxylated latex core-shell particles were in good agreement with the predicted values. The dynamic features of metal ion binding by these particles illustrate that the conventional approach of assuming a smeared-out homogeneous ligand distribution overestimates the lability of a colloidal ligand system. Due to the nature of the spatial distribution of the binding sites, the change in lability of a metal species with changing ligand concentration depends on whether the ligand concentration is varied via manipulation of the pH (degree of protonation) or via the particle concentration. In the former case the local ligand density varies, whereas in the latter case it is constant. This feature provides a useful diagnostic tool for the presence of geometrically constrained binding sites.

Electrochemical methodology to study labile trace metal/natural organic matter complexation at low concentration levels in natural waters

A new electrochemical methodology to study labile trace metal/natural organic matter complexation at low concentration levels in natural waters is presented. This methodology consists of three steps: (i) an estimation of the complex diffusion coefficient (DML), (ii) determination at low pH of the total metal concentration initially present in the sample, (iii) a metal titration at the desired pH. The free and bound metal concentrations are determined for each point of the titration and modeled with the non-ideal competitive adsorption (NICA-Donnan) model in order to obtain the binding parameters. In this methodology, it is recommended to determine the hydrodynamic transport parameter, α, for each set of hydrodynamic conditions used in the voltammetric measurements. The methodology was tested using two fractions of natural organic matter (NOM) isolated from the Loire river, namely the hydrophobic organic matter (HPO) and the transphilic organic matter (TPI), and a well characterized fulvic acid (Laurentian fulvic acid, LFA). The complex diffusion coefficients obtained at pH 5 were 0.4 ± 0.2 for Pb and Cu/HPO, 1.8 ± 0.2 for Pb/TPI and (0.612 ± 0.009) × 10−10 m2 s−1 for Pb/LFA. NICA-Donnan parameters for lead binding were obtained for the HPO and TPI fractions. The new lead/LFA results were successfully predicted using parameters derived in our previous work.

Les effets de revêtements de surface sur la dissolution et la bioaccumulation de nanoparticules d'oxyde de zinc par l'algue unicellulaire, C. reinhardtii

Au cours de la dernière décennie, les nanoparticules ont connu un essor sans précédent dans plusieurs domaines. On peut retrouver ces nanoparticules dans des secteurs aussi variés tels que la médecine, l’électronique, les écrans solaires, les cosmétiques et les plastiques, pour ne nommer que ceux-là. Cette utilisation massive a eu un effet pervers sur l’environnement, sachant qu’une grande partie de ces produits se sont retrouvés inévitablement dans les milieux naturels. Plusieurs études révèlent qu’autant la présence des nanoparticules que leurs produits de dissolution sont à prendre en considération lorsque des travaux toxicologiques ou le devenir de ces matériaux sont étudiés. Il est désormais clair que les propriétés de surface de ces nanoparticules jouent un rôle central sur leur comportement dans les solutions aqueuses; que ce soit les interactions avec des organismes ou entre les particules elles-mêmes. Afin d’évaluer le devenir de nZnO, une étude sur la dissolution ainsi que la bioaccumulation a été réalisée avec l’algue modèle Chlamydomonas reinhardtii en présence de nanoparticules ayant différents enrobages. Les nanoparticules d’oxyde de zinc suivantes ont été étudiées : (i) nZnO sans enrobage (nZnO); (ii) nZnO avec enrobage d’acide polyacrylique (nZnO-PAA) et (iii) nZnO avec enrobage d’hexamétaphosphate de sodium (nZnO-HMP). La dissolution était mesurée à l’aide de trois techniques : ultrafiltration par centrifugation (CU); technique potentiométrique (scanned stripping chronopotentiometry, SSCP) et spectrométrie de masse – plasma à couplage inductif couplé à une résine échangeuse d’ions (resin-based inductively coupled plasma-mass spectrometry, resin-based ICP-MS). Les résultats obtenus démontrent une grande tendance à la dissolution pour le nZnO (presque totale) tandis que pour le nZnO-PAA et le nZnO-HMP, la dissolution est dépendante de la nature de l’enrobage le composant. Pour la bioaccumulation sur l’algue testée, les données montrent une grande dépendance au zinc libre issu de la dissolution pour nZnO et nZnO-PAA. À l’inverse, le nZnO-HMP démontre une bioaccumulation plus élevée par comparaison aux mêmes concentrations d’expositions du zinc libre, expliquée par la stimulation de l’internalisation du zinc provoqué par la présence de phosphate constituant l’enrobage de nZnO-HMP.

Changes on iron electrode surface during hydrogen permeation in borate buffer solution

Hydrogen interaction with oxide films grown on iron electrodes at open circuit potential (E-oc) and in the passive region (+0.30 V-ECS) was studied by chronopotentiometry, chronoamperometry and electrochemical impedance spectroscopy techniques. The results were obtained in deaerated 0.3 mol L-1 H3BO3 + 0.075 mol L-1 Na2B4O7 (BB, pH 8.4) solution before, during and after hydrogen permeation. The iron oxide film modification was also investigated by means of in situ X-ray absorption near-edge spectroscopy (XANES) and scanning electrochemical microscopy (SECM) before and during hydrogen permeation. The main conclusion was that the passive film is reduced during the hydrogen diffusion. The hydrogen permeation stabilizes the iron surface at a potential close to the thermodynamic water stability line where hydrogen evolution can occur. The stationary condition required for the determination of the permeation parameters cannot be easily attained on iron surface during hydrogen permeation. Moreover, additional attention must be paid when obtaining the transport parameters using the classical permeation cell. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Microstructural and electrochemical study of La0.5Li0.5TiO3

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Carbon fiber microelectrodes for adsorptive stripping analysis of trace nucleic acids

Carbon fiber ultramicroelectrodes are shown to be suitable for adsorptive stripping potentiometric measurements of trace DNA and RNA. The origin of the carbon fiber has a profound effect upon its suitability for trace analysis of nucleic acids, with the 'Aesar' materials performing most favorably. The resulting ultramicroelectrodes offer effective adsorptive accumulation of DNA and RNA from unstirred microliter-volume solutions, and are shown to be useful in adsorptive stripping transfer experiments. The influence of the surface pretreatment and accumulation conditions is described, along with the analytical-performance characteristics. The detection limits are 6, 15 and 40 mu g/l tRNA, ssDNA and dsDNA, respectively (5 min accumulation). (C) 1998 Elsevier B.V. S.A.

Fast ultrasound-assisted treatment of urine samples for chronopotentiometric stripping determination of mercury at gold film electrodes

This work describes an efficient, fast, and reliable analytical methodology for mercury determination in urine samples using stripping chronopotentiometry at gold film electrodes. The samples were sonicated in the presence of concentrated HCl and H2O2 for 15 min in order to disrupt the organic ligands and release the mercury. Thirty samples can be treated over the optimized region of the ultrasonic bath. This sample preparation was enough to allow the accurate stripping chronopotentiometric determination of mercury in the treated samples. No background currents and no passivation of the gold film electrode due to the sample matrix were verified. The samples were also analyzed by cold vapour atomic absorption spectrometry (CV-AAS) and good agreement between the results was verified. The analysis of NIST SRM 2670 (Toxic Metals in Freeze-Dried Urine) also validated the proposed electroanalytical method. Finally, this method was applied for mercury evaluation in urine of workers exposed to hospital waste incinerators. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Chronopotentiometric stripping analysis using gold electrodes, an efficient technique for mercury quantification in natural waters

This paper proposes a simple methodology for mercury quantification in natural water by stripping chronopotentiometry at constant current, using gold (film) electrodes constructed from recordable CDs in stationary cell. The proposed method allows the direct measurement of labile mercury in natural waters. To quantify total mercury, a robust and low cost UV irradiation system was developed for the degradation of organic constituents of water. The proposed system presents such advantages as excellent sensitivity, low cost, versatility, and smaller dimensions (portability for on-field applications) when compared with other techniques (ICP, GFAAS, fluorimetry) traditionally utilized for mercury quantification. A large linear region of responses was observed, situated over the range 0.02 - 200 μ g L-1. Various experimental parameters were optimized and the system allowed quantifications in natural samples, with detection limit of 8 ng L-1 and excellent reproducibility (RSD of 1.4% for 48 repetitive measurements using a 10 μ g L-1 mercury solution). Different metal ions were evaluated, including copper, as possible interferences on stripping mercury signals. Applications of the new method were demonstrated for the analysis of certified and groundwater samples spiked with a known amount of mercury and for the quantification of methylmercury in synthetic oceanic water, originally utilized for fishes contamination experiment.

Adsorptive potentiometric stripping analysis of trace tamoxifen at a glassy carbon electrode

A highly sensitive adsorptive stripping procedure for trace measurement of the anticancer drug tamoxifen is described. The method is based on controlled adsorptive accumulation of the drug at an electrochemically treated glassy carbon electrode, followed by chronopotentiometric measurement of the surface species. The chronopotentiometric operation effectively addresses the large background contribution inherent to the glassy carbon electrode to yield a detection limit of 4 x 10(-10) M after 4 min preconcentration. The adsorptive stripping response is evaluated with respect to electrode type and conditioning, accumulation potential and lime, stripping current, pH, drug concentration, potential interferences, and other variables. Applicability to urine samples is illustrated. (C) 1997 Elsevier B.V. B.V.

Changes on iron electrode surface during hydrogen permeation in borate buffer solution

Hydrogen interaction with oxide films grown on iron electrodes at open circuit potential (E-oc) and in the passive region (+0.30 V-ECS) was studied by chronopotentiometry, chronoamperometry and electrochemical impedance spectroscopy techniques. The results were obtained in deaerated 0.3 mol L-1 H3BO3 + 0.075 mol L-1 Na2B4O7 (BB, pH 8.4) solution before, during and after hydrogen permeation. The iron oxide film modification was also investigated by means of in situ X-ray absorption near-edge spectroscopy (XANES) and scanning electrochemical microscopy (SECM) before and during hydrogen permeation. The main conclusion was that the passive film is reduced during the hydrogen diffusion. The hydrogen permeation stabilizes the iron surface at a potential close to the thermodynamic water stability line where hydrogen evolution can occur. The stationary condition required for the determination of the permeation parameters cannot be easily attained on iron surface during hydrogen permeation. Moreover, additional attention must be paid when obtaining the transport parameters using the classical permeation cell. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Preparação e caracterização de óxido de zinco nanoestruturado

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC