@MastersThesis{Souza:2015:InTrCa,
author = "Souza, Diego Henrique de Lima",
title = "Influ{\^e}ncia do tratamento cat{\'o}dico e an{\'o}dico no
desempenho de eletrodos de filmes de diamante micro- e
nano-estruturado dopado",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-01-09",
keywords = "tratamento cat{\'o}dico, tratamento an{\'o}dico,
modifica{\c{c}}{\~a}o superficial, cathodic treatment, anodic
treatment, surface modification.",
abstract = "Este trabalho tem como objetivo o estudo de
modifica{\c{c}}{\~a}o superficial envolvendo filmes de diamante
dopados com boro micro (BDD - \emph{Boron Doped Diamond}) e
nanocristalinos (BDND - \emph{Boron Doped Nanocrystalline
Diamond}), a partir da ativa{\c{c}}{\~a}o e/ou
funcionaliza{\c{c}}{\~a}o utilizando-se tratamentos
eletroqu{\'{\i}}micos (an{\'o}dico e cat{\'o}dico). Estes
tratamentos s{\~a}o fundamentalmente importantes para se
alcan{\c{c}}ar uma condi{\c{c}}{\~a}o superficial controlada e
espec{\'{\i}}fica para o uso destes filmes em diferentes
procedimentos de eletroan{\'a}lise. Desta forma, tratamentos
espec{\'{\i}}ficos foram realizados com a finalidade de ativar e
funcionalizar a superf{\'{\i}}cie com o objetivo de
alcan{\c{c}}ar an{\'a}lises confi{\'a}veis,
reprodut{\'{\i}}veis e sens{\'{\i}}veis referentes {\`a}s
subst{\^a}ncias de interesse. Para este estudo, foram utilizados
filmes BDD e BDND obtidos pela t{\'e}cnica de HFCVD
(\${{"}}\$Hot Filament Chemical Vapor Deposition\${{"}}\$)
crescidos com diferentes propor{\c{c}}{\~o}es de metano e
hidrog{\^e}nio no meio reacional e com diferentes n{\'{\i}}veis
de dopagem com boro As caracteriza{\c{c}}{\~o}es
morfol{\'o}gicas dos filmes foram feitas por an{\'a}lise de
Microscopia Eletr{\^o}nica de Varredura e Microscopia de
For{\c{c}}a At{\^o}mica, enquanto que a
caracteriza{\c{c}}{\~a}o estrutural foi feita por an{\'a}lise
de Espectroscopia de Espalhamento Raman. A
determina{\c{c}}{\~a}o do n{\'u}mero de portadores de carga nos
filmes foi feita a partir da an{\'a}lise de Mott-Schottky Plot e
o estudo da cin{\'e}tica de transfer{\^e}ncia de carga dos
filmes foi acompanhado por medidas de voltametria c{\'{\i}}clica
usando o sistema redox \$Fe(CN)6^{-3/-4}\$. Os tratamentos
eletroqu{\'{\i}}micos (an{\'o}dico e cat{\'o}dico) foram
realizados em uma solu{\c{c}}{\~a}o aquosa contendo 0,5
mol.\$L^{-1}\$ de \$H_{2}\$\$SO_{4}\$ aplicando-se
diferentes densidades de corrente. Subsequente a cada tratamento
cat{\'o}dico e an{\'o}dico realizado, os filmes foram novamente
analisados quanto ao n{\'u}mero de portadores de carga e
cin{\'e}tica de transfer{\^e}ncia de carga. Ap{\'o}s os
tratamentos cat{\'o}dicos, o processo de hidrogena{\c{c}}{\~a}o
sobre o comportamento revers{\'{\i}}vel do sistema redox
\$Fe(CN)6^{-3/-4}\$ foi melhorado somente para os filmes BDD e
BDND crescidos com propor{\c{c}}{\~a}o B/C de 2000 ppm. Nesses
filmes, tratamentos cat{\'o}dicos realizados aplicando-se
densidades de corrente superiores a 50 mA \$cm^{-2}\$ foram
determinantes para definir a condi{\c{c}}{\~a}o limite de
hidrogena{\c{c}}{\~a}o sobre o comportamento revers{\'{\i}}vel
do sistema redox \$Fe(CN)6^{-3/-4}\$. Para filmes crescidos com
propor{\c{c}}{\~a}o B/C de 20000 ppm, os tratamentos
cat{\'o}dicos realizados em diferentes de corrente n{\~a}o
contribu{\'{\i}}ram de forma significativa no processo de
transfer{\^e}ncia de carga e na reversibilidade do par redox
\$Fe(CN)6^{-3/-4}\$. Por outro lado, os tratamentos
an{\'o}dicos diminu{\'{\i}}ram a cin{\'e}tica de
transfer{\^e}ncia de carga do sistema redox
\$Fe(CN)6^{-3/-4}\$, independentemente, do n{\'{\i}}vel de
dopagem e do tamanho de gr{\~a}os dos filmes de diamante. Para os
filmes BDD, o processo de hidrogena{\c{c}}{\~a}o realizado
subsequente aos tratamentos an{\'o}dicos teve um papel
importantepara reverter o comportamento revers{\'{\i}}vel do
\$Fe(CN)6^{-3/-4}\$ em uma condi{\c{c}}{\~a}o bastante similar
do que aquele verificado para os filmes na condi{\c{c}}{\~a}o
\${{"}}\$como crescido\${{"}}\$. A partir dos resultados de
modifica{\c{c}}{\~a}o superficial, conclui-se que eletrodos BDD
apresentam aspectos determinantes para suas aplica{\c{c}}{\~o}es
eletroanal{\'{\i}}ticas quando comparados aos eletrodos BDND.
ABSTRACT: This work has as goal the study of surface modification
involving BDD and BDND films through activation and
functionalization using different electrochemical treatments
(anodic and cathodic treatments). These pre-treatments are
fundamental for achieving controlled and specific surface
conditions for using in different electroanalysis procedures.
Therefore, specific treatments were performed in order to achieve
reliable, reproducible and sensible analysis using BDD and BDND
films as electrode in electroanalysis of different chemical
species of interest. For this purpose, BDD and BDND films grown by
HFCVD (\${{"}}\$Hot Filament Chemical Vapor
Deposition\${{"}}\$) technique using different methane and
hydrogen ratio and different boron doping level were used.
Morphological characterizations were made using Scan Electronic
Microscopy and Atomic Force Microscopy analysis while structural
characterization was accompanied by Raman Scattering Spectroscopy
analysis. The boron acceptors number on these films was determined
by Mott-Schottky Plot analysis and the charge transfer kinetic was
accompanied by cyclic voltammetry measurements using
\$Fe(CN)6^{-3/-4}\$ as a redox probe. The cathodic and anodic
treatments were carried out in an aqueous solution containing 0,5
mol.L\$^{-1}\$ \$H_{2}\$S\$O_{4}\$ by applying different
current densities. After each cathodic and anodic treatment, the
BDD and BDND electrodes were evaluated as function of the boron
acceptors number and charge transfer kinetic. The results showed
that after cathodic treatments, the hydrogen process on the
reversible behavior of the \$Fe(CN)6^{-3/-4}\$ redox system was
improved only for diamond films grown using B/C ratio of 2000 ppm.
On these films, cathodic treatments carried out in current
densities superior to 50 mA \$cm^{-2}\$ was determinant to
define the maximum hydrogenation condition responsible for the
reversible behavior of the \$Fe(CN)6^{-3/-4}\$ redox system. For
films grown using B/C ratio of 20000 ppm, the cathodic treatments
in different current densities were not relevant to improve the
charge transfer kinetic and reversible behavior of the
\$Fe(CN)6^{-3/-4}\$ redox system. On the other hand, anodic
treatments decreased the charge transfer kinetic independently of
the doping level and grain size of the diamond films. However, the
hydrogenation process carried out subsequent to anodic treatment
on BDD films had an important play to reversing the reversible
behavior of the \$Fe(CN)6^{-3/-4}\$ redox system, leading to
same behavior verified in \${{"}}\$as grown\${{"}}\$ BDD
films. From these surface modification studies, it is concluded
that BDD electrodes present determinant aspects for
electroanalysis applications compared to those BDND electrodes.",
committee = "Baldan, Maur{\'{\i}}cio Ribeiro (presidente/orientador) and
Matsushima, Jorge Tadao (orientador) and Couto, Andrea Boldarini
and Fernandes, Val{\'e}ria Cristina",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Influence of the cathodic and anodic treatments on the perfomence
of micro- and nano- structured diamond electrodes",
language = "pt",
pages = "94",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3HSNNEL",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3HSNNEL",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}