Chemometric methods in the electrochemical studies of phenols on boron-doped diamond films

O objeto deste trabalho é a aplicação de métodos quimiométricos na análise de dados obtidos a partir da eletroanálise ou eletrólise de misturas de compostos fenólicos em eletrodos de diamante dopado com boro (BDD). Filmes de BDD foram crescidos a partir do etanol e caracterizados usando diferentes tipos de técnicas. Este material indicou boa qualidade para fins eletroquímicos. Uma comparação entre os eletrodos de BDD e o de platina usando a técnica cronoamperométrica e a relação quantitativa estrutura propriedade (QSPR) foi realizada usando como propriedade de interesse o bloqueio eletroquímico devido à oxidação fenólica. Os resultados mostraram que o BDD é mais resistente ao bloqueio devido à fraca interação com os radicais, monômeros e polímeros formados durante a oxidação. Um eletrodo de BDD foi usado, então, para realizar eletroanálise de compostos fenólicos na presença de interferentes. Para realizar a quantificação foi empregado a voltametria de onda quadrada juntamente com a regressão por quadrados mínimos parciais (PLS). Uma nova estratégia para seleção de variáveis denominada Seleção das Variáveis Ordenadas (OPS) foi comparada com o Algoritmo Genético (GA). Os compostos guaiacol e cloroguaiacol foram determinados simultaneamente com sucesso diretamente em água contaminada por esgoto doméstico. Em outra determinação, a dopamina (DA), em baixas concentrações, foi determinada na presença de grandes quantidades de ácido úrico (AU) e ácido ascórbico (AA). Além disso, o AU e o AA também puderam ser determinados na mesma mistura usando o mesmo voltamograma. Os melhores resultados foram obtidos após a correção de linha de base e aplicando o método OPS. Parâmetros analíticos para ambas as análises foram calculados. Em uma última aplicação, a eletrólise de misturas de compostos fenólicos no anodo de BDD foi executada. Monitoramentos globais e individuais foram realizados via carbono orgânico total (TOC) e espectroscopia de fluorescência excitação-emissão (EEM), respectivamente. Métodos quimiométricos de ordem superior foram aplicados sobre os EEM para observar a degradação individual. Os resultados mostraram uma boa eficiência do BDD também para diminuir a toxidade provocada por estes compostos. Todos os métodos quimiométricos usados foram fundamentais para se atingir os objetivosThe subject of this work is the application of chemometric methods in the analysis of the data obtained from electrochemical measurements of phenol compounds on boron-doped diamond electrodes (BDD). BDD films were grown from ethanol and characterized using different techniques. These materials showed good electrochemical qualities. A comparison between BDD and platinum electrodes, using the chronoamperometric technique and the Quantitative Structure Properties Relationship (QSPR) method was performed employing the electrochemical fouling property due to phenol oxidation. The results showed that BDD is much more resistant to fouling due to the weak interaction to the formed radicals, monomers and polymers on its surface during the oxidation. A BDD electrode was then used to carry out the electroanalysis of phenol compounds in presence of interference i.e. in low selectivity situation. Square Wave Voltammetry (SWV) was employed applying Partial Least Square regression (PLS) for data treatment. Ordered Predictors Selection (OPS), a new strategy for variable selection is shown and compared with Genetic Algorithm (GA). Guaiachol and chloroguaiachol were successfully determined directly in sewage, simultaneously. In other study, dopamine (DA), at low concentration levels, was determined in presence of excess of uric acid (AU) and ascorbic acid (AA). Besides, the AU and AA were also determined in the same analysis using the same voltammogram. The best results were obtained after baseline correction and applying the OPS method. Analytical parameters for both analyses were determined. In the last study, the electrolysis of phenol mixtures on BDD anode was performed. Global and individual monitoring were carried out using Total Organic Carbon (TOC) analysis and Excitation-Emission Fluorescence Spectroscopy (EEM), respectively. Higher-way chemometric approaches were applied on EEM to observe the individual degradations. The results showed a goog efficiency of BDD to performing the electrolysis of these compounds. All used chemometric methods were fundamental to reach the thesis purpose