ÁREA: Materiais
TÍTULO: CARACTERIZAÇÃO ELETROQUÍMICA DE FILMES AUTOMONTADOS DE POLIANILINA E ÓXIDO DE NÍQUEL
AUTORES: OLIVEIRA, M.E.R. (UFPI) ; MORAES, R.R. (UFPI) ; SANTOS, L.M. (UFPI) ; MATOS, J.M.E. (UFPI) ; SANTOS JÚNIOR, J.R. (UFPI)
RESUMO: Uma tendência bastante promissora é a associação de polímeros condutores e óxidos de
metais de transição, uma vez que é possível intensificar as características finais do
material. O óxido de níquel (NiO) é um importante óxido semicondutor que tem sido
bastante utilizado em diversas aplicações, por apresentar propriedades magnéticas
interessantes. A partir disso, investigou-se as propriedades eletroquímicas de um
compósito de polianilina (PANI) (polímero condutor) com óxido de níquel (NiO),
produzidos pela técnica de automontagem Layer-by-Layer (LbL). Os resultados mostraram
que acontece um melhor processo de transferência de carga para o filme compósito
produzido. Ou seja, o fluxo de elétrons no filme de PANI é facilitado quando este se
encontra em contato com óxido de níquel.
PALAVRAS CHAVES: filmes automontados, polianilina, óxido de níquel
INTRODUÇÃO: Recentemente, a fabricação de filmes compósitos a base de polímeros condutores e
óxidos metálicos têm atraído grande interesse por combinar e/ou oferecer propriedades
diferenciadas como resultado da combinação de ambos os componentes (PENG, LI et al.,
2007). A polianilina (PANI) é um dos polímeros condutores bastante utilizados devido
a facilidade de síntese, custo relativamente baixo e boa condutividade elétrica,
conferindo a este diversas aplicações (WU, TANG et al., 2008). Além disso, a
estrutura da PANI pode fornecer um ambiente favorável para imobilização de materiais
inorgânicos (XIA, TU et al., 2009). Os óxidos metálicos devido as diversas
propriedades como elevada razão área/volume, atividade eletrocatalítica eficiente, e
boas propriedades adsortivas tem atraído bastante atenção para aplicações em diversas
áreas. O oxido de níquel (NiO) é um material inorgânico freqüentemente utilizado em
dispositivos eletrocrômicos, sendo um dos mais populares depois do óxido de
tungstênio. Além disso, esse material apresenta baixo custo, baixa toxicidade, boa
estabilidade eletroquímica, com potenciais aplicações em eletrocatálise.Portanto,
este trabalho teve como objetivo preparar, caracterizar e investigar o comportamento
eletroquímico dos filmes automontados de PANI e óxido de níquel.
MATERIAL E MÉTODOS: Para a fabricação dos filmes compósitos Layer-by-Layer (LbL) foram preparadas
dispersões aquosas de PANI (base esmeraldina) e NiO a 1,0 g L-1, separadamente e
sonicadas por 5 min. Os filmes LbL de PANI e NiO/PANI foram preparados em substratos
de vidro recobertos com uma fina camada de oxido de estanho dopado com índio (ITO),
com uma área geométrica de 1cm2 e previamente hidrofilizados (KERN, 1984). Os filmes
compósitos foram montados através da imersão alternada do substrato de ITO na
dispersão de NiO e depois na de PANI, onde repetiu-se por mais quatro vezes. Após a
deposição de cada camada, lavou-se o substrato por 30 segundos com água ultrapura
(Milli Q), foram secos com fluxo gás N2. Este procedimento resultou na formação de
filmes de ITO/(NiO/PANI)5. Coletou-se os espectros de infravermelho (FTIR) foram
coletados em um espectrômetro (Bruker, Vertex 70) na faixa de 4000 a 400 cm-1. As
medidas eletroquímicas foram realizadas em um Potenciostato/galvanostato (Autolab,
PGSTAT-302) utilizando uma célula eletroquímica de três eletrodos, tendo o eletrodo
de Ag/AgCl (KCl 3,0 mol L-1) como referência e uma lâmina de platina como eletrodo
auxiliar. Todas as medidas eletroquímicas foram realizadas em H2SO4 0,05 mol L-1. Os
filmes também foram caracterizados por difração de Raios-X (DRX), fluorescência de
raios-X e espectroscopia RAMAN. Os filmes posteriormente foram aplicados na
eletrooxidação de metanol.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na Figura 1 os espectros de FTIR dos filmes de PANI, Gel/PANI e Gel (NiO)/PANI
mostraram um pico de estiramento N=Q=N nos anéis quinoides (Q) em 1160 cm-1
(característico da forma não-protonada da PANI). Além desse, picos em: 841 cm-1
(deformação C – H fora do plano, anel aromático 1,4-disubstituído), 1377 e 1255 cm-1
(estiramento C – N do anel aromático), 1454 cm-1 (estiramento C=C do anel quinóide),
1732 cm-1 (estiramento C=O do solvente e/ou C=N do grupo iminoquinona) e em 2900 cm-1
(estiramento C-H dos anéis aromáticos da cadeia de PANI) (TRCHOVA, SEDENKOVA et al.,
2004). Era de esperar o aparecimento de duas bandas largas na região de 3200 a 3500
cm-1 (estiramento N – H), mas isso não foi observado. Isto se deve a possível
interação entre os grupos amina da PANI e a superfície do substrato. Entretanto, o
perfil de absorção no FTIR para o filme de Gel (NiO) / PANI ainda exibe as principais
características da PANI, mas há o aparecimento de uma banda de baixa intensidade em
540 cm-1 que está associado a incorporação de óxido de níquel no filme. O perfil
voltamétrico dos filmes de PANI com e sem NiO imobilizado (Figura 2), mostram picos
característicos da PANI, uma vez que o NiO não apresenta atividade eletroquímica em
meio básico. O compósito não afetou os valores de potencial de pico característicos
da PANI, mas contribuiu para um aumento nos valores de corrente. Houve um
melhoramento no processo de transferência de carga do filme, devido às interações
entre a PANI e o NiO. Este aumento de corrente é devido aos elétrons gerados durante
os processos redox das cadeias de PANI serem melhores transportados pelo NiO, e
devido a lenta dissolução do óxido que produz mais elétrons aumentando assim os
níveis de corrente na superfície do filme (TRUNG, TRUNG et al., 2005).
CONCLUSÕES: A PANI na forma não condutora mantém suas características quando depositada pelo método
LbL. A incorporação do óxido de níquel no filme é confirmada através do espectro de
FTIR onde há o aparecimento de uma banda em 540 cm-1. Com os resultados de voltametria
cíclica acredita-se que há uma interação entre o óxido de níquel e as cadeias da PANI o
que justifica o aumento nos valores de corrente. Ou seja, o NiO facilita o transporte
de carga no filme. Portanto, este trabalho mostra-se inovador por utilizar a PANI (base
esmeraldina) na preparação de filmes compósitos multicamadas.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq, FINEP, FAPEPI e a UFPI
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: KERN, W. Semicondutor International, 94, 1984.
PENG, X. Y. et al. Electrodeposition of NiOx/PANI composite film and its catalytic properties towards electrooxidations of polyhydroxyl compounds. Journal of Applied Polymer Science, v. 105, n. 4, p. 2260-2264, Aug 2007. ISSN 0021-8995. Disponível em: < <Go to ISI>://000247576600067 >.
TRCHOVA, M. et al. FTIR spectroscopic and conductivity study of the thermal degradation of polyaniline films. Polymer Degradation and Stability, v. 86, n. 1, p. 179-185, Oct 2004. ISSN 0141-3910. Disponível em: < <Go to ISI>://000224313000021 >.
TRUNG, T.; TRUNG, T. H.; HA, C. S. Preparation and cyclic voltammetry studies on nickel-nanoclusters containing polyaniline composites having layer-by-layer structures. Electrochimica Acta, v. 51, n. 5, p. 984-990, Nov 2005. ISSN 0013-4686. Disponível em: < <Go to ISI>://000233526100035 >.
WU, J. H. et al. Self-assembly growth of oriented polyaniline arrays: A morphology and structure study. Polymer, v. 49, n. 24, p. 5262-5267, Nov 2008. ISSN 0032-3861. Disponível em: < <Go to ISI>://000260978500013 >.
XIA, X. H. et al. Multicolor and fast electrochromism of nanoporous NiO/poly(3,4-ethylenedioxythiophene) composite thin film. Electrochemistry Communications, v. 11, n. 3, p. 702-705, Mar 2009. ISSN 1388-2481. Disponível em: < <Go to ISI>://000264705200049 >.
