ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE FILMES FINOS ELETROATIVOS DE TITANATO DE CÁLCIO E POLIANILINA
AUTORES: RAMOS, J. C. F. (UFPI) ; FARIAS, E. A. O. (UFPI) ; DOS SANTOS, T. C. (UFPI) ; LEAL, S. H. B. S. (UFPI) ; FILHO, E. C. S. (UFPI) ; LEITE, J. R. S. A. (UFPI) ; EIRAS, C. (UFPI)
RESUMO: Este estudo propõe a formação de filmes finos multicamadas contendo a polianilina (PANI), um polímero condutor, e titanato de cálcio (CaTiO3), um material cerâmico. Uma tentativa para melhorar a dispersão do material cerâmico na matriz polimérica foi o uso de um surfactante comercial de brometo de cetil trimetilamônio (CTAB). Desta forma diferentes arquiteturas para os filmes foram propostas buscando-se a melhor interação entre os materiais de interesse. Os filmes foram caracterizados por voltametria cíclica e espectroscopia na região do UV-VIS.
PALAVRAS CHAVES: nanocompósitos, automontagem , titanato de cálcio.
INTRODUÇÃO: Materiais nanoestruturados de diferentes naturezas podem ser intercalados em sistemas multicamadas através do emprego de técnicas (CRESPILHO et. al., 2006) de preparação de filmes finos, resultando em nanocompósitos que apresentem melhoria ou ainda o surgimento de novas propriedades que resultem do sinergismo entre os materiais intercalados. Filmes finos multicamadas a base de polianilina (PANI), um polímero condutor, e titanato de cálcio (CaTiO3), uma cerâmica avançada, foram preparados pela técnica de automontagem do tipo layer-by-layer (LbL). O surfactante comercial de brometo de cetil trimetilamônio (CTAB) foi utilizado na formação dos filmes com o objetivo de melhorar a dispersão da cerâmica na matriz polimérica. Os nanocompósitos formados foram caracterizados por voltametria cíclica (VC) e espectroscopia na região do UV-VIS. O desenvolvimento destes nanocompósitos fornece subsídios para futuros estudos em aplicações na área de biotecnologia como, por exemplo, o uso destes materiais como camada ativa em sensores eletroquímicos.
MATERIAL E MÉTODOS: Preparo e Caracterização dos filmes finos
A solução do surfactante CTAB (Aldrich) foi preparada na concentração de 0,5 g/L em HCl (pH = 2,8), já a solução de polianilina (PANI), obtida através da síntese química (MATTOSO, 1993), foi preparada dissolvendo 3 mL de solução estoque em 26 mL de HCl (pH = 2,8). A cerâmica CaTiO3, denominada CT, foi preparada pelo método dos precursores poliméricos no LIMAV e dispersa na solução de interesse na concentração de 1mg/mL.
Os filmes foram preparados pela técnica de automontagem do tipo LbL e caracterizados por voltametria cíclica usando um potenciostato/galvanostato AUTOLAB PGSTAT 128N e uma célula eletroquímica com encaixe para três eletrodos, sendo usado o eletrodo de calomelano saturado (ECS) como eletrodo de referência, uma placa de platina, com área 1,0 cm2, como contra-eletrodo e o filme automontado depositado sobre ITO como eletrodo de trabalho. Uma solução de HCl 0,1 molL-1 foi utilizada como eletrólito suporte. A formação das multicamadas foi monitorada empregando-se um espectrofotômetro SHIMADZU modelo UV-1800. Para os estudos espectroscópicos os filmes foram automontados sobre vidro BK7.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Com o objetivo de encontrar a melhor metodologia para a intercalação dos materiais de interesse, durante a confecção dos filmes LbL o CT foi disperso na solução da PANI constituindo o sistema PANI(CT)/CTAB, ou na solução do CTAB, PANI/CTAB(CT), como mostra os voltamogramas da figura 1.
O filme de PANI(CT)/CTAB apresenta menores valores de densidade de corrente quando comparado ao filme de PANI/CTAB(CT) sugerindo que o meio de dispersão da cerâmica altera as propriedades finais do filme eletroativo e que apesar de ser um material dielétrico, o CaTiO3 pode dificultar o transporte de cargas na interface eletrodo modificado/solução, ou não, figura 1. A presença do CTAB na estrutura bicamada de ambos os filmes propostos também promove uma melhoria na definição dos processos redox característicos da PANI e uma diminuição da dupla camada elétrica, indicando uma interação entre os materiais formadores do filme.
A figura 2 exibe os espectros de UV-VIS obtidos para os sistemas PANI(CT)/CTAB e PANI/CTAB(CT) a cada 2 bicamadas depositadas.
Para efeito de comparação também foi preparado o filme constituído de PANI e CTAB sem a presença da cerâmica. O estudo deste sistema mostra que a presença da cerâmica na estrutura do filme, independentemente do meio em que o CT foi disperso, resulta em uma maior quantidade de material adsorvido em cada etapa de deposição, resultado não mostrado aqui. A variação da Absorbância (650 nm) em função do número de bicamadas depositadas exibe um comportamento linear, com variação na inclinação da curva relacionada ao meio em que houve a dispersão do CT, figura 2.
Etapas futuras prevêem o estudo destes sistemas bicamadas por difração de raio-X e FTIR, com objetivo de elucidar as propriedades finais dos filmes promovido pela presença da cerâmica.
CONCLUSÕES: Filmes eletroativos a base de titanato de cálcio (CT), polianilina e o surfactante brometo de cetil trimetilamônio (CTAB) mostraram que a presença da cerâmica nestes sistemas altera as propriedades finais do filme ao se modificar o meio em que o CT é disperso para a preparação dos filmes. Os maiores valores de densidade de corrente foram obtidos para o sistema em que o CT foi disperso no CTAB constituindo o filme de PANI/CTAB(CT). Os resultados obtidos por espectroscopia de UV-VIS corroboraram com aqueles encontrados por VC e indicam potencial tecnológico para o nanocompósito formado.
AGRADECIMENTOS: UFPI, CNPq, NANOBIOMED.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CRESPILHO, F. N.; ZUCOLOTTO, V.; OLIVEIRA Jr., O. N.; NART, F. C. Electrochemistry of Layer-by-Layer Films. Internacional Journal of Electrochemical Science, v. 1, p. 194-214, 2006.
MATTOSO, L. H. C. Síntese, caracterização e processamento de polianilinas e seus
derivados, 1993, 148 f. Tese (Doutorado em Ciências) - Universidade Federal de São
Carlos, DEMA, São Carlos, 1993.
