dissertação
Obtenção e caracterização de filmes de polianilina com dióxido de estanho
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Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
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Departamento de Física
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Física
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Materiais compósitos tem atraído grande interesse para desenvolvimento de pesquisas de novos materiais com propriedades especificas. Várias classes de materiais têm sido utilizadas
na confecção de compósitos, podendo ser formados por uma fase orgânica e outra inorgânica.
Nessa pesquisa foram estudados compósitos a base de polianilina (PANI) e dióxido de estanho
(SnO
2
), visando futuras aplicações em dispositivos sensores. PANI é um polímero condutor,
que apresenta as seguintes propriedades: alta condutividade elétrica (10
3
S=cm), estabilidade
química e pode ser obtido facilmente por síntese química. SnO
2
é um semicondutor de gap
largo, que apresenta as seguintes propriedades: uma alta condutividade elétrica quando dopado;
transparência na região do visível; estabilidade térmica, mecânica e química. Esse semicondutor vem sendo utilizado em diversas aplicações, tais como sensores de gases, eletrodos em
baterias de íons de lítio, etc. Para produção da PANI e do compósito foi usada a técnica de
polimerização por meio de uma rota química conhecida da literatura, onde se acrescentou diferentes concentrações de SnO
2. Filmes de PANI e PANI/SnO
2
foram produzidos usando a
técnica de casting. O material precursor foi caracterizado utilizando espectroscopia na região
do infravermelho (FTIR) e os filmes foram caracterizados através das técnicas de microscopia
eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman, difração de raios-X (DRX) e efeito Hall.
Na FTIR foram identificados os grupos funcionais referentes PANI e as ligações Sn-O, porém
não identificou-se picos associados a ligações químicas entre o polímero e o óxido. Na MEV
do SnO
2
observou-se que ao triturar o óxido houve uma diminuição nos tamanhos dos grãos,
mas não houve uma homogeneidade nesses tamanhos. Na MEV dos filmes observou que com
o aumento da concentração do óxido, aumentou a rugosidade superficial nos filmes dos compósitos. No Raman do SnO
2
, foram identificadas a estrutura do óxido que é tetragonal do tipo
rutilo, além da presença das bandas associadas a vacâncias de oxigênio e desordem estrutural.
Ao analisar a espectroscopia Raman dos filmes, como no FTIR, não se identificou nem uma
ligação química entre os materiais que formam o compósito. Na DRX, a PANI apresentou-se
com estrutura amorfa, e os compósitos apresentaram picos referentes ao SnO
2
, confirmando a
estrutura do tipo rutilo. Finalmente os resultados de resistência de folha (R
S
) mostraram que a
PANI apresentou valores próximo dos encontrados na literatura e os materiais compósitos com
baixa concentração de óxido apresentaram menores valores de RS.
Abstract
Composite materials have attracted large interest for research in the development of new materials with specific properties. Several classifications of materials may be utilized to the production of composites, as the formed by organic and inorganic phases. The materials of this
research were polyaniline and tin dioxide for composites obtaining for future application in
sensors. PANI is a conducting polymer which has the following properties: high electrical conductivity (10
3
S=cm), chemical stability and easy obtaining for chemical synthesis. SnO
2
is a
semiconductor of wide bandgap which has the following properties: high electrical conductivity
if doped; transparency in the visible region; thermal, mechanical and chemical stability. This
semiconductor has been used in several applications, such as gas sensors, electrodes in lithiumion batteries, etc. PANI and the composite ware obtained by chemical polymerization, where
different concentrations of SnO
2 were tested. PANI and PANI/SnO2
films were obtained by
casting technique. The precursor material was characterized by infrared spectroscopy (FTIR)
and the films were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) and Hall effect. FTIR spectroscopy presented functional groups
of PANI and Sn-O bonds, however, it was not observed peaks of chemical bonds between the
polymer and the oxide. SEM of SnO
2
showed a decrease of grain size for the oxide passed by
the grinder, but there was no homogeneity for grains sizes. Besides, SEM of the films presented
that the increase of oxide concentration leads to the increase of the surface roughness in the
composites. The oxide structure was tetragonal rutile according to Raman spectroscopy. The
presence of oxygen vacancy and structural disorder were also identified. Raman spectroscopies
of the composites films do not identify chemical bonds between the materials, as confirmed
by FTIR. PANI presented amorphous structure by the XRD results. The composites confirm
the presence of SnO
2 in tetragonal rutile structure. Finally, for the sheet resistance (R
S
), PANI
showed values similar to those found in literature and composites with the lower concentration
of oxide revealed lower values of R
S
.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
Palavras-chave
ISBN
DOI
Citação
PAIVA, A. B. de. Obtenção e caracterização de filmes de polianilina com dióxido de estanho. 2018. 49 p. Dissertação (Mestrado em Física)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.