Síntese e caracterização de compósitos de polianilina e óxido de grafeno e suas implicações para membranas condutoras

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Jaine Aparecida da Silva
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122529
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Alexandre José de Castro Lanfredi
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spelling Síntese e caracterização de compósitos de polianilina e óxido de grafeno e suas implicações para membranas condutorasPOLIANILINAÓXIDO DE GRAFENOMATERIAIS COMPÓSITOSMEMBRANAS CONDUTORASCONDUTIVIDADE ELÉTRICAPOLYANILINEGRAPHENE OXIDECOMPOSITESCONDUCTIVE MEMBRANESELECTRICAL CONDUCTIVITYPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS - UFABCOrientador: Prof. Dr. Alexandre José de Castro LanfrediCoorientador: Prof. Dr. Everaldo Carlos VenancioDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Santo André, 2022.As membranas são barreiras que permitem a separação de materiais dependendo de suas propriedades físicas e químicas, apresentando um desempenho superior aos filtros convencionais devido ao elevado tamanho de sua área superficial e menor tamanho dos poros. Estudos têm sido realizados visando à modificação de membranas para alterar características como a hidrofilicidade e a porosidade ou conferir condutividade. Neste trabalho é apresentada a síntese e caracterização de filmes compósitos de polianilina e óxido de grafeno (GO), visando melhorar as propriedades elétricas e entender suas implicações para a modificação e obtenção de uma membrana condutora, respectivamente. Para a obtenção dos filmes, foi utilizada a técnica de casting, a partir de uma solução de polianilina em N-metil-2-pirrolidona (NMP), 3-5% (m/v). Os filmes obtidos foram então dopados por imersão com a utilização de dois ácidos: o ácido clorídrico (HCl) e o ácido canforsulfônico (HCSA), por diferentes intervalos de tempo. Foram testadas duas proporções diferentes para a fase dispersa de GO, 0,5 e 0,74% em relação a PANI. Os materiais sintetizados foram caracterizados por espectroscopia UV-Vis e Raman, morfologicamente por microscopia eletrônica de varredura e eletricamente através da técnica de resistividade 4 pontas. Como resultado, um maior rendimento na síntese da PANI foi observado com o aumento da quantidade de persulfato de amônio (APS), chegando a 68% para a proporção [1:1] de monômero e oxidante. Com relação à dopagem, fatores como maior tempo de imersão no ácido, utilização do ácido clorídrico e menor espessura inicial do filme conferem uma dopagem imediata mais efetiva. Porém, para estudos a longo prazo, filmes mais espessos e dopados com ácido canforsulfônico apresentaram maior estabilidade, mantendo as propriedades de dopagem e condução por mais tempo. A presença e maior quantidade de GO como fase dispersa conferiu uma melhora na condutividade elétrica para o compósito, sendo os valores de condutividade para o filme puro de PANI de 8,13 (S.cm-1), do filme de PANI-GO 0,5% em torno de 9,12 a 14,4 (S.cm-1) e para o Filme de PANI-GO 0,74% entre 20,14 a 85,97 (S.cm-1), todos dopados com HCl,sendo o material interessante para a modificação de membranas como dopante condutor.Membranes are barriers that allow the separation of materials depending on their physical and chemical properties. They present a higher performance when compared to conventional filters due to the large size of their surface area and smaller pores. Studies have been carried out to modify membranes to change characteristics such as hydrophilicity and porosity or to confer conductivity. In this work was investigated the synthesis and characterization of polyaniline and graphene oxide (GO) composite films, aiming to improve the electrical properties and understand their implications for the modification and obtaining of a conductive membrane, respectively. The films were obtained using the casting technique, from a solution of polyaniline in N-methyl-2pyrrolidone (NMP), 3-5 wt%. Then, the obtained films were doped by immersion using two types of acids: the hydrochloric acid (HCl) and camphor sulfonic acid (HCSA), for different time intervals. Two different proportions for the dispersed phase of GO were tested, 0.5 and 0.74%, in relation to PANI. The synthesized materials were characterized by UV-Vis and Raman spectroscopy, morphologically by scanning electron microscopy and electrically using the four-point probe technique. As a result, a higher yield in the synthesis of PANI was observed with the increase in the amount of ammonium persulfate (APS), reaching 68% for the proportion [1:1] of monomer and oxidant. Regarding doping, factors such as longer immersion time in acid, use of hydrochloric acid and lower initial film thickness provide a more effective immediate doping. However, for long-term studies, thicker films and doping with camphorsulfonic acid showed greater stability, maintaining the doping and conduction properties for a longer time. The presence and greater amount of GO as dispersed phase conferred an improvement in the electrical conductivity for the composite, being the conductivity values for the pure PANI film of 8.13 (S.cm-1), for the PANI-GO Film 0.5% around 9.12 to 14.4 (S.cm-1) and for PANI-GO Film 0.74% between 20.14 to 85.97 (S.cm-1), all doped with hydrochloric acid, being an interesting material for the modification of membranes as a conductive dopant.Lanfredi, Alexandre José de CastroVenâncio, Everaldo CarlosSubtil, Eduardo LucasEscote, Márcia TsuyamaPereira, Jaine Aparecida da Silva2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf102 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122529http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122529&midiaext=79983http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122529&midiaext=79984Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=122529porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-07-05T11:58:07Zoai:BDTD:122529Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-07-05T11:58:07Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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