Desenvolvimento de nanopartículas metálicas e bimetálicas sobre filmes de polímeros condutores como substrato SERS reutilizáveis
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Data de Publicação: | 2023 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16076 |
Resumo: | Neste trabalho, a polianilina (PANI) com morfologia de nanofibras e bulk foram preparadas e misturadas com acetato de celulose (CA) para a formação de um filme plástico, flexível e auto-suportado. Essa blenda polimérica foi tratada com o ácido clorídrico ou mandélico ou tânico para dopagem da PANI. Esses filmes foram então utilizados como agentes redutores de íons Ag+ e Au3+ para a síntese de nanopartículas de Ag (AgNPs) e Au (AuNPs). Além disso, foram preparadas NPs bimetálicas Ag-Au. Esses materiais foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as espectroscopias Raman e absorção no UV-VIS. As imagens MEV mostraram que sobre a blenda PANI/CA tratadas com diferentes ácidos foram formadas NPs com morfologias e tamanhos variados devido às diferentes propriedades superficiais da PANI. Já a difração de raios X confirmou a formação das NPs metálicas, que são estruturas cristalinas, sobre a blenda polimérica amorfa. As espectroscopias Raman e de reflectância no visível, permitiram a observação da permanência do estado dopado da PANI durante o processo de síntese desses nanocompósitos. Resultado esse associado com as propriedades redox da PANI e o processo de hidrólise do CA. A atividade SERS destes filmes foi testada utilizando corante azul do Nilo (AN) na concentração de 1,0×10- 4 mol L-1 como molécula prova. Diferentes intensificações do sinal SERS desse corante foram obtidos nesses substratos devido as características morfológicas das NPs metálicas variando de 103 até 105 . Além disso, a reutilização desses substratos foi testada através da lavagem desses sistemas com solvente e também utilizando radiação UV. Os filmes contendo AuNPs apresentaram maior estabilidade em comparação com as AgNPs que teve sua eficiência diminuída mais bruscamente durante o processo de reutilização. A degradação do corante via radiação UV evidenciou ser uma metodologia mais interessante para remoção da molécula prova e posterior reutilização do substrato SERS. |
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Esses materiais foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as espectroscopias Raman e absorção no UV-VIS. As imagens MEV mostraram que sobre a blenda PANI/CA tratadas com diferentes ácidos foram formadas NPs com morfologias e tamanhos variados devido às diferentes propriedades superficiais da PANI. Já a difração de raios X confirmou a formação das NPs metálicas, que são estruturas cristalinas, sobre a blenda polimérica amorfa. As espectroscopias Raman e de reflectância no visível, permitiram a observação da permanência do estado dopado da PANI durante o processo de síntese desses nanocompósitos. Resultado esse associado com as propriedades redox da PANI e o processo de hidrólise do CA. A atividade SERS destes filmes foi testada utilizando corante azul do Nilo (AN) na concentração de 1,0×10- 4 mol L-1 como molécula prova. Diferentes intensificações do sinal SERS desse corante foram obtidos nesses substratos devido as características morfológicas das NPs metálicas variando de 103 até 105 . Além disso, a reutilização desses substratos foi testada através da lavagem desses sistemas com solvente e também utilizando radiação UV. Os filmes contendo AuNPs apresentaram maior estabilidade em comparação com as AgNPs que teve sua eficiência diminuída mais bruscamente durante o processo de reutilização. A degradação do corante via radiação UV evidenciou ser uma metodologia mais interessante para remoção da molécula prova e posterior reutilização do substrato SERS.Polyaniline (PANI) with nanofiber and bulk morphologies were prepared and blended with cellulose acetate (CA) to form a plastic, flexible, and free-standing film. The PANI/CA was treated with hydrochloric or mandelic or tannic acid for PANI doping. These films were then used as reducing agents for Ag+ and Au3+ ions to synthesize silver nanoparticles (AgNPs) and gold nanoparticles (AuNPs). Additionally, bimetallic Ag-Au NPs were prepared. These materials were characterized using X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM), and Raman and UV-VIS absorption spectroscopies. SEM images showed that different acids used in the treatment of the PANI/CA blend led to different morphologies and sizes of NPs due to the different surface properties of PANI. X-ray diffraction confirmed the formation of metallic NPs, which exhibited crystalline structures on the amorphous polymer blend. Raman and visible reflectance spectroscopies allowed the observation of the persistent doped state of PANI during the synthesis process of these nanocomposites. This result is associated with the redox properties of PANI and the hydrolysis process of CA. SERS activity of films was tested using Nile blue dye (NB) at a concentration of 1.0×10-4 mol L-1 as a probe molecule. Different enhancements of the SERS signal of NB dye were obtained on these substrates due to the morphological characteristics of the metallic NPs, ranging from 103 to 105 . Furthermore, the reusability of these substrates was tested by washing the systems with solvent and also using UV radiation. Films containing AuNPs showed greater stability compared to AgNPs, which had their efficiency reduced more sharply during the reusability process. The degradation of the dye via UV radiation proved to be a more interesting methodology for removing the probe molecule and subsequent reuse of the SERS substrate.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)Programa de Pós-graduação em QuímicaUFJFBrasilICE – Instituto de Ciências ExatasAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAPANINanopartículas plasmônicasSusbstratos SERSSubstratos reutilizáveisPlasmonic nanoparticlesSERS substratesReusable substratesDesenvolvimento de nanopartículas metálicas e bimetálicas sobre filmes de polímeros condutores como substrato SERS reutilizáveisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFJFinstname:Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)instacron:UFJFLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/16076/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53ORIGINALbismarknogueiradasilva.pdfbismarknogueiradasilva.pdfapplication/pdf5878630https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/16076/1/bismarknogueiradasilva.pdf379e3a2a66b93bfcb7a98f018fed6a31MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/16076/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTbismarknogueiradasilva.pdf.txtbismarknogueiradasilva.pdf.txtExtracted texttext/plain209606https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/16076/4/bismarknogueiradasilva.pdf.txtdf05ed93c07803fbf80df7b89e268543MD54THUMBNAILbismarknogueiradasilva.pdf.jpgbismarknogueiradasilva.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1160https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/16076/5/bismarknogueiradasilva.pdf.jpgaaf5f77a112d544ea171a3d8c8c31987MD55ufjf/160762023-10-24 04:07:10.435oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/16076Tk9URTogUExBQ0UgWU9VUiBPV04gTElDRU5TRSBIRVJFClRoaXMgc2FtcGxlIGxpY2Vuc2UgaXMgcHJvdmlkZWQgZm9yIGluZm9ybWF0aW9uYWwgcHVycG9zZXMgb25seS4KCk5PTi1FWENMVVNJVkUgRElTVFJJQlVUSU9OIExJQ0VOU0UKCkJ5IHNpZ25pbmcgYW5kIHN1Ym1pdHRpbmcgdGhpcyBsaWNlbnNlLCB5b3UgKHRoZSBhdXRob3Iocykgb3IgY29weXJpZ2h0Cm93bmVyKSBncmFudHMgdG8gRFNwYWNlIFVuaXZlcnNpdHkgKERTVSkgdGhlIG5vbi1leGNsdXNpdmUgcmlnaHQgdG8gcmVwcm9kdWNlLAp0cmFuc2xhdGUgKGFzIGRlZmluZWQgYmVsb3cpLCBhbmQvb3IgZGlzdHJpYnV0ZSB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gKGluY2x1ZGluZwp0aGUgYWJzdHJhY3QpIHdvcmxkd2lkZSBpbiBwcmludCBhbmQgZWxlY3Ryb25pYyBmb3JtYXQgYW5kIGluIGFueSBtZWRpdW0sCmluY2x1ZGluZyBidXQgbm90IGxpbWl0ZWQgdG8gYXVkaW8gb3IgdmlkZW8uCgpZb3UgYWdyZWUgdGhhdCBEU1UgbWF5LCB3aXRob3V0IGNoYW5naW5nIHRoZSBjb250ZW50LCB0cmFuc2xhdGUgdGhlCnN1Ym1pc3Npb24gdG8gYW55IG1lZGl1bSBvciBmb3JtYXQgZm9yIHRoZSBwdXJwb3NlIG9mIHByZXNlcnZhdGlvbi4KCllvdSBhbHNvIGFncmVlIHRoYXQgRFNVIG1heSBrZWVwIG1vcmUgdGhhbiBvbmUgY29weSBvZiB0aGlzIHN1Ym1pc3Npb24gZm9yCnB1cnBvc2VzIG9mIHNlY3VyaXR5LCBiYWNrLXVwIGFuZCBwcmVzZXJ2YXRpb24uCgpZb3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgdGhlIHN1Ym1pc3Npb24gaXMgeW91ciBvcmlnaW5hbCB3b3JrLCBhbmQgdGhhdCB5b3UgaGF2ZQp0aGUgcmlnaHQgdG8gZ3JhbnQgdGhlIHJpZ2h0cyBjb250YWluZWQgaW4gdGhpcyBsaWNlbnNlLiBZb3UgYWxzbyByZXByZXNlbnQKdGhhdCB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gZG9lcyBub3QsIHRvIHRoZSBiZXN0IG9mIHlvdXIga25vd2xlZGdlLCBpbmZyaW5nZSB1cG9uCmFueW9uZSdzIGNvcHlyaWdodC4KCklmIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uIGNvbnRhaW5zIG1hdGVyaWFsIGZvciB3aGljaCB5b3UgZG8gbm90IGhvbGQgY29weXJpZ2h0LAp5b3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgeW91IGhhdmUgb2J0YWluZWQgdGhlIHVucmVzdHJpY3RlZCBwZXJtaXNzaW9uIG9mIHRoZQpjb3B5cmlnaHQgb3duZXIgdG8gZ3JhbnQgRFNVIHRoZSByaWdodHMgcmVxdWlyZWQgYnkgdGhpcyBsaWNlbnNlLCBhbmQgdGhhdApzdWNoIHRoaXJkLXBhcnR5IG93bmVkIG1hdGVyaWFsIGlzIGNsZWFybHkgaWRlbnRpZmllZCBhbmQgYWNrbm93bGVkZ2VkCndpdGhpbiB0aGUgdGV4dCBvciBjb250ZW50IG9mIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uLgoKSUYgVEhFIFNVQk1JU1NJT04gSVMgQkFTRUQgVVBPTiBXT1JLIFRIQVQgSEFTIEJFRU4gU1BPTlNPUkVEIE9SIFNVUFBPUlRFRApCWSBBTiBBR0VOQ1kgT1IgT1JHQU5JWkFUSU9OIE9USEVSIFRIQU4gRFNVLCBZT1UgUkVQUkVTRU5UIFRIQVQgWU9VIEhBVkUKRlVMRklMTEVEIEFOWSBSSUdIVCBPRiBSRVZJRVcgT1IgT1RIRVIgT0JMSUdBVElPTlMgUkVRVUlSRUQgQlkgU1VDSApDT05UUkFDVCBPUiBBR1JFRU1FTlQuCgpEU1Ugd2lsbCBjbGVhcmx5IGlkZW50aWZ5IHlvdXIgbmFtZShzKSBhcyB0aGUgYXV0aG9yKHMpIG9yIG93bmVyKHMpIG9mIHRoZQpzdWJtaXNzaW9uLCBhbmQgd2lsbCBub3QgbWFrZSBhbnkgYWx0ZXJhdGlvbiwgb3RoZXIgdGhhbiBhcyBhbGxvd2VkIGJ5IHRoaXMKbGljZW5zZSwgdG8geW91ciBzdWJtaXNzaW9uLgo=Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufjf.br/oai/requestopendoar:2023-10-24T06:07:10Repositório Institucional da UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)false |
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Desenvolvimento de nanopartículas metálicas e bimetálicas sobre filmes de polímeros condutores como substrato SERS reutilizáveis Silva, Bismark Nogueira da CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA PANI Nanopartículas plasmônicas Susbstratos SERS Substratos reutilizáveis Plasmonic nanoparticles SERS substrates Reusable substrates |
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