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Type: Dissertação
Title: Estudos dos comportamentos eletroquímicos de polianilina e de polianilinas substituídas utilizando técnicas simultâneas e in situ de efeito miragem, microbalança de quartzo e voltametria cíclica
Authors: Pollyanna Mara da Silva
First Advisor: Tulio Matencio
First Co-advisor: Hállen Daniel Rezende Calado
First Referee: Ângela Leão Andrade
Second Referee: Luciano Andrey Montoro
Abstract: Estudo, eletrossíntese e caracterização de polímeros intrinsecamente condutores (PIC’s) com potencial aplicação em optoeletrônica orgânica são apresentados neste trabalho. Filmes finos de polianilina (PANI) e de derivados de polianilinas foram produzidos, tais como poli(o-toluidina) (POT), poli(o-metoxianilina) (POMA) e poli(2,5-dimetoxianilina) (PDMA). A influência do tamanho do cátion durante a eletropolimerização de todos os monômeros comerciais e o comportamento eletroquímico de cada polímero correspondente foram estudados por Voltametria Cíclica (VC) nos eletrólitos: percloratos de lítio e césio. Este estudo nos permitiu avaliar a influência que o cátion promove nas propriedades eletroquímicas destes PIC’s. A perda de carga de cada polímero também foi avaliada utilizando-se VC. Medidas simultâneas e in situ de Efeito Miragem (EM), Microbalança de Cristal de Quartzo (MCQ) e Voltametria Cíclica (VC) foram utilizadas para a eletrossíntese e caracterização eletroquímica de PDMA. A cinética de eletropolimerização de PDMA na presença dos eletrólitos percloratos de lítio (LiClO4), sódio (NaClO4), potássio (KClO4), rubídio (RbClO4) e Césio (CsClO4) foi caracterizada pelo acoplamento de MCQ e VC. A eletropolimerização e o estudo do comportamento eletroquímico de PDMA em solução contendo sais de LiClO4 e CsClO4 pelo acoplamento de EM, MCQ e VC permitiu identificar a influência do cátion no transporte de massa e nas suas propriedades eletroquímicas. Para confirmar a obtenção de polianilina no estado dopado (sal esmeraldina), análise de Espectroscopia na região de Infravermelho por Reflexão Total Atenuada (IV-RTA) foi empregada. Filmes de poli(o-toluidina) foram caracterizados quanto ao transporte de carga em sua matriz por cc condutividade elétrica. Foram avaliados a influência da temperatura na faixa de (323 - 493) k e do tipo de dopante nas propriedades condutivas deste polímero. Para tanto, utilizou-se de LiClO4, NaClO4 e KClO4 como agentes dopantes durante a eletropolimerização. Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foram obtidas com o intuito de caracterizar a influência do dopante na morfologia dos filmes de POT. Observou-se que o tipo de agente dopante influencia na condutividade elétrica, no valor da energia de ativação, Eg, e na morfologia desses materiais. Filmes de poli(o-toluidina) dopados com NaClO4 e KClO4 demonstraram comportamento térmico ativado na faixa de temperatura de (323 - 413) k, característico de materiais semicondutores. No entanto, POT eletropolimerizada na presença de LiClO4 apresentou comportamento metálico em toda faixa de temperatura.
Abstract: Study, electrosynthesis and characterization of intrinsically conductive polymers (ICP's) with potential application in organic optoelectronics are presented in this work. Thin films of polyaniline (PANI) and derivative polyanilines were produced, such as poly(otoluidine) (POT), poly(o-methoxyaniline) (POMA) and poly(2,5-dimethoxyaniline) (PDMA). The influence of the cation size during the electropolymerization of all commercial monomers and the electrochemical behavior of each corresponding polymer was studied by Cyclic Voltammetry (CV) in the electrolyte: lithium and cesium perchlorate. This study allowed us to evaluate the influence that the cation promotes the electrochemical properties these ICP’s. The loss of charge of each polymer also was performed using CV. Simultaneous Measures and in situ of Mirage Effect (ME), Quartz Crystal Microbalance (QCM) and Cyclic Voltammetry (CV) were used for the electrosynthesis and electrochemical characterization of PDMA. The PDMA electropolymerization kinetics in the presence of electrolytes of lithium perchlorate (LiClO4), sodium (NaClO4), potassium (KClO4), rubidium (RbClO4) and cesium (CsClO4) was characterized coupling QCM and VC. The PDMA electropolymerization and electrochemical behavior in solution containing LiClO4 salts and CsClO4 showed the influence of the cation mass transport and its electrochemical properties. To confirm the achievement of the polyaniline doped state (emeraldine salt) spectroscopy analysis in the region of Infrared Attenuated Total Reflection (IV-ATR) has been employed. Poly(o-toluidine) films were characterized according to charge transfer transportation on their matrix by dc electrical conductivity. The temperature influence in the range (323 - 493) k and the kind of dopant in conductive properties of this polymer were studied. To this end, we used to LiClO4, NaClO4 and KClO4 as dopants during the electropolymerization. Scanning Electron Microscopy images (SEM) were obtained in order to characterize the influence of doping in the morphology of POT films. It was observed that the kind of dopant influences the electrical conductivity in the amount of activation energy, Eg, and morphology of these materials. Poly(o-toluidine) films doped with KClO4 and NaClO4 demonstrated thermal activated behavior in the temperature range (323 - 413) k characteristic of semiconductor materials. However, POT synthetized in the presence of LiClO4 showed metallic behavior in the whole temperature range.
Subject: Físico-Química
Polímeros condutores
Eletroquímica
Eletroquímica orgânica
Filmes finos
Propriedades óticas
Espectroscopia de infravermelho
Microscopia Eletrônica de Varredura
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/52171
Issue Date: 30-Sep-2015
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