A Química Somando Forças: Ensino e Pesquisa com Empreendedorismo e Inovação
Estudo simultâneo da dinâmica de deposição polimérica por Voltametria
Cíclica (VC) e Microbalança de Cristal de Quartzo (MCQ) da Politoluidina
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2
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P. M. Silva *, J. G. Oliveira , M. R. A. Alves , H. D. R. Calado e T. Matêncio
1
1 - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) – Campus Pampulha, Av.: Presidente Antônio Carlos, 6627-São Luís, 31270901, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil
2 - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) - Campus Itabira, Rua: Irmã Ivone Drumond, 200 - Distrito Industrial II, 35903-087,
Itabira, Minas Gerais, Brasil
*e-mail: [email protected]
Palavras chave: Politoluidina e polímeros condutores.
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6.0x10
RESULTADOS E DISCUSSÕES
A politoluidina foi eletropolimerizada por
Voltametria Cíclica (VC). A célula eletroquímica
utilizada apresentou uma configuração convencional de
três eletrodos, tendo como eletrodo de trabalho (ET)
2
um disco de Pt/Ti (a = 1,6129 cm ) ou Au (a = 0,0725
2
cm ), um contra eletrodo (CE) de Pt e como pseudo+
referência Ag/Ag . O monômero o-toluidina (Aldrich,
99%) foi utilizado com concentração de 50mM. Como
eletrólitos, foram utilizados solução de ácido sulfúrico
(H2SO4) e de sulfato de sódio (Na2SO4) a 0,5M em
2
temperatura ambiente .
Na figura 1 (A), observa-se grande evolução de
correntes anódica e catódica (direção das setas), as
quais estão relacionadas à eletrodeposição do polímero
e de seu mecanismo redox. O estudo do perfil
eletroquímico por VC (Fig. 1 (B)), em meio livre de
monômero, mostrou eletroatividade na faixa de -0,3V a
0,85V, com comportamento quase-reversível. Para uma
velocidade de 50mV/s, determinou-se Epa = 0,21V e
Epc = 0,066V. Foi também observada uma tendência à
linearidade da corrente de pico anódico com a raiz
quadrada da velocidade de varredura.
O massograma obitdo mostrou a evolução de
massa do polímero em função do tempo ao longo dos
20 ciclos de crescimento. O gráfico pode ser destacado
em três regiões, A, B e C. A região A relaciona-se à
oxidação do monômero e deposição de polímero. Os
saltos de massa são crescentes para os primeiros 100s
de deposição. Evidenciando que o monômero
apresenta oxidação bastante favorável, o que pode ser
confirmado pelas curvas de voltametria cíclica da POT,
em 1,1V.
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I (A)
Polímeros condutores derivados da polianilina
(PANI), como politoluidina (POT), têm sido alvo de
estudos por pesquisadores da área de materiais
poliméricos devido às excelentes propriedades
químicas e físicas que estes materiais têm
1
demonstrado . Neste trabalho, foram preparados filmes
do polímero conjugado politoluidina, caracterizando-os
por técnicas eletroquímicas convencionais e por
Mirobalança de Cristal de Quartzo (MCQ), a fim de se
avaliar parâmetros físico-químicos importantes da
dinâmica de deposição de massa, elucidando os
possíveis mecanismos de transporte de íons na
interface matriz polimérica/eletrodo de trabalho.
50 mV/s
A
A
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-4
4.0x10
0.0
0.0
-2.0x10
-4
-4.0x10
-4
-0.4
-0.2
B
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I (A)
INTRODUÇÃO
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
-2.0x10
-4
-4.0x10
-4
-6.0x10
-4
-8.0x10
-4
10 mV/s
20 mV/s
30 mV/s
40 mV/s
50 mV/s
75 mV/s
100 mV/s
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
E (V)
E (V)
Figura 1. A) Perfil voltamétrico da eletrodeposição da
POT e B) Perfil eletroquímico da POT a diferentes
velocidades de varredura.
Isto pode estar relacionado à grande estabilidade
que o cátion-radical apresenta no meio reacional,
devido à presença da metila orto ao grupo amina da otoluidina. A região B está relacionada a saltos de massa
praticamente constantes, em que se verifica processos
de oxidação (entrada de ânions na matriz polimérica)
correspondendo a um máximo de massa e redução
(saída de excesso de ânions da matriz polimérica)
correspondendo a um mínimo no massograma, a fim
de se manter a eletroneutralidade do polímero. Na
região C, pode-se notar uma diminuição considerável
de saltos de massa, isto pode estar relacionado à
saturação da matriz polimérica, ou seja, ela já não se
apresenta com sua capacidade ótima de adsorver
cátions/ânions e desta forma há uma grande diminuição
na evolução de massa da POT.
CONCLUSÕES
O polímero politoluidina foi obtido com sucesso
pelo método potenciodinâmico. O perfil eletroquímico
da POT demonstra um comportamento quasereversível, indicando que os processos de eletrodo são
dependentes do transporte na solução, apresentandose com grande eletroatividade, e boa reversibilidade
nos processos redox. Devido à observação de variação
reversível de cor (amarelo para azul), a POT é
promissora como camada ativa em dispositivos
eletrocrômicos.
AGRADECIMENTOS
Ao CNPq, à PRPq-UFMG, à FAPEMIG e à CAPES.
REFERÊNCIAS
1
Okabayashi, K.; Goto, F.; Abe, K.; Yoshida, T. Synthetic Metals, p. 18, 365
1997.
2
Moya, L.M. - Efeitos da radiação sobre propriedades eletroquímicas da
polianilina. Dissertação de Mestrado. Universidade Tecnológica Federal do
Paraná, Brasil, 2006.
XXVIII Encontro Regional da Sociedade Brasileira de Química – MG, 10 a 12 de Novembro de 2014, Poços de Caldas - MG