Síntese e Caracterização de Nanohíbridos de Polianilina e Nanopartículas de Prata.

Abstract

Os polímeros condutores têm sido largamente investigados nos últimos anos devido às suas propriedades promissoras. Dentre estes polímeros, a polianilina (PANI) desperta grande interesse devido sua estabilidade térmica e química, e propriedades elétricas e ópticas adequadas para diversas aplicações. A PANI e nanopartículas metálicas têm sido utilizadas na preparação de materiais nanohíbridos que são empregados em diversas aplicações, como em dispositivos de memória, sensores químicos e biológicos, dentre outros. Neste trabalho os nanohíbridos formados com a PANI e nanopartículas de prata, com diferentes teores, foram obtidos pela redução do nitrato de prata utilizando a esmeraldina base (EB). As propriedades da PANI e dos nanohíbridos foram investigadas pelas técnicas de análise termogravimétrica, espectroscopias de absorção no UV-Vis e FTIR, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, de caracterização elétrica DC e AC. Verificou-se que a estabilidade térmica dos nanohíbridos é maior que a estabilidade térmica do polímero. As técnicas espectroscópicas no UV-Vis e FTIR revelaram que o estado de oxidação do polímero é compatível àquele da EB. Para os nanohíbridos, os espectros UV-Vis indicaram a oxidação parcial da matriz polimérica. Não foram observadas alterações significativas nas posições das bandas vibracionais dos espectros FTIR dos nanohíbridos comparativamente ao polímero. O difratograma da PANI revelou picos de difração para os ângulos de 15,00; 20,30 e 25,32º, característicos do polímero na forma sal de esmeraldina e indicou a presença de íons cloreto na estrutura polimérica. Os difratogramas das amostras PANI.Ag 0,01 e PANI.Ag 0,10 revelaram a presença de picos relativos aos planos de difração (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), (3 1 1) e (2 2 2) do cloreto de prata CFC. Este resultado confirmou a presença de íons cloreto na matriz polimérica. Para a amostra PANI.Ag 10,00, além da formação do cloreto de prata, foram identificados picos relativos aos planos de difração (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0) e (3 1 1) da prata metálica CFC. A polianilina e os nanohíbridos apresentaram uma morfologia granular não uniforme, com formação de aglomerados. Os espectros EDS confirmaram a presença de prata nas amostras nanohíbridas. O valor da condutividade DC da EB obtido foi igual a 0,072 S/cm, superior ao encontrado na literatura para este material (10⁻⁹ a 10⁻⁶ S/cm), o que confirmou ter sido incompleta a remoção dos íons cloreto do polímero. A inserção de baixas concentrações de prata na EB resultou na diminuição da condutividade nos nanohíbridos, que foi atribuída à oxidação parcial do polímero. Para altos teores de prata, a condutividade cresceu significativamente, de 0,013 até 0,529 S/cm, seguindo o modelo proposto pela teoria da percolação. Da caracterização elétrica AC, obteve-se que os tempos de relaxação das amostras obedecem a uma função de distribuição compatível com a presença de um elemento de fase constante nos circuitos elétricos equivalentes, conforme modelo de Cole-Cole. Para baixas concentrações de nanopartículas de prata, os tempos de relaxação têm baixa dispersão; para amostras com altas concentrações de prata, observou-se uma maior dispersão na distribuição de tempos de relaxação (α < 1).