Estudo das Propriedades Fotovoltaicas do Nanocomposito PANI-TiO₂-NPsAg

Abstract

Nanopartículas de prata (NPsAg) foram obtidas por exposição à radiação ultravioleta do nitrato de prata (AgNO₃) em solução aquosa do poli(N-vinil-2-pirrolidona) (PVP), com o objetivo de introduzi-las na matriz da polianilina dopada com o ácido canforsulfônico (PANI-CSA), em conjunto com o nanocristal TiO₂, formando assim, o nanocompósito PANI-CSA-TiO₂-NPsAg. A PANI-CSA foi sintetizada eletroquimicamente por voltametria cíclica na superfície do eletrodo de trabalho (platina), confirmando-se a síntese por FTIR e por UV-Vis. Fez-se então o estudo eletroquímico por voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) da PANI-CSA aderida ao eletrodo de platina. A VC mostrou o caráter eletroativo da PANI-CSA observando-se os pares redox característicos, leucoesmeraldina/esmeraldina e esmeraldina/pernigranilina. O estudo por EIE mostrou valores relativamente baixos da resistência de transferência de carga e a resistência de transporte de massa das espécies eletroativas, Rct = 77, 5 Ω e Zw = 140, 0 Ω, respectivamente. A distorção observada no semicírculo do gráfico de Nyquist sugere não uniformidade (rugosidade ou porosidade) da PANI-CSA eletrodepositada. A porosidade na superfície da PANI-CSA foi confirmada na microscopia eletrônica de varredura (MEV). A incorporação de TiO₂ na matriz PAni-CSA foi realizada a partir da eletropolimerização da PANI na presença de dispersão aquosa de TiO₂. O espectro UV-Vis do nanocompósito PANI-CSA-TiO₂ confirmou a incorporação do TiO₂ na matriz da PANI-CSA. No espectro FTIR do nanocompósito PANI-CSA-TiO₂ não se observou deslocamento das bandas características da PANI-CSA. O perfil de degradação térmica obtido por termogravimetria (TGA) do nanocompósito PANI-CSA-TiO₂ é semelhante ao da PANI-CSA observando-se apenas um aumento no resíduo obtido a 800⁰C, atribuído a presença de TiO₂. As NPsAg estabilizadas com PVP, obtidas por radiação ultravioleta, foram estudadas a partir das análises das bandas de Ressonância Plasmônica de Superfície (RPS), obtidas pela técnica de espectroscopia UV-Vis. As bandas RPS mostraram que, ao variar a concentração de PVP e AgNO₃ em solução, os tamanhos das NPsAg também variam. O espectro UV-Vis da PANI-CSA mostra que a banda entorno de 340 nm, relativa à transição eletrônica π→π*, está dentro da banda do iO₂, possibilitando assim, uma injeção de elétrons da transição eletrônica na estrutura benzóide π→π* para a banda de condução do semicondutor TiO₂. Em relação as bandas UV-Vis do TiO₂ e das NPsAg, observa-se que, no final do espectro das NPsAg as duas bandas se sobrepõem, o que torna favorável a injeção de elétrons das NPsAg através da RPS na banda de condução do TiO₂.