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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Juliano, Valmir Fascio
Título: Construção de Equipamento para Eletroquímica e Caracterização de Filmes de Polipirrol
Ano: 1991
Orientador: Prof. Dr. Marco-Aurelio De Paoli
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: --
Resumo: Na última década, a pesquisa em novos materiais poliméricos condutores tem aumentado intensivamente como consequência do seu grande potencial de aplicações tecnológicas, tais como: baterias plásticas recarregáveis, displays eletro-ópticos, blindagem para radiação eletromagnética, embalagens anti-estáticas, superf'ícies condutoras, etc. . A facilidade de preparação destes materiais condutores, em escala de laboratório, tem também contribuído para este interesse. Entretanto sua produção em larga escala ainda depende fortemente da processabilidade do material. Polipirrol (e outros polímeros heterocíclicos) pode ser preparado por oxidação eletroquímica do monômero, produzindo filmes condutores os quais são dopados simultaneamente com a sua formação. Foi sintetizado desta forma pela primeira vez por Weiss e colaboradores em 1965. Mais tarde, vários pesquisadores começaram a estudar intensivamente o polipirrol sob várias condições. Muitos autores também tem reportado que polipirrol, obtido na presença de surfactantes, tem melhores propriedades mecânicas associadas com a condutividade elétrica e a eletroatividade. De todos estes estudos constatou-se que as propriedades destes filmes dependem do potenciaI elétrico usado, da densidade de corrente, da concentração dos reagentes, do solvente, dos eletrodos, do formato da cela eletroquímica e principalmente do contra-íon. Estes métodos eletroquímicos para síntese e análise, quando realizados pela maneira convencional, ou seja, utilizando um potenciostato/galvanostato, um gerador de funções e um registrador XY ou XT, requerem um certo gasto de tempo. Este tempo, obviamente, está dividido entre ficar monitorando as condições nas quais está ocorrendo o ensaio, a coleta de dados do papel do registrador e o seu tratamento. Estas duas últimas operações são as que consomem mais tempo. Por outro lado, quando realizadas através do auxílio de um computador, este toma o lugar do operador na monitoração das condições do ensaio, bem como torna muito mais rápido e eficaz o tratamento dos dados coletados, os quais ficam na memória do computador ou arquivados em disquete. O sistema desenvolvido (hardware e software) tornou possível a aquisição de dados para as técnicas de voItametria cíclica, cronoamperometria, cronopotenciometria e cronocoulometria. Permitiu também medidas da variação da transmitância em função do potencial aplicado em experimentos de eletrocromismo. O hardware, construído a partir de componentes eletrônicos bastante comuns, mostrou-se eficaz até na técnica de cronoamperometria, onde as respostas precisam ser rápidas (poucos miIissegundos). O software, englobando uma série de programas, permitiu além da aquisição o tratamento de dados, tornando possível o cálculo dos parâmetros eletroquímicos como potencial redox, corrente de pico, carga anódica e catódica e outros. Estes dados são necessários para a determinação de certas propriedades do material em estudo. Com o intuito de verificar o desempenho do equipamento, foram feitos ensaios com soluções de FeCI3, K3Fe(CN)6 e Fe(C5H5)2 e com filmes de polipirrol em condições bem conhecidas. Os resultados foram bastante satisfatórios e, mais uma vez, demonstraram a versatilidade do sistema informatizado.
Abstract: In the last decade, the research in new conducting polymeric materials has increased intensively as a result of their great potential in technological applications, such as: rechargeable all-plastic batteries, electro-optical devices, electromagnetic radiation shielding, anti-static packages, conducting surfaces, etc. The facility of preparation of these conducting materials, in laboratory scale, has also contributed for this interest. However, its production in large scale strongly depends on the material processability. Polypyrrole (and other heterocyclic polymers) can be prepared by electrochemical oxidation of the monomer, producing conducting films, which are doped simultaneously with its formation. It was first sinthetized in this form by Weiss and co-workers in 1965. Later, many researchers started to study polypyrrole intensively under different conditions. Many authors also reported that poIypyrrole, obtained in the presence of surfactants, has better mechanical properties, electrical conductivity and electroativity. From these studies we observe that the film properties depends on several variables: electrical potential, current density, reactants concentration, solvent, electrodes, electrochemical cell shape and principally on the counter ion. These electrochemical methods for synthesis and analysis, when realized by the conventional manner, i.e., using a potentiostat/galvanostat, a function generator and a XY or XT plotter, require a long time. This time is obviously used to monitorize the conditions which the experiment is occurring, the data acquisition by the plotter and data treatment. These last two operations are the most time consuming. On the other hand, when they are realized with computer assistance, the operator is not necessary to monitorize the experimental conditions. Also the data treatment becomes very fast and effective. In addition the data can be stored in floppy disks making its treatment a lot easier. The system developed (hardware and software) enables the data acquisition and treatment for cyclic voltammetry, chronoamperometry, chronopotenciometry and chronocoulometry. It also permits measurement of transmittance variation as a function of applied potential in experiments of electrochromism. The hardware, constructed with common electronic components, is efficient even for the technic of chronoamperometry, where the response times required are very short (few milliseconds). The software, comprising a series of programs, permited, beyond acquisition, the treatment of the data, making possible the calculation of electrochemical parameters, such as: redox potential, peak current, anodic and cathodic charges and others. These data are necessary for determination of the properties of the material in study. In order to verify the performance of the equipment, experiments with solutions of FeCI3, K3Fe(CN)6 and Fe(C5H5)2 and films of polypyrrole dodecylsulfate in well known conditions were performed. The results were very satisfactory and, once again, demonstrated the versatility of the computerized system.
Arquivo (Texto Completo): vtls000032042.pdf ( tamanho: 5,78MB )

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