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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autor: Villalobos, Pedro Ricchini
Título: Nanocompósitos Organo - Inorgânicos Envolvendo Polímeros Condutores e Óxidos Mistos Lamelares: Aspectos Estruturais e de Reatividade
Ano: 2002
Orientador: Prof. Dr. Oswaldo Luiz Alves
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: Nanocompósitos bidimensionais, Polímeros condutores, Compostos de intercalação, Química do estado sólido
Resumo: Esta dissertação versa sobre a síntese e caracterização de Nanocompósitos entre polímeros condutores, nominalmente polipirrol e polianilina, e matrizes de óxidos lamelares de esqueleto [TiNbO5]. Visando a obtenção destes compósitos, duas rotas experimentais foram investigadas: A primeira rota, de Inserção Reativa, parte da obtenção da matriz de titanoniobato contendo um íon capaz de promover o processo de polimerização. Em uma etapa posterior, este sólido reativo é exposto ao monômero, o que resulta no início do processo de polimerização e conseqüente obtenção do compósito. Tal rota mostra-se apropriada para sistemas onde o monômero apresenta baixa afinidade com a matriz, como no caso do pirrol. A segunda rota investigada, de Intercalação seguida de Polimerização, envolve a modificação estrutural da matriz lamelar, através de um processo de troca iônica, que permite a obtenção de um composto de intercalação com o monômero. Posteriormente, este sólido sofre um processo de polimerização "in situ" promovido por um agente oxidante externo. Este processo mostra-se viável apenas para monômeros com maior afinidade com a matriz lamelar, como a anilina. Os sólidos envolvidos neste Projeto foram caracterizados pelas técnicas de difratometria de raios X, Espectroscopia Infravermelho e Raman, Análises Químicas de C, H, N e K, e Microscopia Eletrônica de Varredura. A caracterização dos sólidos obtidos pelo processo de Inserção Reativa indica a obtenção de um Compósito onde o polímero condutor recobre, de forma total ou parcial, as partículas do titanoniobato. Tal fato é atribuído a dois fatores interdependentes: A dificuldade de abertura das lamelas do titanoniobato de cobre, em virtude de sua rigidez e alta densidade de carga no espaço interlamelar; A um bloqueio, causado pela formação de oligômeros na interface sólido/líquido, ao acesso do espaço interlamelar por novos monômeros. Por outro lado, a rota de Intercalação seguida de Polimerização leva à obtenção de um Nanocompósito polianilina/titanoniobato, no qual o polímero formado se encontra no espaço interlamelar do óxido. Tal afirmação é suportada por dados de difratometria de raios X, que demonstram valores de espaço interlamelar característicos de espécies intercaladas, e por imageamento por Microscopia Eletrônica de Varredura, que demonstram um recobrimento pouco significativo do sólido. Este Estudo visa, portanto, contribuir para a cultura do Laboratório de Química do Estado Sólido na racionalização do papel da rigidez estrutural dos sólidos e suas implicações na obtenção de Sistemas Nanoestruturados. Em um contexto mais amplo esta dissertação busca agregar conhecimento de base no domínio das Nanotecnologias.
Abstract: The present Dissertation deals with the synthesis and characterisation of Nanocomposites involving conducting polymers, such as polypirrole and polyaniline, and layered oxide matrices exhibiting a [TiNbO5] skeleton. In order to obtain such composites, two experimental routes have been object of research: The first one, of a Reactive Insertion type, starts with obtaining a titanoniobate matrix that contains an ion able to promote the polymerisation process. In a subsequent step, this reactive solid is exposed to the monomer, resulting in the beginning of the polymerisation process and consequent obtainment of the composite. Such a route has proved to be appropriate to systems where the monomer shows little affinity with the matrix, as in the case of pyrrole. The second route researched, of a post-intercalative polymerisation type, involves submitting the layered matrix to a structural modification through an ion exchange process which allows the synthesis of the intercalation compound of the monomer. In a later step, this solid suffers a "in situ" polymerisation process initiated by an external agent. This process has proved viable only for the monomers with great affinity with the layered matrix, such is the case of aniline. The solids involved in this Project have been characterised through X ray Diffraction, Raman and Infrared Spectroscopies, C, H, N and K Chemical Analysis and Scanning Electron Microscopy techniques. The characterisation of the solids obtained through the Reactive Insertion process indicates the attainment of a Composite in which the conducting polymer totally or partially recovers the particles of the titanoniobate. This fact is accredited to two interdependent factors: the difficulty in the opening of the layers of the copper titanoniobate, due to its stiffness and its high charge density in the interlayer space; the blockage of the access of new monomers to the interlayer space, caused by the formation of oligomers in the solid/liquid interface. In the other hand, the post intercalative polymerisation route leads to obtaining a polyaniline/titanoniobate Nanocomposite in which the resulting polymer lays in the interlayer space of the oxide. Such an assertion is supported by X ray diffratometry data, which exhibit interlayer spacing values characteristic of intercalated species, and by data of scanning electron microscopy imaging, which shows a less significant re-covering of the particles. This Study therefore intends to be a contribution to the Solid State Chemistry Laboratory's culture in rationalising the role played by structural rigidity in solids and its implications in obtaining Nanostructured Systems. In a broader context, this dissertation aims to aggregate basic knowledge in the field of Nanotechnology.
Arquivo (Texto Completo): vtls000283779.pdf ( tamanho: 3,55MB )

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