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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
TESE DE DOUTORADO
 
Autor: Almeida, Luiz Carlos Pimentel
Título: Filmes Finos Multicamadas de Polímeros Condutores, Nanotubos de Carbono e Fulerenos Modificados Aplicados na Conversão de Energia Solar
Ano: 2012
Orientadora: Profa. Dra. Ana Flávia Nogueira
Coorientador: Prof. Dr. Valtencir Zucolotto
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: Célula solar, Fotoeletroquímica, Deposição camada-por-camada, Nanotubo de carbono, Fulereno
Resumo: Neste trabalho foram estudados filmes finos multicamadas baseados em polímeros condutores, nanotubos de carbono e um derivado de fulereno. Esses filmes foram depositados pela técnica de deposição camada por camada (LbL) via interações eletrostáticas. Esse trabalho está dividido em duas partes: 1-) Filmes LbL baseados no polímero conjugado poli(p-fenilenovinileno) (PPV) e nanotubos de carbono de parede única funcionalizados com grupos carboxílicos (SWNTCOOH) foram preparados em arquitetura de bloco, caracterizados e aplicados como fotoeletrodos em células solares fotoeletroquímicas. A morfologia desses filmes foi avaliada por microscopia de força atômica (AFM) e de epifluorescência, as quais indicaram uma variação morfológica significativa dos filmes após adição de camadas de nanotubos de carbono. A transferência de carga fotoinduzida do polímero condutor PPV para o SWNT-COOH foi analisada por supressão de fotoluminescência (PL). A caracterização fotoeletroquímica foi realizada sob irradiação de luz branca e os fotoeletrodos contendo SWNT-COOH apresentaram valores de fotocorrente de até 7,5 mA cm. A fotocorrente aumentou e tornou-se mais estável quando uma camada do polímero poli(3,4-etilenodioxitiofeno) dopado com poli(4-sulfonato de estireno) (PEDOT:PSS) foi depositada entre o eletrodo ITO e o filme LbL. 2-) Foram preparados filmes LbL baseados no polímero conjugado poli[2-(3-tienil)-etoxi-4-butilsulfonato] de sódio (PTEBS) e no derivado de fulereno C60-F. A caracterizacao fotofísica mostrou a ocorrência de transferência fotoinduzida de carga do PTEBS para o C60-F, a qual foi também demonstrada por meio da geração de fotocorrente obtida quando os filmes (PTEBS/C60-F) foram aplicados como fotoeletrodos em células solares fotoeletroquímicas. Os resultados obtidos fazem dos filmes LbL baseados em semicondutores orgânicos candidatos promissores para conversão de energia solar.
Abstract: In this work, multilayer thin films based on conducting polymers, carbon nanotubes and fullerene derivatives were studied. These films were fabricated by layer-by-layer deposition technique (LbL) through electrostatic interactions. This work is divided in two parts: 1-) LbL films composed of a conducting polymer poly(p-phenylenevinylene) (PPV) and carboxylic acid functionalized singlewalled carbon nanotubes (SWNT-COOH) were prepared in a block architecture, characterized and applied as electrodes in photoelectrochemical solar cells. Film morphology was evaluated by atomic force and epifluorescence microscopies, showing remarkable changes after incorporation of SWNT-COOH layers. The photoinduced charge transfer from the conducting polymer to SWNT-COOH was analyzed by photoluminescence (PL) quenching. Photoelectrochemical characterization was performed under white light and the films containing SWNTCOOH displayed photocurrent values up to 7.5 mA cm. Photocurrent generation was enhanced and became more stable when an intermediate layer of poly(3,4- ethylenedioxythiophene)–poly(4-styrenesulfonic acid) (PEDOT:PSS) was interposed between the ITO electrode and LbL films. 2-) LbL films based on the conducting polymer sodium poly[2-(3-thienyl)-ethoxy-4-butylsulfonate] (PTEBS) and fullerene derivative C60-F were fabricated. Photophysical characterization shows the occurrence of photoinduced charge transfer from PTEBS to C60-F, which was also demonstrated by photocurrent generation obtained when (PTEBS/C60-F) multilayer films were applied as electrodes of photoelectrochemical solar cells. All these results make the LbL films based on organic semiconductors promising canditates towards solar energy conversion.
Arquivo (Texto Completo): 000903098.pdf ( tamanho: 6,56MB )

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