André Galembeck, Doutorado (1998)
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Aplicação da técnica de decomposição de precursores metalorgânicos MOD) à obtenção de filmes finos de óxidos e heteroestruturas planares óxido/polímero condutor

Resumo

MOD é a sigla para Metallorganic Decomposition, técnica essencialmente química, que pode ser aplicada à preparação de materiais tanto como sólido estendido quanto depositado na forma de filmes finos, sem que seja necessária utilização de técnicas a vácuo ou passar por etapa com formação de gel ou pó. Sua principal característica é que os precursores devem sofrer decomposição térmica sem que haja evaporação, fusão ou deixem resíduos de carbono.

A parte inicial deste trabalho consistiu em um estudo da decomposição térmica dos precursores utilizados na preparação dos filmes, onde resultados de análise termogravimétrica (TGA) foram utilizados para a determinação de parâmetros de natureza cinética e termodinâmica envolvidos no seu processo de decomposição

Foram obtidos filmes finos de Bi₂0₃, vanadato de bismuto (BiVO₄), CuO e CeO₂ a partir de precursores metalorgânicos derivados de ácidos carboxílicos e acetilacetonatos. A preparação dos filmes de Bi₂O₃ foi importante, no sentido de que serviu como parâmetro para obtenção dos filmes de BiVO₄, reportados pela primeira vez nesta Tese. Os filmes de CuO e Ce0₂ foram utilizados na polimerização química do pirrol em sua superficie, sem a utilização de iniciador solúvel, levando à obtenção de heteroestruturas planares óxido/polímero condutor.

Na preparação dos filmes óxidos, os precursores são inicialmente dissolvidos em um solvente orgânico e, as soluções de cada precursor são adicionadas dando origem a uma formulação que contém os metais já na razão estequiométrica desejada na composição do filme final (no caso de materiais contendo mais de um metal), que é, também, uma solução verdadeira. Esta formulação é depositada em um substrato de vidro, dando origem a um filme úmido. As etapas seguintes são a evaporação do solvente e pirólise do precursor, durante a qual a parte orgânica do precursor é eliminada, dando origem a um material inorgânico amorfo. Finalmente, faz-se a cristalização do filme via tratamento térmico adicional. Estes procedimentos permitem controlar características como cristalinidade, estequiometria, tamanho dos cristalitos, textura e orientação preferencial.

Os filmes óxidos são cristalinos, homogêneos, com boa adesão ao substrato de vidro e transparentes. Os filmes de Bi₂O₃, BiVO₄ e CuO são contínuos, enquanto que os de CeO₂ são descontínuos. Os filmes de polipirrol depositados sobre os óxidos de cobre e cério são homogêneos, sendo que o polímero foi obtido no estado oxidado, ou seja, a forma condutora do polipirrol.

A técnica de MOD mostrou-se bastante versátil e verificou-se que a variação dos parâmetros de obtenção dos filmes pode levar a materiais com diferentes características.

As heteroestruturas planares CeO₂/Polipirrol e CuO/Polipirrol podem ser entendidos como sistemas químicos integrados (SQI) de três componentes.

Os materiais obtidos foram caracterizados por difratometria de raios-X, espectroscopia Raman com resolução espacial, espectroscopia de absorção (UV-Vis-NIR), microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica e medidas de espessura.

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[CNPq]