Pedro Ricchini Villalobos, Mestrado (2002)
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Nanocompósitos organo-inorgânicos envolvendo polímeros condutores e óxidos mistos lamelares: aspectos estruturais e de reatividade

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.

[FAPESP]