Comportamento espectro-eletroquímico de filmes finos de polianilina: síntese e caracterização.
Polianilina; filmes finos; eletropolimerização; Impressão 3D; célula SEC; espectroeletroquímica
Compreender os processos dinâmicos interfaciais e suas implicações na síntese de materiais condutores possibilita desenvolver estruturas específicas para diversas aplicações tecnológicas. A polianilina (PANI), um polímero conjugado condutor, possui uma estrutura única que permite seu uso em diversos propósitos, incluindo dispositivos eletrônicos, proteção contra corrosão e desenvolvimento de sensores. No entanto, suas características singulares são resultado do modo como o material foi sintetizado e/ou tratado. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar a correlação entre as propriedades de filmes finos de PANI obtidos por eletropolimerização galvanostática (PANI-G) e potenciodinâmica (PANI-V). Estudos eletroquímicos dos materiais sintetizados confirmaram o comportamento redox e o desempenho eletroquímico favorável dos filmes. Os aspectos estruturais, morfológicos e químicos dos filmes foram analisados ex situ utilizando UV-Vis, Raman, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Raios X por Dispersão de Energia (EDS). A análise por MEV revelou que o processo de eletropolimerização galvanostática resultou em uma superfície lisa e homogênea, na qual o filme de PANI-G foi depositado uniformemente. Em contraste, o filme PANI-V exibiu uma superfície rugosa e não uniforme, com estruturas granulares, características que indicam uma morfologia desordenada. Voltamogramas cíclicos dos filmes PANI-G em H₂SO₄ 0,5 mol L⁻¹, no intervalo de -0,2 a +0,9 V vs. Ag/AgCl/KCl (3M), necessitaram de uma maior energia para promover processos de interconversão no primeiro ciclo voltamétrico, sugerindo uma maior organização da cadeia polimérica e maior resistência ao transporte de prótons. Além disso, foi observada uma tendência dos picos do perfil voltamétrico do filme PANI-G a se assemelharem ao comportamento descrito para o filme PANI-V à medida que ciclos sucessivos ocorreram, resultando em uma terceira e possível forma, PANI-C. Ademais, Células espectroeletroquímicas (SEC) fabricadas por impressão 3D foram empregadas para acoplar técnicas espectroscópicas (UV-Vis, Raman) e eletroquímica para obtenção de medidas in situ e em tempo real durante a síntese. Os resultados de Raman indicaram que, durante a síntese, o filme apresentou um menor grau de protonação e oxidação em comparação ao final da polimerização, à medida que o sal de esmeraldina foi formado. O filme convertido, PANI-C, pareceu ter características de transição de ambos os filmes. Portanto, as características eletroquímicas dos filmes de PANI sintetizados diferiram de acordo com o método de síntese, o que pode ser atribuído ao fator conformacional das cadeias poliméricas conduzindo a escolha mais adequada da superfície a depender da aplicação desejada.