Síntese e caracterização de hidrogéis condutores do tipo semi-IPN visando aplicação em novos supercapacitores híbridos

Carregando...
Imagem de Miniatura

Data

2020-07-10

Autores

Nascimento, Denis Welton da Silva

Título da Revista

ISSN da Revista

Título de Volume

Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

Nesta dissertação foram desenvolvidos e caracterizados hidrogéis compósitos de rede semi-interpenetrante (semi-IPN) de poliacrilamida (PAAm), carboximetilcelulose (CMC) e polianilina (PAni) com interessantes propriedades elétricas, no intuito de possibilitar a sua aplicação em novos dispositivos supercapacitores (SC’s) híbridos. A análise do grau de intumescimento em HCl dos hidrogéis permitiu observar que a presença de PAni na matriz de PAAm e CMC diminuiu a absorção de água, e o acréscimo de Ani na síntese aumentou o intumescimento até a proporção 7,5% (m/v). Os parâmetros cinéticos analisados em meio de intumescimento HCl mostraram que a difusão nos materiais segue as leis de Fick neste meio. Os resultados de condutividade elétrica mostraram que as propriedades elétricas são fortemente influenciadas pela relação APS/Ani na síntese dos compósitos, que alcançaram valores na ordem de 10-2 S/cm. Os resultados obtidos por meio das técnicas espectroscópicas UV-Vis e FTIR mostraram a presença de bandas características da PAni dopada, confirmando sua incorporação na matriz em sua forma condutora. Os resultados de análise termogravimétrica TG mostraram adequadas estabilidades térmicas para os materiais obtidos. As análises de MEV mostraram que a presença de estruturas da PAni ocorre mais intensamente próximo a região superficial dos hidrogéis e que há formação de microcristais dendríticos atribuídos ao crescimento fractal das moléculas de PAni, sendo estes corroborados com os resultados obtidos pela técnica de difração de raios-X (DRX). Pelo exposto, esta dissertação evidencia que os hidrogéis de PAAm/CMC/PAni podem ser considerados como promissores para aplicação no desenvolvimento de novos SC’s híbridos, para acúmulo e armazenamento de energia.
In this work, semi-interpenetrating (semi-IPN) composite hydrogels based on polyacrylamide (PAAm), carboxymethylcellulose (CMC), and polyaniline (PAni) with interesting electrical properties were developed and characterized, aiming their application as new hybrid supercapacitor devices (SC's). The analysis of the degree of swelling in HCl of the hydrogels allowed to observe that the presence of PAni in the PAAm and CMC matrix decreased their water absorption, and the addition of Ani in the synthesis increased the swelling until 7.5% (m/v) proportion. The kinetic parameters obtained in the same swelling media showed that the solvent diffusion followed the Fick's laws. The results of electrical conductivity showed that the electrical properties are strongly influenced by the APS/Ani ratio used in the composite synthesis that reached values in the order of 10-2 S/cm. The obtained results from UV-Vis and FTIR spectroscopic techniques showed the presence of characteristic bands of doped PAni, confirming the polymer into hydrogel matrix in its conductive form. The results of TG analysis showed good thermal stability for the obtained materials. From SEM technique, it was possible to see the occurrence of PAni structures more intensely close to the hydrogel surface regions, as well as the formation of micro dendritic crystals, which was attributed to the fractal growth of PAni molecules. These results were corroborated to DRX results. In this way, this work indicated that PAAm/CMC/PAni hydrogels can be considered as promising matrices for the development of new hybrid SC's, for energy accumulation and storage.

Descrição

Palavras-chave

Polyaniline, Polysaccharide, Hydrophilic properties, Electrical properties, Composite hydrogels, Polianilina, Polissacarídeo, Propriedades hidrofílicas, Propriedades elétricas, Hidrogéis compósitos

Como citar