Nanocompósitos de nanofibras de polianilina (PANI) com óxido de grafite (GO) e óxido de grafite reduzido (GOr) foram sintetizados e caracterizados. Foram obtidas quatro amostras de PANI/grafite com 10% e 30% de GO ou GOr. A adição de GO ou GOr nas nanofibras de PANI aumentou a condutividade das nanocargas em 6 vezes e melhorou a estabilidade térmica. Estas nanocargas foram utilizadas na polimerização in situ do eteno, obtendo-se nanocompósitos de PE/PANI/grafite com diferentes percentuais das nanopartículas. Os nanocompósitos poliolefínicos foram caracterizados por MEV e MET que mostraram morfologias bastante cristalinas. As nanopartículas de PANI/GO e PANI/GOr mostraram uma boa dispersão no polietileno e um aumento na estabilidade térmica do material final foi observado. As temperaturas de fusão e cristalização também aumentaram entre 2 e 6 oC para os nanocompósitos de polietileno comparado com o polímero puro. / Nanocomposites of polyaniline nanofibers (PANI) with graphite oxide (GO) and reduced graphite oxide (rGO) were synthesized and characterized. There were obtained four samples of PANI/graphite with 10% and 30% of GO or rGO. The addition of GO or rGO in PANI nanofibers increased the conductivity of the nanofillers 6 times and improved the thermal stability. These nanofillers were used in the in situ ethylene polymerization given PE/PANI/graphite nanocomposites with different percentages of nanoparticles. The polyolefinic nanocomposites were characterized by SEM and TEM that showed crystalline morphologies. PANI/GO or PANI/rGO nanoparticles showed a good dispersion in polyethylene and an increase of thermal stability of the final material was observed. Melting and crystallization temperatures also increased between 2 and 6 oC in the polyethylene nanocomposites compared with neat polymer.

Estágio realizado na CUF-Químicos Industriais e orientado pelo Eng.º Alejandro Ribeiro / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado na CUF-Químicos Industriais e orientado pelo Doutor Alejandro Ribeiro e Doutor Paulo Araújo / Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

O presente trabalho teve como objetivo produzir diferentes membranas utilizando polímero convencional (poliestireno de alto impacto - HIPS) e polímero condutor (polianilinas - PAni's) dopadas com diferentes ácidos orgânicos (ácidos cânfor sulfônico, dodecil benzeno sulfônico e p-tolueno sulfônico) para aplicação em eletrodiálise. Dois métodos de processamento de membranas com HIPS e PAni foram testados: mistura mecânica em misturador e dissolução em solvente. As membranas foram caracterizadas através de espectroscopia infravermelho (FTIR), espectrometria Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), análise dinâmico mecânica (DMA), condutividade elétrica, quantidade de água absorvida e capacidade de troca iônica (CTI). Para análise do transporte iônico através das membranas HIPS e PAni foi utilizado uma célula de bancada com cinco compartimentos. Os ensaios de eletrodiálise foram realizados com as membranas sintetizadas para determinação do seu desempenho no transporte dos íons Na+¹, Ni+² e Cr+³. Uma membrana catiônica comercial Selemion® CMT foi usada como comparação. As membranas apresentaram resultados mais expressivos de permeabilidade para sódio, dentre os íons analisados, quando comparadas com a membrana comercial Selemion® CMT. / The aim of this work is to produce different membranes using conventional polymer (high impact polystyrene - HIPS) and conducting polymers (polyaniline - PAni) doped with different organic acids for use in electrodialysis. Two methods of processing of the membranes with HIPS and PAni were tested: mechanical mixture in blender and dissolution in solvent. The membranes were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA), electrical conductivity, swelling and ion exchange capacity (IEC). For analysis of ion transport through membranes HIPS and PAni a five-compartment cell was used. The electrodialysis tests were performed with membranes synthesized for determination of their performance in the transport of ions in Na+¹, Ni+² and Cr+³. A commercial cationic membrane Selemion® CMT was used as comparison. The membranes showed the most significant permeability to sodium, among the ionic species, when compared with the commercial membrane Selemion® CMT.

Nanocompósitos de nanofibras de polianilina (PANI) com óxido de grafite (GO) e óxido de grafite reduzido (GOr) foram sintetizados e caracterizados. Foram obtidas quatro amostras de PANI/grafite com 10% e 30% de GO ou GOr. A adição de GO ou GOr nas nanofibras de PANI aumentou a condutividade das nanocargas em 6 vezes e melhorou a estabilidade térmica. Estas nanocargas foram utilizadas na polimerização in situ do eteno, obtendo-se nanocompósitos de PE/PANI/grafite com diferentes percentuais das nanopartículas. Os nanocompósitos poliolefínicos foram caracterizados por MEV e MET que mostraram morfologias bastante cristalinas. As nanopartículas de PANI/GO e PANI/GOr mostraram uma boa dispersão no polietileno e um aumento na estabilidade térmica do material final foi observado. As temperaturas de fusão e cristalização também aumentaram entre 2 e 6 oC para os nanocompósitos de polietileno comparado com o polímero puro. / Nanocomposites of polyaniline nanofibers (PANI) with graphite oxide (GO) and reduced graphite oxide (rGO) were synthesized and characterized. There were obtained four samples of PANI/graphite with 10% and 30% of GO or rGO. The addition of GO or rGO in PANI nanofibers increased the conductivity of the nanofillers 6 times and improved the thermal stability. These nanofillers were used in the in situ ethylene polymerization given PE/PANI/graphite nanocomposites with different percentages of nanoparticles. The polyolefinic nanocomposites were characterized by SEM and TEM that showed crystalline morphologies. PANI/GO or PANI/rGO nanoparticles showed a good dispersion in polyethylene and an increase of thermal stability of the final material was observed. Melting and crystallization temperatures also increased between 2 and 6 oC in the polyethylene nanocomposites compared with neat polymer.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3511_YONIS FORNAZIER FILHO.pdf: 1751555 bytes, checksum: 31f7faa26a87c7ecea8cd5e2bf1fdaf5 (MD5) Previous issue date: 2009-06-10 / Neste trabalho foi feita a síntese e caracterização da polianilina na forma de sal esmeraldina (Pani-ES), utilizando-se anilina e (NH4)2S2O8 em meio ácido à temperatura de 0°C. Obteve-se um polímero sólido, com um rendimento de 60,4% e com massa molecular de 246,13 kg/mol, determinada pela técnica de viscosimetria. Ao polímero sintetizado foram adicionados sais de Fe(II) e Fe(III) para estudar as mudanças nas suas propriedades estruturais, térmicas e de condutividade. As amostras foram estudadas pelas técnicas de análise elementar, espectroscopia no Infravermelho (FTIR), no Ultravioleta-Visível (UV-VIS) e Mössbauer, Difração de Raios-X, MEV, EDS, Análise Térmica (TG e DSC), e medidas de condutividade das soluções de polianilina e resistividade por pressão das amostras poliméricas sólidas. Os resultados, obtidos com o uso destas técnicas experimentais mostraram que os íons Fe(II) interagiram com os nitrogênios benzenóides. Os dados de Mössbauer e resistividade comprovaram essas observações, sugerido que ocorre a formação de um complexo Pani-Fe(II). Por outro lado, os íons Fe(III) adicionados a Polianilina não mostraram interação significativa com a cadeia polimérica. Portanto, foi observado que é possível a interação de íons Fe(II) e Fe(III) com a polianilina na forma sal esmeraldina, sendo mantida suas propriedades condutoras.

O presente trabalho teve como objetivo produzir diferentes membranas utilizando polímero convencional (poliestireno de alto impacto - HIPS) e polímero condutor (polianilinas - PAni's) dopadas com diferentes ácidos orgânicos (ácidos cânfor sulfônico, dodecil benzeno sulfônico e p-tolueno sulfônico) para aplicação em eletrodiálise. Dois métodos de processamento de membranas com HIPS e PAni foram testados: mistura mecânica em misturador e dissolução em solvente. As membranas foram caracterizadas através de espectroscopia infravermelho (FTIR), espectrometria Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), análise dinâmico mecânica (DMA), condutividade elétrica, quantidade de água absorvida e capacidade de troca iônica (CTI). Para análise do transporte iônico através das membranas HIPS e PAni foi utilizado uma célula de bancada com cinco compartimentos. Os ensaios de eletrodiálise foram realizados com as membranas sintetizadas para determinação do seu desempenho no transporte dos íons Na+¹, Ni+² e Cr+³. Uma membrana catiônica comercial Selemion® CMT foi usada como comparação. As membranas apresentaram resultados mais expressivos de permeabilidade para sódio, dentre os íons analisados, quando comparadas com a membrana comercial Selemion® CMT. / The aim of this work is to produce different membranes using conventional polymer (high impact polystyrene - HIPS) and conducting polymers (polyaniline - PAni) doped with different organic acids for use in electrodialysis. Two methods of processing of the membranes with HIPS and PAni were tested: mechanical mixture in blender and dissolution in solvent. The membranes were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA), electrical conductivity, swelling and ion exchange capacity (IEC). For analysis of ion transport through membranes HIPS and PAni a five-compartment cell was used. The electrodialysis tests were performed with membranes synthesized for determination of their performance in the transport of ions in Na+¹, Ni+² and Cr+³. A commercial cationic membrane Selemion® CMT was used as comparison. The membranes showed the most significant permeability to sodium, among the ionic species, when compared with the commercial membrane Selemion® CMT.

Nanocompósitos de nanofibras de polianilina (PANI) com óxido de grafite (GO) e óxido de grafite reduzido (GOr) foram sintetizados e caracterizados. Foram obtidas quatro amostras de PANI/grafite com 10% e 30% de GO ou GOr. A adição de GO ou GOr nas nanofibras de PANI aumentou a condutividade das nanocargas em 6 vezes e melhorou a estabilidade térmica. Estas nanocargas foram utilizadas na polimerização in situ do eteno, obtendo-se nanocompósitos de PE/PANI/grafite com diferentes percentuais das nanopartículas. Os nanocompósitos poliolefínicos foram caracterizados por MEV e MET que mostraram morfologias bastante cristalinas. As nanopartículas de PANI/GO e PANI/GOr mostraram uma boa dispersão no polietileno e um aumento na estabilidade térmica do material final foi observado. As temperaturas de fusão e cristalização também aumentaram entre 2 e 6 oC para os nanocompósitos de polietileno comparado com o polímero puro. / Nanocomposites of polyaniline nanofibers (PANI) with graphite oxide (GO) and reduced graphite oxide (rGO) were synthesized and characterized. There were obtained four samples of PANI/graphite with 10% and 30% of GO or rGO. The addition of GO or rGO in PANI nanofibers increased the conductivity of the nanofillers 6 times and improved the thermal stability. These nanofillers were used in the in situ ethylene polymerization given PE/PANI/graphite nanocomposites with different percentages of nanoparticles. The polyolefinic nanocomposites were characterized by SEM and TEM that showed crystalline morphologies. PANI/GO or PANI/rGO nanoparticles showed a good dispersion in polyethylene and an increase of thermal stability of the final material was observed. Melting and crystallization temperatures also increased between 2 and 6 oC in the polyethylene nanocomposites compared with neat polymer.

O presente trabalho teve como objetivo produzir diferentes membranas utilizando polímero convencional (poliestireno de alto impacto - HIPS) e polímero condutor (polianilinas - PAni's) dopadas com diferentes ácidos orgânicos (ácidos cânfor sulfônico, dodecil benzeno sulfônico e p-tolueno sulfônico) para aplicação em eletrodiálise. Dois métodos de processamento de membranas com HIPS e PAni foram testados: mistura mecânica em misturador e dissolução em solvente. As membranas foram caracterizadas através de espectroscopia infravermelho (FTIR), espectrometria Raman, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise termogravimétrica (TGA), análise dinâmico mecânica (DMA), condutividade elétrica, quantidade de água absorvida e capacidade de troca iônica (CTI). Para análise do transporte iônico através das membranas HIPS e PAni foi utilizado uma célula de bancada com cinco compartimentos. Os ensaios de eletrodiálise foram realizados com as membranas sintetizadas para determinação do seu desempenho no transporte dos íons Na+¹, Ni+² e Cr+³. Uma membrana catiônica comercial Selemion® CMT foi usada como comparação. As membranas apresentaram resultados mais expressivos de permeabilidade para sódio, dentre os íons analisados, quando comparadas com a membrana comercial Selemion® CMT. / The aim of this work is to produce different membranes using conventional polymer (high impact polystyrene - HIPS) and conducting polymers (polyaniline - PAni) doped with different organic acids for use in electrodialysis. Two methods of processing of the membranes with HIPS and PAni were tested: mechanical mixture in blender and dissolution in solvent. The membranes were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA), electrical conductivity, swelling and ion exchange capacity (IEC). For analysis of ion transport through membranes HIPS and PAni a five-compartment cell was used. The electrodialysis tests were performed with membranes synthesized for determination of their performance in the transport of ions in Na+¹, Ni+² and Cr+³. A commercial cationic membrane Selemion® CMT was used as comparison. The membranes showed the most significant permeability to sodium, among the ionic species, when compared with the commercial membrane Selemion® CMT.

Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2017-12-21T18:46:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Johanna Gil Monsalve-Mestrado em Física-2017.pdf: 10870901 bytes, checksum: 67643f5c7354715fef750e27e8a09257 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-21T18:46:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Johanna Gil Monsalve-Mestrado em Física-2017.pdf: 10870901 bytes, checksum: 67643f5c7354715fef750e27e8a09257 (MD5) Previous issue date: 2017-02-15 / Estudos recentes mostram que o nanocompósito Fe3O4/PANI tem propriedades magnéticas interessantes, como oscilações sustentadas na magnetização, que foram interpretadas como o resultado de uma reação química oscilante que faz que uma fração do conteúdo de magnetita seja transformada em maghemita e vice-versa [1]. Neste trabalho fizemos estudos adicionais. Variamos parâmetros como temperatura, tipo e concentração de ácidos, além de usar como ponto de partida óxidos comerciais e de tamanho maior. Produzimos ainda nanocompósitos Fe2O3/PANI sob as mesmas condições usando Fe2O3 ao invés de Fe3O4. Para os nanocompósitos produzidos estudamos as propriedades magnéticas e estruturais e a cinética química da reação através da magnetização da solução precursora. Os nanocompósitos Fe3O4/PANI e Fe2O3/PANI foram preparados sob UV (365nm) a diferentes tempos de exposição e sob aquecimento (40, 60 e 80 °C), mediante a dispersão das nanopartículas de magnetita e maghemita em uma solução ácida de anilina. Para o estudo de suas propriedades foram usadas medidas de difração de raios X (DRX), análises termogravimétricas e de calorimetria de varredura diferencial (TGA e DSC). Para a caracterização magnética foi usado um magnetômetro de amostra vibrante (VSM) para obter curvas de histereses, plot de Henkel, verificação das mudanças na transição de Verwey e estudo da cinética química a partir da magnetização da solução líquida precursora dos nanocompósitos. Este último resultado foi analisado segundo modelo presa-predador de Lotka Volterra, um modelo simples, qualitativo, para esse sistema relativamente complexo e caótico. As curvas de histerese dos nanocompósitos sintetizados a 40 ºC mostraram oscilações na magnetização; enquanto que para 60 e 80 °C sob UV mostraram um decréscimo acentuado na magnetização máxima com o tempo de reação. As curvas do plot de Henkel mostraram que predominam efeitos de interação de natureza desmagnetizante. Foi observada a transição Verwey, mas deslocada da temperatura típica para os nanocompósitos sintetizados a 40 ºC, sugerindo que isso seja uma evidência das mudanças do número de oxidação do Fe provocados pela polimerização e radiação UV. Finalmente, usando o modelo Lotka-Volterra e suas propriedades matemáticas intrínsecas, verificamos o efeito nos parâmetros do modelo provocados pela mudança de alguns parâmetros importantes da reação. A caracterização estrutural mediante DRX mostraram que todas as nanopartículas são cristalinas exceto para as amostras de 80 ºC após de 1 h de reação. Os difratogramas para as amostras de Fe3O4/PANI tratadas a 60 ºC mostraram um deslocamento dos picos característicos indicando a transformação magnetita/maghemita/magnetita. Aparece também uma nova fase cristalina, a qual foi indexada como hematita. Por outro lado, não há variações muito significativas do tamanho de cristalito para Fe3O4/PANI, enquanto que para os nanocompósitos Fe2O3/PANI tratados a 60 ºC há um leve aumento no tamanho de cristalito com o tempo de síntese, assim como com o aumento na temperatura. A análise TGA e DSC mostrou que a polimerização é favorecida pelo calor e pelo tempo de reação. Além disso, conforme o esperado pelo modelo proposto por A. C. V de Araújo e col. [1], a polimerização para os nanocompósitos Fe2O3/PANI é mais acelerada que Fe3O4/PANI. / Recent studies show that the Fe3O4/PANI nanocomposite has interesting magnetic properties, such as sustained oscillations in magnetization, which have been interpreted as the result of an oscillating chemical reaction that causes a fraction of the magnetite content to be transformed into maghemite and vice-versa [1]. In this work we did additional studies. Where we had changed parameters such as temperature, type and concentration of acids, as well as using commercial oxides with larger sizes. We have also produced Fe2O3/PANI nanocomposites under the same conditions using Fe2O3 instead of Fe3O4. For the produced nanocomposites, we have studied the magnetic and structural properties as well as the chemical kinetics of the reaction through the magnetization of the precursor solution. The Fe3O4/PANI and Fe2O3/PANI nanocomposites were prepared under UV (365 nm) at different exposure times and under heating (40, 60 and 80 °C) by dispersing the nanoparticles of magnetite and maghemite in an acid solution of aniline. X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric and differential scanning calorimetry (TGA and DSC) measurements were used to study their properties. For the magnetic characterization, a vibrating sample magnetometer (VSM) was used to obtain hysteresis curves, Henkel plot, verify changes in the Verwey transition and study the chemical kinetics from the magnetization of the liquid precursor solution of the nanocomposites. This last result was analyzed according to the prey-predator model of Lotka-Volterra, a simple, qualitative model for this relatively complex and chaotic system. The hysteresis curves of the nanocomposites synthesized at 40 ºC showed oscillations in the magnetization; while for 60 and 80 °C under UV showed a marked decrease in the maximum magnetization as function of the reaction time. Henkel plot curves showed that the interaction effects have a predominant demagnetizing nature. Verwey transition was observed, but displaced from the typical temperature for the 40 ºC synthesized nanocomposites, suggesting that this is an evidence of the changes in the oxidation number of Fe caused by polymerization and UV radiation. Finally, using the Lotka-Volterra model and its intrinsic mathematical properties, we verified the effect on the parameters of the model caused by the change of some important parameters of the reaction. The structural characterization by XRD showed that all the nanoparticles are crystalline except for the 80 ºC samples after 1 h of reaction. The diffractograms for the Fe3O4/PANI samples treated at 60 °C showed a shift of the characteristic peaks indicating a magnetite/maghemite/magnetite transformation. A new crystalline phase was observed, which was indexed as hematite. On the other hand, there are not significant variations of the crystallite size for Fe3O4/PANI, whereas for the Fe2O3/PANI nanocomposites treated at 60 °C there is a slight increase in the crystallite size over time as well as with the increase in temperature. The TGA and DSC analysis showed that polymerization is favored by heat and reaction time. In addition, as expected by the model proposed by A. C. V de Araújo et al. [1], the polymerization for the Fe2O3/PANI nanocomposites is more accelerated than for Fe3O4/PANI.