Among the organic electronic conducting organic polymers PEDOT (poly(3,4- ethylenedioxythiophene)) is largely used in the making of electrodes for miniaturized, light and portable devices. The chemical, mechanical, electrochemical and optical properties of the conducting polymers are essential to plan the future research with them, as in, e.g., electrochromic devices (transmissive and reflective), chronoamperometric sensors, voltammetric sensors and controlled drug release systems. Degradability is also an important factor considering the environmental impact of the materials. Nanoparticles (NPs) of Au or Pt (1−100 nm size), when surrounded by a stabilizer, are stable, have reactive and functionalizable surfaces and catalyze many electron transfer reactions. Combinations of noble metal nanoparticles with PEDOTs (PEDOT and its derivatives) have been studied in the last years to obtain singular characteristics of the materials. The goals of this work are to study the synthesis of new inorganic/organic hybrids and their electrochemical behavior. Through 1-step oxidoreduction reaction in aqueous media, hybrids of core-shell Au@PEDOT nanoparticles were synthesized. Through this same strategy, nanoparticles of Pt dispersed in a matrix of PEDOT were synthesized. The Au@PEDOT nanoparticles had their electrochromic behavior studied. With the biodegradable macromonomer EDOTpoly(lactic acid) (EDOT-PLA) were prepared hybrids of NPsAu/(oligomers of EDOTPLA) and also of NPsAu with the new polymer PEDOT-PLA. The produced materials were analyzed. The nanoparticles are very small, with a maximum of distribution in less than 10 nm. Its observed that PEDOT-PLA is conducting, electronically similar to PEDOT and insoluble in water. It is also more stable as a film than PEDOT. NPsAu/PEDOT-PLA demonstrates to have electrocatalytic towards the reduction of hydrogen peroxide. Electrodes of high performance towards the reduction of hydrogen peroxide were thus obtained (sensitivity 8.4x10-3 A cm-2 mol-1 L; linear range (5.1x10-4 − 4.5x10-2) mol L-1; limit of detection 1.7x10-4 mol L-1). Syntheses of acrylic hydrogels and the insertion of nanoparticles/PEDOT in them were also performed, modifying their properties. / Entre os polímeros orgânicos condutores eletrônicos o PEDOT (poli(3,4- etilenodioxitiofeno)) é largamente utilizado na fabricação de eletrodos em dispositivos miniaturizados, leves e portáteis. As propriedades químicas, mecânicas, eletroquímicas e ópticas dos polímeros condutores são essenciais para planejar a pesquisa futura com eles, e.g., em dispositivos eletrocrômicos transmissivos e reflexivos, sensores cronoamperométricos, sensores voltamétricos e sistemas de liberação controlada de drogas. Degradabilidade também é um fator importante ao considerar o impacto ambiental dos materiais. Nanopartículas (NPs) de Au ou Pt (1−100 nm de tamanho), quando revestidas por um estabilizante, são estáveis, possuem superfícies reativas e funcionalizáveis e catalisam muitas reações de transferência de elétrons. As combinações de nanopartículas de metais nobres com PEDOTs (PEDOT e seus derivados) vêm sendo bastante estudadas nos últimos anos de forma a obter características singulares dos materiais. Os objetivos deste trabalho são estudar a síntese de novos híbridos inorgânicos/orgânicos e o seu comportamento eletroquímico. Foram sintetizados, por reação de oxidorredução em uma etapa em meio aquoso, híbridos de nanopartículas core-shell de Au@PEDOT. Por esta mesma estratégia, nanopartículas de Pt dispersas em matrizes de PEDOT foram sintetizadas. As nanopartículas de Au@PEDOT tiveram o seu comportamento eletrocrômico estudado. Com o macromonômero biodegradável EDOT-poli(ácido lático) (EDOT-PLA) foram preparados híbridos de NPsAu/(oligômeros de EDOT-PLA) e também de NPsAu com o novo polímero PEDOT-PLA. Os materiais produzidos foram analisados. As nanopartículas são muito pequenas, com um máximo de distribuição em menos de 10 nm. Observa-se que o PEDOT-PLA é um condutor, de estrutura eletrônica semelhante ao PEDOT e insolúvel em água. Ele também é mais estável em filme do que o PEDOT. NPsAu/PEDOT-PLA demonstra ter atividade eletrocatalítica de redução do peróxido de hidrogênio. Eletrodos de alto desempenho para a redução de peróxido de hidrogênio foram, portanto, obtidos (sensibilidade 8,4x10-3 A cm-2 mol-1 L; faixa linear (5,1x10-4 4,5x10-2) mol L-1; limite de detecção 1,7x10-4 mol L-1). Foram feitas também sínteses de hidrogeis acrílicos e a inserção de nanopartículas/PEDOT neles, modificando as suas propriedades.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-07052019-125752 |
| Date | 14 December 2018 |
| Creators | Minadeo, Marco Antonio de Oliveira Santos |
| Contributors | Torresi, Susana Ines Cordoba de |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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