PROPRIEDADES FOTOELETROQUÍMICAS DO HÍBRIDO CeO₂/PPi

Daltamir J. Maia (PQ)¹, Silmara Neves (PQ)¹,

Carla P. Fonseca(PQ)¹ e Oswaldo L. Alves(PQ)²

¹LCAM – Laboratório de Caracterização e Aplicação de Materiais - Universidade São Francisco, Itatiba - SP.

²LQES – Laboratório de Química do Estado Sólido

IQ - Universidade de Campinas - SP.

Palavras-chave: Polipirrol, óxido de cério IV, fotocorrente.

Introdução

A posssibilidade de combinar as propriedades dos compostos orgânicos e inorgânicos, em um material híbrido, desperta o interesse para o possível sinergismo decorrente desta mistura. As opções na escolha dos componentes individuais cresceu muito sendo bastante abrangente e complexa¹. Utilizando componentes inorgânicos aliados à polímeros, os sistemas obtidos possuirão características híbridas, podendo apresentar melhores propriedades mecânicas, térmicas, químicas, elétricas, etc. À partir da década de 80, tivemos um grande número de trabalhos envolvendo o encapsulamento de cadeias poliméricas no interior de espaços vazios de estruturas hospedeiras (poros, lamelas, cavidades), através da polimerização in situ no interior de tais espaços. Neste trabalho, utilizamos o óxido de cério IV (CeO₂), obtido na forma de filme sobre um substrato vítreo condutor (ITO), como suporte para o crescimento do polipirrol (PPi). Este material absorve na região do ultra violeta, onde se encontra o gap do polipirrol no estado reduzido. O objetivo é aumentar a absorção do híbrido visando a intensificação dos efeitos fotoeletroquímicos. Investigamos a dependência da fotocorrente com a espessura do filme híbrido formado.

Metodologia

Os filmes de CeO₂ foram depositados por dip-coating, com velocidade de 5,0; 2,0; 0,5 cm/min. Em seguida foi realizada pirólise nas seguintes condições: taxa de aquecimento de 10^oC/min, temperatura de 400⁰C; tempo de pirólise/cristalização: 60 min; precursor: hexanoato de cério IV; concentração do precursor: 4 g/cm^3, (solvente: xileno); evaporação do solvente: 110 ⁰C por 20 min. A deposição do PPi foi feita sobre o filme de CeO₂ conforme descrito por Matijevic².

As medidas fotoeletroquímicas foram realizadas com irradiação policromática na região do UV-Vis utilizando uma lâmpada de Xenônio de 150 W (Oriel) e um filtro de água com lentes de quartzo. O eletrólito utilizado foi LiClO₄/HClO₄ 0,1 M contendo o par redox I₂ 0,1 mM – KI 1,0 mM.

Resultados

Os valores de fotocorrente foram calculados à partir de experimentos de cronoamperometria, que consiste em medidas da corrente em função do tempo após um transiente de luz, mantendo o pontencial constante. A Figura 1 ilustra um destes experimentos.

A espessura é um dos parâmetros que controla a fotoresposta, pois, uma vez gerado o par elétron-buraco (e^-/h⁺), o caminho a ser percorrido pelos elétrons até o eletrólito e buracos até o eletrodo, no caso de um semicondutor tipo-p e vice-versa no caso de um semicondutor tipo-n, poderá determinar a menor ou maior recombinação do par e^-/h⁺ A Figura 2 apresenta a fotocorrente de filmes de CeO₂/PPi de diferentes espessuras, irradiados através das interfaces EE (eletrólito½eletrodo) e SE (substrato½eletrodo). Notamos que neste caso, os valores de fotocorrente somente se diferenciam para filmes mais espessos, com irradiação SE. O valor máximo de fotocorrente é obtido através da melhor relação entre absorção óptica, resistividade do filme e largura da camada de depleção.

Conclusões

A caracterização fotoeletroquímica permitiu identificar que o híbrido apresenta propriedades de um semicondutor tipo-p, apresentando fotocorrente catódica. Os resultados revelam que irradiando o filme mais espesso através da posição SE, obtemos maiores valores de fotocorrente. Os íons lítio presente no eletrólito participam dos processos redox do híbrido quando irradiado.

FAPESP (proc. 98/14756-8)