ESTUDO COMPARATIVO DE FILMES FINOS DE CeO₂-TiO₂ E CeO₂-SnO₂ PREPARADOS PELO MÉTODO DOS PRECURSORES POLIMÉRICOS

Adriane V. Rosário (PG) e Ernesto C. Pereira (PQ)

Laboratório Interdisciplinar de Eletroquímica e Cerâmica – LIEC, Departamento de Química, Universidade Federal de São Carlos – UFSCar

C.P. 676 – CEP 13565-905 – São Carlos – SP

e-mail: pavr@iris.ufscar.br

“palavras-chave” : óxidos mistos, eletrodos transparentes, planejamento fatorial

Filmes finos de CeO₂-TiO₂ vêm sendo amplamente utilizados como contra-eletrodos para dispositivos eletrocrômicos¹ Recentemente, estudos têm revelado que filmes a base de óxidos mistos de cério e estanho também podem apresentar boas propriedades de armazenamento de carga e transparência, essenciais a um bom contra-eletrodo.

Este trabalho teve por objetivos sintetizar e caracterizar filmes de CeO₂-TiO₂ e CeO₂-SnO₂, utilizando a metodologia de planejamento fatorial para verificar os efeitos das variáveis de preparação.

Os filmes dos óxidos mistos foram preparados pelo método de Pechini². Um poliéster foi formado a partir de ácido cítrico (AC) e etileno glicol (EG), em presença de íons metálicos. Nitrato cérico amoniacal, isopropóxido de titãnio (IV) e citrato de estanho foram empregados como precursores metálicos. Para a obtenção dos filmes as resinas precursoras foram depositadas sobre lâminas de ITO pela técnica de “dip-coating”, e em seguida submetidas a tratamento térmico para eliminação da matéria orgânica e formação do óxido. A influência das variáveis de preparação sobre as propriedades dos sistemas CeO₂-TiO₂ e CeO₂-SnO₂ foi avaliada através da metodologia de planejamento fatorial. As variáveis investigadas e seus respectivos níveis são mostrados na Tabela I.

TABELA I - Variáveis de preparação dos sistema CeO₂-TiO₂ e CeO₂-SnO₂

M_total =concentração total dos metais (Ce + Ti ou Ce+Sn)

Medidas cronoamperométricas foram realizadas com saltos de potencial de 0,5V para –1,5V (redução) e de –1,5V para 0,5V (oxidação). Os valores de densidade de carga obtidos revelaram que os filmes de CeO₂-SnO₂ são melhores materiais intercalantes do que os filmes de CeO₂-TiO₂. Os resultados de densidade de carga catódica, relacionados aos processos de redução e intercalação, também foram utilizados como resposta na análise dos planejamentos fatoriais. Os resultados das estimativas mostraram que a variável de maior influência foi a razão molar AC/EG (-4,1625mAcm^-2 e -16,5050 mAcm^-2 para CeO₂-TiO₂ e CeO₂-SnO₂, respectivamente).

A Fig. 1 mostra os voltamogramas cíclicos de filmes de CeO₂-TiO₂ e CeO₂-SnO₂. As curvas caracterizam-se por um processo catódico, onde verifica-se um aumento de corrente até o potencial de inversão, seguido de um processo de oxidação (extração de Li⁺), que apresenta-se na forma de um pico largo. Comparando-se as respostas voltamétricas dos dois sistemas, observa-se que, o sistema CeO₂-SnO₂ também apresenta maiores valores de carga, 18,11mCcm^-2 contra 9,91mCcm^-2 do CeO₂-TiO₂. Outra observação importante, é que as regiões catódicas dos dois voltamogramas são bastante distintas, sendo que uma densidade de carga muito superior pode ser obtida com os filmes de CeO₂-SnO₂ a potenciais menores do que para os filmes de CeO₂-TiO₂.

Os filmes foram ainda caracterizados através de medidas de transmitância. Tanto os filmes de CeO₂-TiO₂ como os filmes de CeO₂-SnO₂ não apresentaram nenhuma variação ótica quando os mesmos foram polarizados catódicamente, embora seja conhecida a propriedade eletrocrômica de filmes de TiO₂. Os valores de transmitância medidos no comprimento de onda de 620 nm, mostraram que estes filmes possuem boa transparência (>92%), com exceção das amostras com maior concentração de Ce, cujos valores foram de 33,01% para o CeO₂-TiO₂ e 68,54% para o CeO₂-SnO₂.

1. BAUDRY, P. RODRIGUES, A. C. M. AEGERTER, M. A. BULHÕES, L. O. S. Journal of Non-Crystalline Solids, 121, 1990, 319-322.

2. PECHINI, M. P. Pat. EUA, n^o 3.330.697, julho, 1967

[FAPESP, CNPq, PADCT-III, PRONEX]