Filmes automontados de amido e óxido de grafeno reduzido por radiação UV para detecção de gases

Abstract

Este trabalho propõe desenvolver filmes ultrafinos de nanocompósitos de amido (AM), óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (RGO) e estudar suas propriedades elétricas para aplicação em sensores químicos condutométricos para detecção de gases. O RGO é escolhido porque sua condutividade elétrica é sensível à presença e à concentração de certas substâncias de interesse diverso. O AM é um biopolímero de baixo custo, que apresenta grupos oxigenados compatíveis com o GO e que serve para a estruturação do filme sobre o substrato/eletrodo. Os filmes são depositados pela técnica de automontagem (LbL) sobre substratos de quartzo e lâminas de vidro com microeletrodos interdigitados de ouro e a massa de materiais adsorvidos estimada indiretamente por espectroscopia UV-vis. A redução da fase GO para RGO que visa aumentar a condutividade do filme é realizada por tratamento fotoquímico e avaliada por espectroscopias de absorção UV-vis e Raman. As propriedades elétricas dos filmes são investigadas por medidas de resistência elétrica. Os dados de espectroscopia UV-Vis mostram que a absorbância do filme em aproximadamente 230 nm, referente à fase GO, aumenta linearmente com o número de ciclos de imersão do substrato de quartzo nas suspensões de AM e GO durante a deposição do filme. Isso permite inferir que a cada ciclo de imersão a mesma massa de GO e, por consequência de AM, é depositada. Como o AM é uma espécie eletricamente neutra, mas dotada de grupos hidroxila, interage com o GO por meio de ligação de hidrogênio, hipótese confirmada por espectroscopia no infravermelho (FT-IR). Quando os filmes são submetidos ao tratamento fotoquímico constata-se que a fase GO é gradativamente reduzida a RGO. Por meio de um estudo cinético conduzido por espectroscopia UV-Vis é possível identificar que a reação de redução fotoquímica é de primeira ordem. Além disso, verifica-se que o AM tem papel decisivo na redução, pois em filmes em que o AM é substituído por um polieletrólito catiônico (hidrocloreto de poli (dialil dimetilamônio), PDAC), a cinética, apesar de continuar de primeira ordem, é muito mais lenta. A resistência elétrica dos filmes depositados sobre microeletrodos varia na presença de vapores de diferentes solventes voláteis assim como amônia. Em particular, o comportamento elétrico do filme AM/RGO apresenta a melhor reprodutibilidade entre os filmes testados. O sensor AM/RGO responde reversivelmente por muitos ciclos de operação à presença de etanol e amônia.