As pectinas e as membranas foram caracterizadas por técnicas espectroscópicas, térmicas, análises estruturais e microscópicas.
As análises espectroscópicas na região do infravermelho possibilitaram identificar a absorção entre 1200 e 950 cm , região considerada correspondente ao “fingerprint” característico para cada polissacarídeo. Estas bandas são difíceis de serem interpretadas, entretanto foi observado que esta região independe da origem da pectina e pode ser usada para identificar o ácido galacturônico. Os espectros de FT-IR revelaram que não há diferença de composição entre as pectinas USP e BRS-Z, sendo a diferença entre elas somente no controle microbiológico que é mais restrito na pectina USP, utiliza em indústrias farmacêuticas.
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O grau de esterificação encontrado para as amostras de pectina foi próximo ao teórico característico, em torno de 72%.
Pela técnica de raios-X, não se observou pequenas diferenças na cristalinidade entre as amostras de pectina USP e BRS-Z.
As análises químicas elementares demonstraram que as amostras de pectinas utilizadas neste trabalho têm teores de carbono, oxigênio, nitrogênio e enxofre próximos aos calculados teoricamente.
Com as análises térmicas das amostras em pó, observou-se que a temperatura de degradação das pectinas é em torno de 230ºC, sobrando o resíduo em torno entre 15 e 20%.
As membranas fabricadas são características de eletrólitos poliméricos géis (EPG).
Os eletrólitos poliméricos foram preparados com pectina GENU® BRS- Z, plastificados com diferentes concentrações de glicerol e adição de diferentes quantidades de sal LiClO (0,24g ou 30 [O]/[Li]). 4
Os resultados da condutividade iônica em função da temperatura obedecem à relação Arrhenius e VTF, dependendo da quantidade de plastificante adicionado.
Os difratogramas de raios-X dos eletrólitos evidenciaram que a adição de plastificantes promoveu a diminuição da fase cristalina das amostras e aumentou o seu caráter amorfo de modo análogo aos outros filmes condutores iônicos a base de polissacarídeos.
Observou-se pela técnica de DSC, que o aumento de quantidade do plastificante nas amostras promoveu a diminuição dos valores de Tg até -70 C. º
Os valores de transmitância das membranas obtidos pela técnica de espectroscopia de UV-vis, variam de 55% a 85% na região do visível ( 400 a 800 nm), o que pode-se considerar bons resultados de transmitância, possibilitando a utilização destes eletrólitos em janelas eletrocrômicas.
As micrografias apresentaram filmes homogêneos e maleáveis, características importantes para os eletrólitos.
Os valores de condutividade iônica para os filmes com 0,24g de LiClO variam de 6,15X10 S.cm com 37% de glicerol para 2,27x10 S.cm com 68% de glicerol à 30ºC atingindo o máximo de condutividade nesta composição. Portanto, os filmes com 68% de glicerol apresentam os melhores valores de condutividade iônica que variam de 1,61x10 S.cm em
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temperatura ambiente para 1,72x10 S.cm à 80ºC, e apresentaram uma transmitância de 80% no intervalo do visível. Os valores da energia de ativação para este filme é em torno de 37 KJmol . Também foi verificada a estabilidade eletroquímica evidenciando bons resultados em uma faixa de potencial que varia entre
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–1,5 a +1,5V.
A partir da caracterização dos eletrólitos em relação a seus valores de condutividade iônica, fez-se a montagem de janelas eletrocrômicas ITO/WO3/eletrólito de pectina/CeO2-TiO2/ITO e aplicou-se potenciais de -3,5V
a +3,0V, e -2,5V a 2,0 V para verificar a eficiência desses ESGs, com o filme com 70% de glicerol. O resultado desta análise revelou um pico catódico a - 1,4V relativo aos processos de redução e coloração para o azul da camada eletrocrômica de WO3 e um pico anódico correspondente a 0,6V relativo à
oxidação desta camada e sua descoloração. Nos mesmos potenciais ocorrem também os processo reversos de oxidação e redução da camada CeO2-TiO2,
chamada de reservatório de íons. Um acentuado aumento de corrente para potenciais abaixo de -3V observado foi considerado como sendo devido aos processos de redução de ITO e também ao processo de redução de hidrogênio da água do eletrólito. Portanto, os potenciais aplicados não deveriam ultrapassar +/-2V. Os resultados das cargas inseridas e extraídas durante a coloração e descoloração da janela eletrocrômica contendo eletrólito a base de pectina, pode se verificar que os processos de inserção ocorrem relativamente rápido atingindo 8,5 mC/cm2 em 15 s. A extração também é rápida, recuperando o estado inicial também em 15 s, contudo se comparada com resultados de outras janelas eletrocrômicas que descolorem em 2-5 s, esta é
um pouco mais lenta. A reversibilidade é de 97%, o que indica que a janela é praticamente totalmente reversível.
Os valores de condutividade iônica para os filmes com [O]/[Li] =30 variam de 3,02X10 S.cm com 37% de glicerol para 3,89x10 S.cm com 70% de glicerol à 30ºC atingindo o máximo de condutividade nesta composição. Portanto, os filmes com 70% de glicerol apresentam os melhores valores de condutividade iônica que variam de 3,08x10 S.cm em temperatura ambiente para 2,94x10 S.cm à 80ºC, e energia de ativação em torno de 35 KJmol . Estes filmes também possuem uma transmitância de 75% no intervalo do visível -5 -1 -4 -1 -4 -1 -3 -1 -1 .
A técnica de voltametria cíclica da amostra de dispositivo contendo eletrólito a base de pectina plastificada com 70% de glicerol e contendo LiClO4
na concentração de 30 [O]/[Li]. Nota-se também dois picos relativos aos processos de oxidação e redução de camadas de filmes finos cerâmicos, sendo o WO3 filme eletrocrômico que muda sua coloração de transparente
para o azul em potenciais catódicos (-1,4V) e volta para o estado transparente em potenciais anódicos, i.e, (0,6V). O processo de inserção/coloração atinge valores de 85 mC/cm2 em 20 s. Próximos 20 segundos de aplicação de potencial inverso, anódico, promove a descoloração, a reversibilidade é de 98%, o que indica que a janela é reversível.
Com os resultados expostos, concluí-se que há viabilidade de se preparar eletrólitos poliméricos géis a partir de pectina. E que o melhor filme encontrado neste estudo é membrana contendo 0,6g de pectina GENU® BRS- Z, 70% de glicerol em massa e concentração de LiClO4 de 30 [O]/[Li], sendo