4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.7 ESPECTROSCOPIA NA REGIÃO DO INFRAVERMELHO COM
(FTIR/ATR)
Como já sabemos o composto das amostras, desejamos confirmar a sua identidade comparando os gráficos com as bandas características do grupo funcional. A espectroscopia no infravermelho permite identificar os grupos funcionais presentes na superfície no nanotubo. Esta análise foi realizada no modo de transmissão na região de 4.000-500 cm-1.
No gráfico 14, o espectro obtido referente a lignina in natura, apresenta uma banda em 1.708 cm-1, de baixa intensidade, que correspondem a vibrações nos anéis
aromáticos C=C do carbono com hibridização sp2. É observada também uma banda
intensa em 3.402 cm-1, referente à umidade presente na amostra analisada. A região
1.222 cm-1 corresponde à presença de guaiacila, associada a ligação C-O-C. A banda
Gráfico 14: FTIR/ATR da Lignina in natura.
Fonte: Autor, 2016.
Tabela 8: Atribuições às bandas identificadas por FTIR/ATR - Lignina in natura. Número de onda (cm-¹) Atribuição
597,93 C-F 1.114,86 C-O-C 1.222,87 C-O-C 1.708,93 C=O 2.360,87 P-H 2.854,65 C-H 2.924,09 C-H 3.402,43 O-H Fonte: Autor, 2016.
No Gráfico 15, o espectro obtido referente ao NTC de lignina, apresenta uma banda de absorção de estiramento em 1.708 cm-1, de baixa intensidade, associada à
ligação C=O. É observada também uma banda intensa em 3.402 cm-1, referente à
umidade presente na amostra analisada. A banda em 2.924 cm-1 é atribuída a
Gráfico 15: FTIR/ATR o NTC de Lignina.
Fonte: Autor, 2016.
Tabela 9: Atribuições às bandas identificadas por FTIR - NTC de Lignina. Número de onda (cm-¹) Atribuição
597,93 C-F 1.114,85 C-O-C 1.708,93 C=O 2.360,87 P-H 2.924,09 C-H 3.402,43 O-H Fonte: Autor, 2016. 4.8 ELETROANÁLISE
A análise realizada através de um Multímetro diretamente nas amostras de NTC de Lignina, observou-se como resultado uma resistência de aproximadamente 0,71Ω (Figura 42a), 11,58Ω (Figura 42b) e 141,7Ω (Figura 42c), havendo essa variação conforme distancia-se as pontas de prova do multímetro e devido a imprecisão do método utilizado. Ainda assim, mostra-se que o material obtido neste trabalho apresenta propriedades de condutividade elétrica.
Figura 43: Medição rápida da condutividade no pó de NCT de lignina.
Fonte: Autor, 2017.
A curva de CV consiste na aplicação de um potencial variável em função do tempo com uma determinada velocidade de varredura de potenciais, num processo cíclico, afim de avaliar a cinética de transferência eletrônica.
Observa-se no Gráfico 16, que a leitura da corrente aplicada no NTC de lignina não tratado, apresenta uma varredura com aumento do ruído à medida que se eleva a diferença de potencial elétrica aplicado em função do tempo. A mesma característica foi apresentada nos 03 ciclos aplicados.
Gráfico 16: CV dos NTC de Lignina não funcionalizado.
No Gráfico 17, observa-se que a leitura da corrente aplicada no NTC de lignina funcionalizado, apresenta uma varredura sem ruído à medida que se eleva a diferença de potencial elétrica aplicado em função do tempo. Essa mesma característica foi apresentada nos 03 ciclos aplicados.
Gráfico 17: CV dos NTC de Lignina funcionalizado.
Fonte: Autor, 2017.
O comportamento linear das curvas dos Gráficos 16 e 17 permitiu obter a resistência elétrica (R) de acordo com a Equação 14 (Lei de Ohm) das amostras de NTC de lignina pirolisados e NTC de lignina funcionalizados respectivamente. O que apresentou como resposta que a corrente (I) e o potencial (V) são diretamente proporcionais e a resistência (Ω) do material é inversamente proporcional a corrente, pois, quanto maior a corrente aplicada na amostra, menor a resistência apresentada do material, o que o define como um bom condutor elétrico, tanto para o NTC de lignina não tratado quanto para o tratado.
As curvas galvanostáticas (CG) foram produzidas juntamente com as curvas de CV, e indicam o comportamento da capacitância das amostras de NTC de Lignina em função do tempo de carga e descarga da corrente.
Observamos nos Gráficos 18 e 19, que as curvas de carga/descarga para as amostras de NTC de lignina não tratado e tratado, respectivamente, apresentam um formato triangular, com relação linear entre o potencial e o tempo (inclinação
constante) e simetria espelhada, caracterizando-o como um capacitor ideal. Os limites superiores de 1,25 V, mantendo o limite inferior fixo em -0,25 V. Para o limite superior de 1,25 V, o comportamento se aproxima bastante do desejado para sistemas capacitivos, com curvas aproximadamente lineares e simétricas.
Gráfico 18: CG dos NTC de Lignina não funcionalizado.
Fonte: Autor, 2017.
Gráfico 19: CG dos NTC de Lignina funcionalizado.
Os valores calculados das eficiências coulômbicas (η) das curvas, por meio da Equação 15, ficaram em valores em torno de 99,84%, mostrando uma reversibilidade admissível dos processos de carga e descarga para os NTC de Lignina não tratado e tratado.
Analisando os dados dos Gráficos 18 e 19, podemos calcular utilizando a Equação 15, a capacitância das amostras de NTC de lignina pirolisados e NTC de lignina funcionalizados respectivamente com os valores de 9,79x10-5 F e 1,13x10-2 F
o que os definem como capacitores ideais, tanto para o NTC de lignina não tratado quanto para o tratado, sendo este último, o que apresentou melhor resultado de capacitância.
Ressaltando que a técnica utilizada nesta dissertação não gerou um circuito, por esse motivo não obteve um gráfico de nyquist, pois não houve eletroquímica.
Para os Gráficos 20 e 21 de impedância das amostras de NTC de Lignina não tratado e tratado, respectivamente, observou-se que para cada frequência há uma resistência associada. Os gráficos de Bode mostram a relação da parte real da impedância e do ângulo de fase com a frequência, em escalas logarítmicas.
Nos diagramas de Bode mostrou-se que os comportamentos da condutividade dos eletrodos modificados são semelhantes com diferença mínima para NTC de Lignina não tratado e NTC de Lignina funcionalizado.
Analisando detalhadamente o Gráfico 20, pelo diagrama de Bode |Z| pode-se observar uma queda nos valores da inclinação da curva de impedância na região de 2,4x105 (Ω), com baixo ângulo de fase (próximo a 0) e em baixas frequências na faixa
de 0,1 a 1 Hz, caracterizando uma propriedade resistiva do material nessa região. Quando a frequência atinge a faixa de 0 a 100 Hz, a curva de impedância se apresenta de forma instável na faixa de 2,3x105 a 1,9x105 (Ω) e o ângulo de fase também
apresenta instabilidade com uma tendência a aumentar e sair do ângulo 0, então o material passou a exibir um comportamento típico de um condutor. Ou seja, os resultados demonstram uma redução nas propriedades resistivas do material de NTC de lignina não tratado, a medida em que a frequência aumenta, reduzindo o módulo de impedância. A partir da curva de impedância na faixa de 1,8x105 a 1,3x105 (Ω), o
ângulo de fase sai do patamar 0 e eleva-se até o ângulo de 40 de acordo com a maior frequência aplicada, revelando a propriedade capacitiva do material em altas frequências.
Gráfico 20: Impedância - bode fase e módulo: NTC de Lignina não funcionalizado.
Fonte: Autor, 2017.
Analisando detalhadamente o Gráfico 21, pelo diagrama de Bode |Z| pode-se observar um aumento nos valores da inclinação da curva de impedância na região de 1,05x105 a 1,08x105 (Ω), com baixo ângulo de fase (próximo a 0) e em baixas
frequências na faixa de 0,05 a 0,5 Hz, caracterizando uma propriedade menos resistiva do material nessa região. Em seguida pode-se observar uma diminuição nos valores da inclinação da curva de impedância na região de 1,08x105 a 1,04x105 (Ω),
com baixo ângulo de fase, ainda no patamar 0, e em baixas frequências na faixa de 1,1 Hz a 100 Hz, caracterizando uma propriedade mais resistiva do material nessa região. Quando a frequência atinge a faixa acima de 100 Hz, a curva de impedância se eleva saindo da região de 1,04x103 e diminuindo abruptamente para 9,7x102 (Ω).
O ângulo de fase também se altera saindo do patamar próximo a 0 e aumentando significativamente até um ângulo próximo a 1,6°, então o material passou a exibir um comportamento típico de um condutor, aumentando a sua capacitância. Ou seja, os resultados demonstram uma redução nas propriedades resistivas do material de NTC de lignina funcionalizado, a medida em que a frequência aumenta, reduzindo o módulo de impedância.
Gráfico 21: Impedância - bode fase e módulo: NTC de Lignina funcionalizado.