ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO COM TRANSFORMADA DE FOURIER – FTIR

Foram realizadas análises de FTIR para os filmes de OG, FOG10 e FOG30, a fim de verificar a presença de grupos funcionais contendo oxigênio característicos do OG, confirmando a oxidação da grafite já observada pela análise de ângulo de contato. A Figura 21 apresenta os espectros no FTIR para os filmes FOG10 e FOG30. Nestes espectros verifica-se a presença de bandas características de OG conforme relatos encontrados na literatura. As bandas e suas respectivas atribuições estão descritas na Tabela 7 (MOHAN, 2004; LAU et al., 2005; WANG et al., 2009; LIN et al., 2010; ACIK et al., 2011; FIM, 2012; KHENFOUCH et al., 2012; TANG et al., 2012; NAEBE et al., 2014; BOOTA et al., 2015).

Figura 21 _{– Gráfico de FTIR para os filmes FOG10 e} FOG30.

Tabela 7: Bandas apresentadas no espectro de FTIR para os filmes FOG10 e FOG30 e suas respectivas

atribuições.

Bandas (cm-1_{) Atribuições}

3300 Estiramento da ligação O-H 1730 Deformação axial da ligação C=O 1620 Deformação axial da ligação C=C de

aromático

1415 Deformação angular da ligação C-H no plano do anel aromático 1240 Deformação axial assimétrica da

ligação C-O-C

1080 Estiramento da ligação C-O 840 Deformação angular da ligação C-H

fora do plano do anel aromático 600 Deformação da ligação C-H de

alifáticos

Fonte: Produção do próprio autor.

É possível perceber a semelhança entre os filmes, que apresentaram bandas muito próximas, apenas com intensidades de refletância diferentes. Isto se deve ao aspecto diferente de cada filme, o que tem influência nesta análise, sendo o FOG10 mais translúcido e menos espesso do que o FOG30, como foi visto nas análises de translucidez e microscopia confocal. Esta semelhança nos resultados da análise é devido a serem dois filmes de óxido de grafeno, ou seja, compostos pelo mesmo material, apenas com espessuras diferentes.

Portanto, através do espectro de FTIR para os filmes de OG confirma-se a oxidação da grafite, já observada na caracterização por ângulo de contato, devido a presença das ligações de grupos oxigenados.

A Figura 22 (a) apresenta os espectros de FTIR para filmes de óxido de grafeno, FOG30, reduzidos termicamente à 400, 600 e 800°C a fim de verificar a temperatura mais eficiente para a redução do OG. As bandas apresentadas nos espectros de FTIR e suas respectivas atribuições estão descritas na Tabela 8 (MOHAN, 2004; LAU et al., 2005; WANG et al., 2009; LIN et al., 2010; ACIK et al., 2011; FIM, 2012; KHENFOUCH et al., 2012; TANG et al., 2012; NAEBE et al., 2014; BOOTA et al., 2015).

Figura 22 _{– Gráficos de FTIR para os filmes (a)} FOG30T400, FOG30T600 e FOG30T800; (b) FOG30.

Tabela 8: Bandas apresentadas no espectro de FTIR para os filmes FOG30T400, FOG30T600, FOG30T800 e

suas respectivas atribuições.

Bandas (cm-1_{) Atribuições}

3000-3700 Estiramento da ligação O-H 1730 Deformação axial da ligação C=O 1620 Deformação axial da ligação C=C de

aromático

1415 Deformação angular da ligação C-H no plano do anel aromático 1300 Deformação axial assimétrica da

ligação C-O-C

1080 Estiramento da ligação C-O 800 Deformação angular da ligação C-H

fora do plano do anel aromático 600 Deformação da ligação C-H de

alifáticos

Fonte: Produção do próprio autor.

O aparecimento dessas bandas para os filmes reduzidos termicamente foi numa intensidade bem menor do que para o filme de OG sem reduzir (Figura 22 (b)), FOG30. Estes resultados indicam uma redução parcial nas três temperaturas. Porém, à maior temperatura utilizada, de 800°C, obteve-se um filme de OG mais reduzido com relação às outras temperaturas utilizadas, apresentando todas as bandas com menor intensidade. Este resultado de quanto maior a temperatura utilizada maior o grau de redução condiz com relatos encontrados na literatura (YANG et al., 2008; WANG et al., 2010; LIN et al., 2010; HUH, 2011; NIKOLAKOPOULOU et al., 2013;).

Sendo assim, para o filme FOG10, que é mais difícil de produzir e manusear devido ao fato de ser muito fino, foi utilizada apenas a temperatura de 800°C, para a redução térmica. A Figura 23 apresenta os espectros de FTIR para os filmes FOG10, FOGQ e FOG10T800, a fim de verificar a eficiência das reduções química e térmica dos filmes mais finos que foram possíveis produzir através dos métodos utilizados neste trabalho. Visualmente, ambos os filmes se mostraram translúcidos, porém o FOG10 é o de maior transparência, como foi visto na análise de translucidez.

O espectro apresentado na Figura 23 confirma a redução parcial, em que algumas bandas desapareceram e outras diminuíram significativamente de intensidade. A banda da região de 3400 cm-1_{, referente ao estiramento}

da ligação O-H, presente no espectro do filme FOG10, praticamente desapareceu tanto com a redução química quanto com a redução térmica. As bandas na região de 1730, 1600 e 1240 cm-1 _{presentes no espectro do filme}

FOG10, referentes à deformação axial da ligação de C=O, à deformação axial da ligação C=C de aromático e à deformação axial assimétrica da ligação C-O-C, respectivamente, se mantiveram nos espectros dos filmes FOGQ e FOG10T800, porém com uma menor intensidade. A banda em 1415 cm-1 _{presente no espectro}

do FOG10, referente à deformação angular da ligação C-H no plano do anel aromático, desapareceu nos espectros dos filmes reduzidos, o que indica uma redução total deste grupo funcional tanto através da redução química quanto da redução térmica. A banda referente ao estiramento da ligação C-O, na região de 1080 cm-1_,

presente no espectro do filme FOG10, praticamente desapareceu através dos dois tipos de redução, se mostrando presente no espectro do filme FOGQ numa quantidade mínima. E a banda na região de 600 cm-1

presente no FOG10, referente à deformação da ligação C-H de alifáticos, aparece no espectro do filme FOG10T800 numa intensidade muito pequena.

Figura 23 _{– Gráfico de FTIR para os filmes FOG10,} FOGQ e FOG10T800.

Fonte: Produção do próprio autor.

Portanto, através da Figura 23 confirma-se a redução, como já pode ser observado na análise de ângulo de contato. Parte dos grupos funcionais inseridos ao OG durante a reação de oxidação da grafite foi completamente reduzida e parte deles foi parcialmente reduzida, aparecendo nos espectros de FTIR dos filmes reduzidos numa intensidade menor.

Também foram analisados os filmes FOG10, FOGQ e FOG10T800 após a deposição de um filme de P(3HT) sobre os mesmos. As Figuras 24, 25 e 26, apresentam os espectros dos filmes FOG10, FOGQ e FOG10T800 e dos mesmos com o polímero. A única mudança observada nos espectros devido a presença do polímero, foi o surgimento de duas bandas entre 2800 e 2900 cm-1_{, referentes ao estiramento da ligação C-H do}

P(3HT) (MOHAN, 2004).

Figura 24 _{– Gráficos de FTIR para os filmes FOG10 e} FOG10.P(3HT).

Figura 25 _{– Gráficos de FTIR para os filmes FOGQ e} FOGQ.P(3HT).

Figura 26 _{– Gráficos de FTIR para os filmes FOG10T800} e FOG10T800.P(3HT).

Fonte: Produção do próprio autor.