Substrato: Nafion ®

Nestas deposições sobre o substrato de Nafion® _{utilizou-se a}

grafite como contra-eletrodo e o suporte do eletrodo de trabalho revestido de fita adesiva de Teflon®_{. Utilizou-se o método de tensão}

pulsada para estas deposições no Nafion®_{, pois através deste método}

obtiveram-se filmes mais homogêneos em comparação aos produzidos aplicando um potencial fixo.

Assim como nas deposições anteriores sobre o aço inox, se observaram bolhas sobre o Nafion® _{durante as EPD’s, e estas}

pois as bolhas são efeitos da eletrólise da água, ou seja, inerente à suspensão e não ao substrato de depósito utilizado.

A Figura 4.7A mostra as curvas de densidade de corrente durante EPD’s com o mesmo número de ciclos e para diferentes valores de potencial. Uma ampliação dos primeiros ciclos é apresentada na Figura 4.7B, onde os picos correspondem ao intervalo quando o potencial foi aplicado (5 s on). Comparando-se a Figura 4.7A com a Figura 4.1 observa-se que nesse tipo de suspensão as correntes medidas durante as deposições sobre aço inox são similares às medidas durante as deposições sobre o Nafion®_{, pois}

ambas crescem inicialmente e estabilizam em valores próximos para um mesmo potencial aplicado. Como não ocorre oxidação do substrato de Nafion®_{, se conclui que essas correntes são}

principalmente devido à eletrólise da água e o fator de contribuição da oxidação do aço para a corrente, no primeiro caso, deve ser pequeno. 0 50 100 150 200 250 300 0 20 40 60 80 100 120 70V 40V 20V J (mA /cm 2 ) Tempo (s)

EPD sobre Nafion®

20 ciclos (5s on/10s off) A 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 J (1 0 2A/m 2) Tempo (s) B

Figura 4.7: Curvas de densidade de corrente medidas durante EPD’s em suspensões aquosas de CNT’s funcionalizados (0,4 mg/ml) utilizando-se

como eletrodo de trabalho o Nafion®_{, para o mesmo número de ciclos} (20 ciclos de 5s on/10s off) e diferentes potenciais pusados (A). Ao lado uma

A Figura 4.8 mostra fotos macroscópicas de filmes de CNT’s obtidos após a secagem completa dos depósitos, correspondentes às curvas de densidades de corrente apresentadas na Figura 4.7A. Concordando com os resultados anteriores, obtidos durante as EPD’s sobre o aço inox nesse tipo de suspensão, observa-se claramente na Figura 4.8 que a taxa de deposição aumenta com o aumento do potencial aplicado. Outra similaridade nesses dois experimentos é a não formação de depósitos para potenciais abaixo de 20 V.

Figura 4.8: Fotos macroscópicas de filmes de CNT’s obtidos via EPD em suspensão aquosa de nanotubos de carbono funcionalizados (0,4 mg/ml) sobre o Nafion®_{com tensão pulsada (ciclos de 5 s on/10 s off) com 20 ciclos}

para diferentes potenciais: 20 V (A), 40 V (B) e 70 V (C).

A Figura 4.9 mostra micrografias de MEV de filme de CNT sobre Nafion® _{produzido por EPD em suspensão aquosa de CNT’s}

funcionalizados para uma tensão pulsada de 40 V. Todas as imagens são do corte transversal e da face superior da amostra (com depósito) de Nafion®_{. Observa-se na Figura 4.9A que esse filme de nanotubos}

de carbono é bem espesso, porém apresenta-se escamado e pouco aderido ao substrato. Isso é um fato decorrente do processo de

A

B

C

secagem do depósito, pois o Nafion® _{desidrata-se e conseqüentemente}

se contrai, provocando a descolagem do filme de CNT. Observa-se na Figura 4.9C, que abaixo dessa camada espessa de depósito, na interface Nafion®_{/filme de CNT, alguns nanotubos de carbono ficam}

bem aderidos ao substrato, mesmo após a secagem e descolagem da parte superior do filme. Analogamente aos depósitos sobre o aço inox em suspensões deste tipo, observa-se também que esses filmes de CNT’s sobre o Nafion® _{são compactos (Figura 4.9B e C) e apresentam}

nanotubos longos de cerca de 5 μm de comprimento (Fig. 4.9C). Um contato com tinta prata foi diretamente sobreposto aos depósitos para a realização das imagens via MEV dos filmes de CNT sobre o

Nafion®_{, pois esse material não conduz quando desidratado. Logo, o}

sucesso na obtenção das imagens de MEV indica a existência de condução elétrica através do filme de CNT, o que tornará possível medidas elétricas destes filmes.

Figura 4.9: MEV de filme de CNT sobre Nafion® _{produzido via EPD de} suspensão aquosa de CNT’s funcionalizados (0,4 mg/ml) para uma tensão

pulsada de 40V com 40 ciclos (5s on/10s off).

Foram realizados alguns ensaios brancos em água utilizando-se como eletrodo de trabalho o Nafion®_{, análogos aos feitos}

com o substrato de aço. Em tais experimentos, aplicou-se um potencial fixo de 40 V, utilizando-se novamente três tipos de eletrodo de trabalho: Nafion® _{sem nenhum CNT depositado, o substrato de}

Nafion® _{com um “pouco” de nanotubo de carbono depositado (EPD:}

A

B

C

40 V; 5 ciclos de 5 s on/10 s off), e substrato com “muito” CNT depositado (EPD: 40 V; 30 ciclos de 5 s on/10 s off). As curvas de densidade de corrente nesses ensaios estão apresentadas na Figura 4.10. Também para esse caso, as correntes durante os ensaios brancos têm menor intensidade que as medidas durante as EPD’s (Figura 4.7). No início dos experimentos os valores de corrente medidos são mais elevados através dos eletrodos de trabalho depositados do que através do eletrodo sem depósito, análogo ao observado nos ensaios utilizando-se esse tipo de suspensão e o substrato de aço. Mas depois (~ 50 s), a corrente medida através do

Nafion® _{sem nenhum CNT depositado ultrapassa a corrente através}

do substrato com “muito” CNT depositado.

Uma explicação para este resultado pode ser o estado de hidratação do Nafion® _{utilizado em cada ensaio. No ensaio branco}

com o substrato puro, o Nafion® _{estava previamente hidratado,}

portanto conduzindo perfeitamente, já nos ensaios utilizando eletrodos de trabalho com depósitos, o substrato estava inicialmente seco. Assim esses substratos de Nafion® _{recobertos não conduziam}

tão bem quanto o sem CNT e, adicionalmente os CNT’s depositados sobre o substrato podem dificultar a sua hidratação durante esses experimentos, impedindo que a densidade de corrente cresça.

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 3,3

H₂O pura/Nafion®sem CNT H₂O pura/Nafion® com "pouco" CNT H₂O pura/Nafion® com "muito" CNT

J (m A/ cm 2 ) Tempo (s) Ensaio Branco

Figura 4.10: Curvas de densidade corrente dos ensaios brancos em água utilizando-se o substrato Nafion® _{e potencial fixo de 40 V. Primeira curva:}

substrato sem CNT’s; segunda curva: substrato com um “pouco” de CNT depositado (EPD: 40 V; 5 ciclos – 5 s on/10 s off) e terceira curva: substrato

com “muito” CNT depositado (40 V; 30 ciclos -5 s on/10 s off).

4.2 Suspensão 2