Síntese e caracterização de polímeros de coordenação à base de Co2+ e compósitos Co-PCs@GO via método de emulsão Pickering

Abstract

Polímeros de coordenação são materiais híbridos, cristalinos, constituídos basicamente de unidades inorgânicas, cátions ou cluster metálicos coordenados aos ligantes orgânicos multidentados. Estes materiais possuem diversas aplicações devido as suas propriedades únicas como alta área superficial, tamanho de poro ajustável, estabilidade e diversidade estrutural. Diante disso, a produção de materiais compósitos envolvendo polímeros de coordenação é alvo de muitas pesquisas recentes, como por exemplo desenvolvimento de materiais para eletrodos de baterias e supercapacitores. Contudo, geralmente, as MOFs não apresentam boa condutividade elétrica, logo a síntese de compósitos pode vir a sanar este problema. A escolha da metodologia, bem como dos precursores impacta diretamente nas propriedades desses materiais. Logo, neste trabalho foi realizada a síntese e caracterização de polímeros de coordenação baseados em cobalto, analisando os efeitos na morfologia e rendimento de acordo com a utilização da metodologia, sonoquímica ou solvotérmica, e do tipo de contra-íon do sal utilizado, nitrato ou acetato de cobalto. Os compósitos foram sintetizados via método de emulsão Pickering variando a concentração de óxido de grafeno (GO) utilizada. Os materiais foram caracterizados por difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica. Os resultados obtidos para os polímeros de coordenação mostraram que a utilização do contra-ion acetato como fonte metálica de cobalto resultou em maiores rendimentos e tamanhos de cristalitos menores em comparação a nitrato. No que se refere a metodologia, o método sonoquímico resultou em partículas com tamanhos de cristalito menores frente ao método solvotérmico. Observou-se também que dependendo da metodologia aplicada, diferentes morfologias foram obtidas para os polímeros de coordenação. Ao respeito dos compósitos, o emprego da metodologia Pickering obteve sucesso para a sua formação, uma vez que o polímero foi formado na emulsão estabilizada pelo GO. A concentração de GO entre 1,0 a 2,0 mg/ml mostrou-se como a mais promissora para a produção dos compósitos à base de Co-MOF. Nessa faixa de concentração, o GO pode ter funcionado como suporte para o crescimento dos polímeros na interface das gotículas de emulsão. Em concentrações abaixo e acima dessa faixa, o GO acabou levando a formação novas interações que resultaram na aparição de outras fases relacionadas a um novo polímero de coordenação.