Reação entre Fe+3 e anilina na síntese de nanocompósitos Pani-gammaFe2O3 e Pani-Fe3O4

Abstract

Este trabalho apresenta uma investigação detalhada sobre a síntese, caracterização e os me- canismos redox associados à formação de nanocompósitos de polianilina com óxidos de ferro,

notadamente P ANI − γF e2O3 e P ANI − F e3O4. As amostras foram sintetizadas em meio ácido a 40°C sob radiação UV (λ = 400 nm), utilizando maghemita e magnetita comerciais. O

objetivo central da pesquisa consiste na compreensão das transformações estruturais e eletrô- nicas entre as fases cristalinas dos óxidos de ferro e sua interação com a matriz condutora de

polianilina, com vistas ao controle reacional de suas propriedades físico-químicas para aplica- ções tecnológicas e ambientais. A caracterização dos nanocompósitos foi realizada por meio de

técnicas complementares, incluindo difração de raios X com refinamento de Rietveld, micros- copia eletrônica de varredura (SEM) acoplada à espectroscopia de energia dispersiva (EDS),

microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetometria por amostra vibrante (VSM) e

medidas potenciométricas em células eletroquímicas. Os resultados demonstraram que o pro- cesso de polimerização da anilina induz reações redox oscilatórias entre os íons F e3+ e F e2+,

promovendo a conversão reversível entre as fases de magnetita e magemita. A dinâmica dessas transformações é modulada pela presença de radiação UV e pela disponibilidade de oxigênio

dissolvido, resultando em variações cíclicas tanto na composição cristalina quanto nas propri- edades magnéticas do material. Observou-se que a polianilina atua como agente redutor de

F e3+, iniciando simultaneamente sua própria polimerização, enquanto a radiação UV favorece a reoxidação de F e2+ para F e3+, estabelecendo um equilíbrio redox dinâmico. Tais interações conferem ao sistema um comportamento análogo ao de reações químicas oscilatórias do tipo Belousov-Zhabotinsky. As oscilações registradas nas curvas de magnetização corroboram as

alterações nas proporções de fase identificadas pelas análises de difração de raios X. As me- didas eletroquímicas, conduzidas sob diferentes atmosferas (com e sem presença de O2) e na

ausência ou presença de radiação UV, confirmaram o papel determinante das condições reaci- onais na modulação do potencial eletroquímico e na estabilidade do sistema. Verificou-se que

a ausência de UV ou de oxigênio compromete significativamente a reversibilidade e a eficiência do ciclo redox, resultando em maior tempo de estabilização e menor amplitude nas oscilações observadas. As análises morfológicas por SEM e TEM evidenciaram a formação de agregados

e o crescimento parcial da camada de PANI sobre as nanopartículas ao longo do tempo de re- ação, especialmente em tempos intermediários. As variações nas razões elementares Fe/O/C,

observadas por EDS, reforçam a influência do meio ácido e da radiação UV na estabilidade

estrutural e composicional dos nanocompósitos. Em conjunto, os resultados obtidos fornecem uma compreensão aprofundada dos mecanismos redox reversíveis entre as fases γ − F e2O3 e F e3O4, bem como da interação entre estas e a polianilina. Enquanto trabalhos anteriores apresentavam apenas evidências indiretas do fenômeno, o presente estudo fornece evidências

diretas e conclusivas. Essa compreensão permite o planejamento de novos nanomateriais fun- cionais com propriedades ajustáveis, com potencial para aplicação em sensores eletroquímicos,

dispositivos de armazenamento de energia, sistemas de remediação ambiental e tecnologias baseadas em processos redox oscilatórios. A abordagem metodológica aqui adotada constitui uma contribuição relevante ao campo dos materiais híbridos condutores-magnéticos.