Investigação das propriedades elétricas e fotocatalíticas de compósitos de PVA com óxidos de grafeno e dióxido de titânio

Abstract

Os compósitos poliméricos têm sido amplamente estudados devido à sua capacidade de combinar suas propriedades com as propriedades das cargas adicionadas. O poli (álcool vinílico) (PVA), ao ser combinado com outros materiais, torna-se versátil, ampliando suas aplicações para diversas áreas, que podem ir desde embalagens até áreas como fotocatálise e blindagem contra interferência eletromagnética (EMI SE). Este trabalho teve como objetivo avaliar o impacto do óxido de grafeno (GO) e do óxido de grafeno reduzido (rGO) para EMI SE em filmes de PVA com TiO2. Além disso, foi testada a eficiência fotocatalítica dos compósitos em forma de esponjas PVA/rGO/TiO2. Os filmes compósitos foram preparados pela técnica de evaporação de solvente. Já as esponjas foram obtidas por método hidrotermal. As propriedades estruturais de ambos os materiais foram analisadas através de espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios-X (DRX) e análise termogravimétrica (TGA). O EMI SE e a atividade fotocatalítica foram avaliados em função das diferentes concentrações de GO e rGO. Os dados espectroscópicos indicaram que nos compósitos, o TiO2 e o GO interagem com o PVA principalmente através de ligações de hidrogênio. Além disso, a inclusão de TiO2 aumentou a cristalinidade dos filmes, mas sua interação com o PVA não foi uniforme. Enquanto nas esponjas, a cristalinidade foi modificada pelo glutaraldeído. O filme compósito PVA/4%GO/1%TiO2 exibiu valores de EMI SE de 3,27 dB/mm na banda X e 7,28 dB/mm a 9,3 GHz. Já no filme PVA/4%rGO/TiO2 os valores foram de 31,34 dB/mm na banda X e 55,80 dB/mm a 9,9 GHz. Estes resultados sugerem que os filmes compósitos com rGO exibem propriedades promissoras para EMI SE. Juntamente com a flexibilidade mecânica e espessura relativamente baixa, esses dados destacam o potencial desses filmes compósitos para aplicações nesta área. O compósito, na forma de esponjas, foi testado quanto sua eficiência na degradação fotocatalítica de azul de metileno. A esponja PVA/4%rGO/1%TiO2 apresentou uma eficiência de 75% de remoção da cor em radiação UVA, com uso de H2O2 (10 mM) e 92% na radiação solar, sem H2O2. Estes resultados indicam que compósitos com a mesma base de PVA podem ser aplicados em áreas como EMI SE e fotocatálise heterogênea.