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Tipo do documento: Dissertação
Título: Síntese e caracterização de um sensor a base de polianilina (PANI) fototermicamente estimulado para detecção de amônia
Título(s) alternativo(s): Synthesis and characterization of a photothermally stimulated polyaniline (PANI)-based sensor for ammonia detection.
Autor: RIBEIRO NETO, João Durval 
Primeiro orientador: MENDONÇA, Leonado Tadeu Boas
Primeiro membro da banca: NASCIMENTO, Ulisses Magalhães
Segundo membro da banca: MENDONÇA, Leonardo Tadeu Boaes
Terceiro membro da banca: SALLES, Wendell Ferreira de La
Quarto membro da banca: CARDOSO, Jaciene Jesus Freitas
Resumo: A área de sensoriamento de gases e componentes voláteis tem ganhado notoriedade nas indústrias de alimentos, bebidas e combustíveis devido à capacidade dos sensores de identificar e quantificar substâncias imperceptíveis aos humanos. No entanto, muitos sensores utilizam óxidos metálicos, que exigem temperaturas elevadas para análise, tornando importante a busca por novos materiais que possam ser empregados em temperaturas mais amenas. Dentre os materiais condutores, a Polianilina (PANI) se destaca por sua condutividade elétrica, propriedades ópticas e ampla aplicabilidade. O presente trabalho propõe adaptações na PANI utilizando nanotecnologia e fototermia para melhorar sua performance. O objetivo geral foi obter polímeros condutores e estudar seu comportamento elétrico quando fototermicamente estimulados na presença de gases e compostos voláteis. A síntese da PANI utilizou o surfactante Triton X-100. Para a caracterização fototérmica, montou-se um aparato com um LED infravermelho (780 nm, 3W) para excitação das amostras dispersas em água, permitindo o cálculo da eficiência de conversão fototérmica. As amostras sintetizadas foram analisadas por difração de raios X na central analítica de materiais da UFMA. A morfologia das partículas foi observada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), enquanto espectros de FT-IR, UV-Vis e DRX foram obtidos para associação entre as análises. A montagem dos sensores utilizou a técnica de deposição em substrato via spin coating, desenvolvido no laboratório de Colóides (UFMA), para formação de filmes finos. Os testes dos sensores foram realizados com hidróxido de amônio (NH4OH), injetado por microsseringa (0-100 µL) em diferentes concentrações, com ciclos de injeção para estimar tempos de resposta e recomposição do sinal, utilizando sistema a vácuo. A resistência elétrica dos sensores foi monitorada com uma fonte de tensão controlada e um multímetro de 4 ½ dígitos. Durante os testes, o sensor foi excitado por um LED infravermelho (3V) para avaliação de sua performance fototérmica. Os resultados mostraram que a conversão fototérmica proporcionou maior seletividade e respostas mais rápidas devido ao aquecimento por irradiação. O estudo demonstrou o potencial dos polímeros fototermicamente induzidos como sensores para componentes voláteis e gases, abrindo uma nova linha de pesquisa.
Abstract: The field of gas and volatile compound sensing has gained prominence in the food, beverage, and fuel industries due to sensors' ability to detect and quantify substances imperceptible to humans. However, many sensors rely on metal oxides, which require high temperatures for analysis, making the search for new materials necessary. Among conductive materials, Polyaniline (PANI) stands out due to its electrical conductivity, optical properties, and broad applicability. This study proposes modifications to PANI using nanotechnology and photothermal effects to enhance its performance. The main objective was to obtain nanostructured conductive polymers and study their electrical behavior under photothermal stimulation in the presence of gases and volatile compounds. The PANI synthesis employed the surfactant Triton X-100. For photothermal characterization, a setup was assembled with an infrared LED (780 nm, 3W) to excite the samples dispersed in water, enabling the calculation of photothermal conversion efficiency. The synthesized samples were analyzed by X-ray diffraction (XRD) at UFMA’s central analytical facility. Particle morphology was examined using scanning electron microscopy (SEM), while FT-IR, UV-Vis, and XRD spectra were obtained to correlate structural and optical properties. Sensor fabrication employed spin-coating deposition onto a substrate, developed at the Colloids Laboratory (UFMA), to form thin films. Sensor tests were conducted using ammonium hydroxide (NH4OH), injected via microsyringe (0-100 µL) at varying concentrations, with injection cycles to estimate response times and signal recovery, using a vacuum system. Electrical resistance was monitored using a controlled voltage source and a 4 ½-digit multimeter. During testing, the sensor was stimulated by an infrared LED (3V) to evaluate its photothermal performance. The results demonstrated that photothermal conversion improved selectivity and response speed due to irradiation-induced heating. The study highlighted the potential of photothermally induced nanostructured polymers as sensors for volatile compounds and gases, establishing a new research direction.
Palavras-chave: polianilina;
sensor;
fototermia;
amônia;
polyaniline;
sensor;
photothermia;
ammonia
Área(s) do CNPq: Química
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA AMBIENTAL
Citação: RIBEIRO NETO, João Durval. Síntese e caracterização de um sensor a base de polianilina (PANI) fototermicamente estimulado para detecção de amônia. 2025. [51 f Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/7037
Data de defesa: 15-Jul-2025
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA AMBIENTAL

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