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Polypyrrole 3D hydrosponges of tubular structure were synthesized and electrochemically characterized. The Fourier transform infrared attenuated total reflection (FTIR‐ATR) spectroscopy technique was employed to study the water uptake of the hydrosponges under different conditions. This technique presents several advantages over conventional swelling measurements due to its specificity that allows analyzing the kinetics of water uptake at the molecular level. In combination with mathematical modeling, FTIR‐ATR spectroscopy also enables the calculation of the water diffusion coefficients in the hydrogels. The experimental setup also allows electroswelling of the hydrosponges to be studied. The results presented herein are complementary to those obtained with the electrochemical quartz crystal microbalance with dissipation (EQCM‐D) technique and make it possible to determine the actual role played by water in the ionic exchange occurring in conducting polymers during their redox processes. Whereas EQCM‐D shows the whole mass change in the film provoked by injection/ejection of ions and solvent molecules, FTIR‐ATR spectroscopy follows water flux only, which thus allows separation of the solvent contribution.

Síntese e caracterização de hidro-esponjas de polímeros condutores Orientador (a): Prof (a). Dr (a). Susana Ines Cordoba de TorresiSão Paulo 2016Dedicatória À Kellyda Cinnara por toda paciência, dedicação, amor e apoio incondicional à minha luta.À minha família, Maria Dalva, Maria de Lourdes, Joaquim, Quinca e Alexandra, por terem me ensinado a lutar, ser honesto e ajudado a fazer deste sonho, realidade. AGRADECIMENTOA Deus, pela vida e pela força que nunca me fez desistir.À Professora Susana, por ter me recebido como "filho científico" e ser a principal fonte de minha formação acadêmica neste trabalho.A Luiz Marcos Lira pela grande contribuição intelectual na idealização deste trabalho e grande referência, principalmente nos primeiros passos da minha formação no doutorado.Ao professor Roberto Torresi que teve grande participação na minha formação e no desenvolvimento deste trabalho.Ao Vinicius Gonçales por toda força, por todos os ensinamentos e por ter sido uma referência para todos no laboratório.Ao Professor Tom Lindfors e a todos do Laboratório de Química Analítica da Universidade Abo Akademi, Turku-Finlândia, por terem me recebido muito bem e pela grande contribuição científica a mim e a este trabalho.À Layane Souza pelo profissionalismo e grande contribuição para este trabalho.A Adriana Campos, José Ricardo, Thiago Selva, Cláudia Sá e demais amigos por todo o esforço para me ajudar a estar aqui terminando este trabalho;Ao Nedher Ramirez e a todos do Centro da Vila Mariana pelos aprendizados e pela força.A toda instituição USP, em especial ao Instituto de Química, pelo qual agradeço a todos os professores e funcionários; Ao Laboratório de Materiais Eletroativos, em especial à Aline Souza pelo profissionalismo e dedicação ao trabalho;A todos os colegas e amigos do Laboratório de Materiais Eletroativos e do IQ-USP por terem deixado minha estadia aqui bem agradável e familiar. Cito ainda, o pessoal do futebol: "Areião" e do IQ-USP.Às agências financiadoras FAPESP (nos processos 2010/17511-0 e 2013/08370-1) e Capes pelas bolsas concedidas.Aos meus pais, meus irmãos, minha avó e toda minha família.E por fim, um agradecimento especial à Kellyda Cinnara, por quem lutei todos os dias nesta caminhada, em nome de nosso amor e por tudo que ela representa para mim. Esta tese está voltada ao estudo da síntese e caracterização de hidro-esponjas de polímeros condutores estruturados sob a ação do agente molde de alaranjado de metila.A síntese destas hidro-esponjas foi realizada tanto quimicamente quanto eletroquimicamente. Na síntese química, destacam-se as hidro-esponjas de polipirrol, onde os estudos de eletrointumescimento realizados em meio aquoso, tanto a nível macroscópico (via variação de volume) quanto a nível molecular (via FTIR-ATR), mostraram que o material se comporta como um hidrogel apresentando alta capacidade de sofrer uma expansão de volume (um aumento de até 40%) e absorver grandes quantidades de água. No que se refere à síntese eletroquímica, destacam-se os filmes finos de hidro-esponja de polipirrol e ...

Conducting polymers have been targeted as research interest in many publications and it is possible to find applications in drug delivery systems, artificial muscles, artificial neurons, tissue engineering, supercapacitors, etc.  All this interest about conducting polymers comes from their unique properties such as, high conductivity, chemical stability, versatility and biocompatibility. At the present moment, not only the properties of the materials are important but also the ability to control their morphology is a goal, because this can lead to the improvement of the materials to be applied in different technologies. This work reports the controlled electrochemical synthesis of polypyrrole hydro-sponges (Ppy-HS) thin films nanostructured with methyl orange (MO) template. The Ppy-HS thin film was synthesized on a gold surface using chronoamperometry. The synthesis was performed in 5 mmol L-1 MO aqueous solution to which 35 μL of distilled pyrrole (Py) were added to a final volume of 10 mL. The pH of the solution was adjusted to 2 by the addition of HCl. A three electrodes system was mounted using gold, Ag/AgCl/NaCl-3M electrode and platinum as work, reference and auxiliary electrodes, respectively. Different Ppy-HS thin films were synthesized at 0.6 V using different electrochemical charge of polymerization. Scanning Electron Microscopy (SEM) characterization showed that the Ppy-HS presents a microfibrillar structure organized as a 3D material. However, it is possible to control the morphology of the Ppy-HS by the electrochemical charge of polymerization. Under the microfibrillar there is a compact layer with the typical granular structure of Ppy. After that, the increase of the electrochemical charge used in the polymerization results in the increase of the density of the microtubules to form a 3D structure. The 3D porous structure makes the Ppy-HS a very interesting material for many technological applications. The material presents good elastic properties, high water uptake, and enhanced electroactivity. All these characteristics allows the application of PPy-HS in biosensors, drug delivery, tissue engineering and in other areas. In this work, the Ppy-HS is being explored in storage energy field. This material shows a specific capacitance of 800 F/g, which is much higher compared with no-strucutured Ppy and comparable to other materials applied in the field. References: Daí, T.; Lu, Y. J. Mat. Chem. 2007, 17, 4797. Antonio, J. L. S.; Lira, L. M.; Gonçales, V. R.; Córdoba de Torresi, S. I. Electrochim. Acta 2013, 101, 216.