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Título: Desenvolvimento de sensor piezoelétrico para detecção de gases utilizando um polímero de coordenação de prata(I)
Título(s) alternativo(s): Development of a piezoelectric sensor for gas detection using a silver(I) coordination polymer
Autor(es): Richter, Bárbara
Orientador(es): Faria, Luiz Marcos de Lira
Palavras-chave: Cristais de quartzo
Detectores
Polímeros de coordenação
Amônia
Balanças (Instrumentos de medição)
Filtros elétricos de cristal
Quartz crystals
Detectors
Coordination polymers
Ammonia
Balances (Weighing instruments)
Electric filters, Crystal
Data do documento: 20-Jun-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: RICHTER, Bárbara. Desenvolvimento de sensor piezoelétrico para detecção de gases utilizando um polímero de coordenação de prata(I). 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.
Resumo: Sensores para detecção de compostos voláteis constituem um relevante tema de pesquisa e desenvolvimento por encontrar aplicações no monitoramento do meio ambiente, na indústria, nos cuidados com a saúde e também em classificação de aromas. Os detectores de gases são de extrema relevância para a prevenção de acidentes, isso porque alguns tipos de substâncias, ao serem inaladas, são nocivas. Microbalança a cristal de quartzo funcionando com sensores recobertos com uma camada sensitiva orgânica produzem frequências de oscilação que variam a partir da interação com gases voláteis. A especificidade de sensoriamento é alcançada pela modificação química da superfície dos sensores de quartzo, e neste sentido, os polímeros são materiais que são empregados com sucesso. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma modificação de sensores piezoelétricos aplicando o polímero de coordenação de prata(I) {[Ag(bipy)]3.(trim).8(H2O).(CH3OH)}n para sensoriamento de amônia em fase gasosa utilizando uma microbalança de baixo custo e Fonte aberta, a mesma transmite sinais em tempo real para um software desenvolvido para análise e armazenamento dos dados. Foram estudadas e testadas diferentes condições para o sensoriamento do analito e para formação do filme na superfície do sensor, explorando métodos de deposição variados como spin coating, dip coating e casting. Esse polímero foi escolhido devido à superfície do sensor ser recoberta também pelo metal prata, podendo proporcionar uma maior interação entre o sensor e o polímero em estudo, além de possuir interações específicas com o analito de interesse, como a solubilização do polímero em amônia, podendo indicar uma porta para novas reações químicas. Um polímero de coordenação é construído a partir da interação entre cátions metálicos e ligantes capazes de atuar como ponte entre os centros metálicos em um arranjo que se estende uni, bi, ou tridimensionalmente. A presença da ligação química metal-ligante nos polímeros de coordenação confere vantagens sobre os polímeros puramente orgânicos. Essa é uma técnica de sensoriamento promissora levando em consideração que o cristal de quartzo que foi utilizado na microbalança possui um valor acessível, pode ser descartado ou reutilizado e é de fácil reposição, além de permitir explorar a inovação e aplicação dos polímeros de coordenação e da cultura Maker. Foi possível realizar a prova de conceito da microbalança desenvolvida pelo Professor Dr. Luiz Marcos de Lira Faria e a aplicação do polímero de coordenação de prata(I) sintetizado pelo grupo de pesquisa coordenado pela Profª.Dra. Dayane Mey Reis.
Abstract: Sensors for the detection of volatile compounds are a relevant topic of research and development as they find applications in monitoring the environment, in industry, in health care and also in aroma classification. Gas detectors are extremely important for accident prevention, because some types of substances, when inhaled, are harmful. Quartz crystal microbalance working with sensors covered with an organic sensitive layer produce oscillation frequencies that vary from the interaction with volatile gases. Sensing specificity is achieved by chemically modifying the surface of quartz sensors, and in this sense, polymers are materials that are successfully employed. The objective of this work was the development of a modification of piezoelectric sensors applying the coordination polymer silver(I) {[Ag(bipy)]3.(trim).8(H2O).(CH3OH)}n for sensing ammonia in gas phase using a low cost and open source microbalance, it transmits signals in real time to a software developed for data analysis and storage. Different conditions were studied and tested for the sensing of the analyte and for the formation of the film on the surface of the sensor, exploring different deposition methods such as spin coating, dip coating and casting. This polymer was chosen because the sensor surface is also covered by silver metal, which can provide a greater interaction between the sensor and the polymer under study, in addition to having specific interactions with the analyte of interest, such as the solubilization of the polymer in ammonia, which may indicate a doorway to new chemical reactions. A coordination polymer is constructed from the interaction between metallic cations and ligands capable of acting as a bridge between metallic centers in an arrangement that extends uni, bi, or three-dimensional. The presence of the metal-ligand chemical bond in coordination polymers confers advantages over purely organic polymers. This is a promising sensing technique taking into account that the quartz crystal that was used in the microbalance has an affordable value, can be discarded or reused and is easy to replace, in addition to exploring the innovation and application of coordination polymers and Maker culture. It was possible to carry out the proof of concept of the microbalance developed by Professor Dr. Luiz Marcos de Lira Faria and the application of the silver(I) coordination polymer synthesized by the research group coordinated by Profª.Dra. Dayane Mey Reis.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34779
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