Sensor de NO2 utilizando-se filmes moleculares de macrociclos de porfirinas

O objetivo deste trabalho foi o estudo, caracterização e desenvolvimento de sensores usando as técnicas de deposições de filmes moleculares por Langmuir-Blodgett (LB) e Langmuir-Schaeffer (LS). Tais sensores foram usados para a detecção do gás dióxido de nitrogênio (NO2), mas não se descarta, entretanto, o seu uso para detecção de outros gases ou substâncias voláteis como álcoois, herbicidas, etc. Os materiais usados para a montagem dos sensores foram as moléculas 5,10,15,20-Tetrafenilporfirina ou 5,10,15,20-Tetrafenil-21H,23H-porfina (H2TPP) ou a sua molécula derivada que tem o cobalto coordenado ao centro, Cobalto 5,10,15,20-Tetrafenilporfirina (CoTPP). A escolha destas macromoléculas foi feita considerando-se suas propriedades ópticas, eletroquímicas, elétricas e outras associadas às fortes interações ?-?. O metal coordenado utilizado nos experimentos foi o cobalto, que tem influência significativa na formação, na estabilidade e nas propriedades de sensibilidade a gases nos filmes formados, alterando a simetria da molécula e tendo como consequência uma alteração no espectro de absorção. Os resultados das isotermas pi-A indicaram que a formação dos filmes é dependente do pH com resultados de maior área por molécula para menores valores de pH. Foi possível estabelecer uma janela de trabalho para deposição dos sensores como sendo pH igual a 5 e concentração igual a 30 M. Utilizando-se as técnicas LB e LS foram montados sensores com monocamadas controladas sobre lâminas de quartzo e sobre Microbalanças de Cristal de Quartzo (QCM). Foram feitas análises UV-vis, Dicroismo de absorção UV-vis e Adsorção em presença do gás NO2. Os resultados de Dicroismo de absorção revelou que os macrociclos presentes nas monocamadas estão inclinados em relação à normal ao substrato e que tal inclinação pode ter influencia da técnica de deposição utilizada. Os resultados estão de acordo com outros encontrados na literatura indicando que os materiais estudados devem se agregar no modo 'jogo de cartas'. Os sensores UV-vis e QCM foram testados em concentrações acima de 7000 ppm (vapor saturado), 7000 ppm e 700 ppm de NO2.The object of this work is the study, characterization and development of new sensors using the LB and LS of thin films deposition techiniques. Such sensors has been used for the gas sensing of NO2, althought, not discarting its use for detecting other gases or substances such as alchools or herbicides, etc. The materials used for assemble thesensors were the 5,10,15,20-tetraphenyl-21H,23H-porphine (H2TPP) and its derivative with the cobalto at center, Cobalt 5,10,15,20 meso-tetraphenyl porphyrin (CoTPP). We have evaluated the infuence of concentration of 5,10,15,20-tetraphenyl-21H,23H porphine solutions on -A isotherms, varing the pH of subphase. The obtained -Aisotherms indicated the existence of different aggregation states and the dependence of area/molecule with the pH was established. There is an increase in the area/molecule for both pH=5 and pH=8 in low concentrations with a marked increase for the acid pH. Such trend has given such clearly evidence that proton (H+) effect in the chromophore macrocycle is potentially indicated for the pH-sensitive gas sensors. The sensitivity of 5, 10, 15, 20-tetraphenylporphyrin (H2TPP) to the presence of NO2 gas in diluted solutions and in Langmuir-Blodgett (LB) and Langmuir-Schaefer (LS) films was investigated by UV-visible spectroscopy. The shift of Soret and Q bands were analyzed and the energies involved were calculated. The exposure of LB porphyrinfilms deposited onto glass slides to NO2 has performed as an active chemsensor with 7000 ppm gas concentration. Furthermore, the UV-vis dichroism absorption results associated with the Soret bands have given evidence of the tilt angle of the macrocycle related to the substrate. H2TPP in LB film was tilted by an angle of 51 5and in the LS film was tilted by an angle of 365indicating the formation of a preferentialorganization of the molecular films depending on the deposition method