Filmes finos de quitosana dopados com nanopartículas de óxidos metálicos: produção, caracterização e aplicação em supercapacitores

Abstract

Os polissacarídeos têm atraído crescente interesse científico ao longo do tempo, não apenas por suas diversas aplicações, mas também por sua viabilidade econômica e sustentabilidade em comparação com polímeros sintéticos. Dentre esses, a quitosana destaca-se como um dos mais amplamente estudados. Derivada da desacetilação da quitina, o segundo polissacarídeo mais abundante do planeta, a quitosana apresenta características favoráveis, como biocompatibilidade, biodegradabilidade, atoxicidade e uma estrutura química versátil, devido à presença dos grupos hidroxila e amina, o que a torna adequada para diversas aplicações. Considerando sua adaptabilidade, o presente trabalho investiga a produção de filmes de quitosana, tanto dopados quanto não dopados, com nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) puras, dopadas com ácido fólico (AF@ZnO NPs) e dopadas com prata (Ag@ZnO NPs), visando avaliar suas propriedades estruturais, ópticas e elétricas. Foram analisados a eficiência da dopagem e os efeitos dessa dopagem em quatro diferentes concentrações, com foco em identificar qual dos nanocompósitos apresenta maior potencial para aplicação em supercapacitores. Para tanto, foram utilizadas diversas técnicas analíticas, incluindo difratometria de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada à espectroscopia de dispersão de energia (EDS), espectroscopias UV-VIS, fotoluminescência e FTIR, análise termogravimétrica (TGA), teste de tração e ensaios de impedância. Os resultados indicaram uma dopagem eficiente com todas as variações de nanopartículas de ZnO, assim como o aprimoramento e adição de propriedades aos filmes, como melhoria da estabilidade térmica, aprimoramento de propriedades elétricas, aumento da resistência à tração e boa flexibilidade. Em particular, os nanocompósitos dopados com Ag@ZnO NPs demonstraram características adequadas para uso em supercapacitores, especialmente como parte dos separadores eletrolíticos.