Síntese e estudo de membranas condutoras iônicas a base de DNA-CTMA e DNA-DODA para aplicação em células solares

• Main Author: David Esteban Quintero Jimenez
• Other Authors: Agnieszka Joanna Pawlicka Maule
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2013
• Subjects: células solares; condutividade; DNA; surfactantes; ionic conductivity; solar cell; surfactants
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-30072013-093033/

Este trabalho apresenta os resultados da preparação e caracterização de eletrólitos poliméricos a partir de DNA-CTMA e DNA-DODA com adição de 7, 9, 10 e 11% (m/m) de LiClO4 e/ou LiI/I2. O objetivo é usar estes eletrólitos poliméricos em pequenas células solares sensibilizadas com corante (DSSC). O DNA com a massa molecular de 5,41x108 ± 1179,6 g/mol foi usado para a síntese de complexos de DNA-CTMA e DNA-DODA através da reação de substituição de DNA com os agentes surfactantes: CTMA e DODA. As amostras na forma de filmes foram caracterizadas por espectroscopia de impedância, difração de raios-X, UV-Vis, FT-IR e análises térmicas (DSC e TGA). Os espectros de FT-IR confirmaram a obtenção dos complexos de DNA-CTMA e DNA-DODA. A espectroscopia no UV/Vis revelou a presença de absorção em 260 nm atribuída às transições eletrônicas π- π* das bases nitrogenadas do DNA. As análises térmicas dos complexos de DNA-CTMA e DNA-DODA mostraram a estabilidade térmica de 226°C e 232°C e a transição vítrea de -67°C e -40,0°C, respectivamente. A difração de raios-X das amostras permitiu a determinação da porcentagem de cristalinidade sendo entre 43,74 e 63,20% para DNA-CTMA e entre 49,4 e 76,25% para DNA-DODA. Os filmes foram submetidos às medidas de condutividade iônica revelando os melhores resultados de 8,21x10-4 S/cm a 25°C para as amostras de DNA-CTMA com 10% (m/m) de LiClO4 e 2,87x10-4 S/cm para o DNA-DODA com 10% (m/m) de LiClO4. Os eletrólitos de DNA-CTMA com 9 e 10 % (m/m) de LiI/I2 e DNA-DODA com 9 e 10% (m/m) de LiI/I2 foram aplicados em pequenas células solares mostrando a eficiência de 0,14, 0,31, 0,177 e 0,66% respectivamente, valores considerados promissores para futuros estudos. === The present work describes the preparation and characterization of polymeric electrolytes of DNA-CTMA and DNA-DODA with addition of 7, 9, 10 and 11% (m/m) LiClO4 and/or LiI/I2. The objective is use of these polymer electrolytes in dye sensitized solar cells (DSSC). The DNA with molecular weight of 5,41x108 ± 1179,6 g/mol was used to synthesize DNA-CTMA and DNA-DODA complexes by substitution reaction. The obtained samples in the film form were then characterized by impedance spectroscopy, X-ray diffraction, UV-Vis, FT-IR and thermal analyses (DSC and TGA). The FT-IR spectra confirmed both, DNA-CTMA and DNA-DODA complexes obtaining. The UV-Vis spectroscopy of the samples evidenced an absorption band at 260 nm attributed to electronic transitions π-π * of DNA nitrogenous bases. The TGA and DSC analyses shoved a thermal stability of the DNA-CTMA and DNA-DODA samples of 226°C and 232°C and, glass transition of -67°C and -40°C, respectively. The X-ray diffraction allowed determining the crystallinity of 43.74 to 63.20% for the samples of DNA-CTMA and 49.4 to 76.25% for the DNA-DODA. The films were subjected to ionic conductivity measurements showing the best results of 8.21x10-4 S/cm at 25°C for the DNA-CTMA with 10% (w/w) of LiClO4 and of 2.87x10-4 S/cm for DNA-DODA with 10% (w/w) of LiClO4. Finally the electrolytes of DNA-CTMA with 9 and 10% (m/m) of LiI/I2 and of DNA-DODA 9 and 10% (m/m) of LiI/I2 were applied in small solar cells exhibiting the efficiency of 0,14, 0,31, 0,177 and 0,66%, respectively. The obtained results are promising for future investigations.