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Tipo: Dissertação
Título: Filmes autossuportados de óxido de grafeno reduzido e polianilina decorados com nanopartículas de hexacianoferrato de níquel
Título(s) alternativo(s): Reduced graphene oxide and polyaniline freestanding films decorated with nickel haxacyanoferrate nanoparticles
Películas autosportadas de óxido de grafeno reducido y polianilina decoradas con nanopartículas de hexacianferrato de níquel
Autor(es): Siqueira, Nicolás Moreno Santos de
Primeiro Orientador: Souza, Victor Hugo Rodrigues de
metadata.dc.contributor.referee1: Colman, Tiago André Denck
metadata.dc.contributor.referee2: Husmann, Samantha
Resumo: A busca por fontes energéticas mais eficientes e sustentáveis faz parte do desenvolvimento tecnológico. Além do aumento na demanda na produção de energia elétrica, surge a necessidade de uma forma mais inteligente e eficiente em sua distribuição, aumentando a importância das baterias, principalmente em sistemas alternativos às baterias de íon-Li. Dentre os diversos materiais estudados, os hexacianometalatos têm se destacado na aplicação como cátodo de baterias devido sua estrutura porosa capaz de intercalar íons e armazenar energia, além do fácil processo de síntese e baixo custo. No presente trabalho, foi realizada a síntese e caracterização de um compósito envolvendo óxido de grafeno reduzido (rGO), polianilina (PANI) e hexacianoferrato de níquel (NiHCF). O material foi sintetizado na forma de filme autossuportado, utilizando um método de deposição do gel sobre uma lâmina de vidro, em que, após um processo de redução, o filme serve como coletor de corrente para a eletrodeposição do NiHCF em sua superfície. Foram preparados eletrodos com 50 e 150 ciclos de eletrodeposição, e estes materiais tiveram suas propriedades eletroquímicas estudadas através da técnica de voltametrica cíclica (CV), em que foi observado o comportamento redox do eletrodo. A formação de nanocubos de NiHCF e sua interação com o filme autossuportado a base de grafeno foi identificada por técnicas de microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por energia dispersiva de raios X, espectroscopia Raman e difratometria de raios X. As medidas de carga e descarga (CD) mostraram um melhor desempenho do eletrodo com 150 ciclos de eletrodeposição, com valores de capacidade específica de 59 mAh g-1 a uma densidade de corrente de 0,2 A g-1 , alcançando valores próximos ao teórico (NiHCF ≅ 60 mAh g-1 ) em um eletrodo autossuportado. Foram preparados eletrodos com metade da espessura original e a resposta CD apresentaram melhores valores de capacidade (89 mAh g-1 ) e valores de eficiência coulômbica que se mantiveram em 100% após 500 ciclos de estabilidade. Os valores de capacidade alcançados tornam o material preparado um bom candidato como cátodo em baterias de íons sódio, trazendo uma alternativa as baterias de íon Li.
Abstract: The search for more efficient and sustainable energy sources is part of technological development. In addition to the increase in demand in the production of electricity, there is a need for a more intelligent and efficient distribution, rising the importance of batteries, especially in alternative systems to Li-ion batteries. Among the various materials studied, hexacyanometalates have been highlighted in the application as cathode in batteries due to their porous structure capable of intercalating ions and storing energy and easy and low-cost synthesis. In the present work, the synthesis and characterization of a composite involving reduced graphene oxide (rGO), polyaniline (PANI), and nickel hexacyanoferrate (NiHCF) was performed. The material was synthesized as a freestanding film, using a method of gel deposition on a glass slide. After a reduction process, the film is used as a current collector for electrodeposition of NiHCF on its surface. Electrodes were prepared with 50 and 150 voltammetric electrodeposition cycles, and these materials had their electrochemical properties studied through the cyclic voltammetric (CV) technique, in which the redox behavior of the electrode was observed. The formation of NiHCF nanocubes and their interaction with the graphene-based film was identified by scanning electron microscopy, energy dispersive x-ray spectroscopy, Raman spectroscopy and x-ray diffraction. The charge and discharge (CD) measurements showed a better performance of the electrode with 150 electrodeposition cycles, with specific capacity values from 59 mAh g-1 at 0.2 A g-1 , reaching values close to the theoretical (NiHCF ≅ 60 mAh g-1 ) in a freestanding electrode. The CD response of the half-thickness electrodes showed better capacity values (89 mAh g-1 ) and Coulombic efficiency that remained at 100% after 500 stability cycles. The capacity values achieved accredit the prepared material as a good candidate as a cathode in sodium-ion batteries, providing an alternative to lithium-ion batteries.
Palavras-chave: Hexacianometalatos
hexacyanometalates
Óxido de grafeno
Graphene oxide
Polianilina
Polyaniline
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Grande Dourados
Sigla da Instituição: UFGD
metadata.dc.publisher.department: Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de pós-graduação em Química
Citação: SIQUEIRA, Nicolás Moreno Santos de. Filmes autossuportados de óxido de grafeno reduzido e polianilina decorados com nanopartículas de hexacianoferrato de níquel. 2022. 73 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, MS, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/5098
Data do documento: 30-Mai-2022
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