Óxidos de metais de transição mistos e seus nanocompósitos : síntese e aplicação em sistemas de armazenamento de energia
Tipo
Dissertação
Data de publicação
2020-01-24
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Aquino, Caroline Brambilla de
Orientador
Domingues, Sergio Humberto
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Maroneze, Camila Marchetti
Zarbin, José Gorgatti
Zarbin, José Gorgatti
Programa
Engenharia de Materiais e Nanotecnologia
Resumo
Buscando melhorar a performance dos dispositivos de armazenamento de energia por meio do desenvolvimento de novos nanomateriais e nanocompósitos, nesse trabalho estudou-se a síntese, caracterização e aplicação de um óxido de metal de transição misto, óxido de rutênio com óxido de tungstênio (RuO2-WO3) e seus nanocompósitos, baseados em óxido de grafeno reduzido (RuO2-WO3/rGO) e polianilina (RuO2-WO3/PAni). Para isso, foram utilizadas metodologias acessíveis e de baixo custo, obtendo os nanocompósitos em duas etapas, dividias entre: a obtenção do RuO2-WO3 e em seguida do nanocompósito, por meio do processo de mistura física (RuO2-WO3/rGO) de polimerização (RuO2-WO3/PAni). Na primeira etapa, investigou-se a síntese RuO2-WO3 produzido em três diferentes proporções entre os precursores de Ru:W, 1:10; 1:5; 1:2,5. Por meio de diversas caracterizações foram comprovadas a obtenção dessas estruturas, verificando a formação de defeitos, mudanças na cristalinidade, no band gap, morfologia e estabilidade térmica com a variação da proporção dos precursores. O comportamento eletroquímico de filmes finos RuO2-WO3, bem como do dispositivo simétrico desenvolvido com esse material, foi analisado, no qual o RuO2–WO3 apresentou uma performance superior quando comparado com as amostras controle de WO3 e RuO2. Os valores de capacitância do filme e do dispositivo foram de 661 mF cm-2 e 6,9 mF cm-2, respectivamente, sendo nove vezes maior que os valores de capacitância do WO3 e RuO2. A alta estabilidade e facilidade nos processos difusionais da amostra RuO2-WO3, revelaram que esse material é promissor para aplicação em supercapacitores. Com a síntese dos nanocompósitos por sua vez, RuO2-WO3/rGO e RuO2-WO3/PAni, as caracterizações indicaram uma grande sinergia entre os materiais, sejam os derivados de carbono ou o polímero condutor. Por conta desse efeito, os dispositivos simétricos construídos obtiveram maiores valores de capacitância de 12,9 mF cm-2 e 240 mF cm-2, respectivamente sendo esses 2 e 35 vezes maior que os materiais de controle. Esses resultados revelam a potencial aplicação dos materiais, RuO2-WO3, RuO2-WO3/rGO e RuO2-WO3/PAni para serem aplicados em eletrodos para supercapacitores, no qual o nanocompósito baseado em polianilina já apresenta uma elevada capacidade para substituir os sistemas comerciais utilizados atualmente.
Descrição
Palavras-chave
óxidos de metais de transição mistos , polímeros condutores , grafeno , supercapacitores , armazenamento de energia
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Citação
AQUINO, Caroline Brambilla de. Óxidos de metais de transição mistos e seus nanocompósitos : síntese e aplicação em sistemas de armazenamento de energia. 2020. 147 f. Dissertação (mestrado em Engenharia de Materiais e Nanotecnologia) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2020.