Nanocompósitos baseados em PAni/rGO/WS2-MoS2 aplicados em dispositivos de armazenamento de energia
Tipo
Tese
Data de publicação
2022-12-19
Periódico
Citações (Scopus)
Autores
Lima, Abner Guilherme Teixeira
Orientador
Domingues, Sergio Humberto
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Membros da banca
Silva, Cecilia de Carvalho Castro e
Jauris, Carolina Ferreira de Matos
Fonsaca, Jéssica Eliza Silva
Lisboa, Fábio da Silva
Jauris, Carolina Ferreira de Matos
Fonsaca, Jéssica Eliza Silva
Lisboa, Fábio da Silva
Programa
Engenharia de Materiais e Nanotecnologia
Resumo
O crescente consumo global de energia elétrica requer soluções para otimizar
sua geração, armazenamento e transferência. Avanços tecnológicos recentes na
ciência têm se mostrado promissores neste sentido, particularmente no campo
dos nanomateriais. Após a revolução do grafeno, análogos inorgânicos de
estruturas semelhantes, como o dissulfeto de molibdênio (MoS2) e o dissulfeto
de tungstênio (WS2), despertaram o interesse da comunidade científica por suas
propriedades ímpares. Além destes dois dicalcogenetos de metais de transição
(TMDs) com estruturas singulares, podemos ainda evidenciar os polímeros
conjugados, sobretudo a polianilina (PAni). Todos estes materiais apresentam
como propriedade destaque a capacitância específica elevada. O presente
trabalho propõe um nanocompósito à base de PAni, um polímero condutor, e de
óxido de grafeno reduzido (rGO), um derivado de grafeno, com a adição dos
TMDs. A PAni possui boa pseudocapacitância redox e alta reversibilidade dos
processos oxirredutivos, materiais de carbono formam excelentes agregados
para inserção de mecanismos de dupla camada elétrica (EDLC) e a
pseudocapacitância por intercalação dos TMDs apresenta boas perspectivas
energéticas. Este trabalho buscou estudar propriedades relacionadas ao
armazenamento e mobilidade de carga destes materiais, uma vez que eles
apresentam diferentes mecanismos de transferência de carga e devem contribuir
de formas distintas para a capacitância global do nanocompósito. Os materiais
foram caracterizados morfologicamente por diferentes técnicas (DRX, Raman,
UV-Vis, FTIR e TG) para uma ampla compreensão de suas propriedades
estruturais e caracterizados eletroquimicamente (voltametria cíclica e
carga/descarga galvanostática) para uma avaliação do perfil capacitivo dos
nanocompósitos. A adição do rGO à PAni provocou um aumento de 43,6% na
capacitância do polímero, que chegou a 293,7 F.g-1. A inclusão de TMDs melhorou a retenção da PAni em 6,8% para 1000 ciclos. O compósito PAni/rGO/MoS2-WS2 foi capaz de manter ambas as melhorias. Porém, ao fim do
trabalho, nenhum resultado excepcional em relação à sinergia positiva de todos
os constituintes foi alcançado, sugerindo que houve competição entre mecanismos de pseudocapacitância ou interações ineficientes entre as estruturas nas condições estudadas.
Descrição
Palavras-chave
nanocompósitos , polianilina , dissulfeto de molibdênio , dissulfeto de Tungstênio , óxido de grafeno reduzido , sistema de armazenamento de energia