Desenvolvimento de nanocompósitos baseados em óxidos metálicos, derivados de grafeno e dicalcogenetos de metais de transição para aplicações em armazenamento e geração de energia

Página do item simplificado
dc.contributor.advisorDomingues, Sergio Humberto
dc.contributor.authorSantos, Carlos Eduardo Lima dos
dc.date.accessioned2023-02-03T17:55:30Z
dc.date.available2023-02-03T17:55:30Z
dc.date.issued2022-12-20
dc.description.abstractO desenvolvimento da sociedade e a disponibilidade de energia estão intimamente ligados, sendo notável que grandes evoluções tecnológicas foram obtidas à medida que novas fontes de energia eram descobertas. Os recentes e cada vez mais ágeis avanços levaram a necessidade de soluções na cadeia energética, para serem mais eficientes e também mais sustentáveis, ambiental como economicamente. Neste cenário, diversas iniciativas que visam aprimorar um ou mais pontos da cadeia de produção de energia vem ganhando destaque, e é neste mesmo sentido que a pesquisa desenvolvida está inserida, com o objetivo de utilizar materiais de baixo custo, eficientes e ambientalmente amigáveis, que possam vir a atender as presentes e futuras demandas e especificações de vários sistemas de armazenamento de energia. A pesquisa desenvolvida consiste na avaliação eletroquímica de nanocompósitos baseados na combinação de três materiais: oxido de grafeno reduzido (rGO) trióxido de tungstênio (WO3) e dissulfeto de tungstênio (WS2). Sendo assim, os materiais foram sintetizados por rotas de obtenção escaláveis, sendo o óxido de grafeno reduzido obtido pelo método de Hummers modificado, seguido de uma redução química, enquanto que os WO3 e WS2 foram obtidos por meio de uma rota hidrotermal. A síntese dos materiais foi comprovada química, estrutural e morfologicamente por meio de técnicas de difratometria de raios X, espectroscopia Raman, análises termogravimétricas (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS). As propriedades eletroquímicas foram avaliadas por meio de ensaios de voltametria cíclica (CV), voltametria de varredura linear (LSV), carga e descarga galvanostática (GCD) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), bem como estabilidade com vários ciclos, visando avaliar as propriedades dos materiais tanto como capacitores quanto como catalisadores em reações de evolução de hidrogênio (HER). Como capacitores, a introdução do rGO para formar o nanocompósito WS2 − WO3/rGO quase dobrou a capacitância específica obtida por meio de CV e GCD em comparação com os materiais puros rGO e WS2−WO3, mostrando que a combinação sinérgica dos materiais resulta em melhores eletrodos para esta finalidade. Um dispositivo capacitivo na configuração de coin cell também foi montado utilizando-se dois eletrodos de WS2−WO3/rGO como ânodo e cátodo, e o dispositivo apresentou interessantes resultados de densidade de potência e energia. Como catalisador para reações de HER, o nanocompósito WS2 − WO3/rGO apresentou resultados de sobrepotencial e Tafel slope melhores que os da platina em meio básico, se mostrando um material promissor também para este uso. Deste modo, foi possível sintetizar um nanocompósito que mostra sinergia de três classes de materiais diferentes, e que apresenta multifuncionalidade, podendo ser aplicado tanto em armazenamento de energia quanto em catálise para as reações HER.pt_BR
dc.description.sponsorshipIPM - Instituto Presbiteriano Mackenziept_BR
dc.description.sponsorshipOutrospt_BR
dc.identifier.urihttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/31238
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.language.isoenpt_BR
dc.publisherUniversidade Presbiteriana Mackenzie
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectnanocompósitospt_BR
dc.subjectarmazenamento de energiapt_BR
dc.subjectsupercapacitorespt_BR
dc.subjectHERpt_BR
dc.subjectóxido de grafeno reduzidopt_BR
dc.subjectdissulfeto de tungstênio e trióxido de tungstêniopt_BR
dc.titleDesenvolvimento de nanocompósitos baseados em óxidos metálicos, derivados de grafeno e dicalcogenetos de metais de transição para aplicações em armazenamento e geração de energiapt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
local.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3585264786800637pt_BR
local.contributor.advisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0001-7190-3803pt_BR
local.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0062741421039223pt_BR
local.contributor.board1Ribeiro, Hélio
local.contributor.board1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0766240077339002pt_BR
local.contributor.board2Salvatierra, Rodrigo Villegas
local.contributor.board2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5790940286369068pt_BR
local.description.abstractenThe development of society and the availability of energy have a close relation, and it is notable that great technological evolutions were obtained as new energy sources were discovered. Recent and increasingly agile technological advances have led to the need for solutions in the energy supply chain production that are not only more efficient but also sustainable, both environmentally and economically. In this case, several initiatives that aim to improve one or more points of the energy supply chain have been rising prominence, and that is the context in which that the present work was developed, aiming at the use of lowcost, efficient and environmentally friendly materials, which may meet the present and future demands and specifications of various energy storage systems. The research consists of the electrochemical evaluation of nanocomposites based on the combination of three materials: reduced graphene oxide (rGO), tungsten trioxide (WO3) and tungsten disulfide (WS2). Thus, materials were synthesized by scalable routes, where reduced graphene oxide was obtained by the modified Hummers method, followed by a chemical reduction, while the WO3 and WS2 were obtained through a hydrothermal route. The synthesis of the materials was chemically, structurally and morphologically characterized by X-ray diffractometry (XRD), Raman spectroscopy, thermogravimetric analysis (TG), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The electrochemical properties were evaluated using cyclic voltammetry (CV), linear scanning voltammetry (LSV), galvanostatic charge and discharge (GCD) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) tests, as well as multi-cycle stability, in order to evaluate the properties of materials both as capacitors and as catalysts for hydrogen evolution reactions (HER). As capacitors, the introduction of rGO in the nanocomposite WS2 − WO3/rGO more than doubled the specific capacitance obtained through CV and GCD compared to the pure materials rGO and WS2 − WO3, showing that the synergistic combination of materials results in best electrodes for this purpose. Furthermore, a capacitive device with a configuration of coin cell was also assembled using two electrodes of WS2 − WO3/rGO as anode and cathode, and the device showed interesting power and energy densities results. As a catalyst for HER reactions, the WS2 − WO3/rGO nanocomposite presented better overpotential and Tafel slope results than platinum in alkaline medium, proving to be a promising material also for this use. In this way, it was possible to synthesize a nanocomposite that shows synergy of three different classes of materials and that presents multifunctionality, being able to be applied both in energy storage and in HER reaction.pt_BR
local.description.sponsorshipOtherEXÉRCITO BRASILEIROpt_BR
local.keywordsnanocompositespt_BR
local.keywordsenergy storagept_BR
local.keywordssupercapacitorspt_BR
local.keywordsHERpt_BR
local.keywordsreduced graphene oxidept_BR
local.keywordstungsten dissulfide and tungsten trioxidept_BR
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)pt_BR
local.publisher.initialsUPM
local.publisher.programEngenharia de Materiais e Nanotecnologiapt_BR
local.subject.cnpqTECNOLOGIA, DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAISpt_BR
Arquivos
Pacote Original
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
Carlos Eduardo Lima dos Santos - PROTEGIDO.pdf
Tamanho:
5.26 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Carlos Eduardo Lima dos Santos
Baixar
Licença do Pacote
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
1.95 KB
Formato:
Item-specific license agreed upon to submission
Descrição:
Baixar
Coleções
Engenharia de Materiais e Nanotecnologia - Dissertações - EE Higienópolis