IES - Dissertação

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Navegando IES - Dissertação por Autor "Castro, Ana Paula Gomes da Silva"

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    Desenvolvimento de Eletrodos à Base de Fe2O3 e Grafeno para Aplicação em Supercapacitores
    (2022) Castro, Ana Paula Gomes da Silva; Orientador
    A sociedade atual demanda, em função de novas tecnologias e também para um desenvolvimento sustentável, por novas fontes de energia com mais eficiência e flexibilidade de uso. Dentre as novas fontes tem-se os sistemas de armazenamento conhecidos como supercapacitores, no qual possuem a vantagem de carregamento e descarregamento de carga elétrica na ordem de poucos segundos, capacidade de fornecer altas densidades de energia e possui um longo ciclo de vida útil. Contudo, os materiais utilizados em supercapacitores possuem, em geral, um elevado custo e/ou pouca estabilidade de operação. Assim, novos eletrodos são estudados para aplicação em supercapacitores, uma vez que se busca materiais com menor custo, com maior estabilidade e com maiores capacitâncias. Neste trabalho, filmes à base de -Fe2O3 foram preparados e analisados com o objetivo de sua aplicação em supercapacitores. Pós de -Fe2O3, como precursores para os filmes nanoestruturados, foram preparados em moinho de alta energia, por 45 horas, a partir do precursor de FeO(OH). Os filmes preparados a partir dos pós de -Fe2O3 foram depositados por espalhamento mecânico sobre substratos condutores transparentes e para os filmes compósitos foi preparado o grafeno por esfoliação líquida. Todos os filmes foram tratados termicamente à 500 °C/30 min. O grafeno foi preparado por esfoliação líquida por meio de amostra comercial, suspenso em álcool isopropílico. Os materiais foram caracterizados em difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e por voltametria cíclica. O resultado de difração de raios X mostra que o material (pó) resultante da moagem apresentam duas fases (-Fe2O3 e FeO(OH)) e para os filmes, observou-se somente as fases de -Fe2O3 e óxido de grafeno após o tratamento térmico. Pode se observar através da microscopia eletrônica de varredura que os filmes de - Fe2O3 e -Fe2O3: “grafeno” apresentam características similares, apresentando partículas de <1µm à 20 µm com espessura estimada à 200 nm. As medidas de voltametria cíclica dos filmes a base de -Fe2O3 e -Fe2O3: “grafeno” foram realizadas em uma solução eletrolítica de Na2SO4 (1 mol L-1 ), em uma configuração de três eletrodos com uma janela de potencial de 0 à -1,0 V, e velocidade de varredura de 10 à 150 mV s-1 . Os resultados apresentaram capacitâncias de 22,7 Fg−1 , para os filmes de óxidos de ferro -Fe2O3 puro, e para os filmes de -Fe2O3 composto com grafeno na quantidade de 4 e 8 µL alcançaram capacitâncias melhores entre 29,9 – 33,2 Fg−1 , respectivamente, dependendo da velocidade de varredura. Ao que tudo indica é possível que esta melhora dos filmes esteja relacionada ao compósito dos filmes entre as partículas de -Fe2O3 e o “grafeno”. Os resultados mostraram-se significativos para futuras aplicações em supercapacitores.