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Tipo do documento: Tese
Título: MATERIAIS MISTOS ELETROATIVOS LIOFILIZADOS APLICADOS NA ELETROCATÁLISE DE ÁLCOOIS E UREIA
Autor: Nunes Júnior, Cícero Venâncio 
Primeiro orientador: Anaissi, Fauze Jaco
Resumo: O presente trabalho apresenta os resultados do estudo do comportamento estrutural e da estabilidade eletroquímica do αNi(OH)2 combinado com as argilas Argel e Volclay, denominados materiais mistos eletroativos (MMEs). O hidróxido de níquel apresenta dois polimorfos principais, a fase alfa e a fase beta, que se diferenciam pela organização entre suas lamelas e estados de oxidação. A fase alfa apresenta melhor eficiência eletroquímica, porém possui menor estabilidade estrutural, pois é facilmente convertida na fase beta. Dados de análise química por espectroscopia de absorção atômica (EAA), energia dispersiva de raios X (EDS) e análise termogravimétrica simultânea (TGA) foram utilizados para destacar que a argila Argel tem maior capacidade de intercalar íons, como Ni2+, pois apresenta maior quantidade de cátions trocáveis (Na+ e Mg+2), em comparação com a argila Volclay. Perfis de difratometria de raios X (DRX) mostram aumento na distância d(001) do plano basal das argilas, compatível com a capacidade de intercalação das nanopartículas de αNi(OH)2. Os estudos de voltametria cíclica (VC) mostram que MME mantêm seu perfil eletroquímico após 500 ciclos, enquanto que dados de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) corroboram com a proposta das nanopartículas de Ni(OH)2 estarem intercaladas, tanto quanto dispersas na superfície da argila. Os MMEs são mantidos em suspensão aquosa para propósitos de modificação do eletrodo de trabalho por drop casting, assim foi necessário secar para serem realizadas as caracterizações estruturais e espectroscópicas. Para secar utilizou-se dois métodos diferentes: i) método convencional em um dessecador a vácuo, e ii) método de liofilização. Após a secagem, os MMEs apresentaram morfologias distintas, induzindo um estudo a respeito da influência do método de secagem nas características morfológicas, estruturais e eletroquímicas dos materiais mistos eletroativos. O MME seco a vácuo possui um grau de ordenação na sua estrutura maior que MME liofilizado. Essa característica pressupunha que o MME seco a vácuo poderia apresentar comportamento eletroquímico melhor. Porém, os resultados de VC mostraram que MME-liofilizado possui maior atividade eletroquímica, e testes de eletrocatálise (metanol e ureia) apresentaram um incremento significativo de corrente quando comparado com MME-vácuo. Finalizando, foi verificado que o material misto, pode ser reutilizado na eletrocatálise de ureia quando sua solução de eletrólito suporte é trocada, tendo a capacidade de se regenerar apresentando novamente os processos redox Ni+2/Ni+3 responsáveis pela eletrocatálise da molécula orgânica, mostrando ser um material interessante, reutilizável e de baixo custo.
Abstract: The present work presents the results of the study of the structural behavior and the electrochemical stability of αNi(OH)2 combined with the Alrgel and Volclay clays, denominated mixed electroactive materials (MMEs). Nickel hydroxide presents two main polymorphs, the alpha phase and beta phase, which are distinguished by the organization between their lamellae and oxidation states. The alpha phase presents better electrochemical efficiency, but has lower structural stability, since it is easily converted into the beta phase. The chemical analysis by atomic absorption spectroscopy (EAA), X-ray dispersive energy (EDS) and simultaneous thermogravimetric analysis (TGA) were used to highlight that Argel clay has a higher capacity to intercalate ions, such as Ni2+ of exchangeable cations (Na+ and Mg+2), compared to Volclay clay. X-ray diffraction (XRD) profiles show an increase in the distance d(001) from the basal plane of the clays, compatible with the intercalation ability of αNi(OH)2 nanoparticles. Cyclic voltammetry (VC) studies show that MME keeps its electrochemical profile after 500 cycles, whereas electrochemical impedance spectroscopy (EIS) data corroborate with the proposed Ni(OH)2 nanoparticles being intercalated as well as dispersed on the surface of the clay. The MMEs are kept in aqueous suspension for the purpose of modifying the working electrode by drop casting, so it was necessary to dry for structural and spectroscopic characterization. Two different methods were used for drying: i) conventional method in a vacuum desiccator, and ii) lyophilization method. After drying the MMEs presented different morphologies, inducing a study about the influence of the drying method on the morphological, structural and electrochemical characteristics of the mixed electroactive materials. The dry vacuum MME has an ordering degree in its structure larger than lyophilized MME. This characteristic presupposed that dry vacuum MME could present better electrochemical behavior. However, VC results showed that MME-lyophilized has higher electrochemical activity, and electrocatalysis tests (methanol and urea) showed a significant increase of current when compared to MME-vacuum. Finally, it was verified that the mixed material can be reused in the electrocatalysis of urea when its electrolyte solution is replaced, having the ability to regenerate again presenting the Ni+2/Ni+3 redox processes responsible for the electrocatalysis of the organic molecule, showing to be an interesting, reusable and inexpensive material.
Palavras-chave: não consta.
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual do Centro-Oeste
Sigla da instituição: UNICENTRO
Departamento: Unicentro::Departamento de Ciências Exatas e de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)
Citação: Nunes Júnior, Cícero Venâncio. MATERIAIS MISTOS ELETROATIVOS LIOFILIZADOS APLICADOS NA ELETROCATÁLISE DE ÁLCOOIS E UREIA. 2017. 82 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, Guarapuava - PR.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unicentro.br:8080/jspui/handle/jspui/991
Data de defesa: 14-Jul-2017
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)

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