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Tipo do documento: Tese
Título: Polimorfos de Ni(OH)2 e Materiais Mistos Eletroativos Baseados em Argilas Esmectitas: Caracterização Estrutural e Comportamento Eletroquímico
Título(s) alternativo(s): não consta
Autor: Danczuk, Marins 
Primeiro orientador: Anaissi, Fauze Jaco
Resumo: Neste trabalho apresentamos um estudo comparativo da estrutura e do comportamento eletroquímico das fases alfa e beta hidróxido de níquel [Ni(OH)2] em diferentes eletrólitos suporte. Os materiais foram preparados pelo método sol-gel e precipitação em meio alcalino. Também foram preparados materiais mistos eletroativos (MMEs), obtidos pela combinação dos coloides de Ni(OH)2 com argilas esmectitas naturais, formando Materiais Mistos Eletroativos com o Ni(OH)2 estável eletroquimicamente, após ligado as argilas. As fases alfa e beta-Ni(OH)2 foram caracterizadas por difração de raios X com luz Synchrotron, e revelaram valores de índices de Miller (hkl) típicos das fases alfa (003), (006) e (101), planos de reflexão característico da fase com o d(003) entre 11,48 Å para [?1-Ni(OH)2] e 9,86 Å para [?2-Ni(OH)2]. Difração de raios X para fase ?Ni mostra planos característicos (001), (100), (101), (110), com o espaçamento basal (001) de 4,66 Å. Os dados de TG / DTA, SEM-EDS, EAA estão de acordo com a composição, tanto da fase alfa, quanto da fase beta-Ni(OH)2. Eletrodos de disco de platina foram modificados com os géis alfa-Ni(OH)2, e ciclos voltamétricos exibem par de pico (anódica e catódica) mais agudos e simétricos em relação a fase beta. Curiosamente, para os eletrólitos NaOH e LiOH, apresentaram os melhores perfis voltamétricos que eletrólito KOH, que é comumente utilizado. Além disso, os voltamogramas cíclicos (VCs) para a fase ?1-Ni(OH)2 mostrou ser uma combinação dos VCs do ?2-Ni(OH)2 e o beta-Ni(OH)2, sugerindo que o material eletroativo alfa2 tem melhor performance eletroquímica. A preparação dos materiais mistos eletroativos (MMEs) foi obtida a partir da combinação do alfa-hidróxido de níquel coloidal com argilas naturais (Volclay e Argel ), o que permite de serem produzidos em grandes quantidades. No perfil de difração de raios X foi observado a presença da fase ?-Ni(OH)2 na superfície da argila e o deslocamento do pico 001, indicando a intercalação pelo aumento do espaçamento interlamelar das argilas. Dados de análise termogravimétrica (TG/DTA), demonstram que o Ni(OH)2 quando estabilizado nas argilas, aumenta sua estabilidade térmica em 100ºC, associado a sua decomposição. Imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e mapeamento por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) corroboram com essas características e com a distribuição homogênea do níquel nas argilas. A atividade eletroquímica foi medida utilizando eletrodos quimicamente modificados (EQMs). Os VCs apresentam picos redox simétricos, característico do par redox Ni(II)/Ni(III). O MME ?2Ni-Argel apresenta razão entre as cargas anódica e catódica (Qpa/Qpc) ? 1, ou seja, reversível e estável com capacidade de carga no 1° ciclo de 382 mAhg?¹, e aumento no 500° ciclo para 489 mAhg?¹. O MME ?2Ni-Volclay apresenta capacidade de carga maior, porém aparece ondas anódicas acopladas, podendo ser devido a formação da fase ?-Ni(OH)2 após ciclagens sucessivas. Neste sentido, os MMEs apresentam-se como bons materiais para armazenamento de energia, como também podem ser aplicados em eletrocatálise de alcoóis, e eletrossíntese de alcoóis como o ciclohexanol.
Abstract: This work presents a comparative study of structure and electrochemical behaviour of the alpha and beta phases of nickel hydroxide [Ni(OH)2] on different supporting electrolytes. The materials were prepared by sol-gel method, and precipitation in an alkaline medium. Electroactive mixed materials (EMM), obtained from the combination of colloids of Ni(OH)2 with natural smectite clays, with the aim of stabilizing the Ni(OH)2 by the clays were also prepared. The alpha and beta-phase Ni(OH)2 were characterized by X-ray diffraction with Synchrotron Light and showed indices Miller values (hkl) typical of the alpha phase (003), (006) and (101) planes of reflection characteristic of phase with the d (003) from 11,48 Å for [?1-Ni(OH)2] and 9,86 Å for [?2-Ni(OH)2]. XRD for phase ?Ni shows characteristic planes (001), (100), (101), (110), with the interlayer spacing (001) of 4,66 Å. The TG/DTA, SEM-EDS, EAA and Raman spectra data confirm the composition and properties showing the alpha and beta phases of nickel hydroxide according to the method of preparation. Platinum electrodes modified were with the gels alpha-Ni(OH)2, voltammetric cycles exhibit peak pair (anodic and cathodic) more acute and symmetrical in relation to the beta phase. Interestingly, for the NaOH and LiOH electrolyte, showed the best voltammetric profiles KOH electrolyte, which is commonly used. Furthermore, the cyclic voltammograms (CVs) for the phase ?1-Ni(OH)2 was found to be a combination of VCs ?2-Ni(OH)2 and beta-Ni(OH)2, suggesting that the electroactive material has alpha2 best electrochemical performance. The preparation of the mixed electroactive material (EMM) was obtained from the combination of alpha-nickel hydroxide colloidal with natural clays (Volclay and Argel ), which allows of being produced in large quantities. In the X-ray diffraction profile the presence of ?-Ni(OH)2 layer on the surface of the clay and the shift of the peak 001 was observed, indicating the interleaving by increasing the interlayer spacing of the clays. Data from thermogravimetric analysis (TG / DTA) show that Ni(OH)2 as the stabilized clay enhances the thermal stability at 100ºC, together with its decomposition. Images of scanning electron microscopy (SEM) and mapping by energy dispersive spectroscopy (EDS) confirm these features and the homogeneous distribution of nickel in the clay. The electrochemical activity was measured using chemically modified electrodes (CME). VCs have symmetric peaks characteristic redox Ni(II)/Ni(III). The EMM ?2Ni-Argel shows the ratio between the anodic and cathodic charge (Qpa/Qpc) ? 1, i.e., reversible and stable with a load capacity in the 1st cycle of 382 mAhg?¹, and increased the 500th cycle 489 mAhg?¹. The EMM ?2Ni-Volcaly has higher load carrying capacity, but appears anode coupled wave, which may be due to the formation of ?-Ni(OH)2 phase after successive cycling. In this regard, EMM present as good materials for energy storage and/or as non-enzymatic glucose sensor, electrocatalysis of alcohols and electrosynthesis.
Palavras-chave: não consta
não consta
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: UNICENTRO - 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: DANCZUK, Marins. Polimorfos de Ni(OH)2 e Materiais Mistos Eletroativos Baseados em Argilas Esmectitas: Caracterização Estrutural e Comportamento Eletroquímico. 2014. 108 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Química - Doutorado) - Universidade Estadual do Centro Oeste, Guarapuava-PR.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://localhost:8080/tede/handle/tede/343
Data de defesa: 1-Jan-2014
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Química (Doutorado)

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