Síntese e caracterização de compósitos a base de hidróxidos duplos lamelares, óxidos e polímeros condutores e sua aplicação como eletrodos em dispositivos de armazenamento de energia e como adsorventes de pesticidas e fármacos

by Mayta Mamede Negreto Peixoto
Published: 24/05/2021 - 14:03
Last modification: 13/04/2023 - 09:43

Neste projeto temos como objetivo sintetizar e caracterizar eletroquimicamente compósitos de óxidos de grafeno reduzido, hidróxidos duplos lamelares [Co-Al-Cl] associados a polímeros condutores (polianilina e polipirrol)  e testá-los como eletrodos em dispositivos de supercapacitores híbridos utilizando um eletrólito polimérico a base do co-polímero de poliacrilonitrila e poliacetato de vinila (PAN/PVA), os plastificantes etilcarbonato e dimetilcarbornato (EC/DMC) e o perclorato de lítio (LiClO4).  Serão realizados testes de carga e descarga para poder calcular a capacitância específica, potência específica e eficiência coulômbica. Ademais, pretende-se também testar esses mesmos compósitos como materiais adsorventes de poluentes (pesticidas e fármacos) em meio aquoso. Então, nesta linha de pesquisa temos como objetivo determinar os parâmetros cinéticos e termodinâmicos de adsorção de pesticidas e fármacos pelos hidróxidos duplos lamelares e caracterizar o tipo de adsorção existente entre os adsorventes e os adsorbatos em solução aquosa a partir dos modelos de isotermas de adsorção (Langmuir e Freundlich). Além disso, será determinada a capacidade adsortiva dos fármacos pelos HDL de [Co-Al-NO3] e [Zn-Al-NO3].Seguindo o princípio do método template, pretendemos utilizar matrizes inorgânicas e orgânicas (membranas poliméricas, óxidos de metais de transição e nanotubos de carbono), contendo poros ou espaços vazios com dimensões variando de nanômetros a alguns mícrons, como padrão para a síntese dos polímeros condutores (polianilina e polipirrol). Dessa forma, obteremos compósitos com condutividade elevada devido à diminuição da concentração de defeitos nas cadeias poliméricas, sintetizadas no interior de nanoporos. Além disso, os poros ou espaços vazios maiores permitirão um aumento da área superficial do polímero exposta ao eletrólito. O comportamento de cada sistema será investigado e os resultados correlacionados de tal forma que seja possível avaliar a influência dos parâmetros da síntese template nas propriedades eletroquímicas dos compósitos formados e na sua aplicação como catodos e/ou supercapacitores. 
Todos os materiais mencionados bem como os dispositivos eletroquímicos serão caracterizados por diversas técnicas, dentre elas: microscopia eletrônica de varredura, calorimetria diferencial de varredura, análise térmica diferencial, espectroscopia na região do infra-vermelho, espectroscopia de impedância eletroquímica, voltametria cíclica e testes de carga/descarga. Para fins comparativos, toda a caracterização será realizada com amostras dos materiais puros e compósitos. Após a determinação dos sistemas com maior potencial de aplicação utilizaremos as técnicas de difração de raios-X de baixo ângulo (SAXS), Espectroscopia de Plasma Ressonante (SPR) e Micro-Raman para aprofundar o conhecimento e domínio de suas propriedades

Linhas de Pesquisa: