Influência dos parâmetros de síntese nas propriedades eletrocrômicas de filmes finos de óxido de titânio depositados por DC reactive sputtering

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Amorin, Luís Henrique Cardozo
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEL
Texto Completo: https://repositorio.uel.br/handle/123456789/14134
Resumo: Resumo: Filmes finos de TiO2 são amplamente estudados devido às suas propriedades fotocatalíticas, eletrocrômicas e de armazenamento de energia As propriedades eletrocrômicas podem sofrer variações no decorrer dos ciclos de inserção e extração de íons da estrutura do material devido à alteração nessa estrutura Com o objetivo de investigar a correlação entre parâmetros de síntese e sua ciclabilidade eletrocrômica, a fim de encontrar o mais eficiente eletrodo eletrocrômico entre as amostras depositadas Neste trabalho os filmes finos de TiO2 foram depositados por pulverização reativa sob pressão parcial de oxigênio (PO2) variável ( – 7 x 1-4 mbar) e tratados termicamente a 4 ºC em fluxo de oxigênio durante 8 horas A difração de raios X antes e após a ciclagem eletroquímica das amostras foi realizada para identificar possíveis alterações na estrutura As suas propriedades eletrocrômicas foram investigadas pelas técnicas de voltametria cíclica, cronopotenciometria e cronoamperometria, com acompanhamento in situ da variação da transmitância óptica, e comparadas entre si a fim de se obter a reversibilidade dos parâmetros eletrocrômicos, tais como eficiência, contraste óptico e tempo de resposta As amostras depositadas com uma menor concentração de O2 apresentaram uma intercalação menor de íons em sua estrutura, além de serem mais susceptíveis a uma variação da estrutura cristalina no decorrer da ciclagem, sofrendo um maior desgaste conforme ocorreu a inserção e extração de íons de lítio repetidamente no material Devido a isso, uma das amostras apresentou desgrudamento do substrato durante a ciclagem As amostras depositadas com maior concentração de O2 mantiveram um efeito eletrocrômico acentuado após a ciclagem, mostrando assim, uma boa reversibilidade ao processo de carga e descarga Desse modo, a amostra depositada com 5 x 1-4 mbar é a que apresenta os parâmetros de deposição para se obter um eletrodo de dispositivo eletrocrômico, quase não tendo variado a sua quantidade de carga intercalada (de 37,4 mC para 36,6 mC) e aumentando a sua variação de transmitância óptica (de 68% para 74%) Esse aumento na variação da transmitância óptica e consequentemente na eficiência eletrocrômica desse material, provavelmente pode ser associada aos defeitos da estrutura do filme, alterando os estados de valência dos átomos de titânio, conforme a teoria de small-polaron
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Universidade Estadual de Londrina, Centro de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em FísicaAbstract: TiO2 thin films are widely studied due to their photocatalytic, electrochromic and energy storage properties The electrochromic properties can suffer variations during the insertion and extraction into the aterial structure due to the change in this structure The objective of this work was investigated the correlation between synthesis parameters and their electrochromic cycling, in order to find the most efficient electrochromic electrode among the deposited samples In this work the thin films of TiO2 were deposited by reactive spray under variable oxygen partial pressure ( - 7 x 1-4 mbar) and heat treated at 4 ºC in oxygen flow for 8 hours X-ray diffraction before and after the electrochemical cycling of the samples was performed to identify possible structure changes Its electrochromic properties were investigated by cyclic voltammetry, chronopotentiometry and chronoamperometry, with in situ monitoring of the optical transmittance variation, and compared with each other in order to obtain the electrochromic parameters reversibility, such as efficiency, optical contrast and electrochromic response time The samples deposited with a lower oxygen concentration presented a smaller ions intercalation into their structure, besides being more susceptible to a crystalline structure variation during the cycle, suffering a greater wear as it occurred the insertion and extraction of lithium ions repeatedly into the material Due to this, one of the samples showed disintegration of the substrate during cycling The samples deposited with higher oxygen concentration maintained a marked electrochromic effect after cycling, thus showing a good reversibility to the loading and unloading process Thus, the sample deposited with 5 x 1-4 mbar is the one that presents the deposition parameters to obtain an electrochromic device electrode, having almost not varied its amount of intercalated load (from 374 mC to 366 mC) and increasing its optical transmittance variation (from 68% to 74%) This increase in the optical transmittance variation and consequently the electrochromic efficiency of this material probably can be associated to the defects of the film structure, altering the valence states of the titanium atoms, according to the small-polaron theoryUrbano, Alexandre [Orientador]Cava, Carlos EduardoSantana, Henrique deFloriano, RicardoCruz, Térsio Guilherme de SouzaAmorin, Luís Henrique Cardozo2024-05-01T14:25:51Z2024-05-01T14:25:51Z2017.0011.10.2017info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/14134porDoutoradoFísicaCentro de Ciências ExatasPrograma de Pós-Graduação em FísicaLondrinareponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UELinstname:Universidade Estadual de Londrina (UEL)instacron:UELinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-07-04T01:55:40Zoai:repositorio.uel.br:123456789/14134Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bibliotecadigital.uel.br/PUBhttp://www.bibliotecadigital.uel.br/OAI/oai2.phpbcuel@uel.br||opendoar:2024-07-04T01:55:40Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEL - 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