Dispositivos de armazenamento de energia e monitoramento de pH baseados em compósitos de polianilina e polipirrol

• Autor(a) principal: Oliveira, Rafaela Daiane de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UEPG
• Texto Completo: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/3121
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Supercapacitor; Polianilina; Polipirrol; Óxido de grafeno; Sensor; Supercapacitor; Polyaniline; Polypyrrole; Graphene oxide; Sensor

O uso crescente de energia impulsiona a pesquisa por novos dispositivos para armazenamento de carga que ofereçam boa estabilidade e alta densidade de potência e de energia. Visando suprir essa necessidade, eletrodos modificados com propriedades supercapacitivas têm sido desenvolvidos. O presente trabalho aborda a obtenção de eletrodos modificados com polímeros condutores a partir de diferentes técnicas para aplicação em dispositivos de armazenamento de energia. O capítulo 1 descreve a utilização da técnica Layer-by-Layer (LbL) para modificação de eletrodos de ITO com óxido de grafeno (OG) e compósito de polianilina e goma arábica (PANI-GA). A concentração de goma arábica (GA) no compósito foi otimizada a partir de técnicas eletroquímicas, obtendo-se como melhor proporção GA:PANI (1:1), em proporção (m/V). A caracterização do filme LbL (PANI-GA/OG)n (onde n=número de bicamadas) foi realizada por diferentes técnicas tais como UV-Vis, FTIR, Raman, TEM, MEV, VC, EIE e cronoamperometria. Os filmes obtidos apresentaram boa estabilidade nos estudos de cronoamperometria após vários ciclos de curvas galvanostáticas de carga e descarga (CGCD), com aumento das propriedades supercapacitivas em função do número de bicamadas. O filme LbL (PANI-GA/OG)15 apresentou CS de 12,81 mF cm-2 (j = 0,1 mA cm-2) e retenção de CS de 72,8% após 1000 ciclos de CGCD. As propriedades deste filme LbL (PANI-GA/OG)3 como sensor para monitoramento de pH foi também investigada o qual apresentou uma faixa linear (R2 = 0,9915) para valores de pH de 2 a 7. O capítulo 2 aborda a modificação de eletrodo por polimerização eletroquímica de polipirrol e polianilina na superfície polida de carbono grafite (CG) proveniente de pilhas exauridas, designado CG/PPY/PANI. Os parâmetros eletroquímicos para modificação do eletrodo CG foram otimizadas, considerando a resposta eletroquímica para VC e CGCD. As condições otimizadas para expansão da área do eletrodo CG foram E = 2,0 V e t = 750 s, para a polimerização de PPY foram E = 1,0 V e q = 750 mC e para eletropolimerização da PANI foram E = 0,8 V e q = 3 C. O eletrodo modificado CG/PPY/PANI apresentou melhores resultados eletroquímicos em comparação aos eletrodos CG/PPY e CG/PANI. Resultados de EIE para o CG/PPY/PANI evidenciaram o comportamento pseudocapacitivo do eletrodo e, através das CGCD, obteve-se CS de 3416 mF cm-2 (j = 2 mA cm-2) e retenção da capacitância de 76% após 850 ciclos de CGCD. O eletrodo otimizado foi caracterizado por FTIR, Raman e MEV/FEG, evidenciando a modificação da superfície de CG. As imagens de MEV/FEG apresentam as estruturas globulares características da eletrodeposição de polímero condutor. O eletrodo modificado CG/PPY/PANI apresentou propriedades eletroquímicas, tais como, estabilidade e capacitância específica, que o tornam promissor para aplicação em dispositivos de armazenamento de energia.