Efeito do pH nas propriedades estruturais e elétricas do Titanato de Sódio Sintetizado via Sonoquímica para aplicação em componentes de baterias

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alves, Letícia Teixeira Rodrigues
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFAM
Texto Completo: http://riu.ufam.edu.br/handle/prefix/7119
Resumo: With the increasing need to use renewable energy sources, energy storage provision becomes indispensable. Batteries play a fundamental role as energy storage devices, widely used in portable devices and electric vehicles. However, lithium-ion batteries, which are currently popular, present challenges related to the scarcity and cost of raw materials, as well as issues of toxicity and flammability. In the face of these problems, various efforts have been directed towards the development of alternative materials for the composition of these devices. In this regard, Sodium Titanates, particularly the Na2Ti6O13 and Na2Ti3O7 phases, have demonstrated promising characteristics such as thermal and chemical stability, charge density, and ionic conductivity, making them a potential alternative to address energy-related issues. However, these characteristics need to be improved to make their application viable and economically competitive. The objective of this work is to enhance the electrical properties of Sodium Titanate through pH control after material synthesis. The samples were synthesized using the Sonochemical method. An HCl solution was used to adjust the pH and produce the pH14, pH12, pH10, pH8, and pH6 samples, which were named according to their respective pH values. These samples were used to evaluate the effect of pH on the structural and electrical properties of Sodium Titanate. X-ray Diffraction (XRD) technique was employed for the structural characterization of the material, while Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) was used to analyze the vibrational bands. Furthermore, Complex Impedance Spectroscopy (CIS) was employed to assess the electrical properties. The XRD results indicated that the desired phases were obtained, and the FTIR showed characteristic bands of titanates, while CIS demonstrated that pH adjustment resulted in improvements in the electrical behavior.
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In this regard, Sodium Titanates, particularly the Na2Ti6O13 and Na2Ti3O7 phases, have demonstrated promising characteristics such as thermal and chemical stability, charge density, and ionic conductivity, making them a potential alternative to address energy-related issues. However, these characteristics need to be improved to make their application viable and economically competitive. The objective of this work is to enhance the electrical properties of Sodium Titanate through pH control after material synthesis. The samples were synthesized using the Sonochemical method. An HCl solution was used to adjust the pH and produce the pH14, pH12, pH10, pH8, and pH6 samples, which were named according to their respective pH values. These samples were used to evaluate the effect of pH on the structural and electrical properties of Sodium Titanate. X-ray Diffraction (XRD) technique was employed for the structural characterization of the material, while Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) was used to analyze the vibrational bands. Furthermore, Complex Impedance Spectroscopy (CIS) was employed to assess the electrical properties. The XRD results indicated that the desired phases were obtained, and the FTIR showed characteristic bands of titanates, while CIS demonstrated that pH adjustment resulted in improvements in the electrical behavior.Com a necessidade crescente de utilizar fontes de energia renováveis, a provisão por armazenamento de energia se torna indispensável. As baterias desempenham um papel fundamental como dispositivos de armazenamento de energia, sendo amplamente utilizadas em dispositivos portáteis e veículos elétricos. No entanto, as baterias de íons de lítio, que são populares atualmente, apresentam desafios relacionados à escassez e ao custo das matériasprimas, além de questões de toxicidade e inflamabilidade. Diante desses problemas, diversos esforços têm sido direcionados ao desenvolvimento de materiais alternativos para a composição desses dispositivos. Nesse sentido, os Titanatos de Sódio, em particular as fases Na2Ti6O13 e Na2Ti3O7, têm demonstrado características promissoras, como estabilidade térmica e química, densidade de carga e condutividade iônica, que os tornam uma potencial alternativa para enfrentar as problemáticas energéticas. No entanto, essas características precisam ser aprimoradas para tornar sua aplicação viável e economicamente competitiva. O objetivo deste trabalho é melhorar as propriedades elétricas do Titanato de Sódio por meio do controle do pH após a síntese do material. As amostras foram sintetizadas usando o método de Sonoquímica. Uma solução de HCl foi utilizada para ajustar o pH e produzir as amostras pH14, pH12, pH10, pH8 e pH6, as quais foram nomeadas de acordo com o valor de pH apresentado por cada uma delas. Essas amostras foram utilizadas para avaliar o efeito do pH nas propriedades estruturais e elétricas do Titanato de Sódio. A técnica de Difração de Raios-X foi empregada para a caracterização estrutural do material, enquanto a Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier foi utilizada para verificar as bandas vibracionais. Além disso, a Espectroscopia de Impedância Complexa foi empregada para verificar as propriedades elétricas. Os resultados do DRX indicaram que as fases desejadas foram obtidas, além disso o FTIR indicou bandas características de titanatos e o EIC que o ajuste do pH resultou em melhorias no comportamento elétrico.3NãoBrasilFT - Faculdade de TecnologiaManaus (AM)Engenharia de Materiais - Bacharelado - ManausRuiz, Yurimiler Leyethttp://lattes.cnpq.br/8018824878841214Batista, Carlos Yago Pereirahttp://lattes.cnpq.br/0741309410657133Basilio, Lukas AugustoCosta, Salomon dos SantosLPMAT - Laboratório de Processamento de Materiais TecnológicosAlves, Letícia Teixeira Rodrigues2023-10-26T16:03:24Z2023-10-26T16:03:24Z2023-07-10info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://riu.ufam.edu.br/handle/prefix/7119porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFAMinstname:Universidade Federal do Amazonas (UFAM)instacron:UFAM2023-10-26T16:03:40Zoai:localhost:prefix/7119Repositório InstitucionalPUBhttp://riu.ufam.edu.br/oai/requestopendoar:2023-10-26T16:03:40Repositório Institucional da UFAM - Universidade Federal do Amazonas (UFAM)false
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