Estudo da influência da temperatura na síntese de nanopartículas magnéticas de CoFe2O4 para aplicações em eletrodos bifuncionais

• Autor(a) principal: Silva, Emilly Cruz
• Data de Publicação: 2020
• Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/3903798233918184
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM
• Texto Completo: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/7869
• topic: Energia - Armazenamento; Catalisadores; Nanopartículas; Ferrita de cobalto; Magnetismo; CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: QUÍMICA; Ferritas; Armazenamento; Fotocatálise; Nanomateriais; Magnetismo

Com a globalização surgiram inúmeras preocupações quanto aos recursos para geração de energia e os danos que são causados durante a exploração, uso e transporte desses materiais sendo assim as pesquisas focaram em diversas aplicações, neste trabalho damos ênfase aos dispositivos de armazenamento de energia e catalisadores para processos oxidativos avançados. Com o objetivo de somar à esses estudos, esta pesquisa sintetizou com sucesso nanopartículas de CoFe2O4 pela rota de síntese sol gel proteico, a calcinação desse material foi feita em três temperaturas: 600, 800 e 1000 °C com a finalidade de entender a influência do trato térmico nas propriedades físicas, morfológicas e estruturais, que consequentemente atuam na eficiência dos eletrodos bifuncionais preparados com os materiais sintetizados. Os resultados do padrão de DRX confirmaram a formação de CoFe2O4 com a presença de uma segunda fase residual de αCo-Fe em materiais calcinados a baixa temperatura, por meio da espectroscopia Raman foi possível reafirmar que o pó de CoFe2O4 com estrutura do tipo espinélio foi obtido de forma eficiente pelo método de síntese sol-gel proteico nos três materiais e é um material promissor para aplicações eletroquímicas e fotocatalíticas. Os espectros de FTIR mostraram fortes bandas de absorção na faixa de 440 e 650 cm-1, relacionadas às ligações Fe-O e Fe-Co. As imagens de MEV mostraram que as nanopartículas de ferrita de cobalto exibem uma estrutura porosa, formada por uma morfologia hexagonal e a espectroscopia de reflectância difusa mostrou redução da energia de band-gap com trato térmico. A análise de suas histereses magnéticas mostra que os valores de magnetização de saturação para as cerâmicas de ferrita de cobalto aumentaram de acordo com o aumento da temperatura de calcinação. Estas diferenças podem ser atribuídas a não formação de uma ferrita de espinélio inverso completa, ou seja, uma ferrita de espinélio parcialmente invertido, o que leva no decréscimo no valor da magnetização de saturação, o que mais uma vez, colabora com os resultados obtidos a partir de outras caracterizações. Foi possível observar que o aumento da temperatura de calcinação resultou em materiais mais cristalinos, melhor organizados e com menor energia necessária para excitação eletrônica, tais características revelam capacidades de 76,52, 14,74 e 6,58 mAhg-1 na densidade de corrente de 1 A.g-1. Este foi o melhor resultado obtido para os eletrodos de 1000, 800 e 600 °C, respectivamente. Também foi observado que 75% da capacitância inicial mantém-se após 5000 ciclos de voltametria cíclica contínua na taxa de varredura de 100 mV.s-1. Para segunda aplicação, a eficiência como catalizador resultou em 60, 90 e 100% de degradação do corante azul de metileno para os eletrodos de 600, 800 e 1000 °C, respectivamente, o que confirma o desempenho superior do eletrodo preparado a 1000 °C tanto como material de armazenamento de energia quanto para catalizador de reações de degradação fotocatalíticas.