Estudo e desenvolvimento de supercapacitores eletroquímicos usando eletrodos baseados em multicamadas de grafeno

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: AUGUSTO, Gabriel de Souza
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFTM
Texto Completo: http://bdtd.uftm.edu.br/handle/tede/608
Resumo: Os supercapacitores eletroquímicos, são dispositivos que têm despertado grande interesse e estudos, principalmente como alternativas para armazenadores de energia. Tal interesse se deve às características tais como: dimensão reduzida, flexibilidade, alta densidade de energia e de potência, que são cruciais para a atual demanda. Assim o presente trabalho tem como objeto o desenvolvimento e estudo de supercapacitores eletroquímicos flexíveis de estado sólido (all-solid-state supercapacitors - ASSSC) com eletrodos baseados em multicamadas de grafeno (multilayer graphene – MLG), a partir de uma metodologia simples, de poucas etapas e fazendo uso de menor quantidade de reagentes químicos. Para isto foram testadas vinte e uma configurações de eletrodo nos ASSSC, configurações estas onde foi variada a massa de MLG e a pressão a qual este é submetido durante o processo de confecção, de modo a investigar a influência destes parâmetros no desempenho capacitivo dos dispositivos confeccionados. Para caracterização estrutural do eletrodo de MLG foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Raman, difração de raios-X, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, microscopia de força atômica e medidas de resistividade pelo método de quatro pontas (Van der Pauw). Após caracterização dos eletrodos, foram confeccionados os supercapacitores (para todas as configurações de eletrodos) e caracterizados eletroquimicamente, através de medidas de voltametria cíclica e carga e descarga galvanostática. Através da análise de desempenho dos supercapacitores, foi observado que para as menores pressões de compactação e para as maiores massas de MLG utilizadas, foram encontrados os melhores resultados (capacitância especifica de 31800 µF/cm² para pressão de 15 kgf/cm² e 35400 µF/cm² para 140 mg de MLG). Ao serem identificados os melhores parâmetros para confecção do eletrodo, foi construído um supercapacitor com eletrodo otimizado (optimized graphene supercapacitor - OGS), no qual se utilizou 120 mg de MLG compactados em 20 kgf/cm². O OGS foi caracterizado eletroquimicamente, alcançando aproximadamente 58000 µF/cm² de capacitância específica, 2,68 µWh/cm² e 0,11 mW/cm² de densidade de energia e densidade de potência, respectivamente, além de ótimos resultados em testes de flexão, comprovando a flexibilidade do supercapacitor e grande retenção de capacitância ao longo de mil ciclos de carga e descarga.
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spelling Estudo e desenvolvimento de supercapacitores eletroquímicos usando eletrodos baseados em multicamadas de grafenoSupercapacitor flexível.Nanomateriais.Dupla camada elétrica.Multicamadas de grafeno.Dispositivos armazenadores de energia.Flexible supercapacitor.Nanomaterials.Electrical double layer.Multilayer graphene.Energy storage devices.EletroquímicaOs supercapacitores eletroquímicos, são dispositivos que têm despertado grande interesse e estudos, principalmente como alternativas para armazenadores de energia. Tal interesse se deve às características tais como: dimensão reduzida, flexibilidade, alta densidade de energia e de potência, que são cruciais para a atual demanda. Assim o presente trabalho tem como objeto o desenvolvimento e estudo de supercapacitores eletroquímicos flexíveis de estado sólido (all-solid-state supercapacitors - ASSSC) com eletrodos baseados em multicamadas de grafeno (multilayer graphene – MLG), a partir de uma metodologia simples, de poucas etapas e fazendo uso de menor quantidade de reagentes químicos. Para isto foram testadas vinte e uma configurações de eletrodo nos ASSSC, configurações estas onde foi variada a massa de MLG e a pressão a qual este é submetido durante o processo de confecção, de modo a investigar a influência destes parâmetros no desempenho capacitivo dos dispositivos confeccionados. Para caracterização estrutural do eletrodo de MLG foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Raman, difração de raios-X, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, microscopia de força atômica e medidas de resistividade pelo método de quatro pontas (Van der Pauw). Após caracterização dos eletrodos, foram confeccionados os supercapacitores (para todas as configurações de eletrodos) e caracterizados eletroquimicamente, através de medidas de voltametria cíclica e carga e descarga galvanostática. Através da análise de desempenho dos supercapacitores, foi observado que para as menores pressões de compactação e para as maiores massas de MLG utilizadas, foram encontrados os melhores resultados (capacitância especifica de 31800 µF/cm² para pressão de 15 kgf/cm² e 35400 µF/cm² para 140 mg de MLG). Ao serem identificados os melhores parâmetros para confecção do eletrodo, foi construído um supercapacitor com eletrodo otimizado (optimized graphene supercapacitor - OGS), no qual se utilizou 120 mg de MLG compactados em 20 kgf/cm². O OGS foi caracterizado eletroquimicamente, alcançando aproximadamente 58000 µF/cm² de capacitância específica, 2,68 µWh/cm² e 0,11 mW/cm² de densidade de energia e densidade de potência, respectivamente, além de ótimos resultados em testes de flexão, comprovando a flexibilidade do supercapacitor e grande retenção de capacitância ao longo de mil ciclos de carga e descarga.Electrochemicals supercapacitors are devices that have been arousing great interest and researches, mainly as alternatives for energy storage. Such interest is due to characteristics like: reduced dimensions, flexibility, high energy and power density, which are crucial to the current demand. Thus, the following thesis has as its objective the research and development of flexible all-solid-state supercapacitors (ASSSC) with electrodes based on multilayer graphene (MLG), by applying a simple methodology with few steps and using a smaller amount of chemical reagents. With that purpose, twenty-one different electrode settings have been tested in ASSSC, settings in which the MLG mass and the pressure it needs to undergo during the production process were changed, trying to investigate the influence and impact these parameters have on the produced devices. For the structural characterization of the MLG electrode, Raman Spectroscopy, X-ray Diffraction, X-ray Photo-Electron Spectroscopy, Atomic Force Microscopy and resistivity measurements were performed using the four-probe method (Van der Pauw). After the characterization of the electrodes, the supercapacitors were made (for all configurations) and electrochemically characterized through cyclic voltammetry and galvanostatic charges and discharges. By analyzing the performance of the supercapacitors, it was observed that for the lower compaction pressures and for the larger masses for MLG used, the best results were obtained (specific capacitance of 31800 µF/cm² for a pressure of 15 kgf/cm² and 35400 µF/cm² for 140 mg of MLG). When the best electrode production parameters were identified, an optimized graphene supercapacitor (OGS) was constructed, using 120 mg of MLG compacted at 20 kgf /cm². The OGS was electrochemically characterized, reaching approximately 58000 µF/cm² of specific capacitance, 2.68 µWh/cm² and 0.11 mW/cm² of energy density and power density, respectively, as well as excellent results in bending tests, proving the supercapacitor flexibility and great retention of capacitance over thousand cycles of charges and discharges.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisUniversidade Federal do Triângulo MineiroInstituto de Ciências Biológicas e Naturais - ICBNBrasilUFTMPrograma de Pós-Graduação Interdisciplinar em Biociências AplicadasGELAMO, Rogério Valentim73085308920http://lattes.cnpq.br/6269182259456067 Última atualização do currículo em 07/02/2019AUGUSTO, Gabriel de Souza2019-02-11T13:49:24Z2018-06-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfAUGUSTO, Gabriel de Souza. Estudo e desenvolvimento de supercapacitores eletroquímicos usando eletrodos baseados em multicamadas de grafeno. 2018. 112f. Dissertação (Mestrado em Biociências Aplicadas) - Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Biociências Aplicadas, Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, 2018.http://bdtd.uftm.edu.br/handle/tede/608por[1] Y. Bin Tan, J.-M. Lee, Graphene for supercapacitor applications, J. Mater. Chem. A. 1 (2013) 14814. doi:10.1039/c3ta12193c. [2] Y. Wang, Y. Song, Y. Xia, Electrochemical capacitors: mechanism, materials, systems, characterization and applications, Chem. Soc. Rev. 45 (2016) 5925–5950. doi:10.1039/C5CS00580A. [3] M. Conte, Supercapacitors Technical Requirements for New Applications, Fuel Cells. 10 (2010) 806–818. doi:10.1002/fuce.201000087. [4] A.G. Pandolfo, A.F. Hollenkamp, Carbon properties and their role in supercapacitors, J. Power Sources. 157 (2006) 11–27. doi:10.1016/j.jpowsour.2006.02.065. [5] Y. Xu, Z. Lin, X. Huang, Y. Liu, Y. Huang, X. Duan, Flexible solid-state supercapacitors based on three-dimensional graphene hydrogel films, ACS Nano. 7 (2013) 4042–4049. doi:10.1021/nn4000836. [6] C. Yang, L. Zhang, N. Hu, Z. Yang, H. Wei, Z.J. Xu, Y. Wang, Y. Zhang, Denselypacked graphene/conducting polymer nanoparticle papers for high-volumetricperformance flexible all-solid-state supercapacitors, Appl. Surf. Sci. 379 (2016) 206– 212. doi:10.1016/j.apsusc.2016.04.058. [7] R. Kotz, M. Carlen, R. Kötz, R. Kötz, M. Carlen, M. Carlen, Principles and applications of electrochemical capacitors, Electrochim. Acta. 45 (2000) 2483–2498. doi:10.1016/S0013-4686(00)00354-6. [8] Q. Ke, J. Wang, Graphene-based Materials for Supercapacitor Electrodes - A Review, J. Mater. 2 (2016) 37–54. doi:10.1016/j.jmat.2016.01.001. [9] Y. Gao, Graphene and Polymer Composites for Supercapacitor Applications: a Review, Nanoscale Res. Lett. 12 (2017) 387. doi:10.1186/s11671-017-2150-5. [10] M.D. Stoller, S. Park, Y. Zhu, J. An, R.S. Ruoff, Graphene-Based Ultracapacitors, Nano Lett. 8 (2008) 3498–3502. doi:10.1021/nl802558y. [11] L.G.B. Camargo, C.R. de Oliveira, S. Xavier dos Santos, K.A.M.L. Cruz, Low Cost High Performance Electrodes for Supercapacitors: Graphene Oxide Nanoribbons Incorporated in Carbon Paste Electrodes, ECS J. Solid State Sci. Technol. 7 (2018) M83–M88. doi:10.1149/2.0171806jss. [12] Y. Wang, Z. Shi, Y. Huang, Y. Ma, C. Wang, M. Chen, Y. Chen, Supercapacitor Devices Based on Graphene Materials, J. Phys. Chem. C. 113 (2009) 13103–13107. doi:10.1021/jp902214f. [13] D.A.C. Brownson, C.E. Banks, The Handbook of Graphene Electrochemistry, Springer London, London, 2014. doi:10.1007/978-1-4471-6428-9. [14] E. Frackowiak, F. Béguin, Carbon materials for the electrochemical storage of energy in capacitors, Carbon N. Y. 39 (2001) 937–950. doi:10.1016/S0008-6223(00)00183-4. [15] S. Roldán, D. Barreda, M. Granda, R. Menéndez, R. Santamaría, C. Blanco, An approach to classification and capacitance expressions in electrochemical capacitors technology, Phys. Chem. Chem. Phys. 17 (2015) 1084–1092. doi:10.1039/C4CP05124F. [16] V.C. Lokhande, A.C. Lokhande, C.D. Lokhande, J.H. Kim, T. Ji, Supercapacitive composite metal oxide electrodes formed with carbon, metal oxides and conducting polymers, J. Alloys Compd. 682 (2016) 381–403. doi:10.1016/j.jallcom.2016.04.242. [17] X. Wang, K. Gao, Z. Shao, X. Peng, X. Wu, F. Wang, Layer-by-Layer assembled hybrid multilayer thin film electrodes based on transparent cellulose nanofibers paper for flexible supercapacitors applications, J. Power Sources. 249 (2014) 148–155. doi:10.1016/j.jpowsour.2013.09.130. [18] R. Fiz, L. Appel, A. Gutiérrez-Pardo, J. Ramírez-Rico, S. Mathur, Electrochemical Energy Storage Applications of CVD Grown Niobium Oxide Thin Films, ACS Appl. Mater. Interfaces. 8 (2016) 21423–21430. doi:10.1021/acsami.6b03945. [19] K.S. Novoselov, Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films, Science (80-. ). 306 (2004) 666–669. doi:10.1126/science.1102896. [20] S. Picciarelli, Cheers Grafeno, ciao Silício! Mas... quando?, (2010). http://meiobit.com/69984/grafeno-silicio/ (accessed January 14, 2018). [21] K.S. Novoselov, D. Jiang, F. Schedin, T.J. Booth, V. V. Khotkevich, S. V. Morozov, A.K. Geim, Two-dimensional atomic crystals, Proc. Natl. Acad. Sci. 102 (2005) 10451– 10453. doi:10.1073/pnas.0502848102. [22] L. Gustavo, B. Machuno, A. Ricardo, R. Hermógenes, Multilayer Graphene Films Obtained by Dip Coating Technique, Mater. Res. 18 (2015) 775–780. doi:10.1590/1516- 1439.005415. [23] N. Philosophie, Graphite to Graphene... in a Kitchen Blender, (2014). http://www.naturphilosophie.co.uk/graphite-graphene-kitchen-blender/. [24] G. Chen, D. Wu, W. Weng, C. Wu, Exfoliation of graphite flake and its nanocomposites, Carbon N. Y. 41 (2003) 619–621. doi:10.1016/S0008-6223(02)00409-8. [25] A. Bianco, H.-M. Cheng, T. Enoki, Y. Gogotsi, R.H. Hurt, N. Koratkar, T. Kyotani, M. Monthioux, C.R. Park, J.M.D. Tascon, J. Zhang, All in the graphene family – A recommended nomenclature for two-dimensional carbon materials, Carbon N. Y. 65 (2013) 1–6. doi:10.1016/j.carbon.2013.08.038. [26] R.T. Khare, R. V Gelamo, M.A. More, D.J. Late, C.S. Rout, Enhanced field emission of plasma treated multilayer graphene Enhanced field emission of plasma treated multilayer graphene, 123503 (2015). doi:10.1063/1.4931626. [27] F.M.D. Pellegrino, G.G.N. Angilella, R. Pucci, Strain Effect on the Electronic Spectrum of Graphene - Beyond Two Dimensionality, in: M. Aliofkhazraei, N. Ali, W.I. Milne, C.S. Ozkan, S. Mitura, J.L. Gervasoni (Eds.), Graphene Sci. Handb. - Electr. Opt. Prop., First, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2016. [28] V. Singh, D. Joung, L. Zhai, S. Das, S.I. Khondaker, S. Seal, Graphene based materials: Past, present and future, Prog. Mater. Sci. 56 (2011) 1178–1271. doi:10.1016/j.pmatsci.2011.03.003. [29] C. Gómez-Navarro, R.T. Weitz, A.M. Bittner, M. Scolari, A. Mews, M. Burghard, K. Kern, Electronic Transport Properties of Individual Chemically Reduced Graphene Oxide Sheets, Nano Lett. 7 (2007) 3499–3503. doi:10.1021/nl072090c. [30] F. Wang, Y. Zhang, C. Tian, C. Girit, A. Zettl, M. Crommie, Y.R. Shen, Gate-Variable Optical Transitions in Graphene, Science (80-. ). 320 (2008) 206–209. doi:10.1126/science.1152793. [31] T. Yu, Z. Ni, C. Du, Y. You, Y. Wang, Z. Shen, Raman Mapping Investigation of Graphene on Transparent Flexible Substrate: The Strain Effect, J. Phys. Chem. C. 112 (2008) 12602–12605. doi:10.1021/jp806045u. [32] C. Lee, X. Wei, J.W. Kysar, J. Hone, Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene, Science (80-. ). 321 (2008) 385–388. doi:10.1126/science.1157996. [33] I.W. Frank, D.M. Tanenbaum, A.M. van der Zande, P.L. McEuen, Mechanical properties of suspended graphene sheets, J. Vac. Sci. Technol. B Microelectron. Nanom. Struct. 25 (2007) 2558. doi:10.1116/1.2789446. [34] D.G. Papageorgiou, I.A. Kinloch, R.J. Young, Mechanical properties of graphene and graphene-based nanocomposites, Prog. Mater. Sci. 90 (2017) 75–127. doi:10.1016/j.pmatsci.2017.07.004. [35] C.K. Alexander, M.N.O. Sadiku, Fundamentos de Ciruitos Electricos, 3rd ed., 2013. [36] R. RESNICK, D. HALLIDAY, J. WALKER, Fundamentos da Física : Eletromagnetismo, 8th ed., 2009. [37] J.D. Irwin, R.M. Nelms, Basic engineering circuit analysis, 10th ed., 2011. doi:10.1109/MCD.2000.857748. [38] W.H. Hayt, J.A. Buck, Engineering electromagnetics, 8th ed., Mc Graw Hill, 1981. [39] I. Digilente, Defining a Capacitor, (2014). doi:https://learn.digilentinc.com/Documents/237. [40] A.G.P. da Silva, C. Alves Júnior, Teoria de sinterização por fase sólida; uma análise crítica de sua aplicação, CerâMica. 44 (1998) 171–176. doi:10.1590/S0366- 69131998000500004. [41] D. Hotza, Artigo revisão: colagem de folhas cerâmicas, CerâMica. 43 (1997) 159–166. doi:10.1590/S0366-69131997000400002. [42] F.L.R. Mussoi, M.V.M. Villaça, Capacitores, (2000) 38. [43] Y. Tsubaki, H. Matsuura, M. Morokuma, K. Minato, Y. Nitta, Aluminium Electrolytic Capacitor, US 6307732 B1, 2001. [44] N. Bocchi, L.C. Ferracin, S.R. Biaggio, Pilhas e Baterias: Funcionamento e Impacto Ambiental, Química Nov. Na Esc. 11 (2000) 3–9. [45] M.J.K. Amit Kumar Mittal, EDLCapacitors featuring carbon nano tubes, Volume 13 (2011) 253–271. [46] M.F. El-Kady, V. Strong, S. Dubin, R.B. Kaner, Laser Scribing of High-Performance and Flexible Graphene-Based Electrochemical Capacitors, Science (80-. ). 335 (2012) 1326–1330. doi:10.1126/science.1216744. [47] W.K. Chee, H.N. Lim, Z. Zainal, N.M. Huang, I. Harrison, Y. Andou, Flexible Graphene-Based Supercapacitors: A Review, J. Phys. Chem. C. 120 (2016) 4153–4172. doi:10.1021/acs.jpcc.5b10187. [48] G. Wang, L. Zhang, J. Zhang, A review of electrode materials for electrochemical supercapacitors, Chem. Soc. Rev. 41 (2012) 797–828. doi:Doi 10.1039/C1cs15060j. [49] L. Nyholm, G. Nyström, A. Mihranyan, M. Strømme, Toward flexible polymer and paper-based energy storage devices, Adv. Mater. 23 (2011) 3751–3769. doi:10.1002/adma.201004134. [50] J.C.B. Fernandes, L.T. Kubota, G. de Oliveira Neto, Eletrodos íon-seletivos: histórico, mecanismo de resposta, seletividade e revisão dos conceitos, Quim. Nova. 24 (2001) 120–130. doi:10.1590/S0100-40422001000100020. [51] J.O. Bockris, E. Gileadi, K. Müller, Dielectric Relaxation in the Electric Double Layer, J. Chem. Phys. 44 (1966) 1445–1456. doi:10.1063/1.1726876. [52] A. Cole, GRAPHENE SCIENCE HANDBOOK - Applications and Industrialization, 2016. [53] E. Sitta, Efeito de Cátions Alcalinos e Cinética Complexa durante a Eletro-Oxidação de Etileno Glicol, Universidade de São Paulo, 2012. [54] S. Grover, S. Goel, R.B. Marichi, V. Sahu, G. Singh, R.K. Sharma, Polyaniline All SolidState Pseudocapacitor: Role of Morphological Variations in Performance Evolution, Electrochim. Acta. 196 (2016) 131–139. doi:10.1016/j.electacta.2016.02.157. [55] W. Chen, R.B. Rakhi, H.N. Alshareef, Morphology-dependent enhancement of the pseudocapacitance of template-guided tunable polyaniline nanostructures, J. Phys. Chem. C. 117 (2013) 15009–15019. doi:10.1021/jp405300p. [56] G. Xiong, P. He, B. Huang, T. Chen, Z. Bo, T.S. Fisher, Graphene nanopetal wire supercapacitors with high energy density and thermal durability, Nano Energy. 38 (2017) 127–136. doi:10.1016/j.nanoen.2017.05.050. [57] L. Demarconnay, E. Raymundo-Piñero, F. Béguin, Adjustment of electrodes potential window in an asymmetric carbon/MnO 2 supercapacitor, J. Power Sources. 196 (2011) 580–586. doi:10.1016/j.jpowsour.2010.06.013. [58] B. Yao, J. Zhang, T. Kou, Y. Song, T. Liu, Y. Li, Paper-Based Electrodes for Flexible Energy Storage Devices, Adv. Sci. 4 (2017) 1700107. doi:10.1002/advs.201700107. [59] A. Eftekhari, Supercapacitors utilising ionic liquids, Energy Storage Mater. 9 (2017) 47– 69. doi:10.1016/j.ensm.2017.06.009. [60] Renishaw plc., What Raman spectroscopy can tell you, (2018). http://www.renishaw.com.br/pt/what-raman-spectroscopy-can-tell-you--25800 (accessed August 20, 2018). [61] B. Schrader, Infrared and Raman Spectroscopy, Method and Applications, Vib. Spectrosc. 11 (1996) 163. doi:10.1016/0924-2031(00)00065-5. [62] W. Suëtaka, Surface Infrared and Raman Spectroscopy, Springer US, Boston, MA, 1995. doi:10.1007/978-1-4899-0942-8. [63] C. Casiraghi, A. Hartschuh, H. Qian, S. Piscanec, C. Georgi, A. Fasoli, K.S. Novoselov, D.M. Basko, A.C. Ferrari, Raman Spectroscopy of Graphene Edges, Nano Lett. 9 (2009) 1433–1441. doi:10.1021/nl8032697. [64] A.C. Ferrari, J. Robertson, Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon, Phys. Rev. B. 61 (2000) 14095–14107. doi:10.1103/PhysRevB.61.14095. [65] R. Beams, L. Gustavo Cançado, L. Novotny, Raman characterization of defects and dopants in graphene, J. Phys. Condens. Matter. 27 (2015) 083002. doi:10.1088/0953- 8984/27/8/083002. [66] H.S. Wahab, S.H. Ali, A.M.A. Hussein, Synthesis and Characterization of Graphene by Raman Spectroscopy, 1 (2015) 130–135. [67] A. Niilisk, J. Kozlova, H. Alles, J. Aarik, V. Sammelselg, Raman characterization of stacking in multi-layer graphene grown on Ni, Carbon N. Y. 98 (2016) 658–665. doi:10.1016/j.carbon.2015.11.050. [68] I.D. Barcelos, Estudo de propriedades estruturais e óticas de heteroestruturas formadas por materiais bidimensionais, Universidade Federal de Minas Gerais, 2015. [69] A.C. Ferrari, J.C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K.S. Novoselov, S. Roth, A.K. Geim, Raman Spectrum of Graphene and Graphene Layers, Phys. Rev. Lett. 97 (2006) 187401. doi:10.1103/PhysRevLett.97.187401. [70] L.M. Malard, M.A. Pimenta, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, Raman spectroscopy in graphene, Phys. Rep. 473 (2009) 51–87. doi:10.1016/j.physrep.2009.02.003. [71] J.F. Shackelford, Introdução à ciência dos materiais para engenheiros, sexta, Pearson Education do Brasil, São Paulo, 2008. [72] W.D. Callister, Jr., D.G. Rethwisch, Ciência e Engenharia de Materiais - Uma Introdução, oitava, LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda, 2015. [73] D.R. Askeland, P.P. Phulé, CIÊNCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS, CENGAGE Learning, São Paulo, 2008. [74] L.H. Van Vlack, Princípios de Ciência dos Materiais, Editora Edgard Blucher Ltda, São Paulo, 1970. [75] G. Carotenuto, V. Romeo, M. Meo, P. Russo, Preparation of Electrically Conductive Graphene-Based Aerogles to Modify the Supercapacitor Electrode Surface, in: M. Aliofkhazraei, N. Ali, W.I. Milne, C.S. Ozkan, S. Mitura, J.L. Gervasoni (Eds.), Graphene Sci. Handb. - Fabr. Methods, first, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2016: p. 563. [76] S. Hofmann, Auger- and X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Materials Science, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2013. doi:10.1007/978-3-642-27381-0. [77] C.D. Wanger, W.M. Riggs, L.E. Davis, J.F. Moulder, G. E.Muilenberg, Handbook of Xray Photoelectron Spectroscopy, Surf. Interface Anal. 3 (1981) v–v. doi:10.1002/sia.740030412. [78] A.W. Wren, F.R. Laffir, N.P. Mellot, M.R. Towler, X-ray Photoelectron Spectroscopy: Studies from Industrial & Bioactive Glass to Biomaterials., 2010. [79] U. V. Patil, A.S. Pawbake, L.G.B. Machuno, R. V. Gelamo, S.R. Jadkar, C.S. Rout, D.J. Late, Effect of plasma treatment on multilayer graphene: X-ray photoelectron spectroscopy , surface morphology investigations and work function measurements, RSC Adv. 6 (2016) 48843–48850. doi:10.1039/C6RA03046G. [80] C.D. Wagner, L.E. Davis, M. V. Zeller, J.A. Taylor, R.H. Raymond, L.H. Gale, Empirical atomic sensitivity factors for quantitative analysis by electron spectroscopy for chemical analysis, Surf. Interface Anal. 3 (1981) 211–225. doi:10.1002/sia.740030506. [81] G. Gao, D. Liu, S. Tang, C. Huang, M. He, Y. Guo, X. Sun, B. Gao, Heat-Initiated Chemical Functionalization of Graphene, Sci. Rep. 6 (2016) 20034. doi:10.1038/srep20034. [82] Z. Zhang, T. Zhou, M. Lu, A.W.C. Poh, S.N. Piramanayagam, Cobalt Nanomaterials: Synthesis and Characterization, in: Nanotechnologies Life Sci., Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, 2011: pp. 587–631. doi:10.1002/9783527610419.ntls0178. [83] B. Bhushan, Springer Handbook of Nanotechnology, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2010. doi:10.1007/978-3-642-02525-9. [84] G. Binnig, C.F. Quate, C. Gerber, Atomic Force Microscope, Phys. Rev. Lett. 56 (1986) 930–933. doi:10.1103/PhysRevLett.56.930. [85] G. Rietveld, C.V. Koijmans, L.C.A. Henderson, M.J. Hall, S. Harmon, P. Warnecke, B. Schumacher, DC conductivity measurements in the van der pauw geometry, IEEE Trans. Instrum. Meas. 52 (2003) 449–453. doi:10.1109/TIM.2003.809917. [86] R. Robert, S.M. Berleze, Teorema de Van der Pauw, Rev. Bras. Ensino Física. 29 (2007) 15–18. doi:10.1590/S1806-11172007000100005. [87] C.A. De Lima, DETERMINAÇÃO ELETROANALÍTICA DO HORMÔNIO PROGESTERONA EM FÁRMACOS UTILIZANDO ELETRODO DE FILME DE BISMUTO, Universidade Federal de Santa Catarina, 2017. doi:10.13140/RG.2.2.19766.60489. [88] Y. Xu, Z. Lin, X. Huang, Y. Liu, Y. Huang, X. Duan, Flexible Solid-State Supercapacitors Based on Three-Dimensional Graphene Hydrogel Films, ACS Nano. 7 (2013) 4042–4049. doi:10.1021/nn4000836. [89] M.D. Stoller, R.S. Ruoff, Best practice methods for determining an electrode material’s performance for ultracapacitors, Energy Environ. Sci. 3 (2010) 1294. doi:10.1039/c0ee00074d. [90] J. Yun, D. Kim, G. Lee, J.S. Ha, All-solid-state flexible micro-supercapacitor arrays with patterned graphene/MWNT electrodes, Carbon N. Y. 79 (2014) 156–164. doi:10.1016/j.carbon.2014.07.055. [91] F.P. Rouxinol, R. V. Gelamo, R.G. Amici, A.R. Vaz, S.A. Moshkalev, Low contact resistivity and strain in suspended multilayer graphene, Appl. Phys. Lett. 97 (2010) 253104. doi:10.1063/1.3528354. [92] L.G.B. Machuno, FUNCIONALIZAÇÃO DE MULTICAMADAS DE GRAFENO COM PLASMAS FRIOS USANDO DIFERENTES MISTURAS GASOSAS, Universidade Federal do Triangulo Mineiro, 2018. [93] C. Zhong, Y. Deng, W. Hu, J. Qiao, L. Zhang, J. Zhang, A review of electrolyte materials and compositions for electrochemical supercapacitors, Chem. Soc. Rev. 44 (2015) 7484– 7539. doi:10.1039/C5CS00303B. [94] Y. Wang, J. Chen, J. Cao, Y. Liu, Y. Zhou, J.H. Ouyang, D. Jia, Graphene/carbon black hybrid film for flexible and high rate performance supercapacitor, J. Power Sources. 271 (2014) 269–277. doi:10.1016/j.jpowsour.2014.08.007. [95] Q. Chen, Y. Meng, C. Hu, Y. Zhao, H. Shao, N. Chen, L. Qu, MnO 2 -modified hierarchical graphene fiber electrochemical supercapacitor, J. Power Sources. 247 (2014) 32–39. doi:10.1016/j.jpowsour.2013.08.045. [96] A.M. Lima, G.S. Faria, S. Nardecchia, Produção e caracterização de filmes finos transparentes e condutores de óxido de grafeno reduzido Production and characterization of reduced graphene oxide films as transparent and conductive contacts, Rev. Mater. (2017). [97] F.T. Johra, J.-W. Lee, W.-G. Jung, Facile and safe graphene preparation on solution based platform, J. Ind. Eng. Chem. 20 (2014) 2883–2887. doi:10.1016/j.jiec.2013.11.022. [98] D. Kim, V. Dhand, K. Rhee, S.-J. Park, Study on the Effect of Silanization and Improvement in the Tensile Behavior of Graphene-Chitosan-Composite, Polymers (Basel). 7 (2015) 527–551. doi:10.3390/polym7030527. [99] S.-J. Mu, Y.-C. Su, L.-H. Xiao, S.-D. Liu, T. Hu, H.-B. Tang, X-Ray Difraction Pattern of Graphite Oxide, Chinese Phys. Lett. 30 (2013) 096101. doi:10.1088/0256- 307X/30/9/096101. [100] A. Yaya, B. Agyei-Tuffour, D. Dodoo-Arhin, E. Nyankson, E. Annan, D.S. Konadu, E. Sinayobye, E.A. Baryeh, C.P. Ewels, Layered Nanomaterials-A Review, Glob. J. Eng. Des. Technol. (2012). [101] S. Some, Y. Kim, Y. Yoon, H. Yoo, S. Lee, Y. Park, H. Lee, High-Quality Reduced Graphene Oxide by a Dual-Function Chemical Reduction and Healing Process, Sci. Rep. 3 (2013) 1929. doi:10.1038/srep01929. [102] H. Wang, T. Maiyalagan, X. Wang, Review on Recent Progress in Nitrogen-Doped Graphene: Synthesis, Characterization, and Its Potential Applications, ACS Catal. 2 (2012) 781–794. doi:10.1021/cs200652y. [103] Z.-H. Sheng, L. Shao, J.-J. Chen, W.-J. Bao, F.-B. Wang, X.-H. Xia, Catalyst-Free Synthesis of Nitrogen-Doped Graphene via Thermal Annealing Graphite Oxide with Melamine and Its Excellent Electrocatalysis, ACS Nano. 5 (2011) 4350–4358. doi:10.1021/nn103584t. [104] H. Bi, J. Chen, W. Zhao, S. Sun, Y. Tang, T. Lin, F. Huang, X. Zhou, X. Xie, M. Jiang, Highly conductive, free-standing and flexible graphene papers for energy conversion and storage devices, RSC Adv. 3 (2013) 8454. doi:10.1039/c3ra23500a. [105] Sigma-Aldrich, Graphene paper, (2018). https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/900449?lang=pt®ion=BR (accessed March 20, 2018). [106] Y. Meng, Y. Zhao, C. Hu, H. Cheng, Y. Hu, Z. Zhang, G. Shi, L. Qu, All-Graphene Core-Sheath Microfibers for All-Solid-State, Stretchable Fibriform Supercapacitors and Wearable Electronic Textiles, Adv. Mater. 25 (2013) 2326–2331. doi:10.1002/adma.201300132. [107] S. Mitra, S. Sampath, Electrochemical Capacitors Based on Exfoliated Graphite Electrodes, Electrochem. Solid-State Lett. 7 (2004) A264. doi:10.1149/1.1773752. [108] C. Yang, L. Dong, Z. Chen, H. Lu, High-Performance All-Solid-State Supercapacitor Based on the Assembly of Graphene and Manganese(II) Phosphate Nanosheets, J. Phys. Chem. C. 118 (2014) 18884–18891. doi:10.1021/jp504741u. [109] P. Tang, Y. Zhao, C. Xu, K. Ni, Enhanced energy density of asymmetric supercapacitors via optimizing negative electrode material and mass ratio of negative/positive electrodes, J. Solid State Electrochem. 17 (2013) 1701–1710. doi:10.1007/s10008-013-2021-7.http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFTMinstname:Universidade Federal do Triangulo Mineiro (UFTM)instacron:UFTM2019-05-23T13:19:22Zoai:bdtd.uftm.edu.br:tede/608Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.uftm.edu.br/PUBhttp://bdtd.uftm.edu.br/oai/requestbdtd@uftm.edu.br||bdtd@uftm.edu.bropendoar:2019-05-23T13:19:22Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFTM - Universidade Federal do Triangulo Mineiro (UFTM)false
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AUGUSTO, Gabriel de Souza
Supercapacitor flexível.
Nanomateriais.
Dupla camada elétrica.
Multicamadas de grafeno.
Dispositivos armazenadores de energia.
Flexible supercapacitor.
Nanomaterials.
Electrical double layer.
Multilayer graphene.
Energy storage devices.
Eletroquímica
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author AUGUSTO, Gabriel de Souza
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Eletroquímica
topic Supercapacitor flexível.
Nanomateriais.
Dupla camada elétrica.
Multicamadas de grafeno.
Dispositivos armazenadores de energia.
Flexible supercapacitor.
Nanomaterials.
Electrical double layer.
Multilayer graphene.
Energy storage devices.
Eletroquímica
description Os supercapacitores eletroquímicos, são dispositivos que têm despertado grande interesse e estudos, principalmente como alternativas para armazenadores de energia. Tal interesse se deve às características tais como: dimensão reduzida, flexibilidade, alta densidade de energia e de potência, que são cruciais para a atual demanda. Assim o presente trabalho tem como objeto o desenvolvimento e estudo de supercapacitores eletroquímicos flexíveis de estado sólido (all-solid-state supercapacitors - ASSSC) com eletrodos baseados em multicamadas de grafeno (multilayer graphene – MLG), a partir de uma metodologia simples, de poucas etapas e fazendo uso de menor quantidade de reagentes químicos. Para isto foram testadas vinte e uma configurações de eletrodo nos ASSSC, configurações estas onde foi variada a massa de MLG e a pressão a qual este é submetido durante o processo de confecção, de modo a investigar a influência destes parâmetros no desempenho capacitivo dos dispositivos confeccionados. Para caracterização estrutural do eletrodo de MLG foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Raman, difração de raios-X, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, microscopia de força atômica e medidas de resistividade pelo método de quatro pontas (Van der Pauw). Após caracterização dos eletrodos, foram confeccionados os supercapacitores (para todas as configurações de eletrodos) e caracterizados eletroquimicamente, através de medidas de voltametria cíclica e carga e descarga galvanostática. Através da análise de desempenho dos supercapacitores, foi observado que para as menores pressões de compactação e para as maiores massas de MLG utilizadas, foram encontrados os melhores resultados (capacitância especifica de 31800 µF/cm² para pressão de 15 kgf/cm² e 35400 µF/cm² para 140 mg de MLG). Ao serem identificados os melhores parâmetros para confecção do eletrodo, foi construído um supercapacitor com eletrodo otimizado (optimized graphene supercapacitor - OGS), no qual se utilizou 120 mg de MLG compactados em 20 kgf/cm². O OGS foi caracterizado eletroquimicamente, alcançando aproximadamente 58000 µF/cm² de capacitância específica, 2,68 µWh/cm² e 0,11 mW/cm² de densidade de energia e densidade de potência, respectivamente, além de ótimos resultados em testes de flexão, comprovando a flexibilidade do supercapacitor e grande retenção de capacitância ao longo de mil ciclos de carga e descarga.
publishDate 2018
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Zhang, Denselypacked graphene/conducting polymer nanoparticle papers for high-volumetricperformance flexible all-solid-state supercapacitors, Appl. Surf. Sci. 379 (2016) 206– 212. doi:10.1016/j.apsusc.2016.04.058. [7] R. Kotz, M. Carlen, R. Kötz, R. Kötz, M. Carlen, M. Carlen, Principles and applications of electrochemical capacitors, Electrochim. Acta. 45 (2000) 2483–2498. doi:10.1016/S0013-4686(00)00354-6. [8] Q. Ke, J. Wang, Graphene-based Materials for Supercapacitor Electrodes - A Review, J. Mater. 2 (2016) 37–54. doi:10.1016/j.jmat.2016.01.001. [9] Y. Gao, Graphene and Polymer Composites for Supercapacitor Applications: a Review, Nanoscale Res. Lett. 12 (2017) 387. doi:10.1186/s11671-017-2150-5. [10] M.D. Stoller, S. Park, Y. Zhu, J. An, R.S. Ruoff, Graphene-Based Ultracapacitors, Nano Lett. 8 (2008) 3498–3502. doi:10.1021/nl802558y. [11] L.G.B. Camargo, C.R. de Oliveira, S. Xavier dos Santos, K.A.M.L. Cruz, Low Cost High Performance Electrodes for Supercapacitors: Graphene Oxide Nanoribbons Incorporated in Carbon Paste Electrodes, ECS J. Solid State Sci. Technol. 7 (2018) M83–M88. doi:10.1149/2.0171806jss. [12] Y. Wang, Z. Shi, Y. Huang, Y. Ma, C. Wang, M. Chen, Y. Chen, Supercapacitor Devices Based on Graphene Materials, J. Phys. Chem. C. 113 (2009) 13103–13107. doi:10.1021/jp902214f. [13] D.A.C. Brownson, C.E. Banks, The Handbook of Graphene Electrochemistry, Springer London, London, 2014. doi:10.1007/978-1-4471-6428-9. [14] E. Frackowiak, F. Béguin, Carbon materials for the electrochemical storage of energy in capacitors, Carbon N. Y. 39 (2001) 937–950. doi:10.1016/S0008-6223(00)00183-4. [15] S. Roldán, D. Barreda, M. Granda, R. Menéndez, R. Santamaría, C. Blanco, An approach to classification and capacitance expressions in electrochemical capacitors technology, Phys. Chem. Chem. Phys. 17 (2015) 1084–1092. doi:10.1039/C4CP05124F. [16] V.C. Lokhande, A.C. Lokhande, C.D. Lokhande, J.H. Kim, T. Ji, Supercapacitive composite metal oxide electrodes formed with carbon, metal oxides and conducting polymers, J. Alloys Compd. 682 (2016) 381–403. doi:10.1016/j.jallcom.2016.04.242. [17] X. Wang, K. Gao, Z. Shao, X. Peng, X. Wu, F. Wang, Layer-by-Layer assembled hybrid multilayer thin film electrodes based on transparent cellulose nanofibers paper for flexible supercapacitors applications, J. Power Sources. 249 (2014) 148–155. doi:10.1016/j.jpowsour.2013.09.130. [18] R. Fiz, L. Appel, A. Gutiérrez-Pardo, J. Ramírez-Rico, S. Mathur, Electrochemical Energy Storage Applications of CVD Grown Niobium Oxide Thin Films, ACS Appl. Mater. Interfaces. 8 (2016) 21423–21430. doi:10.1021/acsami.6b03945. [19] K.S. Novoselov, Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films, Science (80-. ). 306 (2004) 666–669. doi:10.1126/science.1102896. [20] S. Picciarelli, Cheers Grafeno, ciao Silício! Mas... quando?, (2010). http://meiobit.com/69984/grafeno-silicio/ (accessed January 14, 2018). [21] K.S. Novoselov, D. Jiang, F. Schedin, T.J. Booth, V. V. Khotkevich, S. V. Morozov, A.K. Geim, Two-dimensional atomic crystals, Proc. Natl. Acad. Sci. 102 (2005) 10451– 10453. doi:10.1073/pnas.0502848102. [22] L. Gustavo, B. Machuno, A. Ricardo, R. Hermógenes, Multilayer Graphene Films Obtained by Dip Coating Technique, Mater. Res. 18 (2015) 775–780. doi:10.1590/1516- 1439.005415. [23] N. Philosophie, Graphite to Graphene... in a Kitchen Blender, (2014). http://www.naturphilosophie.co.uk/graphite-graphene-kitchen-blender/. [24] G. Chen, D. Wu, W. Weng, C. Wu, Exfoliation of graphite flake and its nanocomposites, Carbon N. Y. 41 (2003) 619–621. doi:10.1016/S0008-6223(02)00409-8. [25] A. Bianco, H.-M. Cheng, T. Enoki, Y. Gogotsi, R.H. Hurt, N. Koratkar, T. Kyotani, M. Monthioux, C.R. Park, J.M.D. Tascon, J. Zhang, All in the graphene family – A recommended nomenclature for two-dimensional carbon materials, Carbon N. Y. 65 (2013) 1–6. doi:10.1016/j.carbon.2013.08.038. [26] R.T. Khare, R. V Gelamo, M.A. More, D.J. Late, C.S. Rout, Enhanced field emission of plasma treated multilayer graphene Enhanced field emission of plasma treated multilayer graphene, 123503 (2015). doi:10.1063/1.4931626. [27] F.M.D. Pellegrino, G.G.N. Angilella, R. Pucci, Strain Effect on the Electronic Spectrum of Graphene - Beyond Two Dimensionality, in: M. Aliofkhazraei, N. Ali, W.I. Milne, C.S. Ozkan, S. Mitura, J.L. Gervasoni (Eds.), Graphene Sci. Handb. - Electr. Opt. Prop., First, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2016. [28] V. Singh, D. Joung, L. Zhai, S. Das, S.I. Khondaker, S. Seal, Graphene based materials: Past, present and future, Prog. Mater. Sci. 56 (2011) 1178–1271. doi:10.1016/j.pmatsci.2011.03.003. [29] C. Gómez-Navarro, R.T. Weitz, A.M. Bittner, M. Scolari, A. Mews, M. Burghard, K. Kern, Electronic Transport Properties of Individual Chemically Reduced Graphene Oxide Sheets, Nano Lett. 7 (2007) 3499–3503. doi:10.1021/nl072090c. [30] F. Wang, Y. Zhang, C. Tian, C. Girit, A. Zettl, M. Crommie, Y.R. Shen, Gate-Variable Optical Transitions in Graphene, Science (80-. ). 320 (2008) 206–209. doi:10.1126/science.1152793. [31] T. Yu, Z. Ni, C. Du, Y. You, Y. Wang, Z. Shen, Raman Mapping Investigation of Graphene on Transparent Flexible Substrate: The Strain Effect, J. Phys. Chem. C. 112 (2008) 12602–12605. doi:10.1021/jp806045u. [32] C. Lee, X. Wei, J.W. Kysar, J. Hone, Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene, Science (80-. ). 321 (2008) 385–388. doi:10.1126/science.1157996. [33] I.W. Frank, D.M. Tanenbaum, A.M. van der Zande, P.L. McEuen, Mechanical properties of suspended graphene sheets, J. Vac. Sci. Technol. B Microelectron. Nanom. Struct. 25 (2007) 2558. doi:10.1116/1.2789446. [34] D.G. Papageorgiou, I.A. Kinloch, R.J. Young, Mechanical properties of graphene and graphene-based nanocomposites, Prog. Mater. Sci. 90 (2017) 75–127. doi:10.1016/j.pmatsci.2017.07.004. [35] C.K. Alexander, M.N.O. Sadiku, Fundamentos de Ciruitos Electricos, 3rd ed., 2013. [36] R. RESNICK, D. HALLIDAY, J. WALKER, Fundamentos da Física : Eletromagnetismo, 8th ed., 2009. [37] J.D. Irwin, R.M. Nelms, Basic engineering circuit analysis, 10th ed., 2011. doi:10.1109/MCD.2000.857748. [38] W.H. Hayt, J.A. Buck, Engineering electromagnetics, 8th ed., Mc Graw Hill, 1981. [39] I. Digilente, Defining a Capacitor, (2014). doi:https://learn.digilentinc.com/Documents/237. [40] A.G.P. da Silva, C. Alves Júnior, Teoria de sinterização por fase sólida; uma análise crítica de sua aplicação, CerâMica. 44 (1998) 171–176. doi:10.1590/S0366- 69131998000500004. [41] D. Hotza, Artigo revisão: colagem de folhas cerâmicas, CerâMica. 43 (1997) 159–166. doi:10.1590/S0366-69131997000400002. [42] F.L.R. Mussoi, M.V.M. Villaça, Capacitores, (2000) 38. [43] Y. Tsubaki, H. Matsuura, M. Morokuma, K. Minato, Y. Nitta, Aluminium Electrolytic Capacitor, US 6307732 B1, 2001. [44] N. Bocchi, L.C. Ferracin, S.R. Biaggio, Pilhas e Baterias: Funcionamento e Impacto Ambiental, Química Nov. Na Esc. 11 (2000) 3–9. [45] M.J.K. Amit Kumar Mittal, EDLCapacitors featuring carbon nano tubes, Volume 13 (2011) 253–271. [46] M.F. El-Kady, V. Strong, S. Dubin, R.B. Kaner, Laser Scribing of High-Performance and Flexible Graphene-Based Electrochemical Capacitors, Science (80-. ). 335 (2012) 1326–1330. doi:10.1126/science.1216744. [47] W.K. Chee, H.N. Lim, Z. Zainal, N.M. Huang, I. Harrison, Y. Andou, Flexible Graphene-Based Supercapacitors: A Review, J. Phys. Chem. C. 120 (2016) 4153–4172. doi:10.1021/acs.jpcc.5b10187. [48] G. Wang, L. Zhang, J. Zhang, A review of electrode materials for electrochemical supercapacitors, Chem. Soc. Rev. 41 (2012) 797–828. doi:Doi 10.1039/C1cs15060j. [49] L. Nyholm, G. Nyström, A. Mihranyan, M. Strømme, Toward flexible polymer and paper-based energy storage devices, Adv. Mater. 23 (2011) 3751–3769. doi:10.1002/adma.201004134. [50] J.C.B. Fernandes, L.T. Kubota, G. de Oliveira Neto, Eletrodos íon-seletivos: histórico, mecanismo de resposta, seletividade e revisão dos conceitos, Quim. Nova. 24 (2001) 120–130. doi:10.1590/S0100-40422001000100020. [51] J.O. Bockris, E. Gileadi, K. Müller, Dielectric Relaxation in the Electric Double Layer, J. Chem. Phys. 44 (1966) 1445–1456. doi:10.1063/1.1726876. [52] A. Cole, GRAPHENE SCIENCE HANDBOOK - Applications and Industrialization, 2016. [53] E. Sitta, Efeito de Cátions Alcalinos e Cinética Complexa durante a Eletro-Oxidação de Etileno Glicol, Universidade de São Paulo, 2012. [54] S. Grover, S. Goel, R.B. Marichi, V. Sahu, G. Singh, R.K. Sharma, Polyaniline All SolidState Pseudocapacitor: Role of Morphological Variations in Performance Evolution, Electrochim. Acta. 196 (2016) 131–139. doi:10.1016/j.electacta.2016.02.157. [55] W. Chen, R.B. Rakhi, H.N. Alshareef, Morphology-dependent enhancement of the pseudocapacitance of template-guided tunable polyaniline nanostructures, J. Phys. Chem. C. 117 (2013) 15009–15019. doi:10.1021/jp405300p. [56] G. Xiong, P. He, B. Huang, T. Chen, Z. Bo, T.S. Fisher, Graphene nanopetal wire supercapacitors with high energy density and thermal durability, Nano Energy. 38 (2017) 127–136. doi:10.1016/j.nanoen.2017.05.050. [57] L. Demarconnay, E. Raymundo-Piñero, F. Béguin, Adjustment of electrodes potential window in an asymmetric carbon/MnO 2 supercapacitor, J. Power Sources. 196 (2011) 580–586. doi:10.1016/j.jpowsour.2010.06.013. [58] B. Yao, J. Zhang, T. Kou, Y. Song, T. Liu, Y. Li, Paper-Based Electrodes for Flexible Energy Storage Devices, Adv. Sci. 4 (2017) 1700107. doi:10.1002/advs.201700107. [59] A. Eftekhari, Supercapacitors utilising ionic liquids, Energy Storage Mater. 9 (2017) 47– 69. doi:10.1016/j.ensm.2017.06.009. [60] Renishaw plc., What Raman spectroscopy can tell you, (2018). http://www.renishaw.com.br/pt/what-raman-spectroscopy-can-tell-you--25800 (accessed August 20, 2018). [61] B. Schrader, Infrared and Raman Spectroscopy, Method and Applications, Vib. Spectrosc. 11 (1996) 163. doi:10.1016/0924-2031(00)00065-5. [62] W. Suëtaka, Surface Infrared and Raman Spectroscopy, Springer US, Boston, MA, 1995. doi:10.1007/978-1-4899-0942-8. [63] C. Casiraghi, A. Hartschuh, H. Qian, S. Piscanec, C. Georgi, A. Fasoli, K.S. Novoselov, D.M. Basko, A.C. Ferrari, Raman Spectroscopy of Graphene Edges, Nano Lett. 9 (2009) 1433–1441. doi:10.1021/nl8032697. [64] A.C. Ferrari, J. Robertson, Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon, Phys. Rev. B. 61 (2000) 14095–14107. doi:10.1103/PhysRevB.61.14095. [65] R. Beams, L. Gustavo Cançado, L. Novotny, Raman characterization of defects and dopants in graphene, J. Phys. Condens. Matter. 27 (2015) 083002. doi:10.1088/0953- 8984/27/8/083002. [66] H.S. Wahab, S.H. Ali, A.M.A. Hussein, Synthesis and Characterization of Graphene by Raman Spectroscopy, 1 (2015) 130–135. [67] A. Niilisk, J. Kozlova, H. Alles, J. Aarik, V. Sammelselg, Raman characterization of stacking in multi-layer graphene grown on Ni, Carbon N. Y. 98 (2016) 658–665. doi:10.1016/j.carbon.2015.11.050. [68] I.D. Barcelos, Estudo de propriedades estruturais e óticas de heteroestruturas formadas por materiais bidimensionais, Universidade Federal de Minas Gerais, 2015. [69] A.C. Ferrari, J.C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K.S. Novoselov, S. Roth, A.K. Geim, Raman Spectrum of Graphene and Graphene Layers, Phys. Rev. Lett. 97 (2006) 187401. doi:10.1103/PhysRevLett.97.187401. [70] L.M. Malard, M.A. Pimenta, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, Raman spectroscopy in graphene, Phys. Rep. 473 (2009) 51–87. doi:10.1016/j.physrep.2009.02.003. [71] J.F. Shackelford, Introdução à ciência dos materiais para engenheiros, sexta, Pearson Education do Brasil, São Paulo, 2008. [72] W.D. Callister, Jr., D.G. Rethwisch, Ciência e Engenharia de Materiais - Uma Introdução, oitava, LTC - Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda, 2015. [73] D.R. Askeland, P.P. Phulé, CIÊNCIA E ENGENHARIA DOS MATERIAIS, CENGAGE Learning, São Paulo, 2008. [74] L.H. Van Vlack, Princípios de Ciência dos Materiais, Editora Edgard Blucher Ltda, São Paulo, 1970. [75] G. Carotenuto, V. Romeo, M. Meo, P. Russo, Preparation of Electrically Conductive Graphene-Based Aerogles to Modify the Supercapacitor Electrode Surface, in: M. Aliofkhazraei, N. Ali, W.I. Milne, C.S. Ozkan, S. Mitura, J.L. Gervasoni (Eds.), Graphene Sci. Handb. - Fabr. Methods, first, CRC Press Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2016: p. 563. [76] S. Hofmann, Auger- and X-Ray Photoelectron Spectroscopy in Materials Science, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2013. doi:10.1007/978-3-642-27381-0. [77] C.D. Wanger, W.M. Riggs, L.E. Davis, J.F. Moulder, G. E.Muilenberg, Handbook of Xray Photoelectron Spectroscopy, Surf. Interface Anal. 3 (1981) v–v. doi:10.1002/sia.740030412. [78] A.W. Wren, F.R. Laffir, N.P. Mellot, M.R. Towler, X-ray Photoelectron Spectroscopy: Studies from Industrial & Bioactive Glass to Biomaterials., 2010. [79] U. V. Patil, A.S. Pawbake, L.G.B. Machuno, R. V. Gelamo, S.R. Jadkar, C.S. Rout, D.J. Late, Effect of plasma treatment on multilayer graphene: X-ray photoelectron spectroscopy , surface morphology investigations and work function measurements, RSC Adv. 6 (2016) 48843–48850. doi:10.1039/C6RA03046G. [80] C.D. Wagner, L.E. Davis, M. V. Zeller, J.A. Taylor, R.H. Raymond, L.H. Gale, Empirical atomic sensitivity factors for quantitative analysis by electron spectroscopy for chemical analysis, Surf. Interface Anal. 3 (1981) 211–225. doi:10.1002/sia.740030506. [81] G. Gao, D. Liu, S. Tang, C. Huang, M. He, Y. Guo, X. Sun, B. Gao, Heat-Initiated Chemical Functionalization of Graphene, Sci. Rep. 6 (2016) 20034. doi:10.1038/srep20034. [82] Z. Zhang, T. Zhou, M. Lu, A.W.C. Poh, S.N. Piramanayagam, Cobalt Nanomaterials: Synthesis and Characterization, in: Nanotechnologies Life Sci., Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, 2011: pp. 587–631. doi:10.1002/9783527610419.ntls0178. [83] B. Bhushan, Springer Handbook of Nanotechnology, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2010. doi:10.1007/978-3-642-02525-9. [84] G. Binnig, C.F. Quate, C. Gerber, Atomic Force Microscope, Phys. Rev. Lett. 56 (1986) 930–933. doi:10.1103/PhysRevLett.56.930. [85] G. Rietveld, C.V. Koijmans, L.C.A. Henderson, M.J. Hall, S. Harmon, P. Warnecke, B. Schumacher, DC conductivity measurements in the van der pauw geometry, IEEE Trans. Instrum. Meas. 52 (2003) 449–453. doi:10.1109/TIM.2003.809917. [86] R. Robert, S.M. Berleze, Teorema de Van der Pauw, Rev. Bras. Ensino Física. 29 (2007) 15–18. doi:10.1590/S1806-11172007000100005. [87] C.A. De Lima, DETERMINAÇÃO ELETROANALÍTICA DO HORMÔNIO PROGESTERONA EM FÁRMACOS UTILIZANDO ELETRODO DE FILME DE BISMUTO, Universidade Federal de Santa Catarina, 2017. doi:10.13140/RG.2.2.19766.60489. [88] Y. Xu, Z. Lin, X. Huang, Y. Liu, Y. Huang, X. Duan, Flexible Solid-State Supercapacitors Based on Three-Dimensional Graphene Hydrogel Films, ACS Nano. 7 (2013) 4042–4049. doi:10.1021/nn4000836. [89] M.D. Stoller, R.S. Ruoff, Best practice methods for determining an electrode material’s performance for ultracapacitors, Energy Environ. Sci. 3 (2010) 1294. doi:10.1039/c0ee00074d. [90] J. Yun, D. Kim, G. Lee, J.S. Ha, All-solid-state flexible micro-supercapacitor arrays with patterned graphene/MWNT electrodes, Carbon N. Y. 79 (2014) 156–164. doi:10.1016/j.carbon.2014.07.055. [91] F.P. Rouxinol, R. V. Gelamo, R.G. Amici, A.R. Vaz, S.A. Moshkalev, Low contact resistivity and strain in suspended multilayer graphene, Appl. Phys. Lett. 97 (2010) 253104. doi:10.1063/1.3528354. [92] L.G.B. Machuno, FUNCIONALIZAÇÃO DE MULTICAMADAS DE GRAFENO COM PLASMAS FRIOS USANDO DIFERENTES MISTURAS GASOSAS, Universidade Federal do Triangulo Mineiro, 2018. [93] C. Zhong, Y. Deng, W. Hu, J. Qiao, L. Zhang, J. Zhang, A review of electrolyte materials and compositions for electrochemical supercapacitors, Chem. Soc. Rev. 44 (2015) 7484– 7539. doi:10.1039/C5CS00303B. [94] Y. Wang, J. Chen, J. Cao, Y. Liu, Y. Zhou, J.H. Ouyang, D. Jia, Graphene/carbon black hybrid film for flexible and high rate performance supercapacitor, J. Power Sources. 271 (2014) 269–277. doi:10.1016/j.jpowsour.2014.08.007. [95] Q. Chen, Y. Meng, C. Hu, Y. Zhao, H. Shao, N. Chen, L. Qu, MnO 2 -modified hierarchical graphene fiber electrochemical supercapacitor, J. Power Sources. 247 (2014) 32–39. doi:10.1016/j.jpowsour.2013.08.045. [96] A.M. Lima, G.S. Faria, S. Nardecchia, Produção e caracterização de filmes finos transparentes e condutores de óxido de grafeno reduzido Production and characterization of reduced graphene oxide films as transparent and conductive contacts, Rev. Mater. (2017). [97] F.T. Johra, J.-W. Lee, W.-G. Jung, Facile and safe graphene preparation on solution based platform, J. Ind. Eng. Chem. 20 (2014) 2883–2887. doi:10.1016/j.jiec.2013.11.022. [98] D. Kim, V. Dhand, K. Rhee, S.-J. Park, Study on the Effect of Silanization and Improvement in the Tensile Behavior of Graphene-Chitosan-Composite, Polymers (Basel). 7 (2015) 527–551. doi:10.3390/polym7030527. [99] S.-J. Mu, Y.-C. Su, L.-H. Xiao, S.-D. Liu, T. Hu, H.-B. Tang, X-Ray Difraction Pattern of Graphite Oxide, Chinese Phys. Lett. 30 (2013) 096101. doi:10.1088/0256- 307X/30/9/096101. [100] A. Yaya, B. Agyei-Tuffour, D. Dodoo-Arhin, E. Nyankson, E. Annan, D.S. Konadu, E. Sinayobye, E.A. Baryeh, C.P. Ewels, Layered Nanomaterials-A Review, Glob. J. Eng. Des. Technol. (2012). [101] S. Some, Y. Kim, Y. Yoon, H. Yoo, S. Lee, Y. Park, H. Lee, High-Quality Reduced Graphene Oxide by a Dual-Function Chemical Reduction and Healing Process, Sci. Rep. 3 (2013) 1929. doi:10.1038/srep01929. [102] H. Wang, T. Maiyalagan, X. Wang, Review on Recent Progress in Nitrogen-Doped Graphene: Synthesis, Characterization, and Its Potential Applications, ACS Catal. 2 (2012) 781–794. doi:10.1021/cs200652y. [103] Z.-H. Sheng, L. Shao, J.-J. Chen, W.-J. Bao, F.-B. Wang, X.-H. Xia, Catalyst-Free Synthesis of Nitrogen-Doped Graphene via Thermal Annealing Graphite Oxide with Melamine and Its Excellent Electrocatalysis, ACS Nano. 5 (2011) 4350–4358. doi:10.1021/nn103584t. [104] H. Bi, J. Chen, W. Zhao, S. Sun, Y. Tang, T. Lin, F. Huang, X. Zhou, X. Xie, M. Jiang, Highly conductive, free-standing and flexible graphene papers for energy conversion and storage devices, RSC Adv. 3 (2013) 8454. doi:10.1039/c3ra23500a. [105] Sigma-Aldrich, Graphene paper, (2018). https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/900449?lang=pt®ion=BR (accessed March 20, 2018). [106] Y. Meng, Y. Zhao, C. Hu, H. Cheng, Y. Hu, Z. Zhang, G. Shi, L. Qu, All-Graphene Core-Sheath Microfibers for All-Solid-State, Stretchable Fibriform Supercapacitors and Wearable Electronic Textiles, Adv. Mater. 25 (2013) 2326–2331. doi:10.1002/adma.201300132. [107] S. Mitra, S. Sampath, Electrochemical Capacitors Based on Exfoliated Graphite Electrodes, Electrochem. Solid-State Lett. 7 (2004) A264. doi:10.1149/1.1773752. [108] C. Yang, L. Dong, Z. Chen, H. Lu, High-Performance All-Solid-State Supercapacitor Based on the Assembly of Graphene and Manganese(II) Phosphate Nanosheets, J. Phys. Chem. C. 118 (2014) 18884–18891. doi:10.1021/jp504741u. [109] P. Tang, Y. Zhao, C. Xu, K. Ni, Enhanced energy density of asymmetric supercapacitors via optimizing negative electrode material and mass ratio of negative/positive electrodes, J. Solid State Electrochem. 17 (2013) 1701–1710. doi:10.1007/s10008-013-2021-7.
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