Caracterização eletroquímica de eletrodos de carbon black modificados com hidroquinona e g-C3N4 visando aplicações em supercapacitores

• Autor(a) principal: Ferreira, Luanne Ester Monteiro
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9158
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICA; Capacitores; Análise eletroquímica; Eletrodos; Nanotecnologia; Química; Capacitors; Electrochemical analysis; Electrodes; Nanotechnology; Chemistry

A sociedade está muito familiarizada com o uso de baterias devido às suas inúmeras aplicações como, por exemplo, energia para celulares, notebooks, câmeras, carros. Os supercapacitores, também conhecidos como capacitores eletroquímicos, ultracapacitores e capacitores eletroquímicos de dupla camada, armazenam energia elétrica em uma dupla camada eletroquímica formada na interface entre o eletrodo sólido e o eletrólito líquido. As cargas iônicas positivas e negativas no eletrólito se acumulam e compensam as cargas eletrônicas presentes na superfície do eletrodo. Com o intuito de elevar a capacitância, a superfície do eletrodo é aumentada, utilizando-se eletrodos porosos, com superfície interna grande. Os eletrodos de carbono são muito empregados por serem de baixo de custo, possuírem área superficial elevada e produção tecnológica estabelecida. Contudo, as limitações, como baixa densidade de energia relacionada com a massa do eletrólito e realização de frequentes autodescargas por uso de eletrólitos aquosos, impedem o avanço e aceitação no mercado. Neste trabalho foram confeccionados quatro eletrodos: CB/parafina (85:15); CB/g-C3N4/parafina (70:15:15); CB/HQ/parafina (85:1:14) e CB/g-C3N4/HQ/parafina (70:14:2:14). O nitreto de carbono grafítico foi caracterizado por meio das técnicas de Espectroscopia na região do infravermelho, Difração de Raio-X e Microscopia Eletrônica de Varredura. O material composto por 27,61% de carbono e 64,10% de nitrogênio, encontra-se aproximado da unitária do g-C3N4, de 39,13% de carbono de 60,87% de nitrogênio. Além disso, a estrutura lamelar foi confirmada através da microscopia eletronônica de varredura (MEV). O espectro do infravermelho mostra que o estiramento dos heterociclos das ligações C-N e C=N são observadas em bandas na região de 1240 a 1650 cm-1. A “respiração” das unidades de triazina encontram-se em torno de 806 cm-1. As propriedades eletroquímicas dos eletrodos foram analisadas mediante a técnica de voltametria cíclica, utilizando eletrodo de referência o Ag/AgCl (KCl sat.), em três meios eletrolíticos: 1 mol·dm-3 de H2SO4, 0,04 mol·dm-3 de hidroquinona em 1 mol·dm-3 de H2SO4 e 0,4 mol·dm-3 de hidroquinona em 1 mol·dm-3 de H2SO4. O eletrodo com resultado mais positivo foi o de carbon black, g-C3N4, hidroquinona e parafina com proporção 70:14:2:14 em 0,4 mol·dm-3 de hidroquinona em 1 mol·dm-3 de H2SO4. Apresentou maior área capacitiva e capacitância específica de 0,640 mF·g-1, resultado do efeito sinérgico entre os materiais. O eletrodo de CB/HQ/parafina não apresentou o comportamento esperado, possivelmente pela adsorção à superfície dos poros do carbon black não ter sido bem-sucedida.