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Título: Síntese e caracterização de compósitos de polianilina e óxido de grafeno para aplicação em supercapacitores
Título(s) alternativo(s): Synthesis and characterization of polyaniline and graphene oxide composites for their application in supercapacitors
Autor(es): Silva, Gabriel Machado
Orientador(es): Rodrigues, Paula Cristina
Palavras-chave: Química de superfície
Polímeros
Química
Surface chemistry
Polymers
Chemistry
Data do documento: 30-Nov-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: SILVA, Gabriel Machado. Síntese e caracterização de compósitos de polianilina e óxido de grafeno para aplicação em supercapacitores. 2017. 85 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: Um dos maiores problemas da sociedade moderna está relacionado à demanda de energia, e, com isso, seu armazenamento, somado aos passivos ambientais que as tecnologias atuais apresentam ao serem degradadas. Um dos tipos de supercapacitores eletroquímicos é baseado no mecanismo de armazenamento de carga faradaica entre a dupla camada formada entre eletrodos. Considerando este princípio, um dos pontos primordiais para o desenvolvimento desses dispositivos são o material capacitivo e a estrutura morfológica dos eletrodos. Os polímeros conjugados, tais como a polianilina (PANI), têm mostrado um grande potencial nesse campo devido ao seu baixo custo de manufatura, composição simples, alta capacitância específica, poderem ser flexíveis e apresentar um alto número de possibilidades de estruturas moleculares e morfológicas. O óxido de grafeno (OG), por sua vez, é um material promissor para a construção desta classe de dispositivos devido à sua rica química de superfície e singular estrutura bidimensional, além de poder ser sintetizado a partir de resíduos de eletrodos, como por exemplo de alguns tipos de pilha já usadas, os quais se tornariam passivos ambientais. Neste trabalho, compósitos de PANI/OG foram sintetizados por meio da polimerização oxidativa da anilina em suspensão de OG. O produto reacional foi caracterizado por voltametria cíclica (VC), espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de absorção no ultravioleta-visível (UV-VIS), difratometria de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As técnicas de caracterização mostraram interessantes propriedades ópticas, eletrônicas e estruturais, que comprovaram a síntese do compósito embora a metodologia de caracterização eletroquímica não tenha mostrado os resultados esperados, levando à necessidade de mais estudos. O trabalho de síntese foi realizado no LaPOE (Laboratório de Polímeros Aplicados em Optoeletrônica) e as caracterizações foram feitas no Laboratório Multiusuário de Análises Químicas (LAMAQ) e no Centro Multiusuário de Caracterização de Materiais (CMCM), na UTFPR, e no Instituto de Física de São Carlos IFSC/USP.
Abstract: One of the major problems in modern society is related to the energy demand and its storage as well as the environmental impact the nowadays technologies present when degraded. One of the types of electrochemical supercapacitors works based on the storage of charge faradaicly in the double layer formed between two electrodes. Considering this principle, the most important issues in developing such device are the capacitive material and the morphological structures of the electrodes. Conjugated polymers such as polyaniline (PANI) has been showing great potential in this field due to its low manufacture cost, its simple composition, high specific capacitance, possibility of being flexible, and showing many possible molecular and morphological structures. Graphene Oxide (GO), on the other hand, is a promising material for the construction of such devices due to its rich surface chemistry and unique two-dimensional structure, besides its possibility of being synthesized from the waste, such as those of some kinds of dead batteries electrodes, which can decrease the disposition of such waste on the environment. In this work, composites of PANI/GO were synthesized through the oxidative polymerization of aniline in suspension of GO. The resulting products were characterized through Cyclic Voltammetry (CV), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), UV-VIS Spectrophotometry, X ray Diffractometry (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The materials showed interesting optical, electronic and structural properties, which could prove the composite synthesis although the electrochemical characterization has not shown good results, leading to the need of later studies. The research was developed in the Optoelectronic Applied Polymers Laboratory in UTFPR (LaPOE-UTFPR), and the characterizations in the Chemical Analysis Multiuser Lab in UTFPR (LAMAQ-UTFPR) and in the Material Characterization Multiuser Center in UTFPR (CMCM-UTFPR) and in Physics Institute of São Carls (IFSC/USP).
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9181
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