Dissertação

Síntese de grafeno por moagem de alta energia para aplicação em supercapacitores

Os supercapacitores são pequenos dispositivos com a função de armazenar altas quantidades de energia para determinadas funções elétricas, para tal desempenho o grafeno mostra-se um candidato ideal para desempenhar essa função devido à sua alta densidade de potência e energia e estabilidade em ciclos...

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Autor principal: Pinto Junior, Aluisio José Cordeiro
Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/3921725649204088
Grau: Dissertação
Idioma: por
Publicado em: Universidade Federal do Amazonas 2021
Assuntos:
Acesso em linha: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8384
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spelling oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-83842021-08-11T05:03:26Z Síntese de grafeno por moagem de alta energia para aplicação em supercapacitores Pinto Junior, Aluisio José Cordeiro Pocrifka, Leandro Aparecido http://lattes.cnpq.br/3921725649204088 http://lattes.cnpq.br/6236326108324745 Frota, Consuelo Alves http://lattes.cnpq.br/4200047916528088 Rios, Emerson da Costa http://lattes.cnpq.br/8791195940411823 Espectroscopia Raman Espectroscopia de impedância eletroquímica Estabilidade eletroquímica Raios X - Difração Espectrofotometria de ultravioleta ENGENHARIAS Grafeno Moagem Supercapacitores Energia Os supercapacitores são pequenos dispositivos com a função de armazenar altas quantidades de energia para determinadas funções elétricas, para tal desempenho o grafeno mostra-se um candidato ideal para desempenhar essa função devido à sua alta densidade de potência e energia e estabilidade em ciclos longos de carregamento e descarregamento. O método de obtenção do grafeno passa pela técnica de moagem com bolas em alta energia, devido a versatilidade da técnica, possibilitando a esfoliação do grafite em grafeno para uma produção em larga escala do material. As amostras de grafite passaram por gradativas horas de moagem, partindo da grafite macerada manualmente e depois 2, 4, 8, 12 horas de moagem. As amostras foram analisadas estruturalmente por Difração de Raio-X, mostrando a evolução das fases cristalinas presentes no material. Espectroscopia Raman para acompanhamento do quantitativo e qualitativo das lamelas de grafeno, relacionando com o aparecimento das bandas “D” e “G” e seus harmônicos na região “2D” e Espectrofotometria de Ultravioleta e Microscopia Eletrônica de Varredura para acompanhamento das mudanças estruturais após cada processo de moagem. O comportamento eletroquímico das amostras foi mensurado por Voltametria cíclica, Carga e Descarga Galvanostática, Espectroscopia de Impedância Eletroquímica, Estabilidade Eletroquímica. As análises eletroquímicas demonstraram a relação entre a modificação estrutural do material, através do processo de esfoliação, e seu comportamento eletroquímico, indicando que o grafeno esfoliado a partir do floco de grafite, atinge uma capacitância específica de 274,75 F.g-1, com uma densidade de Energia de 952,38 Wh.Kg-1 e uma densidade de Potência de 152,62 W.Kg-1 indicando que a moagem de alta energia pode ser uma rota de síntese para obtenção de multifolhas de grafeno para aplicação em supercapacitores. Supercapacitors are small devices with the function of storing high amounts of energy for certain electrical functions, for such performance the graphene proves to be an ideal candidate to perform this function due to its high density of power and energy and stability in long cycles of charge and discharge. The method of obtaining graphene passes through the technique of high energy ball milling, due to the versatility of the technique, allowing the exfoliation of the graphite in graphene for a large-scale production of the material. The graphite samples passed through progressive hours of milling, starting from the manually macerated graphite and then 2, 4, 8, 12 hours of milling. The samples were analyzed structurally by X-Ray diffraction, showing the evolution of the crystalline phases present in the material. Raman spectroscopy for quantitative and qualitative monitoring of graphene layers, related to the appearance of the "D" and "G" bands and their harmonics in the "2D" region and Ultraviolet Spectrophotometry and Scanning Electron Microscopy to follow the structural changes after each milling process. The electrochemical behavior of the samples was measured by Cyclic Voltammetry, Galvanostatic Charge and Discharge, Electrochemical Impedance Spectroscopy, Electrochemical Stability. The electrochemical analysis showed the relationship between the structural modification of the material through the exfoliation process and its electrochemical behavior, indicating that the graphene exfoliated from the graphite flake reaches a specific capacitance of 274.75 F.g-1, with an energy density of 952.38 Wh.Kg-1 and a power density of 152.62 W.Kg-1 indicating that high energy ball milling may be a synthetic route for the application of graphene multilayer in supercapacitors. Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas - FAPEAM 2021-08-10T15:42:34Z 2019-06-14 Dissertação PINTO JUNIOR, Aluisio José Cordeiro. Síntese de grafeno por moagem de alta energia para aplicação em supercapacitores. 2019. 79 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2019. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8384 por Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
institution TEDE - Universidade Federal do Amazonas
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description Os supercapacitores são pequenos dispositivos com a função de armazenar altas quantidades de energia para determinadas funções elétricas, para tal desempenho o grafeno mostra-se um candidato ideal para desempenhar essa função devido à sua alta densidade de potência e energia e estabilidade em ciclos longos de carregamento e descarregamento. O método de obtenção do grafeno passa pela técnica de moagem com bolas em alta energia, devido a versatilidade da técnica, possibilitando a esfoliação do grafite em grafeno para uma produção em larga escala do material. As amostras de grafite passaram por gradativas horas de moagem, partindo da grafite macerada manualmente e depois 2, 4, 8, 12 horas de moagem. As amostras foram analisadas estruturalmente por Difração de Raio-X, mostrando a evolução das fases cristalinas presentes no material. Espectroscopia Raman para acompanhamento do quantitativo e qualitativo das lamelas de grafeno, relacionando com o aparecimento das bandas “D” e “G” e seus harmônicos na região “2D” e Espectrofotometria de Ultravioleta e Microscopia Eletrônica de Varredura para acompanhamento das mudanças estruturais após cada processo de moagem. O comportamento eletroquímico das amostras foi mensurado por Voltametria cíclica, Carga e Descarga Galvanostática, Espectroscopia de Impedância Eletroquímica, Estabilidade Eletroquímica. As análises eletroquímicas demonstraram a relação entre a modificação estrutural do material, através do processo de esfoliação, e seu comportamento eletroquímico, indicando que o grafeno esfoliado a partir do floco de grafite, atinge uma capacitância específica de 274,75 F.g-1, com uma densidade de Energia de 952,38 Wh.Kg-1 e uma densidade de Potência de 152,62 W.Kg-1 indicando que a moagem de alta energia pode ser uma rota de síntese para obtenção de multifolhas de grafeno para aplicação em supercapacitores.
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