Filmes nanoestruturados contendo grafeno e óxidos metálicos para estudo em dispositivos supercapacitores

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: OLIVEIRA, Danilo Alves lattes
Orientador(a): SIQUEIRA JUNIOR, José Roberto lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais
Departamento: Instituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação - ICENE
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Palavras-chave em Inglês:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://bdtd.uftm.edu.br/handle/tede/1066
Resumo: Research involving new nanocomposites is essential to reach supercapacitors with improved performance for energy storage. Carbon materials and metal oxides were used together to achieve supercapacitors with improved properties. In this work, approaches are presented for the application of nanostructured films using the Layer-byLayer (LbL) technique containing metal oxide nanostructures such as MnO2, ZnO and PdO, incorporated in reduced graphene oxide (rGO) sheets and arranged with polyalylamine hydrochloride (PAH) on an ITO (Indium tin oxide) substrate for study in supercapacitors. Spectroscopy in the ultraviolet visible (UV-VIS) region indicates the growth of the films, while field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) images confirm the incorporation of metal oxide nanostructures between the rGO layers and on the surface, while cyclic voltammetry (CV) measurements and galvanostatic charge discharge reveal the electrocapacitive properties of films. The highest values of capacitance obtained were 112 mF/cm2 and 460 F/g, 19 mF/cm² and 137 F/g, 26 mF/cm² and 1650 F/g, 3.4 mF/cm² and 50 F/g, for PAH/rGO-MnO2, PAH/rGO-ZnO, PAH/rGOMnO2-ZnO and PAH/rGO-PdO architecture systems, respectively, at a current of 4.85x10-6 A and 1 mV/s. All systems showed high performance of capacitive retention with losses less than 1% during 10,000 cycles of charge and discharge. These results demonstrate that the investigated films have favorable properties to be exploited in nanostructured energy storage systems.
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spelling SIQUEIRA JUNIOR, José Robertohttp://lattes.cnpq.br/1604588310531133http://lattes.cnpq.br/4492342690237874OLIVEIRA, Danilo Alves2022-02-02T17:46:00Z2021-02-23OLIVEIRA, Danilo Alves. Filmes nanoestruturados contendo grafeno e óxidos metálicos para estudo em dispositivos supercapacitores. 2021. 99f. Tese (Doutorado em Química) - Programa de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas Gerais, Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, 2021.http://bdtd.uftm.edu.br/handle/tede/1066Research involving new nanocomposites is essential to reach supercapacitors with improved performance for energy storage. Carbon materials and metal oxides were used together to achieve supercapacitors with improved properties. In this work, approaches are presented for the application of nanostructured films using the Layer-byLayer (LbL) technique containing metal oxide nanostructures such as MnO2, ZnO and PdO, incorporated in reduced graphene oxide (rGO) sheets and arranged with polyalylamine hydrochloride (PAH) on an ITO (Indium tin oxide) substrate for study in supercapacitors. Spectroscopy in the ultraviolet visible (UV-VIS) region indicates the growth of the films, while field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM) images confirm the incorporation of metal oxide nanostructures between the rGO layers and on the surface, while cyclic voltammetry (CV) measurements and galvanostatic charge discharge reveal the electrocapacitive properties of films. The highest values of capacitance obtained were 112 mF/cm2 and 460 F/g, 19 mF/cm² and 137 F/g, 26 mF/cm² and 1650 F/g, 3.4 mF/cm² and 50 F/g, for PAH/rGO-MnO2, PAH/rGO-ZnO, PAH/rGOMnO2-ZnO and PAH/rGO-PdO architecture systems, respectively, at a current of 4.85x10-6 A and 1 mV/s. All systems showed high performance of capacitive retention with losses less than 1% during 10,000 cycles of charge and discharge. These results demonstrate that the investigated films have favorable properties to be exploited in nanostructured energy storage systems.Pesquisas envolvendo novos nanocompósitos são essenciais para alcançar supercapacitores com desempenho aprimorado para armazenamento de energia. Materiais de carbono e óxidos metálicos foram empregados em conjunto para alcançar supercapacitores com propriedades melhoradas. Neste trabalho são apresentadas abordagens para aplicação de filmes nanoestruturados utilizando a técnica Layer-byLayer (LbL) contendo nanoestruturas de óxidos metálicos como MnO2, ZnO e PdO, incorporadas em folhas de óxido de grafeno reduzido (rGO) e dispostas com polialilamina hidroclorada (PAH) em um substrato de ITO (Óxido de índio e estanho) para estudo em supercapacitores. Espectroscopia na região do ultravioleta visível (UV-VIS) indicam o crescimento dos filmes, enquanto imagens de microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (FEG-SEM), confirmam a incorporação de nanoestruturas dos óxidos metálicos por entre as camadas de rGO e na superfície, enquanto medições de voltametria cíclica (CV) e de carga e descarga galvanostática revelam as propriedades eletrocapacitivas dos filmes. Os maiores valores de capacitância obtidos foram de 112 mF/cm2 e 460 F/g, 19 mF/cm² e 137 F/g, 26 mF/cm² e 1650 F/g, 3,4 mF/cm² e 50 F/g, para os sistemas de arquitetura PAH/rGO-MnO2, PAH/rGO-ZnO, PAH/rGO-MnO2-ZnO e PAH/rGO-PdO, respectivamente, em uma corrente de 4,85x10-6 A e 1 mV/s. Todos apresentaram alto desempenho de retenção capacitiva com perdas menores que 1% durante 10.000 ciclos de carga e descarga. Estes resultados demonstram que os filmes investigados possuem propriedades favoráveis para serem explorados em sistemas nanoestruturados de armazenamento de energia.application/pdfhttp://bdtd.uftm.edu.br/retrieve/7256/Tese%20Danilo%20A%20Oliveira.pdf.jpgporUniversidade Federal do Triângulo MineiroPrograma de Pós-Graduação Multicêntrico em Química de Minas GeraisUFTMBrasilInstituto de Ciências Exatas, Naturais e Educação - ICENEhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessSupercapacitores.Armazenamento de Energia.Filmes Nanoestruturados.Grafeno.Óxidos Metálicos.Supercapacitors.Energy Storage.Nanostructured films.Graphene.Metal Oxides.QuímicaFilmes nanoestruturados contendo grafeno e óxidos metálicos para estudo em dispositivos supercapacitoresinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFTMinstname:Universidade Federal do Triangulo Mineiro (UFTM)instacron:UFTMLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81976http://bdtd.uftm.edu.br/bitstream/tede/1066/1/license.txt1e1650138dd271baea0105346966c99cMD51CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://bdtd.uftm.edu.br/bitstream/tede/1066/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52license_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://bdtd.uftm.edu.br/bitstream/tede/1066/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://bdtd.uftm.edu.br/bitstream/tede/1066/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54ORIGINALTese Danilo A Oliveira.pdfTese Danilo A Oliveira.pdfTese Danilo A Oliveiraapplication/pdf3292170http://bdtd.uftm.edu.br/bitstream/tede/1066/5/Tese%20Danilo%20A%20Oliveira.pdfea842bc44cc34d0bbf5842ea874bfb38MD55TEXTTese Danilo A Oliveira.pdf.txtTese Danilo A Oliveira.pdf.txtExtracted Texttext/plain146409http://bdtd.uftm.edu.br/bitstream/tede/1066/6/Tese%20Danilo%20A%20Oliveira.pdf.txt4b7edd9e692b04af148796d57899901bMD56THUMBNAILTese Danilo A Oliveira.pdf.jpgTese Danilo A Oliveira.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2140http://bdtd.uftm.edu.br/bitstream/tede/1066/7/Tese%20Danilo%20A%20Oliveira.pdf.jpgc47641d0c4cb44fa55e6f55f143b8f6bMD57tede/10662022-02-03 02:00:11.98oai:bdtd.uftm.edu.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.uftm.edu.br/PUBhttp://bdtd.uftm.edu.br/oai/requestbdtd@uftm.edu.br||bdtd@uftm.edu.bropendoar:2022-02-03T04:00:11Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFTM - Universidade Federal do Triangulo Mineiro (UFTM)false
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