Síntese solvotermal de análogos ao azul da prússia em anilina para aplicação em supercapacitores híbridos de íons-Na

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Ferreira, Iury Duarte
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Agroquímica
• Palavras-chave em Português: Azul da prússia - Síntese; Supercapacitores; Energia - Armazenamento; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA
• Link de acesso: https://locus.ufv.br/handle/123456789/34049; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2025.277

FERREIRA, Iury Duarte, M.Sc, Universidade Federal de Viçosa, fevereiro de 2025. Síntese Solvotermal de Análogos ao Azul da Prússia em Anilina para Aplicação em Supercapacitores Híbridos de íons-Na. Orientador: Garbas Anacleto dos Santos Junior. Coorientador: Paulo Fernando Ribeiro Ortega. A crescente demanda por fontes de energia limpa e renovável tem impulsionado o desenvolvimento de dispositivos de armazenamento eletroquímico, como os supercapacitores híbridos de íons sódio (SCHs de íons-Na). Esses dispositivos combinam as características dos supercapacitores e das baterias, utilizando materiais com propriedades faradaicas e capacitivas. Nesse contexto, os análogos ao Azul da Prússia de manganês (MnHCF) emergem como materiais ativos promissores devido à sua estrutura tridimensional favorável ao armazenamento e transporte de íons. Este estudo teve como objetivo a síntese e caracterização de MnHCFs pelo método solvotermal, utilizando anilina com solvente e sua comparação com o sistema hidrotermal. As propriedades estruturais e morfológicas foram analisadas por difratometria de Raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura de alta resolução (MEV-FEG). As propriedades eletroquímicas foram investigadas por voltametria cíclica e carga/descarga galvanostática. Os difratogramas indicaram que os MnHCFs sintetizados em anilina apresentaram estrutura monoclínica, similar a obtida em meio aquoso. Os resultados de FTIR e Raman mostraram que os materiais obtidos por meio solvotermal e hidrotermal não apresentaram, diferenças significativas, indicando que foi possível obter o material desejado por uma nova metodologia sintética. A MEV-FEG revelou diferenças significativas na morfologia dos materiais, com morfologia cúbica para a síntese hidrotermal e uma morfologia menos uniforme e de superfície rugosa para síntese em anilina. Os testes eletroquímicos mostraram que a expansão da célula unitária dos materiais sintetizados em anilina e sua morfologia, possivelmente, de maior área, pode melhorar o desempenho dos SCHs, uma vez que facilita o transporte iônico. Os materiais Mn120_Anilina e Mn150_Anilina apresentaram capacidade específica de 20,20 mAh g-1 e 25,31 mAh g-1, respectivamente (1,00 A g-1), sendo bastante superiores para aqueles obtidos por meio hidrotermal (6,48 mAh g-1 para Mn120_Água e 8,50 mAh g-1 para Mn150_Água). A análise de ciclagem do Mn150_Anilina mostrou uma retenção de capacidade de 72,68% após 10000 ciclos, destacando sua eficiência. Deste modo, foi possível concluir que a síntese solvotermal com anilina mostrou-se eficaz para a produção de MnHCF levando a uma melhora significativa no desempenho eletroquímico dos materiais, comparado ao método hidrotermal, tornando-o um método novo e promissor para obtenção de MnHCF com propriedades eletroquímicas destacáveis, principalmente em relação a capacidade específica, rate capability e ciclagem e permitindo sua aplicação em dispositivos de armazenamento de energia de íons-Na. Palavras-chave: supercapacitores híbridos; azul da prússia; MnHCF; armazenamento de energia; síntese solvotermal;