Influência do ph na síntese de titanatos de sódio obtidos via síntese sonoquímica - Silva, Elton Ribeiro da (2024)
O rápido avanço das tecnologias de armazenamento de energia para atender às crescentes demandas da indústria, energias renováveis e setor domiciliar impulsiona pesquisadores a buscar materiais mais avançados e acessíveis para novos dispositivos. Embora as baterias de íon de lítio sejam predominantes, seu custo elevado e a escassez desse material na crosta terrestre motivam a exploração de alternativas, como as baterias de íons de sódio. Essas baterias mostram potencial semelhante em densidade de energia e potência, promovendo pesquisas sobre métodos de síntese inovadores e modificações químicas para otimizar sua produção. Dessa forma, o presente trabalho versa sobre a obtenção de titanatos de sódio obtidos pelo método sonoquímico sob temperatura ambiente de 25°C, durante o intervalo de tempo de 15 minutos, alterando o pH de síntese em diversas condições: pH~02, pH~04, pH~06, pH~08, pH~10, pH~12 e pH~14. Os resultados obtidos por difração de raios x (DRX) e refinamento estrutural pelo método Rietveld confirmaram a presença da fase principal Na2Ti6O13 em todas as amostras, com exceção da amostra pH~14. A fase Na2Ti3O7 foi obtida como fase secundária nas amostras obtidas em meio básico: pH~08, pH~10, pH~12 e pH~14. Para as amostras obtidas em meio ácido, pH~02, pH~04 e pH~06 foi encontrada, além da fase principal Na2Ti6O13, a presença das fases secundárias: TiO2 e NaCl. A espectroscopia vibracional realizada na região do infravermelho confirmou a presença dos modos ativos referentes as fases encontradas na análise por DRX. A caracterização por UV-Vís por refletância difusa tornou possível calcular a energia (Egap) das amostras sintetizadas, obtendo o menor valor para a amostra pH~08 (Egap = 3,41 eV); as amostras pH~02, pH~04 e pH~06 apresentaram duas regiões de Egap, ocasionadas pela presença da fase NaCl. As imagens obtidas por MEV revelaram que a morfologia dos materiais obtidos se apresenta em forma de bastões em escala micrométrica. As propriedades elétricas das amostras foram investigadas por espectroscopia de impedância complexa (EIC); a amostra pH~10 apresentou o maior valor de condutividade, em comparação com as demais amostras, com σdc = 9,52 x 10-4 S cm-1; já para a amostra obtida com pH~02, foi identificado o menor valor de condutividade, com σdc = 9.85 x 10-6 S cm-1. O estabelecimento do pH na síntese das amostras apresentou um caminho alternativo para obtenção dos materiais deste trabalho, obtendo valores de condutividade elétrica entre 10-4 a 10-6 S cm-1, os colocando como materiais alternativos para aplicações em dispositivos de armazenamento de energia.