Influência do tratamento por plasma reativo em eletrodos de grafeno e aplicações em eletroquímica - MOURA, Gabriel de Moraes (2020)
Eletrodos de carbono, como o grafeno, são usualmente utilizados na eletroquímica. A capacidade de transferência eletrônica dos eletrodos de grafeno pode ser melhorada com alterações físicas e químicas na sua superfície e podem ser realizadas por meio de plasma reativo. O objetivo deste trabalho foi tratar eletrodos de grafeno em plasmas reativos em diferentes condições (tempo, posição das amostras no reator e pressão de oxigênio) e investigar os efeitos desses parâmetros nas propriedades químicas e físicas destes materiais. Os eletrodos de grafeno, foram preparados com massa de 80 mg, prensados a 20 kgf e tratados individualmente no plasma alterando em três níveis o tempo, a pressão de oxigênio e a posição da amostra em relação a descarga de plasma. Foram realizados os testes de voltametria cíclica e carga-descarga galvanostática em solução de 1 mol L-1 de H2SO4 para estimar as capacitâncias dos eletrodos em ambos os testes. Posteriormente em solução de 1mmol L-1 K3[Fe(CN)6] e 0,1 mol L-1 KCl com pH 3, foi realizada novamente a voltametria cíclica com a finalidade de analisar a transferência eletrônica dos eletrodos. Os eletrodos também foram caracterizados por meio de espectroscopia Raman e microscopia de força atômica. Os eletrodos que apresentaram bons resultados foram usados para a fabricação de supercapacitores flexíveis em estado sólido e potenciais sensores. Os supercapacitores foram caracterizados por voltametria cíclica e cargadescarga galvanostática e os eletrodos, com potencial aplicação como sensores, por voltametria cíclica em solução de K3[Fe(CN)6] e KCl nas mesmas concentrações dos testes anteriores. Os eletrodos tratados em plasma apresentaram maiores áreas eletroativas, maiores capacitâncias e melhores transferências eletrônicas em comparação aos eletrodos sem tratamento. Através de espectroscopia Raman e microscopia de força atômica, observou-se que as amostras tratadas em plasma apresentaram maior grau de defeitos. Os supercapacitores de estado sólido não apresentaram melhora significativa nas capacitâncias em relação ao capacitor com eletrodo não tratado. Os eletrodos usados como sensores apresentaram melhora com o tratamento em plasma com melhor transferência eletrônica nos estudos eletroquímicos. Os eletrodos escolhidos para os testes como supercapacitores bem como a maioria dos eletrodos testados como potenciais sensores possuem em comum a posição da amostra na região de plasma mais intenso. A maior pressão de oxigênio também se mostrou importante nos testes de sensores.