Nanocompósitos baseados em PAni/rGO/WS2-MoS2 aplicados em dispositivos de armazenamento de energia

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Lima, Abner Guilherme Teixeira
• Orientador(a): Domingues, Sergio Humberto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por; eng
• Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
• Palavras-chave em Português: nanocompósitos; polianilina; dissulfeto de molibdênio; dissulfeto de Tungstênio; óxido de grafeno reduzido; sistema de armazenamento de energia
• Link de acesso: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/31183

O crescente consumo global de energia elétrica requer soluções para otimizar sua geração, armazenamento e transferência. Avanços tecnológicos recentes na ciência têm se mostrado promissores neste sentido, particularmente no campo dos nanomateriais. Após a revolução do grafeno, análogos inorgânicos de estruturas semelhantes, como o dissulfeto de molibdênio (MoS2) e o dissulfeto de tungstênio (WS2), despertaram o interesse da comunidade científica por suas propriedades ímpares. Além destes dois dicalcogenetos de metais de transição (TMDs) com estruturas singulares, podemos ainda evidenciar os polímeros conjugados, sobretudo a polianilina (PAni). Todos estes materiais apresentam como propriedade destaque a capacitância específica elevada. O presente trabalho propõe um nanocompósito à base de PAni, um polímero condutor, e de óxido de grafeno reduzido (rGO), um derivado de grafeno, com a adição dos TMDs. A PAni possui boa pseudocapacitância redox e alta reversibilidade dos processos oxirredutivos, materiais de carbono formam excelentes agregados para inserção de mecanismos de dupla camada elétrica (EDLC) e a pseudocapacitância por intercalação dos TMDs apresenta boas perspectivas energéticas. Este trabalho buscou estudar propriedades relacionadas ao armazenamento e mobilidade de carga destes materiais, uma vez que eles apresentam diferentes mecanismos de transferência de carga e devem contribuir de formas distintas para a capacitância global do nanocompósito. Os materiais foram caracterizados morfologicamente por diferentes técnicas (DRX, Raman, UV-Vis, FTIR e TG) para uma ampla compreensão de suas propriedades estruturais e caracterizados eletroquimicamente (voltametria cíclica e carga/descarga galvanostática) para uma avaliação do perfil capacitivo dos nanocompósitos. A adição do rGO à PAni provocou um aumento de 43,6% na capacitância do polímero, que chegou a 293,7 F.g-1. A inclusão de TMDs melhorou a retenção da PAni em 6,8% para 1000 ciclos. O compósito PAni/rGO/MoS2-WS2 foi capaz de manter ambas as melhorias. Porém, ao fim do trabalho, nenhum resultado excepcional em relação à sinergia positiva de todos os constituintes foi alcançado, sugerindo que houve competição entre mecanismos de pseudocapacitância ou interações ineficientes entre as estruturas nas condições estudadas.