Produção e caracterização de membranas nanoestruturadas eletrofiadas de Ce0.9Gd0.1O1.95 com/sem CuO para aplicações eletroquímicas - Silva, Rafael Hubert (2020)
Esta tese tem por objetivo investigar a síntese por electrospinnig de nanofibras de Ce0,9Gd0,1O1,95 (CGO) para formar membranas livres de suporte, sem e com adição de óxido de cobre ao CGO, e sua caracterização para aplicações em dispositivos eletroquímicos. Para a síntese das nanofibras de CGO, foram utilizados nitratos hexahidratados de cério e de gadolínio. Como agente estruturante das fibras no processo de electrospinning, foi utilizada a polivinilpirrolidona. Após a síntese, as nanofibras de CGO foram tratadas termicamente ao ar a 500, 600, 700, 800 e 900 °C, a fim de remover o agente polimérico e formar a fase cerâmica desejada. Como resultado, constatou-se um crescimento gradual do grão de estruturas policristalinas densamente compactadas para estruturas semelhantes a um colar de pérolas em função do aumento da temperatura de tratamento térmico. Essa evolução é acompanhada de fragilidade para amostras tratadas em temperaturas acima de 800 °C. A caracterização eletroquímica por espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) das membranas espessas (100μm) e porosas, formadas pelas nanofibras de CGO sugere tanto uma condutividade percolativa iônica pela rede cristalina ao longo das nanofibras individuais, quanto à condução através de intersecções entre nanofibras individuais. As membranas otimizadas tratadas a 600 e 700 °C exibem uma resposta eletroquímica bulk semelhante, mas um comportamento eletroquímico interfacial diferente (baixa frequência), associado a um efeito de tamanho de grão. Nanofibras com 10% do elemento cobre em relação ao elemento cério, resultaram em nanofibras policristalinas de CGO decoradas com partículas de CuO, caracterizandose como heteroestruturas fixadas às nanofibras. Tais sistemas são relatados na literatura com potencial de aplicação como eletrodos na conversão de gases NOx de combustão.