Mostrar el registro sencillo del ítem

dc.contributor.authorSilva, Mariana Cristina
dc.date.accessioned2022-04-05T18:14:08Z
dc.date.available2022-04-05T18:14:08Z
dc.date.issued2020-05-19
dc.identifier.citationSILVA, Mariana Cristina. Materiais para aplicações eletroquímicas: otimização da síntese de grafeno/TiO2-RuO2 e estudo da retificação de corrente iônica em nanoporos. 2020. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15807.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15807
dc.description.abstractThe current energy outlook points to the need to implement methodologies that value the reduction of energy consumption, as well as the use of cleaner and more sustainable processes of production, conversion, and storage of energy. In this scenario, there is a need for a deeper understanding of phenomena and materials involved in energy-related applications. In this sense, the first part of this thesis focuses on the study of microwave-assisted hydrothermal synthesis and characterization of graphene oxide decorated with RuO2 and TiO2 nanoparticles. The selection of this material for the study is due to its potential application in the development of energy storage devices. Several parameters were studied: relative amount of metallic precursors, synthesis medium, pH, starting reactants, composition, and temperature. Among these variables, the effect of pH should be highlighted: at extremely acidic pH (pH<0), there is no formation of RuO2 particles; at slightly basic pH (pH 8), the forced hydrolysis of metallic precursors leads to the formation of amorphous oxides and hydroxides agglomerates; at slightly acidic pH (pH 4) – and changing the Ti4+ precursor so that it is soluble at this pH –, particles with an average size of 18 nm are obtained, and the presence of ruthenium can be confirmed. Still in the context of energy-related theme, the second part of this thesis deals with the study of the phenomenon of ionic current rectification in nanopores. This understanding of basic concepts is fundamental to the systems improvement, as it leads to the possibility of optimizing processes and, therefore, lower energy consumption. To help understand the phenomenon, this thesis used mathematical and computational tools to study the effect of ionic current rectification in nanopores through finite element simulation. This rectification effect can be used as a basis for the construction of several devices since they work in the storage of potential energy. Based on experimental evidence, pore geometry, dimensions and surface charge were studied. Through this study it became clear the need for the pore to present asymmetry, nanometric dimensions and surface charge for the current rectification effect to occur. In this sense, it was evident that the greater the charge and the smaller the opening on one side of the pore, the greater the current rectification observed. Through factorial design, it was possible to observe that the pore narrowing dimension is a significant parameter in the values of rectification ratio, as expected due to the importance of the Debye length in these cases.eng
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectSíntese hidrotérmicapor
dc.subjectGrafenopor
dc.subjectTiO2por
dc.subjectRuO2por
dc.subjectMicro-ondaspor
dc.subjectRetificação de correntepor
dc.subjectNanoporospor
dc.subjectElementos finitospor
dc.subjectMicrowave-assistedeng
dc.subjectHydrothermal synthesiseng
dc.subjectGrapheneeng
dc.subjectCurrent rectificationeng
dc.subjectFinite element methodeng
dc.titleMateriais para aplicações eletroquímicas: otimização da síntese de grafeno/TiO2-RuO2 e estudo da retificação de corrente iônica em nanoporospor
dc.title.alternativeMaterials for electrochemical applications: optimization of the synthesis of graphene/TiO2-RuO2 and study of ionic current rectification in nanoporeseng
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Souza, Ernesto Chaves Pereira de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1505400360366643por
dc.description.resumoO cenário energético atual aponta a necessidade de implementação de metodologias que valorizem a diminuição de consumo energético, bem como a utilização de processos mais limpos e sustentáveis de produção, conversão e armazenamento de energia. Neste panorama, destaca-se a necessidade de se compreender mais a fundo fenômenos e materiais envolvidos em aplicações relacionadas a energia. Neste sentido, a primeira parte desta tese compreende o estudo da síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas e caracterização de óxido de grafeno decorado com nanopartículas de RuO2 e TiO2. A escolha deste material para estudo se dá pelo potencial de aplicação no desenvolvimento de dispositivos de armazenamento de energia. Diversos parâmetros foram estudados: quantidade relativa de precursores metálicos, meio de síntese, pH, reagentes de partida, composição e temperatura. Dentre tais variáveis, o efeito do pH deve ser destacado: em pH extremamente ácido (pH<0), não há formação de partículas de RuO2; em pH levemente básico (pH 8), a hidrólise forçada dos precursores metálicos leva à formação de aglomerados de óxidos e hidróxidos amorfos; em pH levemente ácido (pH 4) – e alterando o precursor de Ti4+ para que seja solúvel nesse pH –, partículas de tamanho médio de 18 nm são obtidas, podendo ser comprovada a presença de rutênio. Ainda no contexto da temática energética, a segunda parte desta tese trata do estudo do fenômeno de retificação de corrente iônica em nanoporos. Este entendimento de conceitos básicos é fundamental no aprimoramento dos sistemas, já que leva a possibilidade de otimização de processos e, portanto, menor consumo energético. Para auxiliar no entendimento do fenômeno, esta tese utilizou ferramentas matemáticas e computacionais para o estudo do efeito de retificação de corrente iônica em nanoporos por meio de simulação por elementos finitos. Este efeito de retificação pode ser utilizado como base para construção de diversos dispositivos, uma vez que funcionam no armazenamento de energia potencial. Baseando-se em evidências experimentais, foram estudados geometria, dimensões e carga superficial dos poros. Por meio deste estudo ficou clara a necessidade de o poro apresentar assimetria, dimensões nanométricas e carga superficial para que o efeito de retificação de corrente ocorra. Neste sentido, quão maior a carga e menor a abertura de um dos lados do poro, maior a retificação de corrente observada. Por meio de planejamento fatorial foi possível observar que, conforme esperado dado a importância do comprimento de Debye nestes casos, a dimensão do estreitamento do poro é parâmetro significativo nos valores de razão de retificação.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::ELETROQUIMICApor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::QUIMICA DE INTERFACESpor
dc.description.sponsorshipIdProcesso nº 2015/12851-0, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7107574227552280por


Ficheros en el ítem

Thumbnail
Thumbnail
Thumbnail

Este ítem aparece en la(s) siguiente(s) colección(ones)

Mostrar el registro sencillo del ítem

Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Excepto si se señala otra cosa, la licencia del ítem se describe como Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil