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Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.unb.br/handle/10482/23374
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Title: Propriedades eletroquímicas de filmes de óxido de grafeno com nanopartículas de ZnO
Authors: Gross, Marcos Andriola
Orientador(es):: Paterno, Leonardo Giordano
Assunto:: Óxido de grafeno
Filmes automontados
Capacitores eletroquímicos
Issue Date: 25-Apr-2017
Citation: GROSS, Marcos Andriola. Propriedades eletroquímicas de filmes de óxido de grafeno com nanopartículas de ZnO. 2017. xi, 68 f., il. Dissertação (Mestrado em Química)—Universidade de Brasília, Brasília, 2017.
Abstract: Neste trabalho são estudadas as propriedades eletroquímicas de filmes ultrafinos de óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (RGO) contendo nanopartículas de óxido de zinco (np-ZnO) com o objetivo de avaliar sua aplicação potencial em supercapacitores. O GO é obtido por esfoliação oxidativa de grafite, enquanto o RGO é preparado pela redução química do GO com hidrazina. As np-ZnO são preparadas pelo método sol-gel. A estrutura e a morfologia dos nanomateriais e filmes são caracterizadas por difratometria de raios X (DRX), espectroscopias de absorção UV-Vis, Raman, FTIR e XPS, microscopia eletrônica de transmissão (MET), difração de elétrons de área selecionada (SAED) e medidas de potencial zeta e de diâmetro hidrodinâmico. As np-ZnO apresentam tamanho de aproximadamente 11 nm, estrutura da wurtzita e baixo valor de potencial zeta. Os filmes são depositados pela técnica de automontagem layer-by-layer (LbL) sobre substratos de quartzo, silício e vidro condutor (ITO). A partir de medidas de absorbância na região UV-Vis, constata-se que a massa de nanomateriais adsorvido nos filmes aumenta linearmente com o número de bicamadas de np-ZnO/GO e np-ZnO/RGO, embora este aumento seja relativamente maior para o filme de np- ZnO/GO. A caracterização estrutural dos filmes sugere que há ligação covalente entre as np- ZnO e as folhas de GO (e RGO). As micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostram que as np-ZnO se distribuem uniformemente pela superfície dos filmes. O comportamento eletroquímico dos filmes, avaliado por voltametria cíclica (VC) e crono potenciometria (CP), é típico de sistemas dielétricos. Em particular, os filmes np-ZnO/RGO armazenam mais carga, a qual é proporcional ao número de bicamadas depositadas. A capacitância específica dos filmes é da ordem 3,0 F.g-1 e permanece estável por até 1000 ciclos de carga-descarga, sem haver degradação eletroquímica.
Abstract: This master thesis studies the electrochemical properties of ultrathin films of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (RGO) containing zinc oxide nanoparticles (np-ZnO) aiming at evaluating potential application in supercapacitors. GO is prepared by oxidative exfoliation of graphite, while RGO is prepared by chemical reduction of GO with hydrazine. The np-ZnO are obtained via sol-gel process. The structure and morphology of the nanomaterials and films are investigated by X-ray diffractometry (DRX), UV-vis, Raman, FTIR, and XPS spectroscopies, scanning and transmission electron microscopies (SEM and TEM) coupled with selected area electron diffraction (SAED), zeta potential, and hydrodynamic diameter measurements. The np-ZnO exhibit ellipsoid shape with 11 nm in the longest dimension and are of wurtzite type with very low zeta potential. The films are deposited onto quartz, silicon and conducting glass (ITO) following the layer-by-layer (LbL) assembly technique. According to UVvis absorbance measurements, one observes that the mass of adsorbed nanomaterials increases linearly with the number of np-ZnO/GO and np-ZnO/RGO bilayers, even though this increase is relatively larger in the np-ZnO/GO film. The structural characterizations suggest covalent linkages amongst np-ZnO and GO sheets (and RGO). SEM micrographs reveals np- ZnO evenly distributed throughout the film’s surface. The films’ electrochemical behavior assessed by cyclic voltammetry and chrono pontentiometry is typical of dielectric systems. In particular, np-ZnO/RGO films store more charge, which scales to the number of np-ZnO/RGO bilayers. The specific capacitance of a 30-bilayer np-ZnO/RGO film is about 3.0 F.g-1. Its value remains stable for at least 1,000 charge-discharge cycles without apparent degradation.
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2017.
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
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