Das Montanhas de Minas ao Oceano: Os Caminhos da Ciência para um Futuro Sustentável
20 a 25 de outubro de 2025
Trabalho 21170
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Pós-graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Dimensões Ambientais: ODS7 |
| Setor | Departamento de Química |
| Bolsa | FAPEMIG |
| Conclusão de bolsa | Sim |
| Apoio financeiro | FAPEMIG |
| Primeiro autor | Pedro Gabriel Rocha Gomes |
| Orientador | PAULO FERNANDO RIBEIRO ORTEGA |
| Outros membros | GARBAS ANACLETO DOS SANTOS JUNIOR |
| Título | Estudo de carbonos hierárquicos derivados de HKUST-1 na presença de íons Fe2+ como eletrodos para supercapacitores híbridos de alta eficiência |
| Resumo | Supercapacitores são dispositivos de armazenamento de energia com alta densidade de potência e longa vida útil, podendo complementar ou substituir baterias convencionais. A busca por novos materiais para eletrodos tem impulsionado o uso de MOFs como precursores, que, após sinterização, geram materiais carbonáceos de alta área superficial e condutividade elétrica, além de espécies metálicas capazes de participar de processos de oxirredução. Neste estudo, investigou-se a carbonização da HKUST-1, uma MOF contendo centros metálicos de Cu²⁺ sob atmosfera inerte, com o objetivo de avaliar a viabilidade eletroquímica de sua aplicação em supercapacitores híbridos. O desempenho foi analisado em meio ácido e na presença de Fe²⁺, visando minimizar a lixiviação das espécies metálicas ativas do eletrodo, conforme sugerido por trabalhos anteriores. A síntese da HKUST-1 foi realizada em um moinho de bolas através do método LAG, com a adição de 143.8 mg de acetato cuproso [Cu(OAc)], 100.9 mg de ácido trimésico, e 60 mL de etanol a um recipiente de aço inox, onde foram moídos por duas vezes de 5 minutos a 30 Hz. Após a reação, o sólido formado foi imerso por 3 vezes em acetona por 24 horas e seco ao ar. A sinterização do material foi realizada em forno tubular sob atmosfera de N2 em duas etapas: a primeira de desidratação a 120 ºC por 1 hora, seguido da carbonização a 800 ºC por 3 horas. A caracterização do material foi realizada por difração de raios X, que identificou a formação da fase cristalina de óxido de cobre (I) (Cu2O), indexado de acordo com o padrão cristalográfico JCPDS 05-0667; por adsorção e dessorção de N2, que através do modelo BET teve uma área superficial calculada em 185 m2 g-1; e por microscopia eletrônica de varredura, através do qual observou-se a formação de aglomerados homogêneos de particulados nanométricos. Os experimentos eletroquímicos foram realizados em 2 diferentes eletrólitos, o primeiro contendo apenas 1M de H2SO4, e outro contendo 1M de H2SO4 e 0.5M de FeSO4. Através dos ensaios de carga e descarga galvanostáticas foram observados, em ambas montagens, contribuições significativas das correntes faradaicas e capacitivas, evidenciando experimentalmente a participação da formação de dupla camada elétrica e de reações redox no processo de armazenamento eletroquímico de energia, pelos quais foram obtidas, a 5 A g-1, capacidades específicas de 48.5 mA h g-1 para a montagem puramente ácida e 215.2 mA h g-1 na presença dos íons Fe2+, o que evidencia o sinergismo eletroquímico entre as espécies de ferro e de cobre no acúmulo de carga elétrica. Essa interação também resultou em consequências na densidade de potência e de energia, que foram, na mesma densidade de corrente, de 2232.2 W kg-1 e 21.65 W h kg-1 para o eletrólito ácido, e de 2452.7 W kg-1 e 105.55 W h kg-1 na presença de ferro. Tal desempenho posiciona esse material como uma alternativa promissora para aplicação em eletrodos de supercapacitores. |
| Palavras-chave | Supercapacitores, Carbonos hierárquicos, HKUST-1 |
| Forma de apresentação..... | Painel |
| Link para apresentação | Painel |
|---|