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https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10946
???metadata.dc.type???: | Dissertação |
Title: | Influência do ph na síntese de titanatos de sódio obtidos via síntese sonoquímica |
???metadata.dc.creator???: | Silva, Elton Ribeiro da ![]() |
???metadata.dc.contributor.advisor1???: | Ruiz, Yurimiler Leyet |
???metadata.dc.contributor.referee1???: | Comedi, David Mario |
???metadata.dc.contributor.referee2???: | Sampaio, David Vieira |
???metadata.dc.description.resumo???: | O rápido avanço das tecnologias de armazenamento de energia para atender às crescentes demandas da indústria, energias renováveis e setor domiciliar impulsiona pesquisadores a buscar materiais mais avançados e acessíveis para novos dispositivos. Embora as baterias de íon de lítio sejam predominantes, seu custo elevado e a escassez desse material na crosta terrestre motivam a exploração de alternativas, como as baterias de íons de sódio. Essas baterias mostram potencial semelhante em densidade de energia e potência, promovendo pesquisas sobre métodos de síntese inovadores e modificações químicas para otimizar sua produção. Dessa forma, o presente trabalho versa sobre a obtenção de titanatos de sódio obtidos pelo método sonoquímico sob temperatura ambiente de 25°C, durante o intervalo de tempo de 15 minutos, alterando o pH de síntese em diversas condições: pH~02, pH~04, pH~06, pH~08, pH~10, pH~12 e pH~14. Os resultados obtidos por difração de raios x (DRX) e refinamento estrutural pelo método Rietveld confirmaram a presença da fase principal Na2Ti6O13 em todas as amostras, com exceção da amostra pH~14. A fase Na2Ti3O7 foi obtida como fase secundária nas amostras obtidas em meio básico: pH~08, pH~10, pH~12 e pH~14. Para as amostras obtidas em meio ácido, pH~02, pH~04 e pH~06 foi encontrada, além da fase principal Na2Ti6O13, a presença das fases secundárias: TiO2 e NaCl. A espectroscopia vibracional realizada na região do infravermelho confirmou a presença dos modos ativos referentes as fases encontradas na análise por DRX. A caracterização por UV-Vís por refletância difusa tornou possível calcular a energia (Egap) das amostras sintetizadas, obtendo o menor valor para a amostra pH~08 (Egap = 3,41 eV); as amostras pH~02, pH~04 e pH~06 apresentaram duas regiões de Egap, ocasionadas pela presença da fase NaCl. As imagens obtidas por MEV revelaram que a morfologia dos materiais obtidos se apresenta em forma de bastões em escala micrométrica. As propriedades elétricas das amostras foram investigadas por espectroscopia de impedância complexa (EIC); a amostra pH~10 apresentou o maior valor de condutividade, em comparação com as demais amostras, com σdc = 9,52 x 10-4 S cm-1; já para a amostra obtida com pH~02, foi identificado o menor valor de condutividade, com σdc = 9.85 x 10-6 S cm-1. O estabelecimento do pH na síntese das amostras apresentou um caminho alternativo para obtenção dos materiais deste trabalho, obtendo valores de condutividade elétrica entre 10-4 a 10-6 S cm-1, os colocando como materiais alternativos para aplicações em dispositivos de armazenamento de energia. |
Abstract: | The rapid advancement of energy storage technologies to meet the growing demands of the industry, renewable energy, and the household sector drives researchers to seek more advanced and cost-effective materials for new devices. While lithium-ion batteries are predominant, their high cost and scarcity of lithium in the Earth's crust motivate exploration of alternatives, such as sodium-ion batteries. These batteries show similar potential in energy density and power, prompting research into innovative synthesis methods and chemical modifications to optimize their production. This study focuses on obtaining sodium titanates through the sonochemical method at room temperature of 25°C, over a time interval of 15 minutes, altering the synthesis pH under various conditions: pH~02, pH~04, pH~06, pH~08, pH~10, pH~12, and pH~14. X-ray diffraction (XRD) results and structural refinement using the Rietveld method confirmed the presence of the main phase Na2Ti6O13 in all samples, except for the pH~14 sample. The Na2Ti3O7 phase was obtained as a secondary phase in samples obtained in a basic environment: pH08, pH~10, pH~12, and pH~14. For samples obtained in an acidic environment, pH~02, pH~04, and pH~06, in addition to the main phase Na2Ti6O13, the presence of secondary phases TiO2 and NaCl was found. Infrared vibrational spectroscopy confirmed the presence of active modes related to the phases found in the XRD analysis. Characterization by diffuse reflectance UV-Vis spectroscopy made it possible to calculate the energy gap (Egap) of the synthesized samples, with the lowest value for the pH~08 sample (Egap = 3.41 eV); pH~02, pH~04, and pH~06 samples exhibited two Egap regions, caused by the presence of the NaCl phase. Scanning electron microscopy (SEM) images revealed that the morphology of the obtained materials presented in the form of micrometer-scale rods. The electrical properties of the samples were investigated by complex impedance spectroscopy (EIS); the pH~10 sample exhibited the highest conductivity value compared to the other samples, with σdc = 9.52 x 10-4 S cm-1; whereas, for the pH~02 sample, the lowest conductivity value was identified, with σdc = 9.85 x 10-6 S cm-1. The establishment of pH in the synthesis of the samples provided an alternative route to obtain materials in this study, achieving electrical conductivity values between 10-4 to 10-6 S cm-1, positioning them as alternative materials for energy storage device applications. |
???metadata.dc.subject.cnpq???: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA |
???metadata.dc.subject.user???: | Titanatos Sonoquímica Variação do ph Impedância complexa |
Language: | por |
???metadata.dc.publisher.country???: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal do Amazonas |
???metadata.dc.publisher.initials???: | UFAM |
???metadata.dc.publisher.department???: | Faculdade de Tecnologia |
???metadata.dc.publisher.program???: | Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
Citation: | SILVA, Elton Ribeiro da. Influência do ph na síntese de titanatos de sódio obtidos via síntese sonoquímica. 2024. 89 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024. |
???metadata.dc.rights???: | Acesso Aberto |
???metadata.dc.rights.uri???: | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
URI: | https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10946 |
Issue Date: | 28-Mar-2024 |
Appears in Collections: | Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais |
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