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dc.creatorSilva, Ravane Costa-
dc.contributor.advisor1Cavalcante, Laécio Santos-
dc.date.accessioned2024-07-04T19:02:51Z-
dc.date.issued2019-08-14-
dc.identifier.citationSilva, Ravane Costa. Síntese de nanocristais/filmes de óxido rutênio (IV), investigação da estrutura eletrônica, propriedades fotocatalíticas e eletroquímicas para supercapacitores. 2019. 80f. Dissertação ( Programa de Pós-Graduação em Química) - Universidade Estadual do Piauí, Teresina,2019.por
dc.identifier.urihttp://localhost:8080/tede/handle/tede/467-
dc.description.resumoA síntese de óxido de rutênio IV (RuO2) foi realizada pelo método hidrotérmico assistido por surfactante aniônico controlado a 90 ºC por 24 h e foi tratado termicamente entre 100 ºC e 500 ºC por 1 h. As amostras obtidas foram caracterizadas estruturalmente, morfologicamente e opticamente por difração de raios-X (DRX), refinamento de Rietveld, microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-EC) e espectroscopia de reflectância difusa na região do ultravioleta-visível (UV-Vis). Além disso, investigou-se a estrutura eletrônica por cálculos de mecânica quântica dos primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade no nível B3LYP para obter a estrutura de banda eletrônica e densidade de estados e finalmente analisou-se suas propriedades fotocatalíticas e eletroquímicas. A análise estrutural por DRX e dados de refinamento Rietveld indicaram que as amostras tratadas termicamente a 500 ºC por 1 h exibem uma estrutura tetragonal do tipo rutilo e grupo espacial P42/mnm. A morfologia dos cristais de RuO2 foram analisadas por imagens de MEV-EC e mostraram grandes aglomerados formados por vários nanocristais de RuO2 com forma esférica e distribuição média de tamanho estimada entre 12 e 30 nm. As propriedades ópticas foram obtidas experimentalmente e teoricamente através dos espectros de UV-Vis e por cálculos teóricos computacionais, que indicam uma energia de banda proibida óptica governada por transições eletrônicas diretas de 2,60 e 1,92 eV, respectivamente. No estudo destes nanocristais como fotocatalisador para degradação dos corantes alaranjado de metila e rodamina B obteve-se uma descoloração de 93 e 92% após 120 minutos de irradiação sob luz visível, respectivamente. Os nanocristais de RuO2 como filme mostraram boas propriedades como eletrodos em supercapacitores. Este resultado foi comprovado por análises de voltametria cíclica e ensaios de carga-descarga que mostram capacitância específica de 659 F g-1 e 195 F g-1 ambos a 10 mV s-1, em meio ácido e básico, respectivamente. Em meio ácido os nanocristais/filme de RuO2 manteve-se com perfil voltamétrico esperado para supercapacitores mesmo em altas velocidades de varreduras como por exemplo em 1000 mV s-1 e com capacitância específica de 290 F g-1. Além do mais obteve-se resultados significativos de eficiência cíclica de 98,9 e 91,1 % para meios ácido e básicos, respectivamente. Portanto, este estudo comprova o uso de nanocristais de RuO2 como um óxido promissor para a utilização eficiente como catalisador e como material de eletrodo em supercapacitores.por
dc.description.abstractThe synthesis of ruthenium IV oxide (RuO2) was carried out by the hydrothermal method assisted by controlled anionic surfactant at 90 ºC for 24 h and was heat treated between 100 ºC and 500 ºC for 1 h. The samples obtained were characterized structurally, morphologically and optically by X-ray diffraction (XRD), Rietveld refinement, field emission scanning electron microscopy (SEM-EC) and diffuse reflectance spectroscopy in the ultraviolet-visible region (UV -Vis). Furthermore, the electronic structure was investigated by first-principles quantum mechanical calculations based on density functional theory at the B3LYP level to obtain the electronic band structure and density of states and finally its photocatalytic and electrochemical properties were analyzed. Structural analysis by XRD and Rietveld refinement data indicated that the samples heat treated at 500 ºC for 1 h exhibit a tetragonal rutile-type structure and P42/mnm space group. The morphology of RuO2 crystals was analyzed by SEM-EC images and showed large clusters formed by several RuO2 nanocrystals with a spherical shape and average size distribution estimated between 12 and 30 nm. The optical properties were obtained experimentally and theoretically through UV-Vis spectra and theoretical computational calculations, which indicate an optical bandgap energy governed by direct electronic transitions of 2.60 and 1.92 eV, respectively. In the study of these nanocrystals as a photocatalyst for the degradation of methyl orange and rhodamine B dyes, a discoloration of 93 and 92% was obtained after 120 minutes of irradiation under visible light, respectively. RuO2 nanocrystals as film showed good properties as electrodes in supercapacitors. This result was confirmed by cyclic voltammetry analyzes and charge-discharge tests that show specific capacitance of 659 F g-1 and 195 F g-1 both at 10 mV s-1, in acidic and basic media, respectively. In an acidic environment, the RuO2 nanocrystals/film maintained the voltammetric profile expected for supercapacitors even at high scanning speeds, such as 1000 mV s-1 and with a specific capacitance of 290 F g-1. Furthermore, significant results of cyclic efficiency of 98.9 and 91.1% were obtained for acidic and basic media, respectively. Therefore, this study proves the use of RuO2 nanocrystals as a promising oxide for efficient use as a catalyst and as an electrode material in supercapacitors.por
dc.description.provenanceSubmitted by Biblioteca Central UESPI (bcuespi@uespi.br) on 2024-07-04T19:02:51Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Completa.pdf: 3204365 bytes, checksum: 5439c2a9488a292802bf509a737b1384 (MD5) Termo para Publicação.pdf: 330432 bytes, checksum: f31c792319db8dd6ff111db99de00edc (MD5)eng
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2024-07-04T19:02:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Completa.pdf: 3204365 bytes, checksum: 5439c2a9488a292802bf509a737b1384 (MD5) Termo para Publicação.pdf: 330432 bytes, checksum: f31c792319db8dd6ff111db99de00edc (MD5) Previous issue date: 2019-08-14eng
dc.formatapplication/pdf*
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Estadual do Piauípor
dc.publisher.departmentCentro de Ciências da Naturezapor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.initialsUESPIpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Químicapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectNanocristais de RuO2por
dc.subjectRefinamento Rietveldpor
dc.subjectBanda óptica proibidapor
dc.subjectFotocatálisepor
dc.subjectSupercapacitorpor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.titleSíntese de nanocristais/filmes de óxido rutênio (IV), investigação da estrutura eletrônica, propriedades fotocatalíticas e eletroquímicas para supercapacitorespor
dc.typeDissertaçãopor
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