Cobaltitas de cálcio dopadas com Fe como eletrocatalisadores para a reação de evolução de oxigênio

The electrolysis of alkaline solutions is one of the most used strategies for producing hydrogen (H2). This process distinguishes itself by breaking the water molecule (water splitting) through two semi-reactions: Hydrogen Evolution Reaction (HER, cathodic reaction) and Oxygen Evolution Reaction (OE...

Descrición completa

Gardado en:
Detalles Bibliográficos
Autor Principal: Lima, Andrey José Moraes de
Outros autores: Nascimento, Rubens Maribondo do
Formato: doctoralThesis
Idioma:pt_BR
Publicado: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Cobaltita de cálcio
Reação de evolução de oxigênio
Espectroscopia Mössbauer
Caracterização eletroquímica
Acceso en liña:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/45427
Tags: Engadir etiqueta
Sen Etiquetas, Sexa o primeiro en etiquetar este rexistro!
id ri-123456789-45427
record_format dspace
institution Repositório Institucional
collection RI - UFRN
language pt_BR
topic Cobaltita de cálcio
Reação de evolução de oxigênio
Espectroscopia Mössbauer
Caracterização eletroquímica
spellingShingle Cobaltita de cálcio
Reação de evolução de oxigênio
Espectroscopia Mössbauer
Caracterização eletroquímica
Lima, Andrey José Moraes de
Cobaltitas de cálcio dopadas com Fe como eletrocatalisadores para a reação de evolução de oxigênio
description The electrolysis of alkaline solutions is one of the most used strategies for producing hydrogen (H2). This process distinguishes itself by breaking the water molecule (water splitting) through two semi-reactions: Hydrogen Evolution Reaction (HER, cathodic reaction) and Oxygen Evolution Reaction (OER, anodic reaction). The OER is fundamental for several electrochemical technologies related to generate and storage energy. New research for developing low-cost electrocatalysts with a good electrochemical activity using more earth abundant elements has intensified in recent years. The current work aims to study the effect of Fe doping on the OER of calcium cobaltites, Ca3Co4-xFexO9 (x = 0, 0.1, 0.4, and 0.8). Powders were obtained by a proteic sol-gel method using gelatin with calcination at 900 °C for 2 h. The resultant samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FESEM). X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) provided information on the chemical states of the surface, while Mössbauer spectroscopy confirmed the presence of Fe+2, Fe+3 and Fe+4 ions. The Fe+2 ions replace the Co ions in the Ca2CoO3 layer and the Fe+4 ions are located in the CoO2 layer. While the Fe+3 ions are present in the secondary phase Ca2Fe2O5 found in the samples. Fe has a strong preference for occupying octahedral sites in the CoO2 layer over the Ca2CoO3 layer in the calcium cobaltite maladjusted type structure. Linear scanning voltammetry (LSV), cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used to analyze the electrochemical performance. The results indicated that Ca3Co3.2Fe0.8O9 needed the smallest overpotential of 320 mV to generate a current density of 10 mA cm-2.
author2 Nascimento, Rubens Maribondo do
author_facet Nascimento, Rubens Maribondo do
Lima, Andrey José Moraes de
format doctoralThesis
author Lima, Andrey José Moraes de
author_sort Lima, Andrey José Moraes de
title Cobaltitas de cálcio dopadas com Fe como eletrocatalisadores para a reação de evolução de oxigênio
title_short Cobaltitas de cálcio dopadas com Fe como eletrocatalisadores para a reação de evolução de oxigênio
title_full Cobaltitas de cálcio dopadas com Fe como eletrocatalisadores para a reação de evolução de oxigênio
title_fullStr Cobaltitas de cálcio dopadas com Fe como eletrocatalisadores para a reação de evolução de oxigênio
title_full_unstemmed Cobaltitas de cálcio dopadas com Fe como eletrocatalisadores para a reação de evolução de oxigênio
title_sort cobaltitas de cálcio dopadas com fe como eletrocatalisadores para a reação de evolução de oxigênio
publisher Universidade Federal do Rio Grande do Norte
publishDate 2021
url https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/45427
work_keys_str_mv AT limaandreyjosemoraesde cobaltitasdecalciodopadascomfecomoeletrocatalisadoresparaareacaodeevolucaodeoxigenio
_version_ 1773962039060856832
spelling ri-123456789-454272022-05-02T15:09:42Z Cobaltitas de cálcio dopadas com Fe como eletrocatalisadores para a reação de evolução de oxigênio Lima, Andrey José Moraes de Nascimento, Rubens Maribondo do http://lattes.cnpq.br/4039901907607920 http://lattes.cnpq.br/8671649752936793 Macedo, Daniel Araújo de http://lattes.cnpq.br/1027496814443777 Torres, Marco Antônio Morales http://lattes.cnpq.br/0091292234916055 Silva, Rodolfo Bezerra da http://lattes.cnpq.br/6541188173799939 Simões, Thiago Araújo http://lattes.cnpq.br/7903824177570749 Cobaltita de cálcio Reação de evolução de oxigênio Espectroscopia Mössbauer Caracterização eletroquímica The electrolysis of alkaline solutions is one of the most used strategies for producing hydrogen (H2). This process distinguishes itself by breaking the water molecule (water splitting) through two semi-reactions: Hydrogen Evolution Reaction (HER, cathodic reaction) and Oxygen Evolution Reaction (OER, anodic reaction). The OER is fundamental for several electrochemical technologies related to generate and storage energy. New research for developing low-cost electrocatalysts with a good electrochemical activity using more earth abundant elements has intensified in recent years. The current work aims to study the effect of Fe doping on the OER of calcium cobaltites, Ca3Co4-xFexO9 (x = 0, 0.1, 0.4, and 0.8). Powders were obtained by a proteic sol-gel method using gelatin with calcination at 900 °C for 2 h. The resultant samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscopy (FESEM). X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) provided information on the chemical states of the surface, while Mössbauer spectroscopy confirmed the presence of Fe+2, Fe+3 and Fe+4 ions. The Fe+2 ions replace the Co ions in the Ca2CoO3 layer and the Fe+4 ions are located in the CoO2 layer. While the Fe+3 ions are present in the secondary phase Ca2Fe2O5 found in the samples. Fe has a strong preference for occupying octahedral sites in the CoO2 layer over the Ca2CoO3 layer in the calcium cobaltite maladjusted type structure. Linear scanning voltammetry (LSV), cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were used to analyze the electrochemical performance. The results indicated that Ca3Co3.2Fe0.8O9 needed the smallest overpotential of 320 mV to generate a current density of 10 mA cm-2. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq A eletrólise de soluções alcalinas é uma das estratégias mais utilizadas para a produção de hidrogênio (H2). Este processo se distingue por quebrar a molécula de água (separação da água) por meio de duas semi-reações: Reação de Evolução de Hidrogênio (HER, reação catódica) e Reação de Evolução de Oxigênio (OER, reação anódica). A OER é fundamental para diversas tecnologias eletroquímicas relacionadas à geração e armazenamento de energia. Novas pesquisas para o desenvolvimento de eletrocatalisadores de baixo custo com uma boa atividade eletroquímica utilizando elementos mais abundantes na terra têm se intensificado nos últimos anos. O presente trabalho tem como objetivo estudar o efeito da dopagem com Fe sobre a OER de cobaltitas de cálcio, Ca3Co4-xFexO9 (x = 0, 0,1, 0,4 e 0,8). Os pós foram obtidos pelo método de sol-gel proteico usando gelatina com calcinação a 900 ° C por 2 h. As amostras resultantes foram caracterizadas por difração de raios X (DRX) e microscópio eletrônico de varredura por emissão de campo (FESEM). A espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) forneceu informações sobre os estados químicos da superfície, enquanto a espectroscopia Mössbauer confirmou a presença de íons Fe+2, Fe+3 e Fe+4. Os íons de Fe+2 substituem os íons de Co na camada Ca2CoO3 e os íons de Fe+4 estão localizados na camada CoO2. Enquanto que os íons de Fe+3 estão presentes na fase secundária Ca2Fe2O5 encontrada nas amostras. O Fe tem uma forte preferência por sítios octaédricos na camada de CoO2 em vez da camada de Ca2CoO3 na estrutura do tipo desajustado de cobaltita de cálcio. Voltametria de varredura linear (LSV), voltametria cíclica (CV) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) foram utilizadas para analisar o desempenho eletroquímico. Os resultados indicam que Ca3Co3.2Fe0.8O9 precisa do menor sobrepotencial de 320 mV para gerar uma densidade de corrente de 10 mA cm-2. 2021-12-16T18:33:26Z 2021-12-16T18:33:26Z 2021-06-21 doctoralThesis LIMA, Andrey José Moraes de. Cobaltitas de cálcio dopadas com Fe como eletrocatalisadores para a reação de evolução de oxigênio. 2021. 83f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/45427 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

Títulos similares