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Abstract:
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A polianilina (PANI) é um polímero semicondutor que apresenta grande potencial para
aplicação em dispositivos de armazenamento de energia, tais como supercapacitores e
baterias. Dentre as vantagens na sua utilização neste tipo de aplicação, podem se
destacar: a facilidade de sua síntese, o baixo custo do monômero de anilina, a facilidade
e a reversibilidade do processo de dopagem e desdopagem, a estabilidade em condição
ambiente, etc. Nestes dispositivos, é de fundamental importância estudar os processos
eletroquímicos na interface eletrodo/polímero, bem como polímero/eletrólito. No
LabSiN utilizamos a técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica para
estudar estas interfaces, pois ela permite acessar a dinâmica dos processos de
transferência/acúmulo de carga, separando no domínio da frequência processos lentos,
devidos às espécies iônicas, de processos eletrônicos rápidos, que usualmente são
traduzidos em termos de resistências e capacitâncias equivalentes. No entanto, o
tamanho finito das interfaces e as heterogeneidades inerentes aos sistemas reais levam a
uma distribuição de tempos característicos, originando uma dispersão em frequência,
tanto das resistências como das capacitâncias. Para estudar sistemas que apresentam este
tipo de dispersão, a equipe do LabSiN propôs em 2021 o método de fase generalizado,
gpe, que se baseia na análise da impedância diferencial no domínio da frequência,
permitindo a extração de valores de capacitância e resistência sem a necessidade de
recorrer a modelos de circuito elétrico equivalentes e simulações. A análise do elemento
de fase generalizado em função de um potencial DC aplicado ao sistema permite acessar
os processos faradaicos envolvidos, observando a faixa de frequências e de potencial
DC em que cada tipo de portador de carga responde. Neste trabalho foram preparados
filmes de PANI dopada com HNO 3 sobre substrato de óxido de índio-estanho (ITO),
utilizando o método eletroquímico potenciostático em 0,8V/SCE, com configuração de
3 eletrodos. Além da caracterização voltamétrica tradicional, os eletrodos poliméricos
foram submetidos a medidas sequenciais de espectroscopia de impedância
eletroquímica sob potencial DC variando entre -0,05 e 0,6 V/SCE, com passos de 20
mV, aguardando 3 minutos após a aplicação de cada potencial DC antes de iniciar os
espectros. As medidas foram realizadas com um potenciostato Autolab PGSTAT302N
com módulo FRA (frequency response analyzer) acoplado. Os resultados obtidos neste
trabalho foram bastante reprodutíveis e consistentes com medidas realizadas
anteriormente pela equipe. A aplicação do método gpe aos dados de impedância revelou
a presença de patamares de capacitância em todas as amostras medidas. Foram
observados dois tipos de patamares: (1) baixa frequência: atribuídos à formação de
dupla-camada elétrica na interface fibra de PANI/eletrólito; (2) alta frequência:
atribuídos ao acúmulo de cargas na interface ITO/PANI, devido à barreira de energia. |
