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Title: Estudo de um novo eletrólito polimérico sólido em forma de filme autossustentável: Poli(óxido de etileno)-tungstato de sódio
Authors: Lima, Gilberto de
Keywords: Poli(óxido de etileno) (POE);Tungstato de Sódio (Na2WO4);Eletrólito Polimérico Sólido (EPS);Estudo termocinético;Condutividade iônica
Issue Date: 5-Feb-2016
Citation: LIMA, Gilberto de. Estudo de um novo eletrólito polimérico sólido em forma de filme autossustentável: Poli(óxido de etileno)-tungstato de sódio. 2016. 139f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Portuguese Abstract: Filmes poliméricos autossustentáveis baseados em um novo eletrólito polimérico sólido (EPS), tendo como matriz hospedeira o poli(óxido de etileno) (POE) e como agente dopante o tungstato de sódio (Na2WO4), foram obtidos para diferentes composições do sal (m = 0,20; 0,26; 0,30; 0,40; 0,50 e 1,31 mg). Os filmes foram caracterizados por DRX, FTIR, MEV/EDS, TG/DTG, DSC e EI. Os difratogramas de raios X confirmaram a natureza semicristalina do polímero e sugeriram que a adição do sal provoca uma redução na cristalinidade dos filmes. Os dados de FTIR permitiram a análise da interação entre os íons do sal e as cadeias poliméricas. As micrografias obtidas por MEV demonstraram morfologia esferulítica intercaladas por ligações interlamelares para todas as composições estudadas. O estudo de TG/DTG mostrou que a decomposição térmica do eletrólito ocorre em uma única etapa com a adição do sal aumentando a estabilidade térmica dos filmes. Os dados de TG/DTG permitiram, ainda, o estudo cinético da decomposição térmica do eletrólito por meio dos métodos de Briodo (BR), Coats-Redfern (CR) e Horowitz-Metzger (HM) sugerindo uma cinética de 1ª ordem para a reação de decomposição térmica dos filmes, assim como, a determinação dos parâmetros termodinâmicos de ativação: E*, ∆H*, ∆S* e ∆G*. O grau de cristalinidade foi determinado através dos dados de DSC e mostrou uma redução após a adição do sal ao polímero. O eletrólito POE/Na2WO4 exibiu um máximo de condutividade iônica de 3,24x10-4 S.cm-1, a temperatura ambiente, para o filme com 1,31 mg do sal. Através dos dados de impedância foi possível o estudo de relaxação das cadeias do POE, assim como, a difusão do sal entre estas cadeias. Os diagramas de impedância, nos formatos Bode e Nyquist, permitiram o ajuste dos dados experimentais à circuitos elétricos equivalentes o que facilitou a associação dos componentes dos circuitos aos fenômenos físicos e químicos observados para os filmes e revelaram que, após a adição do sal ao polímero, os filmes têm suas propriedades elétricas melhoradas.
Abstract: Self-sustainable polymeric films based on new solid polymer electrolyte, having the poly(ethylene oxide) (PEO) as host matrix and sodium tungstate as doping agent (Na2WO4), were obtained from different salt compositions (m = 0.20; 0.26; 0.30; 0.40; 0.50 and 1.31 mg). The films were characterized through XRD, FTIR, SEM/EDS, TG/DTG, DSC and IS. X-ray diffraction showed the semi crystalline nature of the polymer and confirmed that the addition of salt induces reduction in the crystalinity of the films. FTIR data allowed the identification of the interaction between salt ions and polymer chains and confirmed that these interactions are of a physical nature. The micrographs obtained through SEM showed spherulitic morphology interleaved by interlayered bonds for all of the compositions studied. The TG/DTG study revealed that the thermal decomposition of the electrolyte almost happens at a single stage with the addition of salt, increasing the thermal stability of the films. TG/DTG data also allowed the kinetic study of the thermal decomposition of the electrolyte through Broido (BR), Coats-Redfern (CR) and Horowitz-Metzger (HM) methods, suggesting a first-order kinetic for the reaction of the thermal decomposition of the films, as well as the setting of pre-exponential factor, A, and the thermodynamic activation parameters: E*, ΔH*, ΔS* and ΔG*. The crystallinity degree was determined through DSC data and showed a reduction after the addition of salt to the polymer. The polymer has its conductivity increased after addition of the salt with the PEO-Na2WO4 electrolyte exhibiting maximum of ionic conductivity of 3.24x10-4 S cm-1, to room temperature, for the film with 1.31 mg of salt (F6 film). The impedance data allowed the study on relaxation on PEO chains, even as the diffusion of salt between these chains. The impedance diagrams, on Bode and Nyquist formats, enabled the adjustment of the experimental data to equivalent electric circuits, which facilitated the association of the circuit components to the physical and chemical phenomena observed for the films and revealed that, after the addition of salt to the polymer, the films have their electrical properties enhanced.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21476
Appears in Collections:PPGQ - Mestrado em Química

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