Alfa-hidróxidos metálicos vs. glicerolatos metálicos: síntese, propriedades e aplicações

Resumo

O consagrado método de Tower foi criado em 1924 e ao longo de quase um século tem sido amplamente utilizado. No IQUSP, sua utilização tem sido bastante ampla para a síntese de nanomateriais, com destaque para nanopartículas de hidróxidos de metais de transição, sendo o Ni um dos mais utilizados. Ao longo de anos, o método de Tower foi utilizado seguindo o que a literatura descrevia, utilizando difração de raios-X para monitorar a qualidade do material formado. Em 2020, ao sintetizar materiais, um estudante do grupo optou também por realizar a análise elementar do material obtido, detectando um teor de carbono bastante acima do que era esperado. Na época não havia uma explicação definitiva para o fato, e teor de C foi atribuído à glicerina não eliminada na lavagem. Recentemente passou-se a suspeitar da formação de glicerolatos dos metais, uma vez que, pode haver a formação de glicerolatos metálicos, hidróxidos metálicos e eventualmente de espécies mistas (glicerolatos + hidróxidos metálicos), tendo em vista que foi verificado que tanto os glicerolatos metálicos como os hidróxidos metálicos apresentam padrões de difração de raios-X muito semelhantes, especialmente em relação ao pico em baixo ângulo atribuído a formação de estruturas lamelares. Assim, o entendimento de tais processos é de grande importância e a avaliação das potencialidades dos glicerolatos de diferentes metais poderá proporcionar resultados relevantes para a área de supercapacitores, baterias, eletrocatálise e de sensores eletroquímicos. No presente projeto de doutorado pretende-se desenvolver nanomateriais baseados em sóis de alfa-NiCo(OH)2 (ou NiCo-Gli, NiCo-G) em diferentes proporções de níquel e cobalto, aplicando-se o método de Tower modificado (sol-gel) na presença e ausência da base KOH. Será investigada a semelhança estrutural observada inicialmente em ambos os materiais através dos padrões de difração dos raios-X (DRX) reportados na literatura. Esta pesquisa buscará responder se realmente ocorre a formação de alfa-NiCo(OH)2 quando aplicado o método Tower modificado ou se ocorre a formação de glicerolatos metálicos. Além da comparação dos resultados por DRX, os diferentes materiais serão comparados por diferentes técnicas espectroscópicas e eletroquímicas. Os glicerolatos e/ou hidróxidos metálicos eletroativos, deverão ser utilizados para preparar filmes finos, visando a aplicação em tecnologias enérgicas, como eletrocatalisadores e materiais de eletrodos (positivos) em supercapacitores híbridos. Adicionalmente, deveremos aplicar estes materiais para o desenvolvimento de sensores, visando a determinação e quantificação de espécies de interesse com o uso de técnicas eletroanalíticas em fluxo, como Flow Injection Analysis (FIA) e Batch Injection Analysis (BIA), com a confecção de células eletroquímicas otimizadas. (AU)