ÁREA: Físico-Química
TÍTULO: Eletrodos modificados com hidróxido de níquel eletrodepositados com diferentes surfatantes.
AUTORES: GIAROLA, D. A. (UEL) ; RODRIGUES, M. S. (UNESP-BAURU) ; DALL´ANTONIA, L. H. (UEL)
RESUMO: Filmes de hidróxido de níquel foram preparados por deposição eletroquímica a partir de soluções diluídas dos surfatantes: cetil-trimetilamônio (CTAB) e poliestireno sulfonado (PSS). Mesoestruturas lamelares puderam ser obtidas com ambos surfatantes. Os resultados eletroquímicos evidenciaram o deslocamento dos picos de redução e oxidação do par redox Ni(II)/Ni(III) para valores menos positivos, quando comparados com aqueles sem a presença do surfatante. Uma ligeira queda no valor da carga também pode ser observada. A análise dos difratogramas de raio-X demonstrou a adição de ambos surfatantes leva a uma estrutura diferente, com espaços interlamelares maiores.
PALAVRAS CHAVES: hidróxido de níquel, ctab, pss.
INTRODUÇÃO: O hidróxido de níquel é usualmente empregado como material ativo para eletrodos positivos de níquel e mecanismos eletrocrômicos. Também pode atuar como promotor catalítico para reações que envolvem a evolução de oxigênio, tornando-se desta forma, um material de grande interesse para a ciência e tecnologia. Com relação ao comportamento eletrocrômico, filmes de hidróxido de níquel têm a propriedade de mudar de cor pela passagem de corrente elétrica, sendo usualmente descritos para ser empregados em dispositivos eletrocrômicos[1].
Muitas propriedades do eletrodo de hidróxido de níquel tais como: alto poder de densidade, ótima capacidade cíclica e alta energia específica lhe proporcionam grande viabilidade para várias áreas de aplicação. Tais propriedades justificam-se pela existência de quatro fases no período de vida útil do eletrodo de hidróxido de níquel: alfa-Ni(OH)2; gama-NiOOH; beta- Ni(OH)2; e, beta- NiOOH [2].
A presença de alguns cátions metálicos bivalentes em hidróxido de níquel hidratado vem sendo estudada minuciosamente, pois podem vagarosamente afetar as características eletroquímicas deste interessante material de eletrodo. A adição de percentuais significativos destes cátions, cobalto por exemplo, é um método muito eficaz que reprime a formação da fase, gama-NiOOH, pelo aumento da distância interlamelar [1]. Assim o presente trabalho tem por objetivo a síntese e caracterização de filmes de hidróxido de níquel na presença dos surfatantes CTAB e PSS, modificando as distâncias interlamelares, a fim de melhorar as propriedades eletroquímicas e estruturais dos mesmos.
MATERIAL E MÉTODOS: Numa célula eletroquímica de vidro foi depositado um filme de hidróxido de níquel sobre a superfície de um eletrodo de platina metálico, imerso numa solução de Ni(NO3)2 0,025 mol/L acrescido de diferentes quantidade de CTAB e PSS, nas concentrações de 1, 5 e 10%, sendo a corrente aplicada de - 0,1 mA cm-2 por 600 s. O filme de níquel é depositado através da redução do nitrato, presente na solução, à amônia produzindo íons hidroxila que reage com o íon metálico formando hidróxido de níquel que precipita sobre a superfície do eletrodo. Os eletrodos modificados foram então ciclados em KOH 0,5 M por 200 ciclos, entre os potenciais de 0,00 a 0,60 V vs. Ag/AgCl. As medidas de Raios-X foram realizadas nos filmes formados em lâminas de platina. Todos os experimentos eletroquímicos foram realizados em um potenciostato MQPG – 01(Microquímica), acoplado a um microcomputador para aquisição de dados. O eletrodo de referência utilizado foi Ag/AgCl (aos quais todos valores de potencial estão referendados no presente trabalho) e como auxiliar uma tela de Pt.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O comportamento eletroquímico do eletrodo de hidróxido de níquel, sem adição de surfatante, foi investigado através de um voltamograma cíclico, em NaOH 0,5 mol L-1, onde se observa dois picos no perfil de corrente em função do potencial em 0,48 e 0,28 V durante a varredura anódica e catódica, respectivamente, correspondendo ao par redox Ni(II)/Ni(III) de acordo com a reação:
Ni(OH)2 + OH-  NiOOH + H2O + e-
Porém quando adicionado o surfatante CTAB, à solução precursora para formação do hidróxido de níquel, observa-se uma deslocamento do pico de oxidação Ni(II)/Ni(III) para valores menos positivos e igual a 0,41 V, já o pico de redução correspondente ao par redox foi observado a 0,33 V, ou seja, há uma notável diminuição da irreversibilidade do processo redox. A carga relativa a oxidação e a redução do processo equivale a 80% do valor observado para os filmes sem a presença do surfatante, provavelmente devido a uma menor deposição do hidróxido de níquel. Para os filmes crescidos na presença do surfatante PSS, observou-se o deslocamento do pico de oxidação para 0,42 V e de redução para 0,30 V, menos pronunciados do que no caso anterior, porém a carga de oxidação foi 91 % do valor para o filme sem surfatante. O difratogramas de raios-X evidenciaram uma maior distância entre os planos d001 das mesoestruturas do hidróxido de níquel levando a conclusão de espaços interlamelares maiores para os filmes crescidos na presença de surfatantes.
CONCLUSÕES: Filmes de hidróxido de níquel puderam ser preparados pela eletroprecipitação a partir de soluções diluídas de nitrato de níquel na presença, dos surfatantes CTAB e PSS, sendo que os resultados eletroquímicos obtidos evidenciaram o deslocamento dos picos de oxidação Ni(II)/Ni(III) para valores menos positivos, quando comparados com aqueles sem a presença do surfatante. Também puderam ser observados valores de carga até 80 e 91 % menores para os filmes crescidos em CTAB e PSS, respectivamente. A análise dos difratogramas de raio-X demonstrou a adição de ambos surfatantes leva a uma estrutura com
AGRADECIMENTOS: CNPq (478272/2007), Fundação Araucária (9494/2007), CAPES (3151/08).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] K. Provasi; M. J. Giz, L. H. Dall’Antonia; S.I. Córdoba de Torresi; The effect of Cd, Co and Zn as additives on nickel hydroxide opto-electrochemical behavior. Journal of Power Sources: 102 (2001) 224 – 232.
[2] C. Tessier; P. H. Haumesser; P. Bernard, and C. Delmas. The structure of Ni(OH)2: From the Ideal Material to the Electrochemically Active One, Journal of The Electrochemical Society: 146 (6) 2059 – 2067 (1999).
