Síntese e caracterização de M2+NBb2O6 (M2+ = Mg, Ca, Sr, Ba) com estrutura tipo perovskita, obtidos por moagem de alta energia e com potencial para aplicação como eletrólito sólido em dispositivos de armazenamento de energia e sensores eletroquímicos

dc.contributor.advisor-co1NOBRE, Francisco Xavier
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0241423062695352
dc.contributor.advisor-co1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-0883-3651
dc.contributor.advisor1QUARESMA, João Nazareno Nonato
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7826389991864785
dc.contributor.advisor1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0001-9365-7498
dc.contributor.memberMACÊDO, Emanuel Negrão
dc.contributor.memberSOUZA, José Antonio da Silva
dc.contributor.memberVIEGAS, Bruno Marques
dc.contributor.memberBRITO, Walter Ricardo
dc.contributor.memberANGLADA RIVERA, José
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8718370108324505
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6157348947425968
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1196600058247902
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0146388169116307
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4199176882377088
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-2768-652X
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-6493-0237
dc.contributor.member1ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-6709-6794
dc.creatorNASCIMENTO, José Fábio de Lima
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0056522906128231
dc.creator.ORCIDhttps://orcid.org/0000-0002-4716-4171
dc.date.accessioned2025-12-01T12:45:17Z
dc.date.available2025-12-01T12:45:17Z
dc.date.issued2025-10-03
dc.description.abstractThe growing energy demand and the environmental impacts of petroleum are driving the search for economically and environmentally viable alternatives, which, however, depend on efficient energy storage systems. Batteries and supercapacitors have stood out in this context. Electrolytes are fundamental components in these types of devices. Solid electrolytes have gained attention due to their safety and stability, although they still face challenges related to ionic conductivity, manufacturing, and cost. In this scenario, perovskite-type structures, particularly those based on niobium, appear promising, although they are still underexplored for this application. This study presents the synthesis of alkaline earth metal niobates (MgNb2O6, CaNb2O6, SrNb2O6 and BaNb2O6) via high-energy ball milling, with potential application as solid electrolytes. X-ray diffraction, Rietveld refinement, and Raman spectroscopy analyses confirmed the predominant formation of the desired crystalline phase after 3 hours of synthesis. Structural and electrochemical analyses revealed crystallite sizes ranging from 11 to 47 nm, optical bandgaps between 2.71 and 3.45 eV, and ionic conductivity ranging from 1.96x10-6 to 2.8x10-5 S/cm. Morphological analysis showed the formation of irregular particle agglomerates ranging from submicron to micron scale. Thermogravimetric analyses revealed a recrystallization temperature range between 400 and 700°C, with structural stability. The adopted approach proved effective for obtaining niobates with potential for application as electrolytes in batteries, supercapacitors, and electrochemical sensors. In this work, the synthesized niobates are specifically explored as sensors for detecting lead (Pb2+) and cadmium (Cd2+) ions.
dc.description.resumoA demanda energética e os impactos ambientais do petróleo impulsionam a busca por alternativas economicamente e ecologicamente viáveis, mas que dependem de sistemas de armazenamento eficazes. Baterias e supercapacitores têm se destacado nesse contexto, sobretudo em regiões remotas como comunidades ribeirinhas do Amazonas. O eletrólito são elementos fundamentais neste tipo de dispositivos. Eletrólitos sólidos têm ganhado destaque por sua segurança e estabilidade, embora ainda enfrentem desafios relacionados à condutividade iônica, fabricação e custo. Nesse cenário, estruturas tipo perovskita, especialmente à base de nióbio, mostram-se promissoras, embora pouco exploradas para essa finalidade. Este estudo apresenta a síntese de niobatos de metais alcalinos terrosos (MgNb2O6, CaNb2O6, SrNb2O6 e BaNb2O6) por moagem de alta energia, com potencial aplicação como eletrólitos sólidos. Análises por difração de raios X, refinamento de Rietveld e espectroscopia Raman, confirmam a predominância da fase cristalina desejada nas amostras após 3 horas de síntese. A análise estrutural e eletroquímicas revelaram tamanho de cristalito entre 11 e 47nm, bandgaps óptico entre 2,71 e 3,45eV e condutividade iónica entre 1,96x10-6 e 2,84x10-5 S/cm. A morfologia revela a obtenção de aglomerados de partículas irregulares que variam entre as escalas sub-micrométrica e micrométrica. Técnicas termogravimétricas revelaram uma faixa de temperatura de recristalização das amostras entre 400 e 700°C, com estabilidade estrututural. A abordagem adotada demonstrou ser eficiente para a obtenção dos niobatos com potencial para aplicação como eletrólitos em baterias, supercapacitores e sensores eletroquímicos. Neste trabalho, os niobatos sintetizados são explorados especificamente como sensores para a detecção dos íons de chumbo (Pb²⁺) e cádmio (Cd²⁺).
dc.identifier.citationNASCIMENTO, José Fábio de Lima. Síntese e caracterização de M2+NBb2O6 (M2+ = Mg, Ca, Sr, Ba) com estrutura tipo perovskita, obtidos por moagem de alta energia e com potencial para aplicação como eletrólito sólido em dispositivos de armazenamento de energia e sensores eletroquímicos. Orientador: João Nazareno Nonato Quaresma. 2025. 290 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em: . Acesso em:.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17771
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazôniapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.source1 CD-ROMpt_BR
dc.subjectPerovskita
dc.subjectNiobatos
dc.subjectEletrólito sólido
dc.subject.areadeconcentracaoUSO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAISpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS
dc.subject.linhadepesquisaMATERAIS E PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
dc.titleSíntese e caracterização de M2+NBb2O6 (M2+ = Mg, Ca, Sr, Ba) com estrutura tipo perovskita, obtidos por moagem de alta energia e com potencial para aplicação como eletrólito sólido em dispositivos de armazenamento de energia e sensores eletroquímicos
dc.title.alternativeSynthesis and characterization of M2+Nb2O6 (M2+ = Mg, Ca, Sr, Ba) with perovskite-type structure obtained by high energy ball milling and with potential application as a solid electrolyte in energy storage devices and electrochemical sensors
dc.typeTesept_BR

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