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Title in Portuguese: Síntese de Co3O4 submicroestruturado pelo método hidrotermal: caracterização e aplicação como eletrocatalisador da reação de evolução de hidrogênio
Title: Synthesis of submicrostructured Co3O4 by the hydrothermal method: characterization and application as an electrocatalyst of the hydrogen evolution reaction
Author: Bampoky, Nayuca Alberto
Advisor(s): Vasconcelos, Igor Frota de
Co-advisor(s): Santos, Luis Paulo Mourão dos
Keywords: Óxido de cobalto (Co3O4)
Síntese hidrotermal
Reação de evolução de hidrogênio
Issue Date: 2021
Citation: BAMPOKY, Nayuca Alberto. Síntese de Co3O4 submicroestruturado pelo método hidrotermal: caracterização e aplicação como eletrocatalisador da reação de evolução de hidrogênio. 2021. 45 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Materiais, Fortaleza, 2021.
Abstract in Portuguese: Neste trabalho reportamos a síntese de Co3O4 pelo método hidrotermal em meio básico sem a presença de quaisquer aditivos, tais como surfactantes ou agentes redutores. A síntese hidrotermal foi realizada à temperatura de 180 ◦C pelo intervalo de 3 horas. Os resultados revelaram a presença das fases β-Co(OH)2 e Co3O4 no material como sintetizado (precursor). O comportamento térmico do precursor revelou a total decomposição térmica do β-Co(OH)2 em Co3O4 a temperaturas superiores a 300 ◦C. A fase pura de Co3O4 com estrutura cúbica do tipo espinélio foi obtida após a calcinação à temperatura de 500 ◦C durante intervalo de 3 horas. O comportamento óptico do Co3O4 foi caracterizado pela presença das transições eletrônicas O2− → Co3+ e O2− → Co2+ centradas em torno de 388 e 689 nm, respectivamente. Os resultados revelam ainda que o aumento o tempo de síntese e o aumento na concentração de Co2+ no meio promoveram a formação de Co3O4 com morfologia esférica de diâmetros em torno de 500 nm. Finalmente, as submicroestruturas de Co3O4 foram aplicadas com sucesso para a reação de evolução de hidrogênio, mostrando desempenho igual ou superior a de materiais a base cobalto reportados na literatura. O material ainda mostrou-se estável após 5 h de evolução de hidrogênio a densidade de corrente de -10 mA cm−2 .
Abstract: In this work we report the synthesis Co3O4 by the hydrothermal method in a basic medium without the presence of any additives, such as surfactants or reducing agents. The hydrothermal synthesis was carried out at a temperature of 180 ◦C for a time interval of 3 h. The results revealed the presence of the phases β-Co(OH)2 and Co3O4 in the as synthesized material (precursor). The thermal behavior of the precursor revealed the total thermal decomposition of β-Co(OH)2 into Co3O4 at temperatures above 300 ◦C. The pure-phased Co3O4 with spinel-like cubic structure was obtained after calcination at a temperature of 500 ◦C for a time interval of 3 h. The optical behavior of Co3O4 was characterized by the presence of electronic transitions O2− → Co3+ and O2− → Co2+ centered around 388 and 689 nm, respectively. The results also reveal that the increase in the synthesis time and concentration of Co2+ in the medium promoted the formation of Co3O4 with spherical morphology of diameters around 500 nm. Finally, the Co3O4 microspheres were successfully applied to the hydrogen evolution reaction, showing performance equal to or greater than that of cobalt-based materials reported in the literature. The material was still stable after 5 h of hydrogen evolution at a current density of -10 mA cm−2
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/58584
metadata.dc.type: Dissertação
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