Níbio como metal aditivo para modificação de aerogel à base de nanocelulose carbonizada para potencial aplicação como eletrodos em supercapacitores
Resumo
Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a caracterização de aerogéis de nanocelulose carbonizada sintetizados com metais de transição, com foco na aplicação como eletrodos em supercapacitores. A proposta busca alternativas mais sustentáveis e ambientalmente seguras aos materiais convencionais, como o cobalto, explorando o pentóxido de nióbio (Nb2O5) como aditivo funcional. Os aerogéis foram obtidos a partir de dispersões de nanocelulose com diferentes precursores metálicos (Nb2O5 CG Nano T, Nb2O5 AG Nano T e Acetato de Cobalto), passando por etapas de gelificação, troca de solvente com álcool butílico terciário, liofilização e carbonização a 800 °C. As caracterizações estruturais (FTIR, DRX, Raman), morfológicas (MEV/EDS) e texturais (BET/BJH) confirmaram a formação de uma matriz porosa com estrutura amorfa e incorporação dos metais. As análises eletroquímicas revelaram que a sintetização com Nb2O5 CG Nano T resultou na melhor performance, atingindo capacitância específica de 106,8 F·g-¹, densidade de energia de 0,064 Wh·kg-¹ e densidade de potência de 1,07 W·kg-¹. As amostras com Nb2O5 AG Nano T e com cobalto também apresentaram desempenho superiores em relação à amostra controle (sem metais), que obteve apenas 11,3 F·g-¹. Os dados de carga-descarga galvanostática e espectroscopia de impedância eletroquímica confirmaram menores resistências internas e maior eficiência nas amostras com metais. Os resultados demonstram que a sintetização metálica com Nb2O5 é eficaz para a melhoria do desempenho capacitivo, posicionando os aerogéis desenvolvidos como candidatos promissores para dispositivos de armazenamento de energia com menor impacto ambiental. [resumo fornecido pelo autor]