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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/76077
Tipo: | Tese |
Título: | Propriedades eletrocatalíticas e anticorrosivas de revestimentos de ZnCo obtidos em meio de solvente eutético |
Autor(es): | Rodrigues Júnior, Deomar Nogueira |
Orientador: | Correia, Adriana Nunes |
Palavras-chave em português: | Eletrodeposição;Solvente eutético;Zinco;Cobalto |
Palavras-chave em inglês: | Electrodeposition;Deep eutectic solvent;Zinc;Cobalt |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
Data do documento: | 2024 |
Citação: | RODRIGUES JÚNIOR, Deomar Nogueira. Propriedades eletrocatalíticas e anticorrosivas de revestimentos de ZnCo obtidos em meio de solvente eutético. 2024. 107 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024. |
Resumo: | O desempenho de revestimentos de Zn, Co e Zn-Co na eletrocatálise da RDH foi avaliado por meio de parâmetros de Tafel calculados a partir de experimentos de LSV em meio de KOH 1 mol L−1 a 298 K, sob velocidade de varredura de 0,5 mV s−1. Os filmes de Zn e Zn-Co foram eletrodepositados a partir de soluções eletrolíticas preparadas utilizando solvente eutético baseado em cloreto de colina (ChCl) e etilenoglicol (EG) em proporção molar 1:2 (ChCl:2EG), variando as concentrações dos íons Zn2+ e Co2+ de 0 a 0,4 mol L−1. O substrato utilizado foi Cu e o modo de deposição foi potenciostático a −1,3 V e a 343 K. Os voltamogramas cíclicos explicitaram processos característicos de redução de oxidação dos metais em meio de ChCl:2EG. Os coeficientes de difusão do Zn2+ variaram entre 8,93 (± 0,77) ×10−11 cm2 s−1 (303 K) e 4,55 (± 0,34) ×10−10 cm2 s−1 (343 K); já os coeficientes de difusão determinados para o Co2+ variaram entre 2,64 (± 0,07) ×10−7 cm2 s−1 (303 K) e 4,43 (± 0,48) ×10−7 cm2 s−1 (343 K). A energia de ativação (Ea) aparente, calculada a partir de gráficos ln D em função do inverso da temperatura absoluta, para a difusão dos íons Zn2+ e Co2+ foi de 35,93 kJ mol−1 e 11,07 kJ mol−1, respectivamente. As imagens de MEV mostraram que o aumento da quantidade de Co nos revestimentos levou à formação de trincas, favorecendo a utilização das ligas como eletrocatalisadores. Além disso, observou-se estreita correlação entre a composição da solução eletrolítica e a dos eletrodepósitos. Os filmes de Zn e Zn-Co apresentaram atividade eletocatalítica frente à RDH em meio alcalino, com coeficientes de Tafel de 170,28 mV dec–1 e sobrepotencial, a 10 mA cm–2, de −641 mV para o Zn; 123,50 mV dec–1 e −494 mV para a liga Zn96Co4 e 113,46 mV dec–1 e −377 mV para a liga Zn3Co97. No que envolve aos revestimentos de Zn, Co e ZnCo no estudo de corrosão, em meio de NaCl 3,5% m/m, foi obtido voltamogramas, em substrato de aço carbono 1020, em meio de DES ChCl:2EG como solvente, variando as concentrações dos íons Zn2+ e Co2+ de 0 a 0,4 mol L−1. Foi usado o modo potenciostático, aplicando um potencial de −1,4 V a 343 K. A caracterização morfológica da superfície dos eletrodepósitos foi feita por meio de MEV e a distribuição dos metais Zn e Co foi determinada por EDS. Os ensaios de curvas de polarização das espécies obtidos a 293 K, em substrato de aço carbono 1020, com concentrações variando de Zn2+ e Co2+ de 0 a 0,4 mol L−1. Observou-se que, no comparativo frente ao aço carbono 1020, o revestimento de Zn apresentou maior corrente de corrosão, devido ao caráter sacrificial do Zn em relação ao aço. |
Abstract: | The performance of Zn, Co and Zn-Co coatings in RDH electrocatalysis was evaluated using Tafel parameters calculated from LSV experiments in 1 mol L−1 KOH at 0.5 mV s−1 and 298 K. The Zn and Zn-Co films were electrodeposited from electrolytic solutions prepared using a deep eutectic solvent based on choline chloride (ChCl) and ethylene glycol (EG) in molar ratio of 1:2 (ChCl:2EG), varying the concentrations of Zn2+ and Co2+ ions from 0 to 0.4 mol L−1. The substrate used was Cu and the deposition mode was potentiostatic at −1.3 V and 343 K. The cyclic voltammograms showed characteristic processes of reduction and oxidation of metals in ChCl:2EG. The Zn2+ diffusion coefficients varied between 8.93 (± 0.77) × 10−11 cm2 s−1 (303 K) and 4.55 (± 0.34) × 10−10 cm2 s−1 (343 K). The diffusion coefficients determined for Co2+ varied between 2.64 (± 0.07) ×10−7 cm2 s−1 (303 K) and 4.43 (± 0.48) ×10 −7 cm2 s−1 (343 K). The apparent activation energy (Ea), calculated from ln D graphs as a function of the inverse of the absolute temperature, for the diffusion of Zn2+ and Co2+ ions was 35.93 kJ mol−1 and 11.07 kJ mol−1, respectively. The SEM images showed that the increase in the amount of Co in the coatings led to the formation of cracks, favoring the use of the alloys as electrocatalysts. Furthermore, a close correlation was observed between the composition of the electrolyte solution and that of the electrodeposits. The Zn and Zn-Co films showed electrocatalytic activity against RDH in an alkaline medium, with Tafel coefficients of 170.28 mV dec–1 and overpotential, at 10 mA cm–2, of −641 mV for Zn; 123.50 mV dec–1 and −494 mV for the Zn96Co4 alloy and 113.46 mV dec–1 and −377 mV for the Zn3Co97 alloy. Regarding the Zn, Co and ZnCo coatings in the corrosion study, in a medium of NaCl 3.5% m/m, voltammograms were obtained, on a 1020 carbon steel substrate, in DES ChCl:2EG as solvent, varying the concentrations of Zn2+ and Co2+ ions from 0 to 0.4 mol L−1. The potentiostatic mode was used, applying a potential of −1.4 V at 343 K. The morphological characterization of the electrodeposit surface was carried out using SEM and the distribution of the metals Zn and Co was determined by EDS. The polarization curve tests of the species obtained at 293K, on a 1020 carbon steel substrate, with concentrations ranging from Zn2+ and Co2+ from 0 to 0.4 mol L−1. It was observed that, in comparison with 1020 carbon steel, the Zn coating presented a higher corrosion current, due to the sacrificial nature of Zn in relation to steel. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/76077 |
ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0000-0003-0246-5170 |
Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/3419941947186882 |
ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0002-3357-0160 |
Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/7500109652248564 |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | DQAFQ - Teses defendidas na UFC |
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