Reciclagem verde de níquel e terras raras de ânodos de baterias exauridas de Ni-MH e suas aplicações como pseudocapacitores e fotocatalisadores

dc.contributor.advisor1Freitas, Marcos Benedito José Geraldo de
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1521-774X
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3485939623614913
dc.contributor.authorBoasquevisque, Leonardo Mongin
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000173100254
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5452462085108073
dc.contributor.referee1Machado, Marta Albuquerque
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-8335-3351
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5991893415892784
dc.contributor.referee2Dixini, Pedro Vitor Morbach
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-2504-3176
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2789595746682398
dc.date.accessioned2024-05-30T01:41:04Z
dc.date.available2024-05-30T01:41:04Z
dc.date.issued2022-12-23
dc.description.abstractIn this work, a hydrometallurgical and environmentally friendly process was used to recycle Ni-MH battery anodes with the objective of synthesizing new materials based on mixed oxides of nickel, cobalt, manganese and lanthanides, which applications were studied as electrochemical capacitors and photocatalysts. The predominant metallic alloy in the anode was identified through XRD. Tartaric acid and acetic acid were used as leaching agents for metals in the anode. Metal concentrations in leach solutions were determined by ICP-OES. Metal tartrate and acetate salts (precursor materials) were characterized by FTIR, TG, and DTG. These analyzes showed the complexation of leaching agents with metals, and that their thermal decomposition occurs at up to 500 ºC. The calcination of the precursor materials at different temperatures originated the oxides T500, T700, T900, A500, A700 and A900. The oxides were characterized using XRD, FTIR, SEM and EDS techniques. The techniques of cyclic voltammetry, galvanostatic chronopotentiometry and electrochemical impedance spectroscopy were used to study the electrochemical properties in basic medium of the produced materials, and it was shown that they behave like electric double layer capacitors and have specific capacitance values of up to 28 F∙g-1 , which decreases as the synthesis temperature increases. The electrical and diffusional resistances of the oxides increased according to the calcination temperature, in agreement with the increase in particle size shown by XRD. The synthesized oxides were used as catalysts in the decolorization process of methylene blue solutions in the presence of H2O2 under ultraviolet radiation. Photocatalysis tests showed that it is possible to decolorize more than 90% of methylene blue in up to 60 min, reaching 96% in 150 min, against a maximum of 80% in 150 min in the noncatalyzed reaction. Photocatalysis was favored by a more acidic condition, while photolysis was favored by a more alkaline condition. It was proposed that the catalyzed reaction with the studied materials follows a pseudo-first order kinetics.
dc.description.resumoNeste trabalho utilizou-se um processo hidrometalúrgico e ambientalmente favorável para a reciclagem de ânodos de baterias do tipo Ni-MH, com o objetivo de sintetizar novos materiais baseados em óxidos mistos de níquel, cobalto, manganês e lantanídeos, cujas aplicações estudadas foram a de capacitor eletroquímico e a de fotocatalisador. A liga metálica predominante no ânodo foi identificada por meio de DRX. Utilizaram-se o ácido tartárico e o ácido acético como agentes lixiviantes dos metais do ânodo. Determinaram-se as concentrações dos metais nas soluções de lixiviação por ICP-OES. Caracterizaram-se os sais tartaratos e acetatos metálicos (materiais precursores) por meio de FTIR, TG e DTG. Estas análises mostraram a complexação dos agentes lixiviantes com os metais, e que a decomposição térmica dos sais tartaratos e acetatos ocorre em até 500 ºC. A calcinação dos materiais precursores, em diferentes temperaturas, originou os óxidos T500, T700, T900, A500, A700 e A900. Os óxidos foram caracterizados por meio das técnicas de DRX, FTIR, MEV e EDS. Utilizaram-se as técnicas de voltametria cíclica, cronopotenciometria galvanostática e espectroscopia de impedância eletroquímica para o estudo das propriedades eletroquímicas em meio básico dos materiais produzidos, e mostrou-se que eles possuem comportamento de capacitores de dupla camada elétrica e valores de capacitância específica de até 28 F∙g-1 , que diminui conforme o aumento da temperatura de síntese. As resistências elétricas e difusionais dos óxidos aumentaram conforme a temperatura de calcinação, em concordância com o aumento de tamanho de partícula mostrado pela DRX. Os óxidos sintetizados foram utilizados como catalisadores no processo de descoloração do azul de metileno na presença de H2O2 sob radiação ultravioleta. Os ensaios de fotocatálise mostraram que é possível descolorir mais de 90% do azul de metileno em até 60 min, chegando a 96% em 150 min, contra um máximo de 80% em 150 min na reação não catalisada. A fotocatálise foi favorecida pela condição de maior acidez no meio, enquanto a fotólise foi favorecida pela condição mais alcalina. Propôs-se que a reação catalisada com os materiais estudados segue uma cinética de pseudo-primeira ordem.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/16506
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.subjectBaterias
dc.subjectReciclagem
dc.subjectNi-MH
dc.subjectNíquel
dc.subjectElementos de Terras Raras
dc.subjectHidrometalurgia
dc.subjectCapacitores Eletroquímicos
dc.subjectFotocatálise
dc.subjectProcessos oxidativos avançados
dc.subjectCapacitores
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleReciclagem verde de níquel e terras raras de ânodos de baterias exauridas de Ni-MH e suas aplicações como pseudocapacitores e fotocatalisadores
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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