Neste trabalho, foi estudado o comportamento eletroquímico de Mg e Fe em líquidos iônicos (ILs). Para melhorar o entendimento do comportamento de Mg em IL baseado no ânion bis(trifluormetanosulfonamida) ([Tf2N]), nós realizamos uma série de experimentos de voltametria cíclica. Os resultados mostraram deposição/dissolução de Mg irreversível em alta concentração de água (ca. 1300 ppm, 50 mmol L-1) e uma reversibilidade muito baixa (7.3%) em uma concentração moderada de água (ca. 65 ppm, 5 mmol L-1). A formação de um filme na superfície do eletrodo e a presença de Mg foi confirmada por microscopia eletrônica de varredura-espectrometria de energia dispersiva de raios-x (MEV-EDS). A irreversibilidade do processo indica a formação de um filme passivante. Como a presença de água impacta a reversibilidade do processo, foram realizados estudos de deposição/dissolução de Fe utilizando microeletrodos para avaliar como a água modifica a reversibilidade do processo e a difusão dos íons utilizando dois IL diferentes. A água tem um papel importante na reversibilidade da deposição/dissolução de Fe sendo a reação menos reversível na mistura seca. A difusão do íon de Fe também é modificada, já que a esfera de coordenação do íon Fe tem um grande impacto na presença e ausência de água, mas isto depende da habilidade de coordenação do cátion do IL.

In this work, the electrochemical behavior of Mg and Fe in ionic liquids (IL) were studied. We performed a series of cyclic voltammetry experiments to improve the understanding of Mg behavior in an IL containing the bis(trifluoromethanesulfonylimide) ([Tf2N]) anion. The results show an irreversible deposition/dissolution of Mg at a high water concentration (ca. 1300 ppm, 50 mmol L-1) and very low reversibility (7.3%) at a moderate water concentration (ca. 65 ppm, 5 mmol L-1). The formation of a film on the electrode surface and the presence of Mg were confirmed by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS). The process irreversibility indicates the formation of a passivating film. Because the presence of water affects the reversibility of the process, studies of Fe deposition/dissolution were conducted in two different ILs and with microelectrodes to evaluate how the water modifies the reversibility and the diffusion of ions. Water plays an important role in the reversibility of Fe deposition/dissolution being that deposition is less reversible when water is absent. The Fe diffusion is also modified because the Fe ion coordination sphere is strongly affected by the presence or absence of water; the Fe diffusion was also shown to depend on the coordination ability of the cation.

Alterações morfológicas em superfícies de cobre resultantes da aplicação de um protocolo definido de potencial foram examinadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). Os resultados mostraram uma boa correlação entre o tempo empregado na ativação do eletrodo, microestrutura resultante e a atividade eletroquímica.

Morphologic changes on copper surfaces upon applying an established potential protocol were examined by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The results showed a good correlation between the time employed in the electrode activation and the resulting microstructure and electrochemical activity.

Eletrodos macroporosos de MnO2 foram preparados por eletrodeposição assistida por molde de partículas esféricas coloidais de poliestireno. A molhabilidade desses filmes foi estudada por medidas de ângulo de contato. Medidas de voltametria cíclica foram realizadas com o objetivo de estudar o seu comportamento como eletrodo para supercapacitores. A capacitância específica obtida foi cerca de 60% maior que a obtida por um eletrodo liso, o que mostra que apesar de a molhabilidade do eletrodo macroporoso ser menor, ocorre alguma penetração do eletrólito pelos poros, aumentando a área eletroativa. Por fim, o eletrodo macroporoso apresentou excelente establidade eletroquímica, não sendo observada queda de capacitância após 1000 ciclos de carga e descarga.

Macroporous MnO2 electrodes prepared by template-assisted electrodeposition using spherical polystyrene colloidal particles are studied. The wettability of such electrodes by a LiClO4 aqueous electrolyte is measured by the contact angle technique. Cyclic voltammetry experiments are performed in order to evaluate the use of these electrodes for electrochemical capacitor applications. The specific capacity obtained is about 60% higher than that obtained for flat MnO2 surfaces showing that, in spite of the wettability being lower, some penetration of the electrolyte into the pores must occur, increasing the electroactive area with respect to the flat electrode. Furthermore, the macroporous electrode showed excellent electrochemical stability, with neither a capacitance decrease nor a loss of morphology, after 1000 cycles.