Filmes de óxidos anódicos de nióbio: efeito eletrocrômico e cinética da reação de eletro-intercalação

Abstract

Keywords: electrochromism; niobium oxide; intercalation. ARTIGO INTRODUÇÃOA possibilidade de aplicação de filmes finos de óxidos de metais de transição em visores eletroópticos e janelas inteligentes, tem sido um dos fundamentos da crescente investigação na área dos materiais eletrocrômicos.Pesquisas relacionadas ao eletrocromismo, fenômeno que se revela em alguns materiais pela mudança nas suas propriedades ópticas e na sua coloração quando da aplicação de um campo elétrico, se concentraram inicialmente em filmes de WO 3 1 . Esses filmes continuam sendo os mais estudados e usados em dispositivos eletrocrômicos, mas atualmente sabe-se que muitos dos óxidos de metais de transição apresentam este efeito. Além deles, materiais orgânicos, como polímeros dopados 2 , também têm sido alvo de pesquisas.A mudança de cor associada ao eletrocromismo está relacionada a uma reação eletroquímica de eletro-intercalação, na qual o processo global envolve a incorporação de íons móveis, provenientes do eletrólito, em sítios vazios da rêde hospedeira e a acomodação simultânea de elétrons no material [3][4][5] . Há, então, uma mudança na sua condutividade, causando a sua transição do estado isolante ao estado condutor. Neste trabalho o comportamento eletrocrômico de óxidos de nióbio amorfos crescidos por aplicação de potencial alternado, sobre o nióbio metálico, é estudado com ênfase para a cinética da reação eletrocrômica e a avaliação dos processos de inserção/extração de íons Li + . Para o estudo do processo de eletro-intercalação, assumiu-se um modelo tendo como etapa determinante de velocidade, a difusão do par iônico (Li + , e -) nos filmes de óxidos. Nesse modelo, o mecanismo de mudança de cor está associado à redução de íons Nb +5 a Nb +4 e a injeção simultânea de cátions garante a eletroneutralidade no interior do filme. Dessa maneira a reação eletrocrômica global apresentada pelo óxido de nióbio pode ser expressa da seguinte forma:onde tem-se que 3≤x≤5. Utilizando-se as Leis de Fick, foram obtidas equações que permitiram realizar um ajuste nos dados experimentais das medidas de cronoamperometria e de absorbância, fornecendo um coeficiente médio de difusão e a constante de tempo de reação para cada óxido.Medidas ópticas e eletroquímicas foram realizadas para caracterizar a mudança reversível de cor gerada na intercalação e a cor iridescente apresentada por cada filme de óxido de nióbio, como resultado do cruzamento de ondas eletromagnéticas. PARTE EXPERIMENTALNa polarização potenciostática AC utilizada para o crescimento dos filmes 6 , a anodização se dava pelo uso de um transformador de tensão elétrica ao qual se conectava um eletrodo de platina, como catodo e o eletrodo de nióbio, como anodo. Ambos eram imersos em solução aquosa 0,5M de H 2 SO 4 , contida em uma célula eletroquímica. A aplicação de uma potencial (E f ) aos eletrodos, por aproximadamente 30s, possibilitava a obtenção imediata de filmes de óxido de nióbio com larga diversificação de cores iridescentes. Esses filmes se mostraram uniformes em toda a sua supe...

Niobium pentoxide coating replacing zinc phosphate coating

“…The main methods for deposition of niobium oxides on surfaces described in the literature are: (I) impregnation, in aqueous medium, of ammonium oxaloniabate or niobium acid (niobium oxalate) [11], (II) impregnation, in organic medium, of niobium ethoxide [12], (III) niobium ethoxide anchorage [13], the latter, provides better dispersion of niobia on the support surface, (IV) chemical composition in the steam phase [7], (V) anodic potentiostatic polarization [8], (VI) thermal aspersion [6],(VII) deposition in homogeneous solution [9], (VIII) Pechini method [10], sol-gel process [14]. The niobium pentachloride, in turn is an economically advantageous precursor in relation to the ethoxide and in the literature available there are no references regarding its use as an anchor.…”