Síntese e Caracterização Estrutural, Morfológica e Eletroquímica de CrVO para Aplicação como Material Catódico em Sistemas de Armazenamento de Energia

O desenvolvimento de materiais catódicos de elevado desempenho constitui um dos principais desafios para a consolidação de tecnologias de armazenamento eletroquímico de energia, fundamentais para a expansão da mobilidade elétrica, da eletrônica portátil e da integração de fontes renováveis à matriz energética. Nesse contexto, os vanadatos de metais de transição têm despertado crescente interesse devido à elevada atividade eletroquímica, à estabilidade estrutural e à presença de múltiplos estados de oxidação do vanádio, que favorecem processos redox reversíveis. Entre esses materiais, o vanadato de cromo (Cr2V4O13) destaca-se como um candidato promissor para aplicação como material catódico, em virtude de sua estrutura cristalina, estabilidade química e potencial para promover eficiente difusão de espécies iônicas durante os processos de carga e descarga. O presente projeto tem como objetivo sintetizar e caracterizar o Cr2V4O13 obtido por diferentes rotas de síntese, investigando a influência das condições de processamento sobre sua estrutura cristalina, microestrutura, propriedades hiperfinas e desempenho eletroquímico. As sínteses serão realizadas no Laboratório de Física do Campus de Abaetetuba em Nanomateriais (LFCAnano), empregando metodologias como reação no estado sólido, decomposição térmica e processo sol-gel. Como diferencial, serão investigadas rotas sintéticas baseadas nos princípios da química verde, utilizando óleos vegetais produzidos na região Amazônica como agentes complexantes, estabilizantes ou auxiliares de síntese, contribuindo para a redução do impacto ambiental e para a valorização de recursos naturais regionais. Os materiais obtidos serão caracterizados por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDS), espectroscopia Raman, análises termogravimétricas (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), medidas de magnetização e espectroscopia de Correlação Angular Gama-Gama Perturbada (CAP). A utilização da técnica CAP constitui um dos principais diferenciais deste projeto, permitindo investigar o ambiente hiperfino dos núcleos-sonda, os gradientes de campo elétrico, a simetria local e a presença de defeitos estruturais, informações fundamentais para compreender as relações entre estrutura cristalina e propriedades funcionais do material. Posteriormente, serão realizadas caracterizações eletroquímicas para determinação da capacidade específica, estabilidade cíclica, eficiência coulômbica e desempenho em diferentes densidades de corrente. Espera-se estabelecer correlações entre as rotas de síntese, a estrutura cristalina, os defeitos locais e o desempenho eletroquímico do Cr2V4O13, contribuindo para o entendimento dos mecanismos físicos que governam seu comportamento como material catódico. Além de ampliar o conhecimento científico sobre vanadatos de metais de transição, o projeto pretende desenvolver metodologias sustentáveis para obtenção de materiais funcionais, fortalecendo as pesquisas em ciência dos materiais, física da matéria condensada, química verde e armazenamento de energia. Os resultados obtidos poderão contribuir para o desenvolvimento de dispositivos de armazenamento de energia mais eficientes, duráveis e ambientalmente sustentáveis, além de consolidar a atuação do LFCAnano e do Grupo de Pesquisa Materiais Nano e Microestruturados da Amazônia (MNMA) na investigação de materiais avançados para aplicações energéticas.