Study of nanocomposite and polymer eletrolyte by magnetic resonance

Foram realizadas pesquisas em uma série de condutores iônicos que apresentam aplicações na área dos dispositivos eletroquímicos de estado sólido, utilizando-se basicamente a técnica de Ressonância Magnética Nuclear (RMN). A primeira parte deste trabalho é dedicada aos compostos de intercalação baseados na matriz de dissulfeto de molibdênio (MoS2) onde as espécies intercalantes (íons de lítio e moléculas de aminas) são inseridas num espaço de dimensionalidade reduzida gerado pela matriz. Já a segunda parte envolve os condutores iônicos poliméricos do tipo compósitos, nos quais foram utilizadas nanopartículas de carbono (Carbon Black) e titânio (TiO2) no eletrólito formado pelo poli(óxido de etileno) (POE) e o perclorato de lítio (LiClO4). Todos estes sistemas apresentam, em geral, uma considerável complexidade estrutural, o que significa que os movimentos moleculares e de difusão iônica se produzem num meio semicristalino (caso dos compósitos) ou num meio de dimensionalidade reduzida (caso dos intercalados). A espectroscopia de RMN dos núcleos de 7Li e 1H é uma técnica conveniente para o estudo destes materiais, pois é possível avaliar, através dos resultados obtidos das medidas dos tempos de relaxação e formas de linha, os efeitos provocados pela baixa dimensionalidade dos movimentos em estruturas laminares (caso dos intercalados), bem como identificar e aferir as interações e os mecanismos de relaxação resultantes dos diferentes graus de liberdade dos movimentos (iônicos e moleculares), fornecer parâmetros estruturais (distâncias interatômicas) que auxiliam na proposta de possíveis modelos estruturais e caracterizar completamente a escala temporal dos movimentos iônicos e moleculares.Nuclear Magnetic Resonance (RMN) techniques were used to study a series of ionic conductor materials, which present applications in the area of the solid-state electrochemical devices. The first part of this work is dedicated to the study of intercalation compounds based on the molybdenum disulfide matrix (MoS2), where the intercalated species (lithium ion and amine molecule) are inserted in the low-dimensionality space generated by the matrix. The second part involves the study of a composite polymer electrolyte, employing fillers like Carbon Black and titanium dioxide (Tio2) nano particles in the electrolyte formed by the poly(ethy1ene oxide) and a lithium salt (LiClO4). In general, these systems present a considerable structural complexity, meaning that the molecular movements and ionic diffusion are produced in a semicrystalline environment (case of the composites) or in an environment of reduced dimensionality (case of intercalates). The 7Li and 1H NMR spectroscopy is a convenient technique for the study of these materials. Relaxation time and line shape measurements may provide a tool to investigate the effects provoked by the low-dimensionality of the movements in laminate structures (case of intercalate), to identify the interactions and relaxation mechanisms of the ionic and molecular motions, to supply structural parameters (interatomic distances) that would help the proposal of possible structural models, and finally, to characterize the time scale of the ionic and molecular movements completely