"Influence of weathering on CEO2 and CEO2:V2O5 thin films and study of sustainable biogels for application in electrochrome devices"

Studies have been carried out to reduce the current high energy consumption, aiming energy optimization and reduction of the environmental impact resulting from this problem. One alternative is the use of electrochromic materials in the production of smart windows, and in this work, two different layers of this device are studied. First, a study related to the influence of weathering and temperature on the electrochemical and morphological properties of thin films of CeO2 and CeO2:V2O5 for use as a counter electrode was carried out. The layer referring to the electrolyte was also studied through the preparation and characterization of polymeric gels based on cellulose acetate, a polymer chosen for presenting sustainable aspects and being less polluting. For the study of the films, they were prepared by the sol-gel process, obtained by the spin coating technique and exposed to the simulation of climatic conditions through an accelerated weathering chamber. To produce the gel, cellulose acetate was used as a polymer, propylene carbonate as a solvent and lithium perchlorate as a source of protons, with different proportions and concentrations. Through the electrochemical analysis, it was possible to observe that after the simulation of 900 days of exposure, both films showed a decrease in charge density, with the doped film maintaining promising values for the proposed application. The films confirmed the mass transport diffusion process through electrochemical impedance spectroscopy analysis, in addition to a greater uniformity on its surface, confirmed by AFM and SEM analyses. Regarding the gels, it is possible to state that the gel containing 10% by mass of cellulose acetate and 1.4 M of LiClO4 was the most promising, presenting conductivity in the order of 2.3x10-4 S.cm-1 . All tested gels showed a cyclic voltammetry with the expected shape at different scan rates, in addition to maintaining stability after 400 analysis cycles, demonstrating a small decrease in the voltammogram area. The gel also demonstrated a transparency close to 85% in the wavelength range between 300 and 800 nm and significant mass loss between 150 and 250 °C, through UV-Vis spectroscopy and thermogravimetry analyses, respectively.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEstudos vêm sendo realizados visando a diminuição do alto consumo de energia atual, a otimização energética e a diminuição do impacto ambiental consequente deste problema. Uma vertente de estudo é a utilização de materiais eletrocrômicos na confecção de janelas inteligentes, e neste trabalho são estudadas duas diferentes camadas deste dispositivo. Primeiramente foi realizado um estudo relacionado à influência do intemperismo e da temperatura nas propriedades eletroquímicas e morfológicas de filmes finos de CeO2 e CeO2:V2O5 para utilização como contraeletrodo. A camada referente ao eletrólito também foi estudada através do preparo e caracterização de géis poliméricos à base de acetato de celulose, polímero escolhido por apresentar aspectos sustentáveis e ser menos poluente. Para o estudo dos filmes, estes foram preparados pelo processo sol-gel, obtidos pela técnica spin coating e expostos à simulação de condições climáticas através de uma câmara de intemperismo acelerado. Para a confecção do gel, utilizou-se o acetato de celulose como polímero, o carbonato de propileno como solvente e o perclorato de lítio como fonte de prótons, com diferentes proporções e concentrações. Através das análises eletroquímicas, foi possível observar que após a simulação de 900 dias de exposição, ambos os filmes apresentaram um decréscimo na densidade de carga, com o filme dopado mantendo valores promissores para a aplicação proposta. Os filmes confirmaram o processo de difusão do transporte de massa através da análise de espectroscopia de impedância eletroquímica, além de uma maior uniformidade na sua superfície, confirmada pelas análises de AFM e MEV. Em relação aos géis, é possível afirmar que o gel contendo 10% em massa de acetato de celulose e 1,4 M de LiClO4 foi o que se mostrou mais promissor, apresentando condutividade na ordem de 2,3x10-4 S.cm-1 . Todos os géis testados apresentaram uma voltametria cíclica com a forma esperada à diferentes velocidades de varredura, além de manter uma estabilidade após 400 ciclos de análise, demonstrando um pequeno decréscimo na área do voltamograma. O gel demonstrou também uma transparência na faixa de 85% na faixa de comprimento de onda entre 300 e 800 nm e significante perda de massa entre 150 e 250 °C, através das análises de espectroscopia UV-Vis e termogravimetria, respectivamente