Estudo da superfície do carbono vítreo reticulado após tratamento de implantação iônica por imersão em plasma (3IP) para a obtenção de eletrodos

Abstract

In this work, RVC samples were treated by plasma immersion ion implantation (PIII) for electrodes production. High-voltage pulses with amplitudes of -3.0 kV or -10.0 kV were applied to the RVC samples while the treatment time was 10, 20 and 30 minutes. Nitrogen, atmospheric air and H2:N2 mixture were employed as plasma sources. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and electrochemical measurements. The SEM images present an apparent enhancement of the surface roughness after the treatment probably due to the surface sputtering during the PIII process. This observation is in agreement with the specific electrochemical surface area (SESA) of RVC electrodes. An increase was observed of the SESA values for the PIII treated samples compared to the untreated specimen. Some oxygen and nitrogen containing groups were introduced on the RVC surface after the PIII treatment. Both plasma-induced process: the surface roughening and the introduction of the polar species on the RVC surface are beneficial for the RVC electrodes application

Neste trabalho, amostras de Carbono Vítreo Reticulado (CVR) foram tratadas através da técnica de Implantação Iônica por Imersão em Plasma (3IP) para a produção de eletrodos. Pulsos de alta voltagem com amplitudes de -3,0 kV ou -10,0 kV foram aplicados às amostras de CVR, enquanto o tempo de tratamento foi de 10, 20 e 30 minutos. Nitrogênio, ar atmosférico e a mistura gasosa H2:N2 foram empregadas como fonte de plasma As amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) e medidas eletroquímicas. As imagens MEV apresentaram um aumento aparente na rugosidade da superfície após o tratamento, provavelmente, devido ao sputtering da superfície durante o processo de 3IP. Esta observação está de acordo com a área superficial específica eletroquímica (SESA) dos eletrodos de CVR. Foi observado um aumento na área SESA para as amostras tratadas por 3IP em comparação com a amostra não tratada. Alguns grupos contendo oxigênio e nitrogênio foram introduzidos na superfície do CVR após o tratamento 3IP. Ambos os processos induzidos a plasma: aumento na rugosidade superfícial e introdução das espécies polares na superfície do CVR são benéficos para a aplicação dos eletrodos de CVR