Estudos de Espectroscopia de Absorção de Raios X na Borda K do Mn In Situ de Filmes de Óxido de Manganês Eletrodepositados para Supercapacitores Eletroquímicos

A espectroscopia de absorção de raios X por fluorescência na borda K do Mn in situ (XAS) foi usada para analisar os óxidos de manganês eletrodepositados em um substrato de papel de carbono poroso para uso em supercapacitores eletroquímicos, a fim de determinar as mudanças nas estruturas locais e eletrônicas do material em função do potencial aplicado em um eletrólito neutro. Dentro da faixa de potencial de +0,1 a +0,8 V vs SCE (região reversível), o voltamograma cíclico (CV) apresentou características capacitivas ideais. Por outro lado, grandes caudas de corrente foram observadas em ambos os extremos da janela de potencial no CV quando os limites de potencial superior e inferior foram expandidos para +1,0 e −0,3 V vs SCE (região irreversível), o que é indicativo de uma reação irreversível. De acordo com os resultados da estrutura de borda próxima de absorção de raios X in situ (XANES), as correntes capacitivas dos óxidos de manganês em 2 M KCl na região reversível originaram-se da pseudocapacitância faradáica. O estado médio de oxidação e a estrutura local do óxido de manganês mudaram de forma reversível durante o carregamento/descarregamento dentro da região reversível. Por outro lado, a estrutura local e eletrônica do óxido de manganês mudou de maneira irreversível na região irreversível, particularmente durante a reação redox dentro da faixa de potencial entre +0,1 a −0,3 V vs SCE. Essa característica irreversível das mudanças nas estruturas local e eletrônica foi atribuída à formação dos óxidos de manganês de baixa valência eletroquimicamente irreversíveis, como Mn2O3 e Mn3O4, e à dissolução de espécies de Mn do eletrodo.