BR102013031741A2 - nitrogen-doped activated carbon produced from the thermal regeneration of methylene blue saturated material and its application as a supercapacitor electrode - Google Patents

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Abstract

carvão ativado dopado com nitrogênio produzido a partir da regeneração térmica do material saturado com azul de metileno e sua aplicação como eletrodo para supercapacitores. o presente invento refere-se à obtenção de um capacitor de dupla camada elétrica a partir da regeneração térmica de carvão ativado de elevada área superficial saturado com azul de metileno. o material obtido (nca) foi caracterizado por diversas técnicas e metodologias de análises, apresentando uma área supeificial de 1726 m2 g-1 e 3,82% de nitrogénio em sua composição. estudos eletroquímicos (voltametria cíclica, carga e descarga e ciclo de estabilidade) mostraram que o nca possui bom comportamento capacitivo, com baixa resistência equivalente e boa estabilidade de carga e descarga após 1000 ciclos de investigação. a determinação dos valores de capacitáncia específica para o nca variaram de 227,52 a 108, 44 e g-1. o presente invento demonstra que um resíduo gerado a partir do processo de adsorção de corante pode ser tratado e convertido em um produto com aplicação tecnológica nas áreas de eletrônicos portáteis, veículos híbridos elétricos e em sistemas de armazenamento de energia do tipo stand-by.Nitrogen-doped activated carbon produced from the thermal regeneration of methylene blue saturated material and its application as a supercapacitor electrode. The present invention relates to obtaining an electric double layer capacitor from the thermal regeneration of high surface area activated carbon saturated with methylene blue. The obtained material (nca) was characterized by several analysis techniques and methodologies, presenting a supeificial area of 1726 m2 g-1 and 3.82% nitrogen in its composition. Electrochemical studies (cyclic voltammetry, charge and discharge and stability cycle) have shown that nca has good capacitive behavior, with low equivalent resistance and good charge and discharge stability after 1000 research cycles. The determination of specific capacitance values for nca ranged from 227.52 to 108, 44 and g-1. The present invention demonstrates that a residue generated from the dye adsorption process can be treated and converted into a product with technological application in the areas of portable electronics, hybrid electric vehicles and stand-by energy storage systems.

Description

CARVÃO ATIVADO DOPADO COM NITROGÊNIO PRODUZIDO A PARTIRACTIVATED COAL DUPTED WITH NITROGEN PRODUCED FROM

DA REGENERAÇÃO TÉRMICA DO MATERIAL SATURADO COM AZUL DEREGENERATION OF THE BLUE-SATURED MATERIAL

METILENO E SUA APLICAÇÃO COMO ELETRODO PARAMETHYLENE AND ITS APPLICATION AS ELECTRODE FOR

SUPERCAPACITORESSUPERCAPACITORS

1. INTRODUÇÃO1. INTRODUCTION

Com o avanço tecnológico e a diminuição das reservas mundiais de combustíveis fósseis, o desenvolvimento de pesquisas que permitam a obtenção de materiais com alta capacidade de armazenamento de cargas e que sejam provenientes de fontes renováveis tem se tomado cada vez mais necessário. Fontes renováveis de energia tais como o sol e o vento, são muitas vezes intermitentes e consequentemente não podem atender as necessidades de uso casual. Neste sentido, nos últimos anos, estudos têm sido realizados com o propósito de preparar novos capacitores eletroquímicos para a aplicação em sistemas de alta potência.With the technological advancement and the decrease of the world's fossil fuel reserves, the development of researches that allow obtaining materials with high cargo storage capacity and coming from renewable sources has become increasingly necessary. Renewable sources of energy such as sun and wind are often intermittent and therefore cannot meet the needs of casual use. In this sense, in recent years, studies have been conducted with the purpose of preparing new electrochemical capacitors for application in high power systems.

Os supercapacitores ou capacitores elétricos de dupla camada (CEDCs) surgem como uma alternativa promissora para o armazenamento rápido de cargas elétricas, os quais podem ser usados na substituição ou complementação de baterias em aplicações que requerem alta densidade de potência. Os CEDCs são caracterizados como sendo materiais que se comportam como fontes de alimentação que possuem a capacidade de armazenar energia a partir da separação das cargas eletrônicas e iônicas na interface existente entre o material, que constitui o eletrodo e o eletrólito presente em solução.Dual-layer electrical supercapacitors or capacitors (CEDCs) appear as a promising alternative for the rapid storage of electrical charges, which can be used to replace or supplement batteries in applications requiring high power density. CEDCs are characterized as materials that behave as power supplies that have the ability to store energy from the separation of electronic and ionic charges at the interface between the material, which constitutes the electrode and the electrolyte present in solution.

Por possuírem excelente taxa de transferência de cargas, longos ciclos de vida e serem comparáveis a baterias secundárias, estes materiais possuem direta aplicação tecnológica em sistemas que necessitam armazenamento de cargas. Dentre estes sistemas, pode-se citar: sistemas de cópia de segurança (backup), fontes que operam de forma ininterrupta, eletrônicos portáteis, veículos híbridos eletrônicos, sistemas de stand-by e outros.Because they have excellent charge transfer rates, long life cycles and are comparable to secondary batteries, these materials have direct technological application in systems that require charge storage. These include backup systems, uninterruptible power supplies, portable electronics, hybrid electronic vehicles, standby systems and others.

Materiais carbonáceos porosos surgem como bons candidatos para serem usados como eletrodos em supercapacitores por apresentarem elevada área superficial, alta condutividade e estabilidade química, e estrutura que permite um controle no tamanho de poros. No entanto, os seus valores de capacitância específica estão diretamente relacionados aos altos valores de área superficial específica requeridos. Desta forma, com o propósito de contornar tal exigência, estudos relatam a inserção/adição de grupamentos na superfície destes materiais, o que tem atribuído a estes característica de pseudocapacitância. Este fenômeno é baseado em reações redox faradaicas de espécies eletroativas em solução, o que leva a produção de corrente capacitiva e formação da dupla camada elétrica.Porous carbonaceous materials appear as good candidates for use as supercapacitor electrodes because of their high surface area, high conductivity and chemical stability, and structure that allows pore size control. However, their specific capacitance values are directly related to the required high specific surface area values. Thus, with the purpose of circumventing this requirement, studies report the insertion / addition of groups on the surface of these materials, which has attributed to these pseudo-capacitance characteristics. This phenomenon is based on faradaic redox reactions of electroactive species in solution, which leads to capacitive current production and electric double layer formation.

Diferentes grupos químicos ou átomos podem ser inseridos na superfície de materiais carbonáceos, tais como: fenóis, quinonas/hidroquinonas, fósforo, boro e nitrogênio. Por sua vez, uma signifícante melhora no efeito de pseudocapacitância tem sido observada com a adição de nitrogênio na estrutura destes materiais. Esta melhora é observada, pois o nitrogênio: (i) atua como um doador de elétrons na rede de carbono, causando assim uma mudança do nível de Fermi para com os elétrons da camada de valência do material; e (ii) permite a inserção de oxigênio que contribui para a pseudocapacitância.Different chemical groups or atoms may be inserted on the surface of carbonaceous materials such as phenols, quinones / hydroquinones, phosphorus, boron and nitrogen. In turn, a significant improvement in the pseudo-capacitance effect has been observed with the addition of nitrogen in the structure of these materials. This improvement is observed because nitrogen: (i) acts as an electron donor in the carbon network, thus causing a change of Fermi level to the valence layer electrons of the material; and (ii) allows the insertion of oxygen that contributes to pseudocapacitance.

Estudos prévios mostram que há quatro formas de grupos funcionais contendo nitrogênio, os quais podem contribuir para o desempenho capacitivo de materiais carbonáceos. Análises de espectroscopia de fotoelétron de raios-X indicam que sobre a superfície destes materiais podem ser encontrados grupos pirídicos (398,5 eV), pirrólicos (400 eV), nitrogênio quaternário (401,2 eV) e N-óxido de piridina (403 eV).Previous studies show that there are four forms of nitrogen-containing functional groups that may contribute to the capacitive performance of carbonaceous materials. X-ray photoelectron spectroscopy analyzes indicate that pyridic (398.5 eV), pyrrolic (400 eV), quaternary nitrogen (401.2 eV) and pyridine N-oxide (403) pyridine groups can be found on the surface of these materials. eV).

De acordo com a literatura, os efeitos de pseudocapacitância podem estar principalmente relacionados à presença de grupos piridínicos e pirrólicos. Por sua vez, a presença de nitrogênio quaternário e N-óxido de piridina estão envolvidos no transporte de elétrons sobre o material, o que proporciona uma maior capacidade de retenção durante o processo de carga e descarga.According to the literature, the effects of pseudocapacitance may be mainly related to the presence of pyridine and pyrrole groups. In turn, the presence of quaternary nitrogen and pyridine N-oxide are involved in the transport of electrons on the material, which provides greater retention capacity during the charge and discharge process.

Além de possuírem elevada área superficial e grupos químicos que permitam ocorrer reações redox faradaicas, outra característica superficial importante nos CEDCs é a presença de mesoporos. Estes poros facilitam a transferência de elétrons, diminuindo a resistência e permitindo uma rápida carga e descarga da dupla camada.In addition to having high surface area and chemical groups that allow faradaic redox reactions to occur, another important surface feature in CEDCs is the presence of mesopores. These pores facilitate the transfer of electrons, lowering the resistance and allowing quick charge and discharge of the double layer.

2. ESTADO DA TÉCNICA2. State of the art

Devido sua promissora aplicação em sistemas de armazenamento de cargas, os CEDCs vêm sendo estudados por diversos pesquisadores ao redor do mundo. A síntese de materiais dopados com nitrogênio tem sido realizada geralmente a partir de duas rotas: (i) pós-tratamento do material carbonáceo com amônia, aminas ou ureia, e (ii) dopagem in situ, usando vários precursores que contêm nitrogênio, tais como resina de melanina, polianilina, poliacrilonitrila, entre outros, levando a uma incorporação mais homogênea de espécies de nitrogênio sobre o carbono.Due to its promising application in cargo storage systems, CEDCs have been studied by several researchers around the world. Synthesis of nitrogen-doped materials has generally been performed in two ways: (i) post-treatment of carbonaceous material with ammonia, amines or urea, and (ii) in situ doping using various nitrogen-containing precursors such as melanin resin, polyaniline, polyacrylonitrile, among others, leading to a more homogeneous incorporation of nitrogen species on carbon.

Os precursores carbonáceos utilizados com suporte para adição dos grupos de nitrogênio são geralmente grafite ou grafeno em escala nanométrica, materiais produzidos pela pirólise de polímeros de alta massa molecular, templetes carbônicos obtidos pela técnica de nanomoldagem e carvões ativados. As rotas de obtenção destes materiais, em sua grande maioria, necessitam de diversas etapas de preparação, requerendo reagentes caros e condições experimentais muitas vezes extremas (altos valores de: temperaturas, tempo de preparo, fluxo de gás inerte etc.).The carbonaceous precursors used to support the addition of nitrogen groups are usually nanoscale graphite or graphene, materials produced by pyrolysis of high molecular weight polymers, carbonic templetes obtained by the nanomolding technique and activated carbon. Most of the routes for obtaining these materials require several preparation steps, requiring expensive reagents and often extreme experimental conditions (high values of: temperatures, preparation time, inert gas flow, etc.).

As condições de elevadas temperaturas e misturas complexas de reagentes são evidenciadas pela análise de alguns inventos. A patente EP 2 508 475 Al descreve a produção de carbono poroso dopado com nitrogênio produzido pela mistura de melanina e citrato de magnésio em diferentes razões misturas. As condições experimentais de síntese incluem temperatura de 800 °C, taxa de aquecimento de 10 °C min'1, tempo de permanência de 1 hora e uso de gás de nitrogênio com elevado grau de pureza (99,9999%), produzindo materiais com valores de áreas superficiais de 600 a 2200 m2 g'1 e composição de nitrogênio que variou entre 0,5 e 30%. Os valores de capacitância calculados pela meia área do voltamograma no quinto ciclo com uma velocidade de varredura de 1 mV s'1 foram valores entre 230 e 323 F g'1. O invento caracterizado pela patente EP 0 881 650 BI apresenta a obtenção de CEDCs pelo tratamento químico do coque de petróleo com KOH para desenvolvimento de porosidade. O processo de ativação foi realizado em temperaturas que variaram entre 500 a 1000 °C em tempos entre 1 e 3 horas, além de diferentes porcentagens em massa de KOH (100 a 500), o que proporcionaram a obtenção de materiais com áreas superficiais de 500 a 1500 m2 g'1. Os materiais obtidos apresentaram valores de capacitância que variaram entre 11,9 a 16,6 pF m . A patente EP 0 490 317 Al utiliza Iodos de esgotos como precursor, o qual foi carbonizado em temperaturas de 150 a 600 °C. Após esse processo, os materiais são novamente tratados termicamente a temperaturas de 700 a 1100 °C em atmosfera, contendo dióxido de carbono, vapor de água ou oxigênio, produzindo materiais quem contêm entre 1 e 5% de nitrogênio e 3 a 30% de oxigênio em sua composição, utilizado como catalisador na decomposição de hidrazina. O invento descrito na patente WO 2013033847 Al apresenta como precursor a casca do ovo, a qual é constituída de carbono e nitrogênio proveniente das proteínas. A preparação do material para posterior aplicação como eletrodo exige exaustivas e sucessivas etapas experimentais, dentre elas, carbonização a 800 °C por 2 horas, posterior lavagem com KOH (20%) por 2 horas e HC1 (2 M) por 15 horas. Após isso, uma parcela do material foi tratada termicamente sob atmosfera normal por 2 horas, a outra parcela foi ativada com KOH a 700 °C por 2 horas em atmosfera de argônio e lavado com HC1 (2 M) e água deionizada. O material produzido sem a presença de gás inerte apresentou cerca de 8% de nitrogênio em sua composição, área superficial BET de 221.2 m2 g'1 e uma capacitância específica, a uma densidade de corrente de 0,2 A g'1, de 297 F g"1. Já o carvão ativado (KOH) apresentou área superficial BET de 1575 m2 g'1 e capacitância, a uma densidade de corrente de 0,2 A g'1, de 203 F g’1, com uma percentagem de nitrogênio de aproximadamente 1,3%. A dopagem de nanotubos de carbono com diferentes precursores de nitrogênio foi relatada pela patente EP 2 543 631 Al. Este invento utilizou como precursores de nitrogênio 1 H-benzotriazol (BTA), lH-l,2,3-triazol[4-5-b]piridina (TAPy) e 5-(2- piridil)-lH-tetrazol (PyTZ), os quais foram misturados à nanotubos de carbonos e em seguida submetidos a etapa de pirólise com temperatura de 700°C. Os materiais apresentam-se como catalisadores para a redução de oxigênio e aplicação em células combustível. A patente WO 2010020007Al descreve o uso de resíduos de café e ZnCE como agente ativante para obtenção de CEDC. Os materiais obtidos mostraram valores de área superficial BET que variaram entre 800 e 1200 m2 g'1 e valores capacitância específica, a uma densidade de corrente de 0,1 A g"1, de até 368 F g"1.High temperature conditions and complex reagent mixtures are evidenced by analysis of some inventions. EP 2,508,475 A1 describes the production of nitrogen-doped porous carbon produced by the mixture of melanin and magnesium citrate in different mixture ratios. The experimental conditions of synthesis include temperature of 800 ° C, heating rate of 10 ° C min'1, residence time of 1 hour and use of high purity nitrogen gas (99.9999%), producing materials with surface area values from 600 to 2200 m2 g'1 and nitrogen composition ranging from 0.5 to 30%. The capacitance values calculated by the half area of the voltammogram in the fifth cycle with a sweep speed of 1 mV s'1 were values between 230 and 323 F g'1. The invention characterized by EP 0 881 650 BI discloses the obtaining of CEDCs by chemical treatment of petroleum coke with KOH for porosity development. The activation process was carried out at temperatures ranging from 500 to 1000 ° C at times between 1 and 3 hours, and different mass percentages of KOH (100 to 500), which provided materials with surface areas of 500 ° C. at 1500 m2 g'1. The obtained materials presented capacitance values ranging from 11.9 to 16.6 pF m. EP 0 490 317 A1 uses sewage sludge as a precursor, which has been charred at temperatures of 150 to 600 ° C. After this process, the materials are heat treated again at temperatures from 700 to 1100 ° C in the atmosphere, containing carbon dioxide, water vapor or oxygen, producing materials containing 1 to 5% nitrogen and 3 to 30% oxygen. in its composition, used as a catalyst in the decomposition of hydrazine. The invention described in WO 2013033847 A1 discloses as precursor eggshell which is made up of carbon and nitrogen from proteins. The preparation of the material for subsequent application as electrode requires exhaustive and successive experimental steps, including carbonization at 800 ° C for 2 hours, subsequent washing with KOH (20%) for 2 hours and HCl (2 M) for 15 hours. After that, one portion of the material was heat treated under normal atmosphere for 2 hours, the other portion was activated with KOH at 700 ° C for 2 hours in argon atmosphere and washed with HCl (2 M) and deionized water. The material produced without the presence of inert gas showed about 8% nitrogen in its composition, BET surface area of 221.2 m2 g'1 and a specific capacitance at a current density of 0.2 A g'1 of 297 Activated carbon (KOH) had a BET surface area of 1575 m2 g'1 and capacitance at a current density of 0.2 A g'1 of 203 F g'1 with a percentage of doping of carbon nanotubes with different nitrogen precursors has been reported by EP 2 543 631 Al. This invention used as nitrogen precursors 1 H-benzotriazole (BTA), lH-1,2, 3-triazole [4-5-b] pyridine (TAPy) and 5- (2-pyridyl) -1H-tetrazol (PyTZ), which were mixed with carbon nanotubes and then subjected to a pyrolysis step at 700 ° C. The materials are presented as catalysts for oxygen reduction and fuel cell application WO 2010020007Al describes the use of coffee waste and ZnCE as activating agent for obtaining CEDC. The materials obtained showed BET surface area values ranging from 800 to 1200 m2 g'1 and specific capacitance values at a current density of 0.1 A g "1 up to 368 F g" 1.

Além das patentes descritas, há na literatura pertinente diversos artigos científicos, os quais realizaram as sínteses de carbonos dopados com nitrogênio. Estes trabalhos, muitas vezes apresentam condições complexas de preparo, sendo necessária a execução de várias etapas experimentais. Hou et al. (Carbon, v.64, p.141, 2013) utilizaram como precursor um monômero de anilina que foi destilado a baixas pressões e posteriormente estocado em atmosfera de argônio. A polimerização do monômero de anilina foi realizada na presença de persulfato de potássio com o precursor, ocorrendo a partir de uma reação de oxidação em condições hidrotermais controladas. Após esse processo, a mistura foi submetida a aquecimento em 800 °C por 2 horas na presença de argônio. O material obtido apresentou na sua superfície uma composição de 5,9% de nitrogênio e uma área superficial de 352 m2 g'1, o que conferiu uma capacitância específica, a uma densidade de corrente de 0,5 A g'1, de 239 F g'1.In addition to the patents described, there are several scientific articles in the relevant literature, which synthesized nitrogen-doped carbons. These works often present complex preparation conditions, requiring the execution of several experimental steps. Hou et al. (Carbon, v.64, p.141, 2013) used as precursor an aniline monomer that was distilled at low pressures and then stored in an argon atmosphere. The aniline monomer polymerization was performed in the presence of potassium persulfate with the precursor, occurring from an oxidation reaction under controlled hydrothermal conditions. After this process, the mixture was heated at 800 ° C for 2 hours in the presence of argon. The material obtained presented on its surface a composition of 5.9% nitrogen and a surface area of 352 m2 g'1, which gave a specific capacitance at a current density of 0.5 A g'1 of 239 F g'1.

Hu et al. (Carbon, v.48, p.3599, 2010) sintetizaram um material em condições de elevadas temperaturas (600 a 900 °C), baixas taxas de aquecimento (aproximadamente 1,5 °C min'1) e elevados tempos de pirólise (6 a 12 horas), além de utilizar misturas complexas de reagentes (formaldeído, fenol, tetracloreto de carbono, etilenodiamina, entre outros) para a obtenção dos precursores. A etapa de desenvolvimento da porosidade foi realizada com alta de razão impregnação KOHrprecursor (5:1), temperatura de 900 °C e tempo de 6 horas, o que proporcionou a obtenção de materiais com áreas superficiais variando de 384 a 2222 m2 g'1 e valor máximo de capacitância específica de 274 F g'1, a uma densidade de corrente de 0,25 A g'1.Hu et al. (Carbon, v.48, p.3599, 2010) synthesized a material under conditions of high temperatures (600 to 900 ° C), low heating rates (approximately 1.5 ° C min'1) and long pyrolysis times ( 6 to 12 hours), and use complex mixtures of reagents (formaldehyde, phenol, carbon tetrachloride, ethylenediamine, among others) to obtain precursors. The porosity development stage was performed with high KOHrprecursor impregnation ratio (5: 1), temperature of 900 ° C and time of 6 hours, which provided materials with surface areas ranging from 384 to 2222 m2 g'1. and a maximum specific capacitance value of 274 F g'1 at a current density of 0,25 A g'1.

Conforme relatado nos inventos descritos acima (EP 2508475 Al, EP 0881650 Bl, WO 2013033847 Al, EP 2543631 Al e WO 2013020007 Al) e nos trabalhos publicados em revistas especializadas da área (Hou et al. ,Carbon, v.64, p. 141, 2013; Hu et al. ,Carbon, v.48, p.3599, 2010), a preparação de materiais carbonáceos dopado com nitrogênio requer a utilização de diversos reagentes, muitas vezes em altas quantidades (concentrações ou razões) e procedimentos com várias etapas, os quais são realizados em altas temperaturas e tempos elevados. O aspecto inovador da invenção descrita neste documento está no fato de empregar uma nova rota de obtenção de materiais carbonáceos dopados com nitrogênio, usando um resíduo de processo de adsorção. O resíduo é constituído de um carvão ativado de elevada área superficial, obtido da casca de coco e ativação química com NaOH, saturado com o corante azul de metileno, o qual foi submetido a um processo de pirólise em condições brandas, tais como temperatura (635 °C), tempo (0,5 h) e fluxo de gás inerte (100 mL min'1). Outro aspecto inovador é o uso de uma fonte de carbono proveniente de um recurso renovável para preparação de materiais dopados com nitrogênio. A elevada área superficial do carvão ativado, inicialmente obtido, possibilita alcançar altos valores de capacidade de adsorção de corantes e compostos orgânicos, que após um processo de tratamento térmico subseqüente, fornece um material dopado com nitrogênio. Estas características possibilitam o uso deste material como eletrodos para capacitores de dupla camada elétrica. O presente invento vem ao encontro com a necessidade de proporcionar uma destinação correta e adequada de rejeitos obtidos em processos de adsorção, uma vez que o reuso do material adsorvente saturado é inviável devido ao fato do processo de dessorção do adsorvato ser desfavorável. Assim sendo, essa rota de síntese sustentável permite obter materiais com teores apreciáveis de nitrogênio sobre suas superfícies que, juntamente com os altos valores de áreas superficiais, promovem um aumento significativo em seus comportamentos capacitivos.As reported in the inventions described above (EP 2508475 A1, EP 0881650 A1, WO 2013033847 A1, EP 2543631 A1 and WO 2013020007 A1) and works published in specialized journals (Hou et al., Carbon, v.64, p. 141, 2013; Hu et al., Carbon, v.48, p.3599, 2010), the preparation of nitrogen-doped carbonaceous materials requires the use of several reagents, often in high quantities (concentrations or ratios) and procedures with several steps, which are performed at high temperatures and high times. The innovative aspect of the invention described herein is that it employs a novel route for obtaining nitrogen-doped carbonaceous materials using an adsorption process residue. The residue consists of a high surface area activated carbon obtained from coconut shell and chemical activation with NaOH, saturated with methylene blue dye, which was pyrolised under mild conditions such as temperature (635 ° C). (C), time (0.5 h) and inert gas flow (100 mL min -1). Another innovative aspect is the use of a carbon source from a renewable resource for preparation of nitrogen-doped materials. The high surface area of the activated charcoal, initially obtained, makes it possible to achieve high values of adsorption capacity of dyes and organic compounds, which after a subsequent heat treatment process, provides a nitrogen-doped material. These characteristics make it possible to use this material as electrodes for electric double layer capacitors. The present invention meets the need to provide a correct and adequate disposal of tailings obtained in adsorption processes, since the reuse of saturated adsorbent material is unfeasible due to the fact that the adsorption desorption process is unfavorable. Thus, this sustainable synthesis route allows for materials with appreciable nitrogen content on their surfaces which, together with the high surface area values, promote a significant increase in their capacitive behaviors.

3. DESCRIÇÃO DAS FIGURAS3. DESCRIPTION OF THE FIGURES

Para melhor compreensão do objeto da presente invenção foram elaboradas as seguintes figuras: Figura 1. Estrutura do corante azul de metileno (AM);For a better understanding of the object of the present invention the following figures have been made: Figure 1. Structure of methylene blue (AM) dye;

Figura 2. Imagens MEV do CA-AM (a) e NCA (b);Figure 2. SEM images of CA-AM (a) and NCA (b);

Figura 3. Espectros de FT-IR para o AM (a), CAsat (b) e NCA (c);Figure 3. FT-IR spectra for AM (a), CAsat (b) and NCA (c);

Figura 4. Espectro de XPS para o CA e NCA (a), espectro de N ls deconvoluídos (b).Figure 4. XPS spectrum for CA and NCA (a), deconvoluted N1s spectrum (b).

Figura 5. Voltamogramas cíclicos em diferentes velocidades de varredura (a) e curvas de carga e descarga em diferentes densidades de corrente do NCA (b).Figure 5. Cyclic voltammograms at different sweep speeds (a) and charge and discharge curves at different NCA current densities (b).

Figura 6. Capacitância específica do NCA em função do número de ciclos analisados.Figure 6. Specific NCA capacitance as a function of the number of cycles analyzed.

4, DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO - P^evaracão do carvão ativado (CA): o CA foi preparado utilizando a casca do coco (Cocos nucifera L.) como precursor. O material devidamente seco e com tamanho de partículas entre 250 e 425 pm foi colocado dentro de um reator de tubo de aço inox horizontal e aquecido em um forno mufla com taxa de aquecimento de 20 °C min'1, a partir da temperatura ambiente até 500 °C, sob fluxo de nitrogênio de 100 cm min' , e mantida nesta temperatura por 2 h. O carvão obtido foi misturado com NaOH na razão de 3:1 (m:m NaOH/carvão) e água em tubo de aço inox vertical sob agitação magnética por 2 h. O material foi seco a 130 °C por 4 h e colocado no forno mufla sob fluxo de nitrogênio de 100 cm3 min'1 e aquecido a uma taxa 20 °C min'1 até a temperatura de 700 °C, na qual foi mantida por 1,5 h. Após o resfriamento, a mistura foi devidamente lavada com porções de solução de HC1 0,1 M, seguido com água fervente até o pH medido da solução alcançar o valor de —6,5. O material foi filtrado usando filtros de membrana de tamanho de poro de 0,45 pm. O CA obtido foi seco a 110 °C por 24 h e devidamente armazenado para posterior análises. - Preparação de carvão ativado doyado com nitrogênio (NCA): o NCA foi preparado a partir da saturação do CA com o corante azul de metileno (AM) (Figura 1), seguido de um processo de regeneração térmica. A saturação foi realizada colocando uma quantidade de 1,250 g do CA em contato com 1,250 L de uma solução de AM de concentração de 1000 mg L"1, sob agitação magnética por 2,5 h. Em seguida, a solução mistura foi filtrada em membrana de 0,45 pm e o CA saturado (CAsat) foi seco em estufa por 24 h à 100 °C. O processo de regeneração térmica foi realizado sob condições previamente otimizadas a partir da metodologia de superfície de resposta (MSR). Os valores de tempo de regeneração, temperatura e fluxo de nitrogênio usado no processo foram de 0,5 h, 635 °C e 100 mL min'1, respectivamente. - Análise de área superficial BET e distribuição de voros: as características texturais dos materiais foram determinadas a partir das isotermas de adsorção/dessorção de N2 a 77 K, utilizando um analisador de área superficial. A área superficial foi determinada pela equação de Brunauer-Emmett-Teller (BET), o volume total de poro, Vr, foi definido como a quantidade máxima de nitrogênio adsorvido na pressão relativa P/P° = 0,99. O volume de microporos, Vp, foi determinado utilizando o método DeBoer e o volume de mesoporos, Vm, foi calculado pela diferença entre os valores de Vj e Vp. O diâmetro de poro, Dp, foi calculado pela relação AVjJSbet· - Análise de microscoma eletrônica de varredura (MEV): a morfologia foi examinada mediante análise de MEV. - Método Boehm: a quantidade de grupos ácidos oxigenados foi determinada aplicando o método Boehm. Quantidades de 0,25 g do NCA foram pesados e submetidos a agitação com 25 mL de soluções de HC1 (0,025 mol L’1), NaOH (0,025 mol L'1), Na2CC>3 (0,0125 mol L"1) e NaHCC>3 (0,025 mol L'1), por 24 h. Decorrido este tempo, as soluções foram filtradas em membrana e o filtrado foi titulado com soluções de HC1 e/ou NaOH nas concentrações de 0,025 mol L"1. Esta metodologia considera que: o HC1 neutraliza todos os grupos básicos; NaOH neutraliza ácidos carboxílicos, lactônicos e grupos fenólicos; Na2C03 neutraliza ácidos carboxílicos e lactônicos e NaHC03 somente ácidos carboxílicos. Os grupos fenólicos foram determinados por diferença. A soma de grupos ácidos carboxílicos, lactônicos e fenólicos fornece a quantidade total de grupos ácidos. - Determinação όΗργυ. o pH de superfície do material foi determinado a partir da metodologia do pH no ponto de carga zero (pHPCz)· Quantidades de 0,1 g do NCA foram colocadas em contato com volumes de 25 mL de solução de NaCl (0,01 mol L'1), os quais tiveram os seus valores de pH ajustados dentro do intervalo de 3 à 10, utilizando soluções de HC1 e NaOH de 0,01 mol L"1. As soluções foram submetidas a agitação por 24 h e em seguida filtradas em membrana de tamanho de poro de 0,45 pm.4, DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Activated charcoal (CA) removal: CA was prepared using coconut shell (Cocos nucifera L.) as a precursor. Properly dried material with particle size between 250 and 425 pm was placed inside a horizontal stainless steel tube reactor and heated in a muffle furnace with a heating rate of 20 ° C min'1 from room temperature to 500 ° C under nitrogen flow of 100 cm min 'and kept at this temperature for 2 h. The obtained charcoal was mixed with 3: 1 NaOH (m: m NaOH / coal) and water in vertical stainless steel tube under magnetic stirring for 2 h. The material was dried at 130 ° C for 4 h and placed in the muffle furnace under 100 cm3 min -1 nitrogen flow and heated at a rate of 20 ° C min'1 to a temperature of 700 ° C where it was held for 1 min. , 5 h. After cooling, the mixture was properly washed with portions of 0.1 M HCl solution, followed by boiling water until the measured pH of the solution reached a value of –6.5. The material was filtered using 0.45 µm pore size membrane filters. The obtained CA was dried at 110 ° C for 24 h and properly stored for further analysis. - Preparation of Nitrogen-Activated Charcoal (NCA): NCA was prepared from saturation of CA with methylene blue (AM) dye (Figure 1), followed by a thermal regeneration process. Saturation was performed by contacting 1.250 g of CA in contact with 1.250 L of a 1000 mg L "1 concentration AM solution under magnetic stirring for 2.5 h. Then the mixture solution was membrane filtered. 0.45 pm and the saturated CA (CAsat) was oven dried for 24 h at 100 ° C. The thermal regeneration process was performed under conditions previously optimized by the response surface methodology (MSR). regeneration time, temperature and nitrogen flux used in the process were 0.5 h, 635 ° C and 100 mL min'1, respectively - BET surface area analysis and vortex distribution: the textural characteristics of the materials were determined according to From the 77 K N2 adsorption / desorption isotherms using a surface area analyzer, the surface area was determined by the Brunauer-Emmett-Teller (BET) equation, the total pore volume, Vr, was defined as the amount max a nitrogen adsorbed at relative pressure P / P ° = 0.99. The micropore volume, Vp, was determined using the DeBoer method and the mesopore volume, Vm, was calculated by the difference between the values of Vj and Vp. The pore diameter, Dp, was calculated by the ratio AVjJSbet · - Scanning Electron Microscoma Analysis (SEM): morphology was examined by SEM analysis. - Boehm Method: The amount of oxygenated acid groups was determined by applying the Boehm method. Amounts of 0.25 g of NCA were weighed and stirred with 25 mL of HCl (0.025 mol L'1), NaOH (0.025 mol L'1), Na2CC> 3 (0.0125 mol L "1) solutions. and NaHCC> 3 (0.025 mol L -1) for 24 h After this time, the solutions were membrane filtered and the filtrate was titrated with 0.025 mol L "1 HCl and / or NaOH solutions. This methodology considers that: HC1 neutralizes all basic groups; NaOH neutralizes carboxylic acids, lactonic acids and phenolic groups; Na2CO3 neutralizes carboxylic and lactonic acids and NaHCO3 only carboxylic acids. Phenolic groups were determined by difference. The sum of carboxylic, lactonic and phenolic acid groups gives the total amount of acid groups. - Determination όΗργυ. the surface pH of the material was determined from the zero loading point pH (pHPCz) methodology. · 0.1 g NCA quantities were brought into contact with 25 mL volumes of NaCl solution (0.01 mol L '1), which had their pH values adjusted within the range of 3 to 10, using 0.01 mol L "HCl and NaOH solutions. The solutions were stirred for 24 h and then membrane filtered. pore size 0.45 µm.

Os valores de pH foram medidos e o pHpcz foi determinado considerando a menor variação entre os valores em um gráfico de pH inicial versus pH final. - Análise de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT1R): as estruturas orgânicas presentes no corante AM, carvão saturado (CAsat) e no NAC foram analisadas mediante espectros na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) com resolução de 4 cm"1 e uma taxa de aquisição de 20 scans min'1 na faixa entre 4000 e 400 cm'1. - Análise de espectroscopia de fotoelétrons de Raios-X ÍXPS): os espectros de fotoelétron de raio-X foram determinados a partir de um espectrômetro com uma fonte monocromática de Al K« operando em 1486,7 eV com uma voltagem de 15 kV e uma corrente de emissão de 10 mA. - Medidas eletroquímicas: as propriedades eletroquímicas do NCA foram avaliadas a partir das análises de voltametria cíclica (VC) e medidas galvanostáticas de carga e descarga, utilizando uma solução de KOH 6,0 mol L'1 como eletrólito. Uma célula eletroquímica, com três eletrodos e solução eletrólito de KOH 6,0 mol L"1, foi usada para avaliar o comportamento eletroquímico do material. O eletrodo de trabalho foi preparado pela mistura do material (90% em massa), carbono (5%) e politetrafluoretileno (5%) em água. A mistura foi depositada em uma espuma de níquel com área de 1 cm2. A quantidade de material ativo por área da espuma de níquel foi de 7,0 mg cm . Os eletrodos de platina e de Hg/HgO foram utilizados como contra eletrodo e eletrodo de referência, respectivamente.The pH values were measured and the pHpcz was determined considering the smallest variation between the values on a graph of initial versus final pH. - Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT1R) Analysis: The organic structures present in the AM, saturated charcoal (CAsat) and NAC dyes were analyzed by 4 cm resolution Fourier Transform Infrared (FTIR) spectra. "1 and an acquisition rate of 20 scans min'1 in the range between 4000 and 400 cm'1. - X-ray Photoelectron Spectroscopy Analysis (XPS): X-ray photoelectron spectra were determined from a Al K «monochrome source spectrometer operating at 1486.7 eV with a voltage of 15 kV and an emission current of 10 mA. - Electrochemical measurements: The electrochemical properties of the NCA were assessed from cyclic voltammetry (VC) analyzes. ) and galvanostatic charge and discharge measurements using a 6.0 mol L1 KOH solution as an electrolyte. An electrochemical cell with three electrodes and 6.0 mol L "1 electrolyte solution was used to evaluate electrochemical behavior of the material. The working electrode was prepared by mixing the material (90% by mass), carbon (5%) and polytetrafluoroethylene (5%) in water. The mixture was deposited on a 1 cm2 area nickel foam. The amount of active material per area of nickel foam was 7.0 mg cm. Platinum and Hg / HgO electrodes were used as counter electrode and reference electrode, respectively.

As características texturais do NCA foram determinadas e os dados obtidos são apresentados na Tabela 1.The textural characteristics of the NCA were determined and the data obtained are presented in Table 1.

Os dados da Tabela 1 mostram que a área superficial do NCA é de 1726 m2 g'1, a qual corresponde aproximadamente a 61% da área inicial observado para o CA, que é de 2825 m g' . A menor área superficial do NCA é devido a destruição natural dos poros causada pelo processo de tratamento térmico, além da polimerização de parte do AM sobre a superfície do CA. Adicionalmente, o NCA possui características de material microporoso, apresentando 92,22 % de microporos e 7,78 % de mesoporos, com tamanho de diâmetro de poro médio de 2,08 nm.The data in Table 1 show that the surface area of NCA is 1726 m2 g'1, which corresponds to approximately 61% of the initial area observed for CA, which is 2825 m g '. The smallest surface area of NCA is due to the natural pore destruction caused by the heat treatment process, in addition to the polymerization of part of the AM on the surface of the CA. Additionally, NCA has characteristics of microporous material, having 92.22% micropores and 7.78% mesopores, with average pore diameter size of 2.08 nm.

Tabela 1. Propriedades texturais do NCA e CA.Table 1. Textural properties of NCA and CA.

As características morfológicas superficiais do CAsat e do NCA foram analisadas utilizando a microscopia eletrônica de varredura (MEV). As imagens da MEV mostram que o CASat (Figura 2a) possui uma superfície sem fissuras aparentes, o que foi observado para o NCA (Figura 2b), demonstrando que houve remoção de parte do AM impregnado sobre sua superfície. A determinação dos grupos funcionais de superfície realizada pelo método de Boehm mostrou que o NCA é composto principalmente por grupamentos ácidos, que corresponde a 73% dos grupos totais, sendo estes descritos como: carboxílicos (0,35 mmol g'1), fenólicos (0,42 mmol g'1) e lactônicos (0,11 mmol g'1). Por outro lado, os grupos básicos somam cerca de 0,35 mmol g'1, correspondendo a 27% dos grupos totais. A característica ácida do material é confirmada pela determinação do pHPCZ, a qual apresentou um valor de 5,10. A análise de FTIR fornece informações quanto às características químicas superficiais de materiais. O espectro de FITR para o AM (Figura 3a) apresenta bandas características na região de 674 e 900 cm'1, que indicam deformações axiais de ligações C-H em anéis aromáticos polinuclear. As bandas em 1020 e 1250 cm'1 são atribuídas a deformações axiais de ligações C-N de aminas alifáticas. De acordo com o espectro do CASat (Figura 3b) pode ser observado picos característicos do AM, indicando o processo de adsorção do corante sobre o CA. Após processo de regeneração térmica, o espectro do NCA (Figura 3c) apresenta menos picos e de menor intensidade quando comparado ao CAsat, além do desaparecimento de bandas características do AM. Adicionalmente, a banda em aproximadamente 1020 cm'1, característica de grupos nitrogenados, indica a inserção de nitrogênio sobre a superfície do NCA.The superficial morphological characteristics of CAsat and NCA were analyzed using scanning electron microscopy (SEM). SEM images show that CASat (Figure 2a) has a surface with no apparent cracks, which was observed for NCA (Figure 2b), demonstrating that some of the impregnated AM was removed on its surface. The determination of surface functional groups by the Boehm method showed that NCA is mainly composed of acid groups, which correspond to 73% of the total groups, which are described as: carboxylic (0.35 mmol g'1), phenolic ( 0.42 mmol g'1) and lactonic (0.11 mmol g'1). On the other hand, the basic groups add up to 0.35 mmol g'1, corresponding to 27% of the total groups. The acid characteristic of the material is confirmed by the pHPCZ determination, which presented a value of 5.10. FTIR analysis provides information on the surface chemical characteristics of materials. The FITR spectrum for AM (Figure 3a) shows characteristic bands in the region of 674 and 900 cm -1, which indicate axial deformations of C-H bonds in polynuclear aromatic rings. The bands at 1020 and 1250 cm -1 are attributed to axial deformations of C-N bonds of aliphatic amines. According to the CASat spectrum (Figure 3b), characteristic AM peaks can be observed, indicating the process of dye adsorption on the CA. After thermal regeneration process, the NCA spectrum (Figure 3c) presents less peaks and lower intensity when compared to CAsat, besides the disappearance of the characteristic bands of the AM. Additionally, the approximately 1020 cm'1 band, characteristic of nitrogen groups, indicates the insertion of nitrogen on the surface of the NCA.

Análises de XPS (Figura 4a) indicam a presença de elementos químicos sobre a superfície do CA e NCA. As linhas de fotoelétron em 285, 401 e 532 eV corresponde ao Cls, Nls e Ols, respectivamente. De acordo com essa figura (4a), pode ser observado um aumento no sinal correspondente aos grupos de nitrogênio. Adicionalmente, a análise elementar obtida pela análise de XPS mostra que o conteúdo de carbono, oxigênio e nitrogênio é de 86,24, 13,15 e 0,61% para o CA, e de 83,16, 12,31 e 3,82% para o NCA, respectivamente. De acordo com os resultados, pode ser observado um aumento de aproximadamente 3% de nitrogênio no NCA quando comparado ao CA, confirmando a polimerização de uma parte do AM na superfície do material. Os espectros deconvoluídos do sinal de Nls (Figura 4b) correspondente a energias de ligação de 399,0 eV e 400 eV que indicam os grupos de C-N=C e N-(C)3 sobre a superfície do NCA e somente N-(C)3 sobre CA. De acordo com a literatura, materiais carbonáceos, os quais possuem nitrogênio incorporado sobre sua estrutura, têm se mostrado com um material promissor para ser usado como capacitor.XPS analyzes (Figure 4a) indicate the presence of chemical elements on the surface of CA and NCA. The photoelectron lines at 285, 401 and 532 eV correspond to Cls, Nls and Ols, respectively. According to this figure (4a), an increase in the signal corresponding to the nitrogen groups can be observed. Additionally, the elemental analysis obtained by the XPS analysis shows that the carbon, oxygen and nitrogen content is 86.24, 13.15 and 0.61% for CA, and 83.16, 12.31 and 3, 82% for the NCA, respectively. According to the results, an increase of approximately 3% of nitrogen in NCA can be observed when compared to CA, confirming the polymerization of a part of the AM on the material surface. The deconvoluted Nls signal spectra (Figure 4b) corresponding to binding energies of 399.0 eV and 400 eV indicating the CN = C and N- (C) 3 groups on the NCA surface and only N- (C ) 3 about CA. According to the literature, carbonaceous materials, which have nitrogen incorporated in their structure, have been shown to be a promising material to be used as a capacitor.

As medidas eletroquímicas do eletrodo de NCA foram realizadas e os voltamogramas cíclicos obtidos são mostrados pela Figura 5a. Pode ser observado que, mesmo com alta velocidade de varredura (100 mV s'1), os voltamogramas apresentaram forma geométrica retangular, indicando boas propriedades eletroquímicas. A Figura 5b mostra as curvas galvanostáticas de carga e descarga a diferentes densidades de corrente para o NCA. As curvas obtidas são lineares, agudas e com baixas quedas ôhmicas, o que indica bom comportamento capacitivo com baixa resistência equivalente. Esta característica pode estar relacionada à presença de mesoporos na estrutura do NCA, o qual acelera a taxa de transferência e podem reduzir a resistência interna do eletrodo, indicando que a energia interna consumida por resistência é baixa e toda energia é efetivamente armazenada pelo sistema. A técnica galvanostática de medida de carga e descarga é considerada ideal para a medida de pseudocapacitâncias. A capacitância específica foi calculada a partir das curvas galvanostáticas de carga e descarga utilizando a seguinte relação: onde, Cesp (F g'1) é a capacitância específica, / (A) se refere a corrente de carga e descarga, AV (V) representa a variação de voltagem dentro da faixa de tempo de descarga At (s) e m (g) corresponde a massa do NCA no eletrodo.Electrochemical measurements of the NCA electrode were performed and the cyclic voltammograms obtained are shown in Figure 5a. It can be observed that, even with high sweep speed (100 mV s'1), the voltammograms presented rectangular geometric shape, indicating good electrochemical properties. Figure 5b shows the galvanostatic charge and discharge curves at different current densities for the NCA. The curves obtained are linear, sharp and with low ohmic falls, which indicates good capacitive behavior with low equivalent resistance. This feature may be related to the presence of mesopores in the NCA structure, which speeds up the transfer rate and may reduce the internal resistance of the electrode, indicating that the internal energy consumed by resistance is low and all energy is effectively stored by the system. The galvanostatic charge and discharge measurement technique is considered ideal for the measurement of pseudo capacitance. Specific capacitance was calculated from the galvanostatic charge and discharge curves using the following relation: where, Cesp (F g'1) is the specific capacitance, / (A) refers to the charge and discharge current, AV (V) represents the voltage variation within the discharge time range At (s) in (g) corresponds to the electrode NCA mass.

Os valores de Cesp obtidos para as densidades de corrente de 0,5; 1; 2; 4 e 8 A g'1 foram de 227,52; 185,11; 168,22; 122,22 e 108,44 F g"1, respectivamente. Estes altos valores de capacitância específica podem estar relacionados ao efeito de pseudocapacitância dos grupos de nitrogênio somado a grande área superficial do NCA. O ciclo de estabilidade do NCA (Figura 6) após 1000 ciclos de carga e descarga apresentou um valor de capacitância de 138 F g"1, correspondendo a um decréscimo de aproximadamente 17% do valor inicial. Este é um importante parâmetro, pois é uma indicação do tempo de vida útil de um capacitor.The values of Cesp obtained for current densities of 0.5; 1; 2; 4 and 8 A g'1 were 227.52; 185.11; 168.22; 122.22 and 108.44 F g "1, respectively. These high specific capacitance values may be related to the pseudocapacitance effect of nitrogen groups added to the large surface area of NCA. The stability cycle of NCA (Figure 6) after 1000 charge and discharge cycles had a capacitance value of 138 F g "1, corresponding to a decrease of approximately 17% of the initial value. This is an important parameter as it is an indication of the lifetime of a capacitor.

Claims (7)

1. CARVÃO ATIVADO DOPADO COM NITROGÊNIO PRODUZIDO A PARTIR DA REGENERAÇÃO TÉRMICA DO MATERIAL SATURADO COM AZUL DE METILENO, caracterizado pela produção de carvão ativado de elevada área superficial produzido a partir de um rejeito agroindustrial, a casca do coco (Cocos nucifera L.), e ativação química com NaOH.1. NITROGEN-DUPLED ACTIVATED COAL PRODUCED FROM THE THERMAL REGENERATION OF METHYLENE BLUE-SATURED MATERIAL, characterized by the production of high surface area activated carbon produced from an agroindustrial tailing, the coconut shell (Cocos nucifera L.); and chemical activation with NaOH. 2. CARVÃO ATIVADO DOPADO COM NITROGÊNIO PRODUZIDO A PARTIR DA REGENERAÇÃO TÉRMICA DO MATERIAL SATURADO COM AZUL DE METILENO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela saturação do carvão ativado com o corante azul de metileno (precursor de nitrogênio).NITROGEN-DUPLED ACTIVATED COAL PRODUCED FROM THE THERMAL REGENERATION OF METHYLENE BLUE-SATURED MATERIAL according to claim 1, characterized by the saturation of activated carbon with the methylene blue dye (nitrogen precursor). 3. CARVÃO ATIVADO DOPADO COM NITROGÊNIO PRODUZIDO A PARTIR DA REGENERAÇÃO TÉRMICA DO MATERIAL SATURADO COM AZUL DE METILENO, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo tratamento térmico do material saturado com o corante utilizando.NITROGEN-DUPLED ACTIVATED COAL PRODUCED FROM THE THERMAL REGENERATION OF METHYLENE BLUE-SATURED MATERIAL according to claims 1 and 2, characterized by the heat treatment of the material saturated with the dye using. 4. CARVÃO ATIVADO DOPADO COM NITROGÊNIO PRODUZIDO A PARTIR DA REGENERAÇÃO TÉRMICA DO MATERIAL SATURADO COM AZUL DE METILENO, de acordo com as reivindicações 1, 2 e 3, caracterizado por utilizar corante azul de metileno como precursor de grupamentos de nitrogênio.NITROGEN-DUCTED ACTIVATED CARBON FROM THERMAL REGENERATION OF METHYLENE BLUE-SATURED MATERIAL according to claims 1, 2 and 3, characterized in that it uses methylene blue dye as a precursor to nitrogen groups. 5. CARVÃO ATIVADO DOPADO COM NITROGÊNIO PRODUZIDO A PARTIR DA REGENERAÇÃO TÉRMICA DO MATERIAL SATURADO COM AZUL DE METILENO, de acordo com as reivindicações 1, 2, 3 e 4, caracterizado pela obtenção de um material dopado com nitrogênio e com elevada área superficial (1726 m2 g"1) que pode ser usado como material adsorvente, catalisador e eletrodo para supercapacitores.5. NITROGEN-DUPLED ACTIVATED COAL PRODUCED FROM THE THERMAL REGENERATION OF METHYLENE BLUE SATURATED MATERIAL, according to claims 1, 2, 3 and 4, characterized by obtaining a nitrogen-doped material with a high surface area (1726 m2 g "1) which can be used as adsorbent material, catalyst and supercapacitor electrode. 6. CARVÃO ATIVADO DOPADO COM NITROGÊNIO PRODUZIDO A PARTIR DA REGENERAÇÃO TÉRMICA DO MATERIAL SATURADO COM AZUL DE METILENO, de acordo com as reivindicações 4 e 5, caracterizado pela obtenção de um material constituído por 3,82% de nitrogênio, formado pelos grupos piridínicos e pirrólicos.ACTIVATED CARBON COVERED WITH NITROGEN PRODUCED FROM THE THERMAL REGENERATION OF METHYLENE BLUE SATURED MATERIAL, according to claims 4 and 5, characterized by obtaining a material consisting of 3.82% nitrogen, formed by the pyridine groups and Pyrrolic. 8. CARVÃO ATIVADO DOPADO COM NITROGÊNIO PRODUZIDO A PARTIR DA REGENERAÇÃO TÉRMICA DO MATERIAL SATURADO COM AZUL DE METILENO, de acordo com as reivindicações 4, 5 e 6, caracterizado pela obtenção de capacitor elétrico de dupla camada com capacitância específica, a uma densidade de corrente de 0,5 A g'1, de 227,52 FNITROGEN-DUPLED ACTIVATED COAL PRODUCED FROM THE THERMAL REGENERATION OF METHYLENE BLUE-SATURED MATERIAL according to claims 4, 5 and 6, characterized by obtaining a double-layer electric capacitor with specific capacitance at a current density 0.5 A g'1, 227.52 F
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