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Previous issue date: 2012-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Dyes are organic compounds used to color or bring shine to other substances, being
widely used by the cosmetic industries, pulp, textiles, and many others. However, the
complex aromatic structure of these compounds makes them highly stable. In addition, some
types of dyes could be toxic to humans or even carcinogenic. Thus, treatment of effluent
water contaminated with these dyes is mandatory. Fortunately some recent studies have
reported the ability of Carbon Nanotubes (CNTs) to act as adsorbent material for treating
aqueous effluents contaminated with dyes. Nevertheless, to the best of our knowledge, so far,
none theoretical study focusing mainly in the interaction of CNTs and dyes is available. From
this perspective, in this work we have used ab initio simulations based on the densityfunctional
theory and implemented on the SIESTA code to evaluate the interaction of tree
dyes (Acridine Orange, Alizarin Red S, Methylene blue) and the Anthracene molecule with
the pristine (5,5), (8,0) Single Wall Carbon Nanotubes (SWCNTs). Also we have investigate
the interaction of those molecules with the pristine (5,5), (8,0) 1-vacancy-SWCNTs.
Moreover, to appraise the effects in dye-SWCNT interaction due to SWCNT diameter, we
compared the configurations dyes-pristine SWCNTs (5,5); (8,0) with dyes-pristine SWCNTs
(16,0); (25,0). Our results show that, in general, the main configurations exhibit an average
binding energy around (0.75 eV ≈ 72.36 kJ / mol), characteristic of physical adsorption. This
feature could facilitate the eliminations of these dyes after being adsorbed by SWCNTs,
enabling the reuse of SWCNTs. Also, the SWCNTs with vacancy have binding energies
lower than the CNTs without vacancy, except to the case of methylene blue-SWCNTs.
Further, the dyes SWCNTs (5,5) present binding energy greater than dyes SWCNTs (8,0).
In most, was not found significant change in molecular structure and electronic character of
SWCNTs. Furthermore, dyes-pristine SWCNTs (5,5) and (8,0) present lower binding energy
in comparison with dyes-pristine SWCNTs (16,0) and (25,0). / Corantes são compostos orgânicos utilizados para dar cor e/ou conferir brilho a outras substâncias, sendo amplamente empregados nas indústrias de cosméticos, celulose, têxteis, alimentos dentre outros. No entanto, o complexo aromático presente na estrutura destes compostos torna-os altamente estáveis. Além disso, alguns tipos de corantes podem ser tóxicos ou até mesmo carcinogênicos, assim, o tratamento de efluentes aquáticos contaminados por tais compostos é imprescindível. Para tanto, alguns estudos recentes têm relatado a capacidade dos nanotubos de carbono (NTCs) de atuarem como material adsorvente para o tratamento de efluentes aquosos contaminados com tais corantes. Todavia, até o momento, não foi reportado na literatura nenhum estudo teórico com enfoque principalmente na interação entre os nanotubos de carbono e os corantes. Desse modo, a partir desta perspectiva, para avaliar a interação dos corantes: laranja de acridina (LA), vermelho de alizarina S (VAS) e azul de metileno (AM), bem como a molécula de antraceno (AN), com os nanotubos de carbono de parede simples, NTCPS (5,5), (8,0), puros, fez-se uso de cálculos ab initio, baseados na teoria do funcional da densidade, e implementados pelo código SIESTA. Além disso, também se investigou a interação destes corantes com os NTCPS (5,5), (8,0) com uma vacância. Da mesma forma, estudou-se a interação dos NTCPS (16,0) e (25,0) com os corantes LA, VAS e AM, além da molécula de AM, a fim de avaliar a influência do diâmetro dos nanotubos de carbono na interação com tais corantes. Nossos resultados mostram que as configurações principais exibem energia de ligação média em torno de (0,75 eV ≈ 72,36 kJ / mol), características de processos de adsorção física. Energias dessa ordem podem facilitar a dessorção destes corantes, permitindo, assim, a reutilização dos NTCPS. Além disso, na interação corantes-NTCPS, para a maioria das configurações, os NTCPS com uma vacância apresentaram energias de ligação menores do que os NTCPS sem vacância, e os NTCPS (5,5) apresentaram energia de ligação maior do que para os NTCPS (8,0). Mais ainda, não foram encontradas alterações significativas na estrutura molecular e caráter eletrônico dos NTCPS (5,5) e (8,0). Por fim, ressalta-se que, para todas as configurações, a interação corante-NTCPS (8,0) apresentou energia de ligação menor do que a interação corante-NTCPS (16,0) e corante-NTCPS (25,0).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.universidadefranciscana.edu.br:UFN-BDTD/334 |
| Date | 31 August 2012 |
| Creators | Jauris, Iuri Medeiros |
| Contributors | Fagan, Solange Binotto |
| Publisher | Universidade Franciscana, Mestrado Acadêmico em Nanociências, UFN, BR, Biociências e Nanomateriais |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional Universidade Franciscana, instname:Universidade Franciscana, instacron:UFN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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