Nos últimos anos a demanda de energia tem crescido gradativamente, sendo a principal fonte de energia os combustíveis fósseis. Porém, estes aumentam a concentração de gases de efeito estufa (GEE) na atmosfera – sendo o CO2 o principal responsável do aquecimento global. Uma das alternativas que vem sendo investigada nos últimos anos são os chamados metal-organic frameworks (MOFs), estruturas formadas por íons ou clusters de metais unidos por ligantes orgânicos com alta porosidade. Como os líquidos iônicos (LI) vêm sendo também estudados para captura de gases, foi desenvolvido um estudo teórico-experimental de compósitos formados por MOFs e líquidos iônicos com o objetivo de investigar o potencial de aplicação destes materiais na captura de gases. Foram sintetizados e caracterizados por diferentes técnicas dois novos compósitos –formados pela MOF-5 e o líquido iônico BMIm[BF4] e outro formado pela MIL-53(Cu) e BMIm[BF4]. Foram também realizados cálculos de DFT a fim de verificar as interações entre estes compósitos e gases distintos. Foi verificada a formação de um novo análogo da MIL-53 (Cu), que apresentou maior capacidade de captura de CO2 do que a MIL-53 (Cu) e que apresentou estabilidade frente à agua. Foi também obtido um novo compósito formado pela MOF-5 no BMIm[BF4] que também apresentou estabilidade frente à agua. Já para os resultados teóricos obtidos, foi verificado que a MOF-5 apresentou grande instabilidade frente à agua, sendo este fator já verificado experimentalmente. Devido ao alto custo computacional, foram realizados, baseado na literatura, cálculos envolvendo o cluster de ambas as MOFs, o ligante das mesmas, o líquido iônico em questão e gases distintos. Foi verificada a magnitude das interações entre o ligante e os gases, sendo que novamente a maior interação foi com a água. Foi também verificado que, após a adição do LI nos sistemas, aumentou-se a seletividade na adsorção dos gases, sendo que a maior interação foi com o SO2, favorecendo a adsorção deste gás e diminuindo a afinidade pela água destas MOFs. Desta forma, foi possível verificar que a adição de LI na síntese dos compósitos aumentou a seletividade por outros gases e diminuiu a afinidade pela água, mostrando seu grande potencial industrial de aplicação. / In the last years the energy demand has grown directly, being the main source of energy fossil fuels. However, they raise the concentration of greenhouse gases in the atmosphere – being the CO2 the main responsible for the global warming. One of the alternatives that has been investigated over the past years are the metal-organic frameworks (MOFs), structures formed by ions or clusters of metals bonded by organic ligands with high porosity. Since the ionic liquids (IL) has also been studied for gases capture, it was developed a theoretical-experimental study of composites formed by MOFs and ionic liquids with the goal of investigate the application potential of these materials for gases capture. It was synthesized and characterized by different techniques two new composites – formed by MOF-5 and the ionic liquid BMIm[BF4] and another one formed by MIL-53 (Cu) and the BMIm[BF4]. It was also performed DFT calculations towards determine the interactions between these composites and distinct gases. It was verified the formation of a new analogue of MIL-53 (Cu) that presented larger capacity in the capture of CO2 that MIL-53 (Cu) and presented water stability. It was also obtained a new composite formed by MOF-5 in the BMIm[BF4] that also presented water stability. For the theoretical results obtained, it was verified that the MOF-5 presented large water instability that was already verified experimentally. Due to the high computational cost, it was performed, based on the literature, calculations involving the cluster of both the MOFs, the ligand of them, the ionic liquid and distinct gases. It was verified the magnitude of the interactions between the ligand and the gases, being that again the biggest interaction was with water. It was also verified that, after the addition of IL in the systems, the selectivity in the adsorption of the gases was raised, being the largest interaction with SO2, favoring the adsorption of this gas and decreasing the affinity for water by these MOFs. Therefore, it was possible to verify that the addiction of IL in the synthesis of the composites raised the selectivity for others gases and decreased the water affinity, showing its great industrial potential of application. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:10.254.254.39:tede/873 |
| Date | 28 July 2015 |
| Creators | COSTA, Gabriela de Carvalho |
| Contributors | COSTA, Luciano Tavares da, http://lattes.cnpq.br/4530528894939472, DORIGUETTO, Antônio Carlos, VIEIRA, Sara Silveira, DIAS, Luís Gustavo |
| Publisher | Universidade Federal de Alfenas, Instituto de Química, Brasil, UNIFAL-MG, Programa de Pós-Graduação em Química |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UNIFAL, instname:Universidade Federal de Alfenas, instacron:UNIFAL |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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