CASTRO, Antônio Joel Ramiro de. Nanoestruturas de carbono obtidas a partir da carbonização hidrotérmica de biomassa. 2013. 108 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-29T19:01:30Z
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Previous issue date: 2013 / Atualmente a biomassa tem sido utilizada como fonte renovável para a geração de energia, através de sua combustão, e para a produção de carvão e biocombustíveis. Esta Dissertação tem como proposta o aproveitamento alternativo de biomassa para a produção de novos materiais carbonáceos, buscando entender suas propriedades e, desta forma, vislumbrar novas aplicações. A obtenção destes (nano)materiais foi realizada dentro dos conceitos da produção sustentável de materiais. Desta forma, utilizou-se a metodologia de carbonização hidrotérmica (HTC) e resíduos da biomassa (quitosana) como fonte precursora para a preparação dos (nano)materiais. Os (nano)materiais obtidos (carbono hidrotérmico) a partir das diferentes preparações, variando-se o tempo e a temperatura da carbonização, foram caracterizados quanto à sua estrutura, morfologia, composição e textura. Os diferentes carbonos hidrotérmicos preparados apresentaram baixo ordenamento estrutural, característico de carbono amorfo. Em relação à composição, os teores de carbono aumentam com a elevação do tempo e da temperatura atingindo um patamar em aproximadamente 55 %. Por outro lado, os teores de nitrogênio permanecem entre 5 e 6 %, independente dos parâmetros de preparação. Adicionalmente, grupos funcionais hidroxila, ácidos carboxílicos, aminas e amidas ainda permanecem ou são gerados em na superfície do material. Os carbonos hidrotérmicos apresentam partículas da ordem de mícrons com morfologia de placas irregulares constituídas de agregados de nanopartículas e possuem áreas superficiais no intervalo de 60-290 m2/g, dependendo dos parâmetros de síntese. Além disso, a quitosana e o carbono hidrotérmico foram pirolisados visando compará-los do ponto de vista estrutural, composicional, morfológico e textural. A pirólise do carbono hidrotérmico promoveu a formação de uma estrutura do tipo grafítica, porém muito defeituosa. A porcentagem em carbono dos produtos aumentou com o incremento da temperatura de pirólise, corroborando com os resultados de FTIR, nos quais sugerem a perda dos grupos funcionais. Aproximadamente 7 % de nitrogênio continuam inseridos na estrutura após o tratamento térmico, gerando, desta forma, um material carbonáceo dopado com nitrogênio. A pirólise do carbono hidrotérmico a 600 oC levou a um produto com área superficial de aproximadamente 420 m2/g sendo sete vezes maior que a área de seu precursor. A morfologia das partículas não foi drasticamente modificada, porém observa-se a formação macroporos. Na pirólise direta da quitosana, o aumento da temperatura também acarreta na formação de uma estrutura do tipo grafítica, passando por um intermediário de baixo ordenamento estrutural. A conversão em carbono não foi de 100 %, uma vez que se observou perda de material por volatilização durante as reações. A área superficial foi de 82 m2/g quando a pirólise foi realizada a 300 oC e aproximadamente nula para maiores temperaturas. Dadas às características dos nanomateriais produzidos estes poderão ser aplicados como suporte para catalisadores, novos adsorventes e em agricultura.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/13880 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Castro, Antônio Joel Ramiro de |
| Contributors | Ferreira, Odair Pastor |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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