Processos de oxidação de grafite e sacarose com utilização de sulfatos como oxidantes auxiliares para obtenção de materiais à base de grafeno

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dc.contributor.advisorMassi, Marcos
dc.contributor.authorMartínez, José Armando Espinosa
dc.date.accessioned2022-04-05T13:25:36Z
dc.date.available2022-04-05T13:25:36Z
dc.date.issued2021-08-06
dc.description.abstractO completo entendimento dos processos envolvidos na obtenção de materiais bidimensionais continua sendo um desafio para as comunidades científica e industrial. Neste trabalho utilizaram-se novos agentes oxidantes (superóxidos) na busca da simplificação ou melhoria do processo de oxidação e intercalação de grafite para síntese de materiais a base de grafeno e pesquisou-se o uso de sacarose e sulfatos na obtenção direta de oxido de grafeno magnético. Em um primeiro momento, se testaram diferentes graus de esfoliação, intercalação e oxidação para três combinações diferentes de oxidantes (H2O2, HNO3 e KClO3) com ácido sulfúrico em diferentes tipos de grafites, sob sonificação. Em seguida, como novos agentes oxidantes utilizaram-se os sulfatos CuSO4, CoSO4 e FeSO4 e aplicou-se um mesmo protocolo de processo em todos os experimentos, porém sem realizar as etapas de centrifugação e sonificação. A etapa de secagem foi realizada, para todos os processos, de três formas: em estufa a 80oC por 24 horas, sob radiação infravermelha por 30 min com lâmpada de luz infravermelha comum, e em um forno com fluxo de gás inerte por 40 min a 800ºC. Nos experimentos com sacarose, desidratada com ácido sulfúrico, aplicou-se uma modificação do método de Pechini, se utilizando BaSO4, FeSO4, ácido acetilsalicílico e NaOH no processo de oxidação, e tratamento térmico a 400oC em atmosfera inerte. Na análise dos diferentes grafites, tem-se como principal resultado uma maior esfoliação e intercalação para a combinação de HNO3 e H2SO4 e de KClO3 e H2SO4. Para todos os processos usando os sulfatos (CuSO4, CoSO4 e FeSO4), o material resultante apresenta menos de 10 camadas e tem características de óxido de grafeno quando secado na estufa, de óxido de grafeno reduzido na secagem com radiação infravermelho e de grafeno ao tratar no forno. Ressalta-se que nestes processos, o óxido de grafeno reduzido foi obtido diretamente no processo de secagem e não por posterior redução química de óxido de grafeno. Na síntese realizada com sacarose como fonte carbonosa, destaca-se a obtenção de um óxido de grafeno com propriedades magnéticas (compósito de óxido de grafeno e Ba2FeO4) diretamente durante o processo de síntese proposto.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nívelpt_BR
dc.identifier.urihttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/28910
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.language.isoenpt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectcompósito de grafite intercaladopt_BR
dc.subjectóxido de grafeno magnéticopt_BR
dc.subjectóxido de grafeno reduzidopt_BR
dc.subjectsulfato de cobrept_BR
dc.subjectsulfato de cobaltopt_BR
dc.subjectsulfato de ferropt_BR
dc.subjectsulfato de báriopt_BR
dc.subjectsacarosept_BR
dc.titleProcessos de oxidação de grafite e sacarose com utilização de sulfatos como oxidantes auxiliares para obtenção de materiais à base de grafenopt_BR
dc.typeTesept_BR
local.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1992108703603111pt_BR
local.contributor.advisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0002-7117-8039pt_BR
local.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3641326881051668pt_BR
local.contributor.board1Júnior, Antonio Hortêncio Munhoz
local.contributor.board1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8233884614933594pt_BR
local.contributor.board1Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4550-5294pt_BR
local.contributor.board2Bonturim, Everton
local.contributor.board2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1155726883286152pt_BR
local.contributor.board2Orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5302-9091pt_BR
local.contributor.board3Lazar, Dolores Ribeiro Ricci
local.contributor.board3Latteshttp://lattes.cnpq.br/4289995849705434pt_BR
local.contributor.board3Orcidhttps://orcid.org/0000-0001-7384-304Xpt_BR
local.contributor.board4Silva, Leonardo Gondim de Andrade e
local.contributor.board4Latteshttp://lattes.cnpq.br/7388174990363675pt_BR
local.contributor.coadvisorFlorêncio, Odila
local.contributor.coadvisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9659972316642270pt_BR
local.contributor.coadvisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0003-3655-4470pt_BR
local.description.abstractenA complete understanding of the processes involved in obtaining two-dimensional materials remains a challenge for the scientific and industrial communities. In this research, new oxidizing agents (superoxides) are used to simplify or improve the process of oxidation and intercalation of graphite for the synthesis of graphene-based materials and the use of sucrose and sulfates for the direct obtention of graphene oxide with magnetic properties was investigated. Different degrees of exfoliation, intercalation and oxidation were tested for three different combinations of oxidants (H2O2, HNO3 e KClO3) with sulfuric acid in different types of graphites, under sonication. The sulfates CuSO4, CoSO4 and FeSO4 were used as new oxidizing agents, and in all experiments the same process protocol was followed, however without the centrifugation and sonification’s steps. In all processes the drying step was performed in three different ways: in an oven at 80oC for 24 hours; under infrared radiation for 30 min using an ordinary infrared light lamp; and in an oven with inert gas flow, for 40 min at 800ºC. In the experiments using sucrose (sugarcane), dehydrated with sulfuric acid, a modification of the Pechini method was applied, using BaSO4, FeSO4, acetylsalicylic acid and NaOH in the oxidation process and thermal treatment at 400oC in an inert atmosphere. By the different graphites analysis, we found a greater exfoliation and intercalation for the combination of HNO3 and H2SO4, and of KClO3 and H2SO4. For all processes using sulfates (CuSO4, CoSO4 and FeSO4), the resulting material has less than 10 layers and characteristics of graphene oxide when dried in the oven, of reduced graphene oxide when dried with infrared radiation and of graphene when thermally treated in the oven with inert atmosphere. It is noteworthy that in these processes, the reduced graphene oxide was obtained directly during the drying process and not by chemical reduction of graphene oxide. In the experiments carried out with sucrose as a carbon source, stands out the fact that the graphene oxide with magnetic properties (composite of graphene oxide and Ba2FeO4) was obtained directly in the proposed synthesis process.pt_BR
local.keywordsgraphite intercalated compositept_BR
local.keywordsmagnetic graphene oxidept_BR
local.keywordsreduced graphene oxidept_BR
local.keywordscopper sulfatept_BR
local.keywordscobalt sulfatept_BR
local.keywordsiron sulfatept_BR
local.keywordsbarium sulfatept_BR
local.keywordssucrosept_BR
local.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)pt_BR
local.publisher.programEngenharia de Materiais e Nanotecnologiapt_BR
local.subject.cnpqTecnologia e desenvolvimento de materiaispt_BR
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