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Tipo do documento: Dissertação
Título: Síntese controlada de óxido de grafeno obtida em reator de bancada
Autor: Andrade, Carolina Santos de 
Primeiro orientador: Andrade , Ricardo Jorge Espanhol
Primeiro coorientador: Ribeiro, Hélio
Primeiro membro da banca: Fechine, Guilhermino José Macêdo
Segundo membro da banca: Silva, Wellington Marcos da
Resumo: A síntese de óxido de grafeno (GO) em larga escala já é uma realidade, porém aspectos como redução de resíduos produzidos, redução de reagentes utilizados, reprodutibilidade com controle de qualidade ainda são fatores que precisam ser explorados. Dessa maneira, reduzir as quantidades de reagentes oxidantes usados mantendo iguais as condições experimentais de síntese, pode ser uma boa estratégia para melhorar processos de produção em grandes quantidades. Com base nessa linha de pensamento, o presente trabalho propõe um estudo detalhado do uso de diferentes proporções da relação grafite/reagentes oxidantes (mG/mROxi) na síntese do GO, objetivando produzir uma condição limite desta proporção que propicie bom rendimento, qualidade estrutural e economia. Utilizando-se o método de Hummers melhorado, três amostras contendo diferentes massas de grafite (denominadas GO 3,0 g, GO 4,5 g e GO 6,0 g) foram produzidas utilizando um reator de bancada para garantir a reprodutibilidade do processo. Do ponto de vista estrutural e de composição, todas as amostras preparadas apresentaram as mesmas características, tais como: grau de oxidação, distâncias interplanares e razão ID/IG. No entanto, a partir do processo de esfoliação destas amostras em fase líquida, diferenças morfológicas e estruturais foram verificadas. Através das análises de AFM foi possível observar a produção majoritária de nanofolhas de óxido de grafeno contendo entre 1-5 camadas com boa qualidade estrutural e tamanho lateral até 1,5 µm para as amostras GO 3,0 g e GO 4,5 g. No entanto, na amostra GO 6.0 g observou-se folhas grafíticas micrométricas arredondadas, contendo regiões específicas parecidas a “ilhas de grafeno”, porém as análises obtidas por essa técnica não foram conclusivas para esta amostra. Assim sendo, o aumento da quantidade de grafite de 3,0 g para 4,5 g mantendo a quantidade de reagentes oxidantes produziu um material com características físico-químicas similares a de uma amostra comercial. Dessa maneira, um estudo detalhando da proporção mG/mROxi de forma controlada pode ser uma eficiente estratégia para produção de GO com qualidade estrutural e aumento de escala.
Abstract: Graphene oxide (GO) synthesis on a large scale is a reality, but aspects such as reduction of residues produced, reduction of reagents used, reproducibility with quality control are still factors that need to be explored. Thus, reducing the amounts of oxidizing reagents used while maintaining the same experimental synthesis conditions can be a good strategy to improve production processes in large quantities. Based on this line of thinking, the present work proposes a detailed study of use of different graphite /oxidizing reagents (mG/mROxi) proportions in the GO production, aiming to study their limiting conditions that provides good yield, structural quality and economy. Using the improved Hummers method, three samples containing different masses of graphite (called GO 3.0 g, GO 4.5 g and GO 6.0 g) were produced using a bench reactor to ensure the reproducibility of this process. From a structural and composition point of view, all prepared samples had the same characteristics, such as: degree of oxidation, interplanar distances and ID/IG ratio. However, from the exfoliation process of these samples in liquid phase, morphological and structural differences were verified. Through the AFM analyzes it was possible to observe the majority production of graphene oxide nanoforms containing between 1-5 layers with good structural quality, and lateral size up to 1.5µm for the GO 3.0 g and GO 4.5 g samples. However, in the GO 6.0 g sample, rounded micrometric graphitical sheets were observed, containing specific regions similar to “graphene islands”, however the analyzes obtained by this technique were not conclusive for this sample. Therefore, increasing the amount of graphite from 3.0 g to 4.5 g while maintaining the amount of oxidizing reagents produced materials with physicochemical characteristics similar to those of a commercial sample. Thus, a study detailing of mG/mROxi proportions in a controlled manner can be an efficient strategy for the production of GO with structural quality and scale up.
Palavras-chave: óxido de grafeno
produção escalonada
síntese controlada
método de Hummers melhorado
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Presbiteriana Mackenzie
Sigla da instituição: UPM
Departamento: Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Programa: Engenharia de Materiais e Nanotecnologia
Agencia(s) de fomento: Universidade Presbiteriana Mackenzie
Citação: ANDRADE , Carolina Santos de. Síntese controlada de óxido de grafeno obtida em reator de bancada. 2020. 54 f.Dissertação( Engenharia de Materiais e Nanotecnologia) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.mackenzie.br/jspui/handle/tede/4690
Data de defesa: 18-Dez-2020
Aparece nas coleções:Mestrado - Engenharia de Materiais e Nanotecnologia

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