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Utilização de esponja de lã de aço comercial como catalizador para a síntese de nanotubos de carbono
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/1884/14222
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Zarbin, Aldo José Gorgatti, 1968- | - |
| Autor(es): dc.contributor | Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Química | - |
| Autor(es): dc.creator | Borges, Humberto Koch | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2025-09-01T13:55:50Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2025-09-01T13:55:50Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-12-03 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-12-03 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2007 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | https://hdl.handle.net/1884/14222 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/1884/14222 | - |
| Descrição: dc.description | Orientador: Aldo J. G. Zarbin | - |
| Descrição: dc.description | Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 2007 | - |
| Descrição: dc.description | Inclui bibliografia | - |
| Descrição: dc.description | Resumo: Os nanotubos de carbono (NTCs) são constituídos por um ou vários cilindros concêntricos de grafeno, em dimensões nanométricas, e apresentam cavidade interna oca. Estes materiais possuem um grande número de aplicações tecnológicas possíveis, devido às suas propriedades elétricas, térmicas e mecânicas. Existem vários métodos de preparação de NTCs, dentre eles o método de decomposição catalítica de hidrocarbonetos, que consiste na pirólise de um precursor de carbono na presença de um catalisador metálico, em condições adequadas de temperatura e atmosfera. O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de rotas alternativas para a síntese de NTCs em larga escala e com custo reduzido, através da decomposição catalítica de hidrocarbonetos, utilizando esponja de lã de aço comercial (como por exemplo Bombril®) como catalisador. Além do seu baixo custo e de sua fácil disponibilidade comercial, o Bombril® apresenta outra característica interessante que faz com que este material possa ser utilizado na síntese de NTCs: sua composição química. O Bombril® é constituído por ? 98% de ferro metálico, e este apresenta uma alta atividade catalítica no processo de decomposição de hidrocarbonetos. Vários experimentos foram realizados e tanto o catalisador quanto os materiais obtidos no processo de síntese foram caracterizados por difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Em um estudo inicial utilizando três diferentes precursores de carbono, cicloexano, tolueno e benzeno, observou-se que, a 900 ºC, a formação de NTCs foi mais favorecida a partir da pirólise do benzeno. Desta forma, o benzeno foi mantido como precursor de carbono e vários outros parâmetros de síntese foram testados, tais como: temperatura de pirólise, posição do catalisador dentro do reator, tempo de tratamento térmico após a pirólise do precursor de carbono, tempo de passagem do precursor pelo reator e tratamento térmico realizado no Bombril® previamente à pirólise. Após o estudo destas variáveis observou-se, através de MET e MEV, que a formação de NTCs em grande quantidade ocorreu a 700 ºC, com o Bombril® posicionado na região central do reator. O tratamento térmico prolongado após a pirólise do benzeno teve um papel fundamental na formação destes materiais, e indicou que os NTCs podem estar se formando a partir de estruturas nanométricas de carbono grafítico, conforme o mecanismo proposto neste trabalho. Resultados de DRX e de espectroscopia Raman confirmaram a presença de material com estrutura grafítica, e que este foi formado com melhor qualidade estrutural na região central do reator. Outros precursores de carbono foram testados, tais como etanol, tolueno e xileno, e os resultados preliminares para os três precursores são bastante promissores. Os resultados obtidos durante a realização deste projeto não deixam dúvidas a respeito da potencialidade do Bombril® como catalisador para NTCs, uma vez que grande quantidade destes materiais foi produzida e que as condições experimentais ainda podem ser otimizadas. | - |
| Descrição: dc.description | Abstract: Carbon nanotubes (CNTs) have a structure formed by a graphene sheet rolled into a hollow cylinder with nanometric diameter. These materials have a great numberof possible technological applications, due their unique electrical, thermal and mechanical properties. There are different routes to CNTs production, among them thecatalytic chemical vapor deposition (CCVD), which involves the decomposition of a carbon feedstock (usually a hydrocarbon) over a metal catalyst, under controlled conditions of temperature and atmosphere. The objective of this work was the development of alternative CCVD routes for the large scale production of CNTs with low cost, using commercial iron foam (as forexample Bombril®) as catalyst. Besides its low cost and easy commercial availability, the iron foam Bombril® contains ? 98% of metallic iron, which represents another interesting characteristic that make it a suitable material to be used in CNTs synthesis. Several experiments were carried out and all obtained products, as well as the catalyst Bombril®, were characterized by X-ray diffractometry (XRD), Raman spectroscopy, transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM). Initial results of the synthesis starting from three different types of carbon feedstock (cyclohexane, toluene and benzene), at 900 ºC, showed that the growth of CNTs was more favored from decomposition of benzene. In this way, benzene wasmaintained as carbon feedstock and several other experimental variables were tested, such as pyrolysis temperature, position of the catalyst related to the furnace entrance,time of pyrolysis, time of thermal treatment after pyrolysis and previous thermal treatment of the iron foam (Bombril®) before pyrolysis. After the study of these experimental variables, it was observed that a largeamount of CNTs was obtained at 700 ºC with the catalyst positioned in the center of thereactor. The thermal treatment carried out after the benzene pyrolysis played a role key in the formation of these materials and indicated that the CNTs are probably growing from nanometric structures of graphitic carbon. These data were used for the proposition of a CNT growth mechanism. Other carbon feedstocks were tested, such as ethanol, toluene and xylene, and the initial results are promising. The results obtained during the accomplishment of this project do not leave doubts about the potentiality of iron foam (Bombril®) to function as catalyst to CNTs growth, once a large amount of these materials was produced and theexperimental conditions are still to be optimized. | - |
| Formato: dc.format | xxii, 138f. : il. algumas color., grafs., tabs. | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Relação: dc.relation | Disponível em formato digital | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Nanotubos de carbono | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Química | - |
| Título: dc.title | Utilização de esponja de lã de aço comercial como catalizador para a síntese de nanotubos de carbono | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional - Rede Paraná Acervo | |
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