Please use this identifier to cite or link to this item: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40669
Title in Portuguese: Síntese e caracterização de materiais à base de carbono para aplicação como sensor de gás
Title: Synthesis and characterization of carbon-based materials for application as a gas sensor
Author: Sales, Bárbara Maria Campos
Keywords: Carbono.
Sensor.
Óxido de ferro.
Metanol.
Issue Date: 2019
Citation: SALES, Bárbara Maria Campos. Síntese e caracterização de materiais à base de carbono para aplicação como sensor de gás. 2019. 141 f. Tese (Doutorado em Química) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: O desenvolvimento de pesquisas envolvendo a síntese de materiais tem possibilitado a preparação de amostras com aplicabilidade em áreas como adsorção, catálise e sensores. Dentre estas, é crescente o estudo em sensores devido ao vasto campo de aplicação. Materiais contendo carbono do tipo sp2 como grafeno, grafite e nanotubos de carbono, por exemplo, tem grande potencial de uso nesse campo, devido a propriedades como condutividade, estabilidade química e baixo custo. Tais materiais que possuam carbono em sua estrutura podem ser obtidos a partir da decomposição de compostos orgânicos ou como subprodutos de testes catalíticos, em que há deposição de substâncias orgânicas na superfície do catalisador utilizado na reação, a base de carbono. A sensibilidade desses materiais, para o uso em sensores, pode ainda ser melhorada através da funcionalização ou da adição de um outro elemento (metal ou óxido metálico) em sua composição. Portanto, preparou-se materiais contendo metais/óxidos metálicos imersos em uma matriz carbonácea para serem utilizados como sensores, sendo o carbono proveniente da decomposição do biopolímero quitosana, e das reações de desidrogenação do etilbenzeno e reforma a seco do metano. Deste modo, na primeira etapa do trabalho, foram sintetizadas amostras contendo diferentes proporções entre quitosana/ferro, assim como uma amostra contendo apenas quitosana (Q). Na segunda parte da tese, os materiais sintetizados na etapa anterior foram submetidos à reação de desidrogenação do etilbenzeno e na terceira etapa, sintetizou-se um catalisador contendo níquel e testado na reação de reforma a seco do metano. Após os procedimentos de síntese, caracterizou-se os materiais por TGA/DTA, TPO, FTIR, DRX, Espectroscopia Mössbauer, TPR, Isotermas de adsorção/dessorção de N2, Espectroscopia Raman e MEV. Os testes como sensor de gás, para metanol, com as amostras resultantes dos diversos processos de síntese, foram realizados em diferentes temperaturas e concentrações de metanol, verificando-se a variação da corrente em função do tempo. Os testes indicaram um bom desempenho do material, com melhor resultado observado na amostra oriunda da reação de reforma a seco do metano, sugerindo a utilização da amostra como sensor para metanol. Realizou-se ainda, com a amostra de maior proporção Qts/Fe, um teste de adsorção com o corante azul de metileno em solução aquosa e foi verificado que o material pode ser aplicável também na adsorção de corantes, sendo sua remoção da solução facilitada por meio do magnetismo da amostra.
Abstract: The development research with a synthesis material has possible to the preparation of samples with applicability in areas as adsorption, catalysis and sensors. Among them, it is important to develop tools for the broad field of application. Materials containing sp2 carbon such as graphene, graphite and carbon nanotubes, for example, have great potential for use in this field due to properties such as conductivity, chemical stability and low cost. Such materials that have carbon in their structure can be obtained from the decomposition of organic compounds or as by-products of catalytic tests, in which there is deposition of organic substances on the surface of the catalyst used in the reaction, the carbon base. The sensitivity of these materials for use in sensors can further be improved by functionalization or addition of another element (metal or metal oxide) in their composition. Therefore, materials containing metals/metal oxides immersed in a carbonaceous matrix were prepared for use as sensors, carbon being derived from the decomposition of the chitosan biopolymer, and the dehydrogenation reactions of ethylbenzene and dry reforming of the methane. Thus, in the first stage of the work, samples containing different chitosan/iron ratios were synthesized, as well as a sample containing only chitosan (Chts). In the second part of the thesis, the materials synthesized in the previous step were subjected to the dehydrogenation reaction of ethylbenzene and in the third step, a nickel containing catalyst was synthesized and tested in the dry reforming reaction of methane. After the synthesis procedures, the materials were characterized by TGA/DTA, TPO, FTIR, XRD, Mössbauer spectroscopy, TPR, N2 adsorption/desorption isotherms, Raman spectroscopy and SEM. The gas sensing tests for methanol with the samples resulting from the various synthesis processes were carried out at different temperatures and methanol concentrations, and the current variation was verified as a function of time. The tests indicated a good performance of the material, with a better result observed in the sample from the dry reforming reaction of methane, suggesting the use of the sample as a sensor for methanol. The adsorption test with the methylene blue dye in aqueous solution was also carried out with the higher proportion Chts/Fe sample and it was verified that the material could also be applied in the adsorption of dyes, its removal of the solution facilitated by sample magnetism.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40669
metadata.dc.type: Tese
Appears in Collections:DQAFQ - Teses defendidas na UFC

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2019_tese_bmcsales.pdf6,75 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.