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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/73279| Tipo: | Tese |
| Título : | Materiais carbonáceos sustentáveis em benefício da remediação ambiental e armazenamento de energia |
| Título en inglés: | Sustainable carbonaceous materials for the benefit of environmental remediation and energy storage |
| Autor : | Vieira, Laís Helena e Sousa |
| Tutor: | Fechine, Pierre Basilio Almeida |
| Co-asesor: | Ferreira, Odair Pastor |
| Palabras clave : | Material carbonáceo.;Nanocompósitos carbonáceos magnéticos;Filmes finos;Adsorventes magnéticos;Armazenamento de energia |
| Fecha de publicación : | 2023 |
| Citación : | VIEIRA, Laís Helena e Sousa. Materiais carbonáceos sustentáveis em benefício da remediação ambiental e armazenamento de energia. 2023. 162 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023. |
| Resumen en portugués brasileño: | Materiais carbonáceos (MCs) do tipo carvão hidrotérmico e nanocompósitos foram preparados por carbonização hidrotérmica (CHT), seguido da ativação termoquímica a partir de distintas fontes de carbono: glicose, celulose e bagaço de cana-de-açúcar (biomassa in natura). Os MCs foram estudados em função de suas propriedades físico-químicas visando aplicação em remediação ambiental e armazenamento de energia. Os nanocompósitos carbonáceos magnéticos (MCN) foram preparados a partir da CHT da glicose, na presença de Fe3+, seguida de ativação termoquímica com KOH, a fim de obter incremento na área superficial específica, porosidade e transformação em fase magnética. Os MCs foram obtidos a partir da carbonização hidrotérmica de celulose e bagaço de cana-de-açúcar com e sem a presença de Fe3+ e ativados termoquimicamente com KOH. Independente da fonte de carbono, semelhanças estruturais quanto ao encapsulamento do óxido de ferro na matriz carbonácea, a presença predominante da fase magnetita após ativação e propriedade textural de elevada área superficial (> 700 m2·g-1) e microporosidade foram observados nos nanocompósitos. Ensaios de adsorção com o corante catiônico azul de metileno (AM) foram realizados para avaliar a multifuncionalidade do material (adsorção seguida de separação magnética). A amostra de melhor desempenho apresentou capacidade de remoção de 570 mg·g-1 à temperatura ambiente. Todas as amostras obtidas a partir do bagaço de cana foram processadas em filmes finos via rota interfacial líquido-líquido (liquid/liquid interfacial route - LLIR). Essa metodologia garantiu a formação de amostras transparentes, com espessura de 18 a 157 nm. Os filmes finos obtidos a partir do bagaço de cana-de-açúcar após ativação apesentaram os maiores valores de capacitância específica volumétrica (Cv), 442 e 83 F·cm-3. Com os MCNs obtido a partir da glicose foi possível apresentar um modelo para obter materiais carbonáceos a partir de diferentes biomassas (celulose e bagaço de cana). Assim, partindo da mesma metodologia de preparação foi possível obter materiais multifuncionais como alternativa de desenvolvimento de eletrodos para armazenamento de energia, assim como adsorventes magnéticos. |
| Abstract: | Carbonaceous materials (CMs) such as hydrochar and carbonaceous nanocomposite were prepared by hydrothermal carbonization (HTC) followed by thermochemical activation from different carbon sources: glucose, cellulose and sugarcane bagasse (in natura biomass). The CMs were studied in terms of their physicochemical properties for application in environmental remediation and energy storage. Magnetic carbonaceous nanocomposites (MCN) were prepared by HTC of glucose in the presence of Fe3+, followed by thermochemical activation with KOH to increase the specific surface area, porosity and transformation into magnetic phase. The CMs were obtained from hydrothermal carbonization of cellulose and sugarcane bagasse with and without Fe3+ and thermochemically activated with KOH. Regardless of the carbon source, structural similarities were observed regarding the encapsulation of iron oxide in the carbonaceous matrix, the predominant presence of the magnetite phase after activation, and high specific surface area (> 700 m2·g-1) and microporosity of the nanocomposites. Adsorption tests with the cationic dye methylene blue (MB) were carried out to evaluate the multifunctionality of magnetic nanocomposites (adsorption followed by magnetic separation). The sample with the best performance had a removal capacity of 570 mg·g-1 at room temperature. All samples obtained from sugarcane bagasse were processed into thin films via the liquid-liquid interfacial route (LLIR). This methodology ensured the formation of transparent and thin films with a thickness ranging from 18 and 157 nm. The thin films obtained from sugarcane bagasse after activation presented the highest values of volumetric specific capacitance, (Cv), 442 and 83 F·cm-3. With the MCNs obtained from glucose, it was possible to present a model for obtaining carbonaceous materials from different biomasses (cellulose and sugarcane bagasse). Thus, based on the same preparation methodology, it was possible to obtain multifunctional materials as an alternative for the development of electrodes for energy storage, as well as magnetic adsorbents. |
| URI : | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/73279 |
| Aparece en las colecciones: | DQAFQ - Teses defendidas na UFC |
Ficheros en este ítem:
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