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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83454| Tipo: | Tese |
| Título: | Avaliação de carbon dots como inibidor de corrosão – efeito do elemento de dopagem |
| Autor(es): | Queiroz, Carlos Henrique Barbosa |
| Orientador: | Araújo, Walney Silva |
| Palavras-chave em português: | Carbon Dots;Inibidor;Corrosão;Dopagem;Nanomateriais |
| Palavras-chave em inglês: | Inhibitor;Corrosion;Doping;Nanomaterials |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | QUEIROZ, Carlos Henrique Barbosa. Avaliação de carbon dots como inibidor de corrosão : efeito do elemento de dopagem. 2025. 133 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | Nanomateriais à base de carbono têm despertado crescente interesse no desenvolvimento de novas tecnologias em distintas áreas de pesquisa. Dentre eles, destacam-se os Carbon Dots (CDs), nanopartículas que apresentam propriedades atrativas como elevada solubilidade aquosa, alta razão área-volume, baixa toxicidade e facilidade de funcionalização. Tais características favorecem o uso desses nanomateriais como potenciais inibidores de corrosão, uma das formas de mitigação de corrosão mais relevante nos últimos anos e que apresenta uma crescente demanda por novas moléculas que sejam eficientes e ambientalmente agradáveis. Neste trabalho, CDs foram sintetizados por rota hidrotérmica do tipo bottom-up com variação nos precursores químicos a fim de obter diferentes composições elementares: CDs sem dopagem, dopados com nitrogênio (N-CDS) e co-dopados com nitrogênio e enxofre (NS-CDS). O objetivo foi avaliar a eficácia dessas partículas como inibidores de corrosão para aço carbono em meio salino saturado com dióxido de carbono (CO₂), além de investigar os efeitos de variáveis operacionais, como temperatura e pressão. A caracterização físico-química das partículas foi realizada por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de absorção na região do ultravioleta-visível (UV-Vis), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). A avaliação do desempenho anticorrosivo foi conduzida por técnicas eletroquímicas, como voltametria potenciodinâmica linear (VPL), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), ensaios gravimétricos e análises morfológicas por microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), AFM e espectroscopia Raman. Os resultados demonstraram que a presença de heteroátomos aumentou significativamente o desempenho das partículas, sendo que as NS-CDS apresentaram a maior eficiência, com valores superiores a 95% em condições severas de ensaio, incluindo temperatura de 60 °C e pressão de 10 bar. Os dados eletroquímicos indicaram elevação expressiva na resistência à transferência de carga, enquanto os ensaios de microscopia revelaram formação de uma camada protetora contínua e aderente, compatível com mecanismo de adsorção química. A atuação superior das partículas NS-CDS evidencia seu potencial como inibidores de corrosão eficientes, versáteis e ambientalmente amigáveis, com aplicabilidade promissora em ambientes industriais agressivos |
| Abstract: | Carbon-based nanomaterials have attracted increasing interest in the development of new technologies across various research fields. Among them, Carbon Dots (CDs) stand out as nanoparticles exhibiting attractive properties such as high aqueous solubility, large surface-to-volume ratio, low toxicity, and ease of functionalization. Such characteristics favor the use of these nanomaterials as potential corrosion inhibitors, one of the most relevant corrosion mitigation strategies in recent years, which has shown a growing demand for new molecules that are both effective and environmentally friendly. In this work, CDs were synthesized via a bottom-up hydrothermal route with variation in chemical precursors to obtain different elemental compositions: undoped CDs, nitrogen- doped CDs (N-CDS), and nitrogen and sulfur co-doped CDs (NS-CDS). The objective was to evaluate the effectiveness of these particles as corrosion inhibitors for carbon steel in a saline medium saturated with carbon dioxide (CO2), as well as to investigate the effects of operational variables such as temperature and pressure. The physicochemical characterization of the particles was performed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), ultraviolet-visible absorption spectroscopy (UV-Vis), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), and transmission electron microscopy (TEM). The evaluation of anticorrosion performance was conducted using electrochemical techniques such as linear potentiodynamic voltammetry (LPV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), gravimetric tests, and morphological analyses by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), AFM, and Raman spectroscopy. The results demonstrated that the presence of heteroatoms significantly enhanced the particles’ performance, with NS-CDS showing the highest efficiency, reaching values above 95% under severe test conditions, including 60 °C temperature and 10 bar pressure. Electrochemical data indicated a marked increase in charge transfer resistance, while surface tests revealed the formation of a continuous and adherent protective layer consistent with a chemical adsorption mechanism. The superior performance of NS-CDS particles highlights their potential as efficient, versatile, and environmentally friendly corrosion inhibitors with promising applicability in aggressive industrial environments. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83454 |
| ORCID do(s) Autor(es): | https://orcid.org/0009-0007-6029-2841 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/9358104445572881 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0003-4254-5167 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/5265070571589358 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Embargado |
| Aparece nas coleções: | DEMM - Teses defendidas na UFC |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| 2025_tese_chbqueiroz.pdf 🔒 Disponível em 2027-11-15 | 4,94 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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