Doutorado Multicêntrico em Química

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Navegando Doutorado Multicêntrico em Química por Autor "Justino, Danielle Diniz"

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    Estudo da influência do grau de funcionalização de óxidos de grafeno sobre a adsorção de moléculas modelo em processos de remoção e em células de Li-S para armazenamento de energia
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-12-20) Justino, Danielle Diniz; Ortega, Paulo Fernando Ribeiro; Trigueiro, João Paulo Campos; Lavall, Rodrigo Lassarote; http://lattes.cnpq.br/2697679778703686; http://lattes.cnpq.br/9658097765240301; http://lattes.cnpq.br/5477183227065922; http://lattes.cnpq.br/6882150825707542; Ortega, Paulo Fernando Ribeiro; Trigueiro, João Paulo Campos; Amaral, Fábio Augusto do; Ferreira, Guilherme Max Dias; Siqueira Júnior, José Roberto; Santos Júnior, Garbas Anacleto dos
    Os Materiais grafênicos, como óxidos de grafeno (GO) e óxidos de grafeno reduzido (rGO), têm se destacado como adsorventes promissores devido às suas propriedades únicas, incluindo alta resistência mecânica, condutividade elétrica e versatilidade óptica. Esses materiais vêm sendo amplamente explorados para a remoção de contaminantes em meio aquoso, com foco na maximização da capacidade de adsorção. No entanto, a presença de grupos funcionais oxigenados introduz defeitos na estrutura e reduz a densidade eletrônica do sistema ?-conjugado, alterando o mecanismo de adsorção, especialmente para adsorvatos aromáticos. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo investigar como o grau de funcionalização dos rGOs influencia o mecanismo de adsorção de corantes orgânicos, como o índigo carmim (IC) e o azul de metileno (AM), e avaliar a aplicação desses materiais na adsorção de polissulfetos em baterias de lítio-enxofre (Li-S). Os rGOs foram sintetizados por redução térmica em diferentes temperaturas (300, 700 e 1000 °C), resultando em materiais com teores variados de grupos funcionais oxigenados. Para os estudos com corantes, as isotermas de adsorção foram ajustadas por um modelo de multicamadas finitas (MCF) baseado em mecânica estatística. Os resultados demonstraram que a interação rGO-corante ocorre predominantemente via empilhamento ?-?, formando entre uma e duas camadas de adsorção. A remoção de grupos funcionais da superfície dos rGOs favoreceu a maximização da capacidade de adsorção dos corantes, atingindo 208 mg g?¹ para AM e 320 mg g?¹ para IC, além de reduzir a energia de adsorção e aumentar a fração de moléculas adsorvidas em orientação paralela. Em relação às baterias Li-S, a célula sem membrana alcançou uma capacidade específica de 866 mA h g?¹ a 0,1C, com perda média de 6 C g?¹ por ciclo. A incorporação de membranas à base de rGOs aumentou as capacidades específicas, com destaque para o rGO300@FWCNT, que atingiu 1143 mA h g?¹ a 0,1C e 618 mA h g?¹ a 4C, com perda média de 4 C g?¹ por ciclo. Os separadores funcionais à base de grafeno demonstraram eficácia na retenção de capacidade, com os rGOs mais funcionalizados adsorvendo maiores quantidades de polissulfetos polares, minimizando a autodescarga, o envenenamento do ânodo e maximizando a capacidade específica das células