Síntese, modificação química e caracterização de óxido de grafeno preparado via eletroquímica

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: PEREIRA, Nelson Gustavo Alves
• Orientador(a): GONZALEZ, Maria Elena Leyva
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Materiais para Engenharia
• Departamento: IFQ - Instituto de Física e Química
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Óxido de grafeno; Esfoliação eletroquímica; Dependência da condutividade com a temperatura; Funcionalização de oxido de grafeno; Dopagem
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2441

O grafeno é um material do século XXI com ótimas propriedades mecânicas, ópticas e elétricas, com grande variedade de aplicações tecnológicas e, cuja matéria prima é um material abundante na natureza. Porém, sua produção em grande escala ainda é um desafio para a ciência. Neste sentido a presente dissertação de Mestrado visa estudar uma metodologia simples capaz de preparar óxido de grafeno (OG) a partir da esfoliação eletroquímica de grafite, assim como sua funcionalização com anidrido ftálico (f-OG) e posterior dopagem com íons Cu2+ e Ag+. A esfoliação eletroquímica do grafite (ânodo) foi realizada em célula eletroquímica usando H2SO4 1M como eletrólito e potencial inicial positivo de 2,3V, este potencial foi incrementado gradativamente até 10V. O óxido de grafeno obtido foi caracterizado por Análise Termogravimétrica (TGA), Calorimetria exploratória diferencial (DSC), Espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR), Espectroscopia UV vis, Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Todas as técnicas de caracterização avaliadas confirmaram a incorporação de grupos funcionais contendo oxigênio (hidroxilas, carboxilas e epóxi), portanto a oxidação do grafite. A comprovação da esfoliação do grafite a óxido de grafeno foi confirmada por DRX, mostrando o pico de difração do grafeno e, por MEV a partir da morfologia de camadas superpostas de grafeno. O estudo da condutividade elétrica (σ, S/m) com a temperatura (T, K) também confirmou a obtenção do óxido de grafeno, mostrando a curva σ versus T o comportamento de semimetal do grafeno. A funcionalização com anidrido ftálico foi comprovada por FTIR mostrando-se uma diminuição da concentração de grupos OH no f-OG. A dopagem do f-OG foi comprovada por MEV-EDS. O EDS confirmou a presença dos íons Cu2+ e Ag+ na superfície da amostra. O comportamento da condutividade com a temperatura mostrou que as amostras apresentam tanto um comportamento de semicondutor quanto de semimetal.