Espumas de carbono: síntese, caracterização e aplicação

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Araújo, Maria José Gomes de
• Orientador(a): Pergher, Sibele Berenice Castella
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Espuma de carbono; Agente de expansão; Glicerol; Propriedades texturais; Remoção de CO2
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27361

Espumas de carbono são materiais com estrutura porosa constituídas principalmente de macroporos, que apresentam alta área específica, peso leve, condutividade térmica e elétrica, elevada estabilidade térmica, sendo aplicadas como adsorventes, eletrodos, suportes para catalisadores, isolantes térmicos a altas temperaturas entre outros. Variados métodos e matérias primas foram usadas para síntese das espumas de carbono, entre essas se destacam as fontes de petróleo e derivados, porém com o limite e escassez destes, torna-se necessário a busca por matérias primas provenientes de fontes renováveis ou biomassa. Por esse motivo, esta pesquisa teve como objetivo sintetizar espumas de carbono usando a sacarose como fonte de carbono e os nitratos de alumínio, ferro e prata como agentes de expansão, além destes, espumas de carbono usando a montmorillonita como agente de reforço também foram produzidas. Por último, estudou-se a substituição da fonte de carbono sacarose por glicerol (biomassa) e os materiais foram aplicados para remoção de CO2. Para tanto, adotou-se uma metodologia já conhecida para obtenção destes materiais denominada expansão do precursor de carbono através da adição de agentes químico. Morfologia, estrutura, propriedades texturais, resistência mecânica e capacidade de adsorção de CO2 a 35°C foram avaliadas nas amostras obtidas. Observa-se que os nitratos de ferro, prata e alumínio foram eficientes como agentes de expansão na produção das espumas de carbono, contribuindo com a estrutura de poros interconectados e alta porosidade na faixa de 90%; as amostras apresentam boa superfície específica BET especialmente as sintetizadas com os nitrato de alumínio (EsAl) e nitrato de ferro (EsFe) com valores de 602 e 380 m2 /g, respectivamente. A adição do agente de reforço (montmorillonita) na produção das espumas de carbono mostra tendência na melhoria da resistência mecânica à compressão para as espumas EsAlAr (2,28 MPa) atribuído a boa dispersão do reforço na superfície das amostras. Ocorre substituição eficiente de até 50% em proporção de massa da sacarose por glicerol na síntese das espumas de carbono e nota-se aumento na superfície específica BET à medida que aumenta a proporção de glicerol nas espumas. Todas as amostras sintetizadas com o nitrato de ferro apresentam estrutura mais ordenada. A captura de CO2 a 35°C é eficiente nas espumas obtidas, destacando-se nas amostras sintetizadas com o nitrato de alumínio (EsAl) e nas amostras com proporções de glicerol de 10 e 30% (EsGl10 e EsGl30) com valor de captura de CO2 de 5,3 mmol.g-1 .