Design computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2 : controlando fluidos supercríticos nanoconfinados

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Celaschi, Yuri Menzl
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=76813
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Caetano Rodrigues Miranda
id UFBC_077a55bcffc1d138082d470276fa858e
oai_identifier_str oai:BDTD:76813
network_acronym_str UFBC
network_name_str Repositório Institucional da UFABC
repository_id_str
spelling Design computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2 : controlando fluidos supercríticos nanoconfinadosMESOESTRUTURAS DE SÍLICACONFINAMENTO DE CO2PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABCOrientador: Prof. Dr. Caetano Rodrigues MirandaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014.Neste trabalho, estudamos os efeitos de confinamento de CO2 em estruturas mesoporosas de sílica. Inicialmente modelamos quatro canais cilíndricos de diferentes diâmetros (1, 2, 3, 4nm), a partir de uma matriz computacional de sílica amorfa. Os canais foram criados utilizando código próprio baseado no método Monte Carlo com algoritmo Metropolis. O código permite criar diferentes ambientes químicos na superfície do canal, isto é, gerar diferentes proporções de terminações SiOH, SI(OH)2 e Si(OH)3, de modo a descrever distintos graus de hidrofilicidade da superfície. As propriedades estruturais, de transporte e termodinâmicas do CO2 confinado nos poros foram determinadas via simulações de dinâmica molecular. Os potenciais interatômicos utilizados foram o EPM-2 para o CO2 e Cruz-Chu para a mesoestrutura. Variamos a pressão entre 50 e 200 atm, mantendo a temperatura constante em 300K. A variação de terminações de SiOH foram de 13%, 50%, 87% e 100%. Foi obtido que a função radial de pares não se altera significativamente com a pressão, hidrofilicidade ou diâmetro dos canais. O perfil de densidade mostrou que o CO2 tem preferência de adsorver na superfície dos canais. Observamos que o CO2 apresenta diferenças em suas propriedades de transporte quando se encontra em regime nanoconfinado, sendo o coeficiente de difusão duas ordens de magnitude menor quando confinado em relação ao bulk do CO2 na fase supercrítica. A difusão aumenta entre 50 e 100 atm (fase gasosa) permanecendo constantes nas demais pressões (fase supercrítica). Também é observado que a difusão aumenta com o aumento do raio dos canais e se mantém aproximadamente constante quando se varia a hidrofilicidade da superfície. Obtivemos que a tensão interfacial cresce à medida que a hidrofilicidade aumenta, o mesmo ocorrendo com o aumento do diâmetro e da pressão. Essas características indicam que o CO2 é um fluído com propriedades interessantes para injeção em processos de recuperação melhorada de petróleo e no contexto de captura e sequestro de CO2, de ser adsorvido em estruturas mesoporosas de sílica.We have studied the effects of confined CO2 in mesoporous silica structures. Four channels with different diameters (1, 2, 3, 4 nm) have been computationally modeled using an amorphous silica matrix. The channels were created using an own code based on the Monte Carlo method with Metropolis algorithm. In order to describe different degrees of hydrophilicity of the surface, this code allows us to create different chemical environments onto to the surface of the channels by generating different ratios of terminations SiOH, Si(OH)2 and Si(OH)3. The structural, thermodynamic and transport properties of confined CO2 in the silica pores were studied using classical molecular dynamics. The interactions between atoms were described by applying the EPM-force field for CO2 and the Cruz-Chu one to mesostructure. The mixing potential rules by Lorentz-Berthelot has been used. The pressure was varied between 50 and 200 atm, keeping the temperature constant at 300K. Variations of SiOH terminations were 13%, 50%, 87% and 100%. The obtained radial distribution functions do not change significantly with pressure, hydrophilicity or channel diameter. Density profile shows that CO2 adsorbs preferentially on the surface of the channel. The CO2 has significant differences on its transport properties when it is in a nanoconfined regime compared with the bulk one. Diffusion coefficient for confined CO2 was found to be two orders of magnitude smaller than the bulk CO2 in the supercritical phase. It is also noted that the diffusion increases with increasing radius of the channel, and it remains approximately constant by varying the surface hydrophilicity. It also increases between 50 and 100 atm (gas phase) and then does not change significantly at higher pressure (supercritical phase). The interfacial tension increases with increasing hydrophilicity and the same behavior occurs with increasing diameter and pressure. These physical-chemical properties indicates that CO2 is an interesting fluid for enhanced oil recovery and in the context of Carbon capture and storage (CCS), CO2 was found to be adsorbed on mesoporous silica structures.Miranda, Caetano RodriguesRey, José Fernando QueirugaAntonelli, AlexCelaschi, Yuri Menzl2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf83 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=76813http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=76813&midiaext=70046http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=76813&midiaext=70045Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=76813porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-03-24T11:31:26Zoai:BDTD:76813Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-03-24T11:31:26Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
dc.title.none.fl_str_mv Design computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2 : controlando fluidos supercríticos nanoconfinados
title Design computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2 : controlando fluidos supercríticos nanoconfinados
spellingShingle Design computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2 : controlando fluidos supercríticos nanoconfinados
Celaschi, Yuri Menzl
MESOESTRUTURAS DE SÍLICA
CONFINAMENTO DE CO2
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABC
title_short Design computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2 : controlando fluidos supercríticos nanoconfinados
title_full Design computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2 : controlando fluidos supercríticos nanoconfinados
title_fullStr Design computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2 : controlando fluidos supercríticos nanoconfinados
title_full_unstemmed Design computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2 : controlando fluidos supercríticos nanoconfinados
title_sort Design computacional de mesoestruturas de sílica para captura e sequestro de CO2 : controlando fluidos supercríticos nanoconfinados
author Celaschi, Yuri Menzl
author_facet Celaschi, Yuri Menzl
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Miranda, Caetano Rodrigues
Rey, José Fernando Queiruga
Antonelli, Alex
dc.contributor.author.fl_str_mv Celaschi, Yuri Menzl
dc.subject.por.fl_str_mv MESOESTRUTURAS DE SÍLICA
CONFINAMENTO DE CO2
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABC
topic MESOESTRUTURAS DE SÍLICA
CONFINAMENTO DE CO2
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABC
description Orientador: Prof. Dr. Caetano Rodrigues Miranda
publishDate 2014
dc.date.none.fl_str_mv 2014
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=76813
url http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=76813
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=76813&midiaext=70046
http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=76813&midiaext=70045
Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=76813
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
83 f. : il.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFABC
instname:Universidade Federal do ABC (UFABC)
instacron:UFABC
instname_str Universidade Federal do ABC (UFABC)
instacron_str UFABC
institution UFABC
reponame_str Repositório Institucional da UFABC
collection Repositório Institucional da UFABC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1801502095302459392

Registros relacionados