Preparação e caracterização de pontos de carbono e material carbonoso nanoestruturado a partir da celulose e nanocristais de celulose

• Autor(a) principal: Debora Rosa da Silva Souza
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-ARJUMH
• topic: nanocristais de celulose; Celulose; material carbonoso; pontos de carbono; Nanopartículas; Celulose; Físico-química; Cristal whiskers; Nanotecnologia; Carbono

 A celulose é um polímero de ocorrência natural, sendo este o principal constituinte da biomassa. Variadas estruturas de carbonopodem ser preparadas a partir da biomassa, gerando materiais em escala micro ou nanométrica. Neste trabalho foram utilizadas fibras de celulose de eucalipto e nanocristais de celulose (NCC) produzidos da mesma fonte, como precursores para o processo de obtenção de material carbonoso através de diferentes métodos, envolvendo a pirólise, a carbonização hidrotérmica assistida por microondas ea carbonização através da desidratação ácida e oxidação. Os materiais preparados foram caracterizados quanto às suas propriedades estruturais, morfológicas e óticas.De uma maneira geral, a pirólise da celulose e de NCC permitiu a formação de estruturas com formato de folhas, bastões, estruturas aglomeradas e em formato esférico, com diferentes tamanhos, além da formação de pontos de carbono (PC), quando o precursor utilizado foram os NCC. PC também foram obtidos por meio da carbonização hidrotérmica de NCC assistida por microondas, obtendo-se estruturas nanométricas quase esféricas de diâmetro entre 1,7 a 4,6 nm, que fluorescem na região entre 400-500nm, dependendo do comprimento de onda de excitação. A metodologia de carbonização por desidratação ácida e oxidação (CDAO)foi bastante eficiente para obtenção de PC com dispersão de tamanho homogênea, com média de diâmetro em torno de 2,35nm. Comportamentos emissivos típicos de pontos de carbono foram observados para as amostras produzidas neste trabalho, que apresentaram dependência entre comprimento de onda de excitação e fluorescência, e emissões na região do azul do espectro visível. Variadas técnicas de caracterização foram utilizadas, como FTIR, MET, espectroscopia UV-vis, espectroscopia de fluorescência, análises térmicas, dentre outras. Os PC apresentaram uma superfície altamente funcionalizada, com muitos grupos oxigenados (carboxílicos, carbonílicos, fenólicos, etc), o que possibilitou a execução de reações de modificação da superfície dos mesmos. Os PC obtidos via CDAO foram submetidos à modificação dos grupos superficiais (passivação de superfície) com tetraetilenopentamina (TEPA) e PEG1500N, além de modificação com hidrato de hidrazina. As propriedades óticas, estruturais e morfológicas dos pontos de carbono foram avaliadas após a passivação.