Efeito da dopagem de Mn no espinélio MgAl2O4, do tratamento térmico e da adição de Aloe vera na síntese de Nanotubos de Carbono

• Autor(a) principal: Ferreira, Pedro Paulo Linhares
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/53348
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Nanotubos de carbono; Catalisadores; Síntese verde; Aloe vera; Espinélio

Descobertos em meados de 1990, os nanotubos de carbono (NTC) possuem propriedades especiais que ampliam a sua gama de aplicações. Os NTC’s podem ser produzidos a partir da reação de decomposição do metano na presença de catalisadores. Entretanto, a qualidade e quantidade dos NTC’s produzidos depende fortemente da estrutura e propriedades dos catalisadores. Assim, o objetivo desta tese foi avaliar a relação dos parâmetros de síntese dos catalisadores de Ni suportados no MgAl2O4 dopado com Mn, obtidos usando o extrato verde de Aloe vera para produção de nanotubos de carbono. Para tanto, os suportes dos catalisadores foram sintetizados via combustão assistida por microondas, logrando duas rotas. A primeira foi utilizando apenas água; e a segunda usando Aloe vera como agente quelante. Ambas as rotas tiveram o objetivo de dopar os sítios A e B com íons de Mn no MgAl2O4 para a avaliação das suas características. Do suporte sintetizado, parte foi submetido a calcinação a 900 °C por 3h e parte permaneceu sem o tratamento térmico. Então, os materiais foram impregnados com 50% de níquel e submetidos a tratamento térmico (550 °C/3h). O catalisador formado foi levado a unidade catalítica para ativação e, em seguida para a síntese dos nanotubos de carbono. Os suportes foram caracterizados por difração de raios X (DRX). Os catalisadores também foram submetidos a DRX e análise térmica (TG). Os nanotubos foram caracterizados por Raman, MEV-FEG e TG. Os resultados de DRX indicaram que os íons dos suportes foram substituídos em diferentes proporções, bem como a mesma análise mostrou a impregnação bem-sucedida do níquel. Os NTC junto com os catalisadores foram analisados por espectroscopia de raman, análise térmica (TG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados de Raman apontaram a formação dos nanotubos de carbono em todos os catalisadores, com relação IG/ID > 1, indicando uma cristalinidade do material formado. A relação entre os resultados das análises térmica (TG) e de espectroscopia Raman indica que o catalisador de níquel impregnado no MgAl2O4 com o Mn2+ substituído no sítio A, sintetizado utilizando Aloe vera e calcinado a 900 °C (Ni/MnSAAV900) produziu NTC’s menos defeituosos (IG/ID = 1,42), porém com menor produção de NTC (4%p). Em contrapartida, o catalisador de níquel impregnado no MgAl2O4 com o Mn2+ substituído no sítio B, sintetizado utilizando Aloe vera e calcinado a 900 °C (Ni/Mn-SBAV900) mostrou uma relação IG/ID = 0,77, revelando NTC’s mais defeituosos, mas com um pouco mais que o dobro de NTC’s formados. As micrografias corroboraram com as demais análises, assinalando a formação dos nanotubos de carbono. A metodologia adotada usando síntese verde mostrou-se como uma via para a produção de nanotubos de carbono.