Casca de arroz como precursora de carbono para obtenção de grafeno

• Autor(a) principal: Perez, Diego Marisco
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4651
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Engenharia; Casca de arroz; Carbono; Grafeno; Microscopia eletrônica de varredura; Engineering; Rice husk; Carbon; Graphene; Scanning electron microscopy

Este trabalho tem por objetivo realizar um estudo da síntese e caracterização da cinza da casca de arroz (CCA) com finalidade a obtenção de uma cinza com alto teor de carbono, para a produção de grafeno ativado com hidróxido de potássio (KOH). Para isso, utilizou-se métodos de queimas distintas em diferentes temperaturas com duração de queimas variadas, onde os produtos foram analisados por fluorescência de raios X (FRX), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia Raman (RAMAN), análise elementar CHN (CHN) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Na síntese da cinza, rimeiramente, realizou-se uma prévia seleção da casca do arroz, que foi lavada com água destilada e, posteriormente, secada por 24 h em estufa a 100 ºC. Após estes procedimentos, a casca de arroz foi submetida a três métodos de queimas distintos: queima em forno mufla (FN), queima em forno tubular a vácuo (FC) e queima em forno tubular com fluxo contínuo de gás nitrogênio (FG), com a finalidade de determinar o comportamento da casca do arroz durante a carbonização em diferentes ambientes. Nos três métodos, todas as amostras foram submetidas a queimas de diferentes temperaturas (400, 500, 600 e 700 °C), sendo que para cada temperatura foram usados diferentes tempos (20, 40, 60 e 120 minutos). Após a caracterização das cinzas da casca de arroz, foi escolhida a amostra do forno tubular a vácuo carbonizada à 500 °C por 60 minutos (FC 500-60) por conter adequada porcentagem de carbono amorfo e apresentar melhor custo/benefício na sua produção, se comparado aos demais métodos. Para a produção do grafeno, 1 g da cinza da amostra escolhida foi ativada com 4g KOH nas temperaturas de 700, 750, 800 e 850 °C durantes 2 horas com o objetivo de determinar a melhor temperatura de ativação. No entanto foi obtido grafeno apenas na temperatura de 850 °C (GFN 850), onde o material apresentou no espectro Raman picos definidos nas bandas D, G e 2D. Isso indica a presença de carbono ordenado, porém com defeitos na estrutura, sendo estimado a obtenção de 4 a 8 camadas de grafeno, onde o nanomaterial apresentou morfologia semelhante a papel corrugado. Estes resultados mostram que é possível gerar grafeno a partir de materiais alternativos e usando tecnologias de baixo custo.