Utilização de RMN no estado sólido em uma abordagem multinuclear para estudo de materiais carbonosos porosos.
| Ano de defesa: | 2017 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Espírito Santo
BR Doutorado em Física Centro de Ciências Exatas UFES Programa de Pós-Graduação em Física |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufes.br/handle/10/7383 |
Resumo: | This work is concerned with a study of activated carbons prepared by physical and chemical activation, using solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy in a multinuclear approach. The activated carbons were obtained starting from the endocarp of babassu coconut (EB), either by physical activation (with steam named as EBF samples) or by chemical activation (using H3P O4 named as EBP samples). The activated carbons exhibited high speci c surface area, with values depending on the experimental conditions used in each synthesis. The 1H NMR spectra of the EBF samples showed two major peaks with chemical shifts changing as a function of the activation temperature. The broader peak was associated with 1H nuclei in aromatic groups, the other being associated with adsorbed water. In order to better understand these results, hydrated samples of milled graphites were also studied by 1H NMR, allowing the identi cation of a signi cant variation of the chemical shift of the peak due to adsorbed water as a function of the increase in the milling time (which caused structural changes in the milled graphites). The chemical nature of the phosphorus-containing species in the EBP samples was studied by 1H, 13C and 31P solid-state NMR spectroscopy, including 2D 1H -31 P correlation experiments, which allowed the detection of the formation of di erent phosphorus compounds (mostly containing phosphate groups) embedded into the porous carbon network. Due to the natural occurrence of silicon compounds in the endocarp of babassu coconut, the chemical activation with H3P O4 was found to produce silicon pyrophosphate nanocrystals. Nanocomposites containing nanostructured Al compounds were obtained by impregnation of EBF and EBP samples with Al(NO3)9H2O, followed by heat treatments at di erent temperatures; 27Al NMR spectra were used to analyze the coordination type of the Al3+ cations present in each sample, which was changed depending on the heat treatment temperature. |
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Utilização de RMN no estado sólido em uma abordagem multinuclear para estudo de materiais carbonosos porosos.Activated carbonPorous materialsEndocarp of babassu coconutsolid-state NMRCarvão ativadoMateriais porososEndocarpo de babaçuRMN no estado sólidoFísica53This work is concerned with a study of activated carbons prepared by physical and chemical activation, using solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy in a multinuclear approach. The activated carbons were obtained starting from the endocarp of babassu coconut (EB), either by physical activation (with steam named as EBF samples) or by chemical activation (using H3P O4 named as EBP samples). The activated carbons exhibited high speci c surface area, with values depending on the experimental conditions used in each synthesis. The 1H NMR spectra of the EBF samples showed two major peaks with chemical shifts changing as a function of the activation temperature. The broader peak was associated with 1H nuclei in aromatic groups, the other being associated with adsorbed water. In order to better understand these results, hydrated samples of milled graphites were also studied by 1H NMR, allowing the identi cation of a signi cant variation of the chemical shift of the peak due to adsorbed water as a function of the increase in the milling time (which caused structural changes in the milled graphites). The chemical nature of the phosphorus-containing species in the EBP samples was studied by 1H, 13C and 31P solid-state NMR spectroscopy, including 2D 1H -31 P correlation experiments, which allowed the detection of the formation of di erent phosphorus compounds (mostly containing phosphate groups) embedded into the porous carbon network. Due to the natural occurrence of silicon compounds in the endocarp of babassu coconut, the chemical activation with H3P O4 was found to produce silicon pyrophosphate nanocrystals. Nanocomposites containing nanostructured Al compounds were obtained by impregnation of EBF and EBP samples with Al(NO3)9H2O, followed by heat treatments at di erent temperatures; 27Al NMR spectra were used to analyze the coordination type of the Al3+ cations present in each sample, which was changed depending on the heat treatment temperature.Este trabalho é dedicado ao estudo de materiais carbonosos porosos ativados física e quimicamente, tendo como principal ferramenta a técnica de ressonância magnética nuclear (RMN) no estado sólido em uma abordagem multinuclear. Os carvões ativados foram obtidos utilizando como precursor o endocarpo de babaçu (EB). As amostras ativadas fisicamente (usando vapor de água) foram nomeadas de EBF, enquanto que as amostras ativadas quimicamente (usando H3PO4) foram nomeadas de EBP. Os carvões ativados apresentaram alta área superficial específica, com valores dependendo das condições experimentais utilizadas em cada processo de ativação. Os espectros de RMN de 1H das amostras EBF mostraram dois picos principais com deslocamentos químicos variáveis com a temperatura de ativação. O pico mais largo foi associado aos núcleos 1H em grupos aromáticos, sendo o outro associado à água adsorvida. Foram ainda investigadas amostras hidratadas de grafites moídos, sendo identificada uma variação significativa no deslocamento químico do pico associado à água adsorvida em função do aumento no tempo de moagem (que causou alterações estruturais nos grafites moídos). Nas amostras EBP tratadas termicamente, a natureza química dos compostos contendo fósforo foi estudada por RMN de 1H, 13C e 31P no estado sólido, incluindo experimentos 2D de correlação 1H -31 P, onde foi possível detectar a formação de diferentes compostos de fósforo nos poros do carvão. Devido à ocorrência natural de compostos de silício no EB, a ativação química com H3PO4 produziu nanocristais de pirofosfato de silício. Nanocompósitos contendo compostos de alumínio nanoestruturados foram obtidos por impregnação de carvões ativados das séries EBF e EBP com Al(NO3)9H2O, seguida de tratamentos térmicos em diferentes temperaturas; espectros de RMN de 27Al foram utilizados para investigar o tipo de coordenação dos cátions Al3+ presentes em cada amostra, a qual foi modificada dependendo da temperatura de tratamento térmico.Universidade Federal do Espírito SantoBRDoutorado em FísicaCentro de Ciências ExatasUFESPrograma de Pós-Graduação em FísicaFreitas, Jair Carlos Checon deScopel, Wanderlã LuisBueno, Thiago Eduardo PedreiraAlfonso, Jorge Luis GonzalezBonagamba Tito JoséGontijo, Leonardo CabralLopes, Thierry Ramos2018-08-01T21:59:50Z2018-08-012018-08-01T21:59:50Z2017-09-06info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisTextapplication/pdfLOPES, Thierry Ramos. Utilização de RMN no estado sólido em uma abordagem multinuclear para estudo de materiais carbonosos porosos. 2017. 154 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Exatas, Vitória, 2017.http://repositorio.ufes.br/handle/10/7383porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-06-28T18:06:28Zoai:repositorio.ufes.br:10/7383Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-06-28T18:06:28Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false |
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