Estudo das relações termodinâmicas em materiais nanoestruturados aplicados a adsorção e sistemas com interfaces curvas

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Enil Almeida Brescia
• Orientador(a): Wander Luiz Vasconcelos
• Banca de defesa: Viviane Santos Birchal, Mariana Arruda Pereira, Rosa Maria Rabelo Junqueira, Jéssica de Oliveira Notório Ribeiro
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Departamento: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Adsorção; Materiais porosos; Interconectividade; Sistema heterogêneo; Interfaces curvas
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/44813

A síntese de novos materiais porosos hierarquicamente estruturados, em escala nanométrica, tem levantado questões sobre os métodos atuais de caracterização, por adsorção física. Devido à complexidade de um sistema de poros reais interconectados, a isoterma de adsorção pode ser uma combinação complexa de vários segmentos de poros e de difícil interpretação. Em sistemas heterogêneos, as propriedades podem ser modificadas e controladas por processamento do material, devido a mudança da microestrutura interna. Os efeitos capilares podem agir como força motriz, ou podem atuar como uma barreira no processamento do material. Neste trabalho foi realizada uma análise crítica da revisão da caracterização de materiais hierárquicos interconectados, por adsorção a gás, utilizando o modelo atual de poros independentes. Um material micro-mesoporoso de sílica (SBA-15) foi sintetizado por rota de Zhao (1998), analisado por FTIR e caracterizado por adsorção de gás (N2 ,77 K). Os espectros de FTIR das amostras de sílica mesoporosa apresentaram banda de estiramento C-H (2800 a 3100 cm-1) e banda de deformação C-H (1250 a 1500 cm-1) referente ao agente direcionador de estrutura P123, que foi removido após calcinação. O cálculo da área superficial para a sílica SBA-15 mostrou coeficientes de correlação r > 0,9990 e C > 0, validando o cálculo da área superficial de microporos presentes nas amostras. A distribuição do tamanho de poros calculada pelos métodos macroscópicos baseados na equação de Kelvin (BJH, HK, SF) subestimam o tamanho de mesoporos e microporos comparados com o método microscópico baseado em DFT (Density Functional Theory). Foi investigada a influência da quantidade de água de lavagem de lavagem dos sólidos precipitados na distribuição de tamanho de poros. A utilização de 100 ml (3 amostras) apresentou resultados reprodutíveis com distribuição uniforme de mesoporos, em um intervalo de tamanho de poros entre 4,0 e 6,0 nm. Os efeitos das interfaces curvas em sistemas heterogêneos de duas fases foram realizados pela derivação das condições de equilíbrio termodinâmico e aplicação das equações para os sistemas selecionados: unários (L-V) e (L-S) e sistema binário (S-S). A aplicação das condições de equilíbrio termodinâmico para sistemas heterogêneos de duas fases, com interfaces curvas, apresentou mudança nas propriedades, para partículas com dimensões menores que 1 µ. O excesso de energia de Gibbs (associada as interfaces curvas), calculada a partir das condições de equilíbrio termodinâmico, possibilitou prever o efeito das interfaces curvas nas propriedades dos sistemas heterogêneos unários e binários com partículas nanométricas.