Título: Avaliação da qualidade do óxido de grafeno obtido a partir de diferentes granulometrias de grafite

Título alternativo: Evaluation of the quality of graphene oxide based on different graphite granulometries

Autoria de: Matheus Vinicius Alves Campos

Orientação de: Jenaina Ribeiro Soares

Presidente da banca: Jenaina Ribeiro Soares

Primeiro membro da banca: Juliano Elvis de Oliveira

Segundo membro da banca: José Romão Franca

Palavras-chaves: Óxido de grafeno, síntese, Espectroscopia Raman, defeitos em nanomateriais, Microscopia Eletrônica de Varredura

Data da defesa: 21/08/2020

Semestre letivo da defesa: 2020-1

Data da versão final: 31/08/2020

Data da publicação: 31/08/2020

Referência: Campos, M. V. A. Avaliação da qualidade do óxido de grafeno obtido a partir de diferentes granulometrias de grafite. 2020. 28 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.

Resumo: Atualmente a nanotecnologia vem ganhando destaque no meio científico e tecnológico, e a busca por produzir materiais em nanoescala de maneira otimizada ainda é um grande desafio para a sua produção em escala industrial. Os nanomateriais à base de carbono, como o óxido de grafeno, tem ampla possibilidades de aplicações, como na produção de dispositivos eletrônicos de alta eficiência ou mesmo como reforço em compósitos poliméricos. O trabalho visa a otimização na produção de óxido de grafeno através da avaliação do rendimento, como também a qualidade do produto sintetizado, através da eficácia da oxidação do grafite aliado a presença de nanocamadas separadas em sua estrutura. O óxido de grafeno com essas características é relevantes em aplicações biológicas que, em geral, requerem boa hidrofilicidade e presença de estruturas nanométricas, além de serem interesssante para compósitos poliméricos, facilitando uma boa dispersão e boa interação do polímero com regiões oxidadas do óxido de grafeno. O presente trabalho compara duas rotas de síntese de óxido de grafeno a partir de diferentes granulometrias do grafite precursor. Uma das sínteses foi realizada com grafite de 300 µm, enquanto a outra, 150 µm. O óxido de grafeno foi produzido via esfoliação química do grafite e para avaliação da qualidade do nanomaterial produzido, foram realizadas, para ambas as rotas de síntese, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia Raman, com o intuído de fornecer características morfológicas e estruturais respectivamente. Para o óxido de grafeno com o grafite precursor de 150 µm, foi realizada Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) a fim de obter informações referentes as funções químicas inseridas no grafite com o processo de oxidação para produção do óxido de grafeno. Na análise estrutural, pode-se observar que houve efetiva inserção de defeitos na estrutura do óxido de grafeno de ambas às sínteses, porém com destaque ao grafite de menor granulometria, que apresentou no Raman, uma razão relativa entre as bandas D e G aumentada, mostrando assim maior efetividade na oxidação. Isso foi demostrado pela caracterização por infravermelho, garantindo assim a presença de funções orgânicas oxigenadas na amostra com grafite de menor granulometria. Também foram estudadas as imagens obtida pela técnica de Microscopia Eletrônica de Varredura, que foram condizentes com a morfologia do óxido de grafeno descrita pela literatura.

Abstract: Currently, nanotechnology is gaining notoriety in the scientific and technological milieu, and the quest to produce nanoscale materials in an optimized manner is still a major challenge for its production on an industrial scale. Carbon-based nanomaterials, such as graphene oxide, have wide application possibilities, such as in the production of high-efficiency electronic devices or even as reinforcement in polymeric composites. The work aims to optimize the production of graphene oxide through the evaluation of yield, as well as the quality of the synthesized product, through the effectiveness of graphite oxidation combined with the presence of separate nanolayers in its structure. Graphene oxide with these characteristics is relevant in biological applications that, in general, require good hydrophilicity and the presence of nanometric structures, in addition to being interesting for polymeric composites, facilitating a good dispersion and good interaction of the polymer with oxidized regions of graphene oxide. The present work compares two routes of graphene oxide synthesis from different grain sizes of the precursor graphite. One of the syntheses was carried out with graphite of 300 µm, while the other, 150 µm. Graphene oxide was produced via chemical exfoliation of graphite and to evaluate the quality of the produced nanomaterial, for both synthesis routes, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Raman Spectroscopy, with the intuition of providing morphological and structural characteristics respectively. For graphene oxide with the 150 µm precursor graphite, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) was performed in order to obtain information regarding the chemical functions inserted in the graphite with the oxidation process for the production of graphene oxide. In the structural analysis, it can be observed that there was an effective insertion of defects in the structure of the graphene oxide of both syntheses, but with emphasis on the graphite of smaller granulometry, which presented in Raman, a relative ratio between the bands D and G increased, thus showing greater effectiveness in oxidation. This was demonstrated by the infrared characterization, thus guaranteeing the presence of oxygenated organic functions in the sample with graphite of smaller particle size. The images obtained by the Scanning Electron Microscopy technique were also studied, which were consistent with the graphene oxide morphology described in the literature.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_de_materiais/20201201711829

URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/44862

Curso: G034 - ENGENHARIA DE MATERIAIS (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Matheus Vinicius Alves Campos e Universidade Federal de Lavras

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