Síntese e caracterização de óxido de grafeno a partir do açúcar de cana

Abstract

A classe de nanocarbonos gerou uma grande revolução na ciência de materiais. Diversos trabalhos de nanotecnologia estão focados no estudo de alótropos de carbono principalmente no grafeno, visando sua poderosa aplicação. O grafeno não é somente o alótropo mais fino, mas também o mais resistente. Ele é flexível e quase transparente absorvendo uma pequena porcentagem da luz. Diante das possibilidades, diversas técnicas de se obter grafeno e óxido de grafeno com fontes variadas foram desenvolvidas visando diminuir o seu custo de fabricação e ao mesmo tempo obter um produto de qualidade. Fontes biológicas de carbono se tornam mais acessíveis e menos nocivas ao meio ambiente que matérias de origem fóssil, fonte de grande parte do carbono utilizado nas indústrias. Uma das grandes aplicações do grafeno ou óxido de grafeno está na limpeza de águas residuais, um problema que afeta o planeta por conta de seus custos e eficiência de processo. O açúcar, uma fonte orgânica simples, pode se tornar grande alternativa no processo de grafitinização a partir da pirólise do açúcar cristal comum e caracterizado pela espectroscopia Raman, uma das ferramentas mais poderosas para caracterizar compósitos químicos. O espectro Raman oferece uma impressão digital das moléculas constituinte da amostra através da detecção de colisões inelásticas entre fótons de uma fonte de luz monocromática incidente e elétrons de uma amostra. O trabalho a seguir tem como objetivo caracterizar através do espectro Raman amostras de açúcar pirolisado a fim de obter óxido de grafeno. Foram realizados no açúcar, dois tipos de tratamentos térmicos diferentes com temperaturas de 250°C em atmosfera ambiente e 750°C em atmosfera controlada a N2 e ambos apresentaram curvas características de grafitinização.

The nanocarbon class was a major revolution in materials science. Several types of research are focused on the study of carbon allotropes mainly Graphene and its powerful application. Graphene is not only the thinnest allotrope but also the most resistant. It is flexible and almost transparent, absorbing a small percentage of the incident light. Several techniques for obtaining graphene and graphene oxide from different sources have been developed to reduce its manufacturing cost and at the same time obtain a quality product. Biological sources of carbon are more accessible and less harmful to the environment than fossil carbon, which is the source of the carbon used in industries. One of the great applications of graphene or graphene oxide is in cleaning wastewater, a problem that affects the planet due to its costs and process efficiency. Sugar, a simple organic source, can become a great alternative in the process of graphitization from the pyrolysis of common granulated sugar and its characterized by Raman spectroscopy, one of the most powerful tools to characterize chemical compounds. The Raman spectrum provides a fingerprint of the sample's molecules by the detection of inelastic collisions between photons from an incident monochromatic light source and the electrons in a sample. The following work aims to characterize through the Raman spectrum the pyrolyzed sugar to obtain graphene oxide. Two types of heat treatment were carried out on sugar, with a temperature of 250 ° C in ambient air and another 750° C in a controlled nitrogen environment.