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As nanofibras de carbono são nanoestruturas cilíndricas contendo camadas de grafeno empilhadas sob a forma de cones ou placas.
Os nanotubos de carbono são um tipo particular de nanofibras de carbono em que as camadas de grafeno estão enroladas longitudinalmente formando cilindros perfeitos, simples ("single-wall") ou concêntricos ("multi-wall').
Nanofibras de carbono de baixo custo, com diâmetros na gama de 100-200 nm, podem ser produzidas por decomposição catalítica de hidrocarbonetos gasosos ou monóxido de carbono, na presença de catalisadores metálicos como ferro, cobalto, níquel, e algumas das suas ligas, a temperaturas na gama de 400-1000°C; este processo é designado por "catalytic chemical vapor deposition".
Graças as suas características texturais, resistência mecânica e inércia química, as nanofibras de carbono são a priori bons candidatos para processos de controlo ambiental, em que podem funcionar como suportes de partículas catalíticas nanométricas.
Contudo, a inércia química, que é um atributo positivo para um suporte catalítico, permitindo evitar reacções secundarias indesejáveis, pode ser prejudicial no que se refere a ancoragem dos precursores dos catalisadores metálicos. Assim, é necessário promover a funcionalização controlada das nanofibras para permitir a ancoragem (por ligação covalente ou por meio de forças de van der Waals) de diferentes tipos de compostos contendo o componente catalíticamente activo. Isto exige o desenvolvimento e utilização de métodos para caracterizar, numa escala muito localizada, os efeitos das modificações introduzidas na superfície das nanofibras, e para identificar os compostos formados após ancoragem dos precursores das fases activas nos materiais funcionalizados.
O estudo das interacções entre o precursor da fase metálica e o suporte de carbono modificado está focado na optimização das propriedades dos centros activos da superfície e da sua homogeneidade q  |
Resumo
As nanofibras de carbono são nanoestruturas cilíndricas contendo camadas de grafeno empilhadas sob a forma de cones ou placas.
Os nanotubos de carbono são um tipo particular de nanofibras de carbono em que as camadas de grafeno estão enroladas longitudinalmente formando cilindros perfeitos, simples ("single-wall") ou concêntricos ("multi-wall').
Nanofibras de carbono de baixo custo, com diâmetros na gama de 100-200 nm, podem ser produzidas por decomposição catalítica de hidrocarbonetos gasosos ou monóxido de carbono, na presença de catalisadores metálicos como ferro, cobalto, níquel, e algumas das suas ligas, a temperaturas na gama de 400-1000°C; este processo é designado por "catalytic chemical vapor deposition".
Graças as suas características texturais, resistência mecânica e inércia química, as nanofibras de carbono são a priori bons candidatos para processos de controlo ambiental, em que podem funcionar como suportes de partículas catalíticas nanométricas.
Contudo, a inércia química, que é um atributo positivo para um suporte catalítico, permitindo evitar reacções secundarias indesejáveis, pode ser prejudicial no que se refere a ancoragem dos precursores dos catalisadores metálicos. Assim, é necessário promover a funcionalização controlada das nanofibras para permitir a ancoragem (por ligação covalente ou por meio de forças de van der Waals) de diferentes tipos de compostos contendo o componente catalíticamente activo. Isto exige o desenvolvimento e utilização de métodos para caracterizar, numa escala muito localizada, os efeitos das modificações introduzidas na superfície das nanofibras, e para identificar os compostos formados após ancoragem dos precursores das fases activas nos materiais funcionalizados.
O estudo das interacções entre o precursor da fase metálica e o suporte de carbono modificado está focado na optimização das propriedades dos centros activos da superfície e da sua homogeneidade química. Esta componente mais fundamental do projecto é absolutamente necessária, de forma a estabelecer o mecanismo mais provável das reacções catalíticas que ocorrem na superfície dos catalisadores. Assim, nesta fase do projecto, os nanomateriais serão convenientemente caracterizados, tanto a nível estrutural como molecular, usando um conjunto de técnicas de caracterização de superfícies disponíveis nos vários laboratórios intervenientes, tanto em Portugal como em Espanha.
O projecto tem outros objectivos mais aplicados, ligados a utilização dos nanocatalisadores sintetizados em vários processos de interesse ambiental, tais como a oxidação catalítica de compostos orgânicos presentes em águas contaminadas, nomeadamente por oxidação catalítica húmida, ozonização catalítica, e electro-oxidação; redução selectiva de grupos aromáticos dos poluentes orgânicos, tendo em vista a sua transformação em compostos biodegradáveis; e remoção de nitratos em agua por redução catalítica com hidrogénio. O objectivo último destes estudos cinéticos e catalíticos é obter nanocatalisadores com maior actividade e selectividade para os processos estudados, em comparação com os catalisadores disponíveis no mercado, que são genéricos e não foram desenvolvidos para uni processo específico. |