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http://hdl.handle.net/1843/50926| Type: | Dissertação |
| Title: | Desenvolvimento de um composto cimentício fotocatalítico com adições de g-C3N4 e grafeno |
| Other Titles: | Development of a photocatalytic cementitious compound with g-C3N4 and graphene |
| Authors: | Bianca da Silva Lima Miconi Costa |
| First Advisor: | Manuel Noel Paul Georges Houmard |
| First Co-advisor: | Tarcizo da Cruz Costa de Souza |
| First Referee: | Luiz Orlando Ladeira |
| Second Referee: | Fernando do Couto Rosa Almeida |
| Third Referee: | Péter Ludvig |
| Abstract: | A ineficiência no quesito durabilidade e manutenção das construções faz com que uma grande quantidade de materiais seja consumida. Por conseguinte, o desenvolvimento de materiais avançados é necessário para que essa situação possa ser revertida. Neste contexto, a fotocatálise é vista como uma das “alternativas verdes” mais promissoras. Além de contribuir para uma melhor qualidade do ar através da decomposição de contaminantes, esse processo ainda pode ser explorado em materiais de construção de maneira a promover propriedades autolimpantes. Assim sendo, os principais objetivos com a realização dessa pesquisa são: 1) verificar a eficiência da atividade fotocatalítica de pastas de cimento produzidas com a combinação de dois nanomateriais, um deles ainda pouco explorado em matrizes cimentícias: o g-C3N4; 2) examinar a influência dos nanomateriais nas propriedades reológicas, mecânicas e fotocatalíticas em pastas de cimento. Considerando uma possível sinergia do g-C3N4 com o grafeno e almejando um aumento da resistência mecânica, este também foi adicionado à matriz cimentícia. Os materiais compósitos foram então caracterizados e avaliados nos estados fresco e endurecido. No tocante à resistência mecânica, os maiores ganhos foram obtidos com as pastas que continham grafeno, chegando a 17,7% de aumento na resistência à compressão e 13% de aumento na resistência à tração na flexão. O g-C3N4 não promoveu alterações mecânicas significativas, quando incorporado em teores intermediários ou altos. Por outro lado, do ponto de vista reológico, o g-C3N4 foi o maior responsável por grandes alterações no estado fresco. Para verificar a atividade fotocatalítica, foi avaliada a taxa de remoção do corante indicador azul de metileno em água com o tempo. As amostras com a maior porcentagem de g-C3N4, com ou sem grafeno, foram as que apresentaram os melhores resultados deste parâmetro, alcançando praticamente 60% de remoção do corante. Este trabalho indica uma significante tendência de aplicação prática do g-C3N4 e do grafeno para a produção de materiais compósitos cimentícios com capacidades fotocatalíticas potencialmente aprimoradas. |
| Abstract: | Inefficiency in terms of durability and maintenance in buildings causes a large consumption of materials. Therefore, the development of advanced materials is necessary to be able to reverse this situation. In this context, photocatalysis is seen as one of the most promising “green alternatives”. In addition to contribute to a better air quality through the decomposition of contaminants, this process can still be explored in construction materials to promote self-cleaning properties. Therefore, the main objectives of this research are: 1) verify the efficiency of the photocatalytic activity of a cement paste manufactured with the combination of two nanomaterials, one of them still few studied in cementitious matrices: the g-C3N4; 2) check the influence of the nanomaterials on the rheological, mechanical, and photocatalytic properties of cement pastes. Considering a possible synergy between the g-C3N4 and graphene materials and aiming to improve the mechanical strength, graphene was also added to the cementitious matrix. The composite materials were then characterized and evaluated in the fresh and hardened states. Regarding the mechanical strength, the greatest gains were obtained with pastes containing graphene, reaching a 17.7% increase in compressive strength and a 13% increase in flexural tensile strength. The graphitic carbon nitride did not promote significant mechanical changes when incorporated at intermediate or high levels. On the other hand, from a rheological point of view, the g-C3N4 was the most responsible for large changes in the fresh state. To determine the photocatalytic activity, the removal rate of methylene blue dye in water as a function of the time was evaluated. The samples with the highest percentage of g-C3N4, with or without graphene, were the ones showing the best results for this parameter, reaching approximately 60% of dye removal. This research indicates a significant trend for the practical application of g-C3N4 and graphene to produce cementitious composite materials with potentially enhanced photocatalytic capabilities. |
| Subject: | Construção civil Materiais de construção Cimento Grafeno Reologia Fotocatálise |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MATERIAIS E DA CONSTRUÇÃO CIVIL |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Construção Civil |
| Rights: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/50926 |
| Issue Date: | 23-Jun-2022 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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| Dissertação Bianca Miconi DESENVOLVIMENTO DE UM COMPOSTO CIMENTÍCIO FOTOCATALÍTICO COM ADIÇÕES DE gC3N4 E GRAFENO.pdf | Dissertação apresentada por Bianca Miconi à Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Construção Civil. | 6.27 MB | Adobe PDF | View/Open |
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