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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AN5PF7| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Permeação de gases através de membrana composta por grafeno epoli(dimetilsiloxano) |
| Authors: | Mariana Ogando Paraense |
| First Advisor: | Katia Cecilia de Souza Figueiredo |
| First Co-advisor: | Andre Santarosa Ferlauto |
| First Referee: | Cristiano Piacsek |
| Second Referee: | Thiago Henrique Rodrigues da Cunha |
| Abstract: | Membranas compostas de uma monocamada e uma bicamada de grafeno sobre polidimetilsiloxano (PDMS) foram sintetizadas e caracterizadas neste trabalho. A síntese de grafeno por meio da deposição química a partir da fase vapor (CVD) permitiu a obtenção de grafeno monocamada de alta qualidade. A transferência da camada degrafeno do substrato de cobre para o PDMS não alterou significativamente a sua estrutura, não existindo evidências de geração extra de defeitos. O método de transferência por via úmida com o auxílio do polimetilmetacrilato (PMMA) se mostrou mais efetivo, originando membranas com propriedades de barreira até 30% superiores se comparadas às elaboradas sem o uso do PMMA. Na espectroscopia Raman, identificaram-se as bandas D, G e 2D, características do grafeno. A análise dos mapas Raman indicou que a transferência do grafeno ocorreu em toda a superfície das amostras. Na microscopiade força atômica, a monocamada e a bicamada de grafeno sobre PDMS não são planas, e um padrão ondulatório com cristas e vales pontiagudos, distribuídos de forma heterogênea, aparece nas imagens 3D da superfície. Na permeação de gases, as membranascompostas de grafeno/PDMS estão distantes do limite superior de Robeson para o par CO2=N2. A seletividade ao par CO2=N2 se manteve constante para todas as amostras e próxima a 6,5. As camadas de grafeno adicionadas ao PDMS foram capazes de reduzir a permeabilidade aos gases CO2 e N2 em até 32%, evidenciando o seu potencial em aplicações de barreiras para gases |
| Abstract: | The preparation of monolayer and bilayer graphene composite membranes supported by poly(dimethylsiloxane) (PDMS) as well as the analysis of the transfer and characterization of materials was carried out in this work. The synthesis of graphene by chemical vapor deposition (CVD) enabled the growth of high quality samples. The transfer of monolayer graphene from the copper substrate to PDMS did not significantly change its structure and there was no generation of extra defects. The wet transfer method with poly(methylmethacrylate) (PMMA) is more effective in producing membranes with barrier properties, overlapping by 30% the properties of the membranes without PMMA. In Raman spectroscopy, it was observed D, G and 2D bands near theircommon values for graphene. Raman maps indicated that the transfer of graphene was performed in the whole area of the samples. Atomic-force microscopy (AFM) revealed that the monolayer and bilayer of graphene supported by PDMS is not flat, and that a wave pattern, with valleys and hills, appears in the 3D image of the surface. In gas permeation tests, the composite membranes of graphene and PDMS were distant of the Robeson upper bound for the pair CO2=N2. The selectivity of the pair CO2=N2 was constant and near 6.5 for all samples. The layers of graphene over PDMS were capable of reducing the permeability of the gases CO2 e N2 in 32%, revealing their potential as a gas barrier device for gas separation applications. |
| Subject: | Dióxido de carbono Nitrogênio Engenharia quimica Deposição quimica de vapor |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AN5PF7 |
| Issue Date: | 21-Feb-2017 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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