Estudos teórico-experimentais de óxidos de grafeno funcionalizados com fósforo, nitrogênio e enxofre

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dc.contributor.advisor1Freitas, Jair Carlos Checon de
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000244742474
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3074997830683878
dc.contributor.authorCosta, Tainara Luiza Guerra
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-5738-9382
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8202894845484413
dc.contributor.referee1Balzaretti, Naira Maria
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-2797-8618
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8241565886284964
dc.contributor.referee2Pansini, Fernando Néspoli Nassar
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-8984-686X
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7331959117489023
dc.contributor.referee3Cunha Neto, Alvaro
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-1814-6214
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7448379486432052
dc.contributor.referee4Lacerda Junior, Valdemar
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000000282575443
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/9819471276433138
dc.contributor.referee5Fiorot, Rodolfo Goetze
dc.date.accessioned2024-05-30T01:42:01Z
dc.date.available2024-05-30T01:42:01Z
dc.date.issued2023-04-12
dc.description.abstractThe synthesis of graphene oxide is already widely discussed and studied in the literature since this nanomaterial exhibits several properties that make them useful for applications in different fields. Among these applications, the functionalization of graphene oxide has attracted great interest in recent years. Within this context, this work aims to study the functionalization of graphene oxide with phosphorus, nitrogen and sulfur, using experimental and computational methods. From the experimental point of view, the synthesis and characterization of functionalized oxides were carried out using different routes. Computational simulations were also performed, with the perspective of analyzing structural and chemical details of these materials from the study of properties such as the chemical shielding of the 13C, 31P and 15N nuclei and their respective chemical shifts in nuclear magnetic resonance spectra, besides the interaction energies. The computational models studied in this work, together with the syntheses and characterizations carried out, allowed the proposition that for phosphorus hybrids the presence of P is mainly due to P-O-C type bonds and adsorbed phosphate groups, evidenced by computational and experimental solid-state 13C and 31P NMR results. For nitrogen and sulfur synthesized hybrids, empirical studies showed the presence of N and S concentrations around 1.7 and 2.7 % (m/m), respectively. Furthermore, especially for nitrogen hybrids, the computational studies indicated the occurrence of adsorption in addition to C-N type bonds, which presented theoretical 15N chemical shifts compatible with those presented in the literature. These studies indicated that the interactions between GO and P/N are energetically viable and provided new information regarding the chemical shifts associated with 31P, 15N, and 13C nuclei in these types of materials. It is believed that the models studied and discussed here can contribute to future investigations involving functionalized graphene oxides, besides helping in the interpretation of 31P, 15N, and 13C NMR spectra obtained for materials with similar chemical structure.
dc.description.resumoAtualmente a síntese de óxido de grafeno já é amplamente discutida e estudada na literatura, uma vez que esse nanomaterial tem apresentado diversas aplicações. Em meio a essas aplicações a funcionalização do óxido de grafeno (OG) vem despertando elevado interesse nos últimos anos. Dentro desse contexto, este trabalho apresenta um estudo computacional e experimental sobre a funcionalização do óxido de grafeno com fósforo, nitrogênio e enxofre. Os resultados permitiram a análise detalhada sobre a funcionalização do óxido de grafeno, por meio da síntese e caracterização dos óxidos funcionalizados, e ainda a utilização de simulações computacionais, que visaram analisar detalhes estruturais e químicos desses materiais. A principal propriedade avaliada foi a blindagem dos núcleos de 13C, 31P e 15N e seus respectivos deslocamentos químicos em espectros de ressonância magnética nuclear (RMN), bem como as energias de interação. Os modelos computacionais estudados neste trabalho, juntamente com as sínteses e caracterizações realizadas, permitiram a proposição de que para híbridos obtidos a presença de P se dá principalmente por ligações do tipo P-O-C e adsorções, evidenciadas pelas análises de RMN 13C e 31P teóricas e análises de RMN em estado sólido experimentais. Para híbridos funcionalizados com N e S, os estudos experimentais mostraram a presença de concentrações de N e S em torno de 1,7 e 2,7 % respectivamente. Além disso, especialmente para híbridos funcionalizados com N, os estudos computacionais realizados indicaram a presença de possíveis adsorções, além de ligações do tipo C-N, as quais apresentaram valores de deslocamento químico de 15N teóricos compatíveis com os apresentados na literatura. Esses estudos indicaram que as interações entre OG e P/N são energeticamente viáveis e forneceram informações inéditas a respeito dos deslocamentos químicos de 31P, 15N e 13C para esses tipos de materiais. Acredita-se que os modelos aqui estudados e discutidos possam colaborar trabalhos futuros envolvendo óxidos de grafeno funcionalizados, bem como auxiliar na interpretação de espectros de RMN de 31P, 15N e 13C obtidos em materiais com estruturas químicas similares.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/16987
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Química
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
dc.rightsopen access
dc.subjectÓxido de grafeno
dc.subjectFuncionalização
dc.subjectRMN no estado sólido
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqQuímica
dc.titleEstudos teórico-experimentais de óxidos de grafeno funcionalizados com fósforo, nitrogênio e enxofre
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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