Tese de Doutorado #256: Diego Alves

Estudo e Aplicações de Nanomaterias Multifuncionais: Propriedades de Transporte de Nanotubos de Titanato e Novos Materias Baseados em Óxido de Grafeno

Autor: Diego Carvalho Barbosa Alves

Banca Avaliadora

André Santarosa Ferlauto (orientador), Física

UFMG

Daniel Cunha Elias, Física

UFMG

Clascídia Aparecida Furtado

CDTN/MG

Daniel Zanetti de Florio

CESC/UFABC

Rafael da Silva

LNNano/Campinas

Orientadores

André Santarosa Ferlauto (orientador)

Departamento de Física - UFMG

Resumo do Trabalho

Nesta tese, investigamos as propriedades e aplicações de dois nanomateriais multifuncionais, nanotubos de titanatos (TNTs) e óxido de grafeno (GO). Na primeira parte, os TNTs foram aplicados como sensor de hidrogênio e apresentaram resposta interessante, incluindo ótima sensibilidade a baixa temperatura de operação, que foi associada à modulação do transporte protônico na superfície dos TNTs. As propriedades de transporte dos TNTs foram investigadas pela técnica de espectroscopia de impedância. O estudo da dependência da condutividade com a temperatura, na faixa de 25 a 250°C, revelou dois regimes de condução: para T<150°C, um regime de condução protônico associado a moléculas de água adsorvidas e/ou estruturais; para T>150°C um regime de condução eletrônico. A energia de ativação do transporte eletrônico variou de acordo com o tratamento térmico prévio, indicando que o aquecimento promove mudanças na estrutura de defeitos dos TNTs. Na segunda parte, mostramos que nanopartículas de cobre suportadas em GO reduzido (rGO) atuam como um catalisador eficiente para redução eletroquímica de CO2. Observamos uma considerável redução do sobrepotencial eletroquímico e ótima estabilidade após vários ciclos. Além disso, demonstramos uma rota química para hidrogenação do óxido de grafeno. A espectroscopia Raman do material produzido revelou o surgimento de dois picos não usuais. Tal análise indica que átomos de hidrogênio foram incorporados a estrutura do rGO, sendo ligados covalentemente aos átomos de carbono de forma alternada como em uma cadeia do tipo trans-poliacetileno.