Obtenção e caracterização de óxido de grafeno decorado com nanopartículas de cobre - Broliatto, Giovani Betoni (My University, 2020)
Graphene has been gaining prominence in recent research due to its unique properties. Its high cost of obtaining brought with it the alternative of studying derivatives of this material, such as graphene oxide (GO), being similar to graphene, both in its structure and in properties. It is possible to adapt this compound through the deposition of metallic nanoparticles, expanding its applications through the synthesis of a nanocomposite. The aim of this study was to obtain and characterize this composite, through the synthesis of graphene oxide and subsequent deposition of copper nanoparticles. Copper was the metal of choice because it contains a nature similar to that of noble metals (high quality metals) and is relatively cheaper. To synthesize graphene oxide, the Hummers? method was used, using commercial graphite as a raw material. The deposition of copper nanoparticles was performed using magnetron sputtering, and 3 deposition times were evaluated for 2 operating powers: 1, 2 and 3 min for 20 and 50 W. The graphene oxide sample was evaluated using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), being able to verify the formation of the functional groups present in the compound in comparison to commercial graphite. The morphology of the samples was analyzed by scanning electron microscopy with field emission gun (SEM-FEG), where the formation of small clusters of metal between the layers of the GO was observed, in addition to the presence of impurities. A qualitative study was carried out by energy dispersion X-ray spectroscopy (EDS), in which it was found that the copper concentration increases as the operating time and power increase. The quantitative analysis of the copper content deposited in each sample was carried out by atomic flame absorption spectrometry (FAAS), which can confirm the direct influence of the deposition time and the operating power, where as the parameters are increased, more copper is deposited. The study of the electrical resistivity of pure OG and the nanocomposite was carried out through the analysis of different methodologies carried out in the literature to evaluate the conductivity of compounds similar to graphene oxide decorated with copper nanoparticles, where an increase in conductivity was observed when increasing the weight percentage of copper in the sample. [resumo fornecido pelo autor]
O grafeno vem ganhando destaque nas pesquisas recentes por apresentar propriedades únicas. Seu alto custo de obtenção trouxe consigo a alternativa de estudo de substitutos deste material, como o óxido de grafeno (OG), sendo semelhante ao grafeno, tanto em sua estrutura como em propriedades. É possível adaptar este composto através da deposição de nanopartículas metálicas, ampliando suas aplicações através da síntese de um nanocompósito. O objetivo deste estudo foi obter e caracterizar este compósito, através da síntese do óxido de grafeno e posterior deposição de nanopartículas de cobre. O cobre foi o metal escolhido por conter natureza semelhante à dos metais nobres (metais de elevada qualidade) e ser relativamente mais barato. Para sintetizar o óxido de grafeno, foi utilizado o método de Hummers, utilizando grafite comercial como matéria-prima. A deposição das nanopartículas de cobre foi realizada através do magnetron sputtering, e foram avaliados 3 tempos de deposição para 2 potências de operação: 1, 2 e 3 min para 20 e 50 W. A amostra de óxido de grafeno foi avaliada através da espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), podendo verificar a formação dos grupos funcionais presentes no composto em comparação ao grafite comercial. A morfologia das amostras foi analisada por microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG), onde observou-se a formação de pequenos aglomerados do metal entre as camadas do OG, além da presença de impurezas. Um estudo qualitativo foi realizado por espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDS), no qual constatou-se que a concentração de cobre aumenta conforme aumenta-se o tempo e a potência de operação. A análise quantitativa do teor de cobre depositado em cada amostra foi realizada por espectrometria de absorção atômica de chama (FAAS), podendo confirmar a influência direta do tempo de deposição e da potência de operação, onde conforme aumenta-se os parâmetros, mais cobre é depositado. O estudo da resistividade elétrica do OG puro e do nanocompósito foi realizado através da análise de diferentes metodologias realizadas na literatura para avaliar a condutividade de compostos similares ao óxido de grafeno decorado com nanopartículas de cobre, onde observou-se um aumento na condutividade ao aumentar a porcentagem em massa de cobre na amostra. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Grafeno; Nanopartículas; Nanocompósitos (Materiais)