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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34887
Título: | Desempenho de estruturas metal-orgânicas como sensores de sulfeto de hidrogênio |
Título(s) alternativo(s): | Performance of metal-organic frameworks as hydrogen sulfide sensors |
Autor(es): | Volante, Emilly Karoline Tonini Silva |
Orientador(es): | Bezerra, Fabricio Maesta |
Palavras-chave: | Compostos organometálicos Detectores Sulfeto de hidrogênio Gases asfixiantes e venenosos Organometallic compounds Detectors Hydrogen sulphide Gases, Asphyxiating and poisonous |
Data do documento: | 20-Set-2024 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Londrina |
Citação: | VOLANTE, Emilly Karoline Tonini Silva. Desempenho de estruturas metal-orgânicas como sensores de sulfeto de hidrogênio. 2024. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2024. |
Resumo: | Os avanços nas pesquisas sobre materiais para detecção de gases tóxicos são de extrema relevância para garantir ambientes seguros e prevenir acidentes industriais e ambientais. Um desses gases é o sulfeto de hidrogênio (H2S), caracterizado pela sua alta toxicidade. Neste cenário, estruturas metal-orgânicas (MOFs) surgem como promissores materiais para a fabricação de sensores devido às suas propriedades únicas, como elevada porosidade e área específica. Deste modo, neste trabalho, diferentes estruturas metal orgânicas foram sintetizadas e investigadas quanto a capacidade de sensoriamento de H2S, comparando-as em termos de resposta colorimétrica. Para isso, as MOFs foram caracterizadas por diferentes técnicas, como microscopia eletrônica de varredura (MEV), difratometria de raios-X (DRX), e fisissorção de N2. Os materiais foram comparados em relação ao seu desempenho como sensores de H2S, avaliando a composição química e os aspectos colorimétricos das amostras após exposição ao gás. Foram avaliadas estruturas metal-orgânicas formadas por vários íons metálicos, como Cu, Zn, Al, Co, Ni e Zr, destacando suas propriedades estruturais e químicas para aplicação em sensores de gases. As MOFs de cobre (HKUST-1 e CuBDC) mostraram se as mais eficazes na detecção de H₂S, confirmando seu potencial como sensores colorimétricos. Além de selecionar a estrutura com maior capacidade de sensoriamento para sulfeto de hidrogênio, este estudo forneceu avaliações relevantes sobre as propriedades estruturais e texturais das MOFs. As mudanças observadas na composição química e nas características colorimétricas reforçam a utilidade das MOFs na detecção de gases tóxicos e a importância de otimizar suas propriedades para aplicações industriais. |
Abstract: | Advances in research on materials for toxic gas detection are of utmost importance to ensure safe environments and prevent industrial and environmental accidents. One such gas is hydrogen sulfide (H₂S), known for its high toxicity. In this context, metal-organic frameworks (MOFs) have emerged as promising materials for sensor fabrication due to their unique properties, such as high porosity and specific surface area. In this study, different MOF structures were synthesized and investigated for their H₂S sensing capability, comparing them in terms of colorimetric response. To achieve this, the MOFs were characterized using various techniques, including scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and N₂ physisorption. The materials were compared based on their performance as H₂S sensors, evaluating the chemical composition and colorimetric aspects of the samples after gas exposure. MOFs composed of various metal ions, such as Cu, Zn, Al, Co, Ni, and Zr, were assessed, with emphasis on their structural and chemical properties for gas sensing applications. Copper-based MOFs (HKUST-1 and CuBDC) proved to be the most effective in detecting H₂S, confirming their potential as colorimetric sensors. In addition to identifying the structure with the highest sensing capacity for hydrogen sulfide, this study provided valuable insights into the structural and textural properties of the MOFs. The observed changes in chemical composition and colorimetric characteristics reinforce the utility of MOFs for toxic gas detection and highlight the importance of optimizing their properties for industrial applications. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/34887 |
Aparece nas coleções: | LD - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais |
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