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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/17721
Tipo: | TCC |
Título: | Estudo computacional da interação do grafeno com gases do efeito estufa. |
Autor(es): | Nascimento, Vinícius Henrique da Cruz |
Primeiro Orientador: | Moura Júnior, Renaldo Tenório de |
Resumo: | Dentre os diferentes sensores de gás baseados em semicondutores, o grafeno é um material semicondutor que apresenta grande destaque neste assunto, devido a sua precisão na detecção de uma variedade de gases. A dopagem no grafeno com outros elementos pode alterar as propriedades das superfícies de grafeno que são usadas como sensores para gases do efeito estufa à base de nitrogênio (NH3, NO, NO2 e N2O). Neste contexto, o estudo teórico computacional, do ponto de vista de ligação química, ajuda a entender o comportamento dos pares ácido-base formados entre superfícies de grafeno pura e dopada com os gases a base de nitrogênio. Para a realização deste estudo teórico foram executados cálculos de modelos computacionais de análise de ligação química, baseados na teoria do funcional da densidade (Density Funcional Theory – DFT), para obter propriedades de ligação química. Os dopantes boro, alumínio e gálio foram selecionados com o intuito de formarem pares ácido-base de Lewis com as moléculas de gás. As metodologias computacionais de análises de ligação química utilizadas foram: a teoria quântica de átomos em moléculas (Quantum Theory of Atoms in Molecules – QTAIM) e o modelo de recobrimento da ligação química (Chemical Bond Overlap Properties – OP). As propriedades obtidas para os sistemas moleculares grafeno-gás variam de acordo com a mudança dos dopantes e dos tamanhos das folhas de grafeno. As interações entre o grafeno Al@ e B@ demostraram ser mais eficientes e apresentaram uma seletividade maior com os gases, em comparação com a folha de grafeno pura. |
Abstract: | Among the different gas sensors based on semiconductors, graphene is a semiconductor material that stands out on this subject, due to its precision in detecting a variety of gases. Doping in graphene with other elements can alter the properties of graphene surfaces that are used as sensors for nitrogen-based greenhouse gases (NH3, NO, NO2 and N2O). In this context, the theoretical computational study, from the point of view of chemical bonding, helps to understand the behavior of acid-base pairs formed between surfaces of pure graphene and doped with nitrogen-based gases. In order to carry out this theoretical study, computational models of chemical bond analysis were performed, based on the density functional theory (Density Functional Theory - DFT), to obtain chemical bond properties. Boron, aluminum and gallium dopants were selected in order to form Lewis acid-base pairs with the gas molecules. The computational methodologies of chemical bond analysis used were: the quantum theory of atoms in molecules (Quantum Theory of Atoms in Molecules - QTAIM) and the chemical bond covering model (Chemical Bond Overlap Properties - OP). The properties obtained for the graphene-gas molecular systems vary according to the change in the dopants and the sizes of the graphene sheets. The interactions between graphene Al @ and B @ have been shown to be more efficient and have a higher selectivity with gases, compared to pure graphene sheet. |
Palavras-chave: | Grafeno. Dopantes. Gases. Modelos computacionais. |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Química e Física |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/17721 |
Data do documento: | 23-Abr-2020 |
Aparece nas coleções: | TCC - Química - CCA |
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