ANÁLISE ELEMENTAR (AE)

A quantificação de nitrogênio foi determinada por análise elementar (Tabela 3), a qual mostrou uma maior quantidade de N (mmol/g) para o material GO-TRI, indicando uma melhor funcionalização para este material. GO-DI e GO-PENTA apresentaram quantidades próximas de N (mmol/g). Este resultado está de acordo com o resultado de TGA, que indicou uma maior perda de massa para o GO-TRI.

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Tabela 3: Análise elementar dos materiaisGO-DI, GO-TRI e GO-PENTA.

Material %C %H %N N (mmol/g)

GO-DI 42,82 4,47 10,94 7,80

GO-TRI 49,87 5,18 13,51 9,65

GO-PENTA 44,88 5,35 12,15 8,68

Os cálculos para se determinar a quantidade de nitrogênio por grama de amostra estão descritos abaixo.

Material GO-DI: 100 mg de amostra tem-se 10,94 mg N: 10,49 𝑚𝑔 14𝑚𝑔/𝑚𝑚𝑜𝑙= 0,781 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑁 0,781 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑁 0,1 𝑔 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎= 7,81 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 Material GO-TRI: 100 mg de amostra tem-se 13,51 mg N: 13,51 𝑚𝑔 14𝑚𝑔/𝑚𝑚𝑜𝑙= 0,965 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑁 0,965 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑁 0,1 𝑔 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎= 9,65 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 Material GO-PENTA: 100 mg de amostra tem-se 12,15 mg N: 12,15𝑚𝑔 14𝑚𝑔/𝑚𝑚𝑜𝑙= 0,868 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑁 0,868 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑁 0,1 𝑔 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎= 8,68 𝑚𝑚𝑜𝑙 𝑔 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎

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4.5 DIFRAÇÃO DE RAIOS X (DRX)

Os difratogramas de raios X do GO e dos GOs funcionalizados estão apresentados na Figura 10. O DRX do GO apresentou o pico (001) em 211,11° característico de uma distância interlamelar de 0,79 nm, mostrando que parte das folhas de GO voltaram a empilhar durante o processo de secagem, esta observação está de acordo com a literatura (Rani e col. 2014.). O pico de difração (001) nos GO-

DI, GO-TRI e GO-PENTA apareceu em 2 8,29° (d = 1,06 nm), 26,00°(d = 1,47 nm) e 28,29°(d = 1,06 nm), respectivamente. O aumento da distância interlamelar mostra que as aminas não apenas adsorveram na superfície das folhas, mas também foram intercaladas. O material GO-TRI foi o que apresentou um maior deslocamento das folhas, indicando que houve uma maior intercalação das aminas neste composto. Este resultado está de acordo com os resultados de análise elementar e TGA deste composto, os quais mostraram uma maior quantidade de grupos aminos para o GO-TRI. A presença de um halo amorfo na região de 220° é provavelmente devido à difração do suporte de vidro utilizado. Assim, foi realizado um experimento do suporte vazio, e este está apresentado junto aos difratogramas dos materiais, Figura 10.

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4.6 INTERAÇÕES DO MATERIAL COM CO2

Os experimentos de espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier por refletância difusa (IV-DRIFS) foram realizados para investigar as interações dos materiais GO, GO-DI, GO-TRI e GO-PENTA com moléculas de CO2. Estes experimentos foram realizados passando-se um fluxo de gás He (30 mL/min) durante 20 minutos para remoção de água e gases fracamente adsorvidos. Em seguida foi passado um fluxo de CO2 sobre os materiais durante 30 minutos, seguido por um novo fluxo de He (30 mL/min) durante 20 minutos para a remoção do excesso de CO2. Para eliminar o efeito da interferência das bandas do

GO nos espectros e proporcionar uma melhor análise e atribuição, o espectro do GO foi subtraído dos espectros do GO. Os espectros foram obtidos antes e depois

do fluxo de CO2 sobre as amostras (Figura 11).

Após fluxo de CO2 sobre o GO, os espectros de IV-DRIFTS registrados mostraram uma banda mais intensa em 2344 cm-1 a qual foi atribuída ao CO2 adsorvido fisicamente (fisissorção) em sua forma linear (Bacsikz e col., 2011) e/ou a presença de CO2 em fase gasosa. Adicionalmente, os harmônicos da banda em 2344 cm-1 foram observados em 3732 e 3622 cm-1 (Srikanth e Chuang, 2013).

Figura 11: Espectros de IV-DRIFTS do GO antes e depois de passar um fluxo de CO2.

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Os espectros de IV-DRIFTS dos materiais GO-DI (Figura 12), GO-TRI (Figura 13) e GO-PENTA (Figura 14) não apresentaram diferenças entre si. Assim, foi possível observar as mesmas bandas de absorção para todos os espectros. Portanto, será apresenta uma única discussão sobre o espectro do material GO-DI.

Em todos os espectros foram observadas as mesmas bandas antes e após o fluxo de CO2. O espectro do material GO-DI apresentou uma banda em 3573 cm-1 que é atribuída ao estiramento da ligação N-H (Srikanth e Chuang, 2013), mostrando a presença de grupos aminos livres. A banda em 2353 cm-1 é referente ao CO2 linearmente fississorvido. As bandas em 1670 cm-1 e 1370 cm-1 são referentes aos estiramentos das ligações C=O e C-N da espécie carbamato (N- COO-_{) (Srikanth e Chuang, 2013; Bacsikz e col., 2011). Adicionalmente, a banda em} 1523 cm-1 pode ser atribuída à espécie NH3+, que é formada durante a reação da amina com o CO2. A presença das bandas relativas à interação das aminas com o CO2 antes e depois do fluxo do gás mostra que estas já haviam reagido com o CO2 atmosférico, sendo necessário um pré-tratamento dos materiais com aquecimento para a quebra das ligações C-N. Contudo, não foi possível realizar esse As tentativas de atribuições das bandas observadas estão na Tabela 4.

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Figura 13: Espectros de infravermelho do GO-TRI antes e depois da

passagem do fluxo de CO2.

Figura 14: Espectros de infravermelho do GO-PENTA antes e depois da

passagem do fluxo de CO2.

Tabela 4: Dados de IV-DRIFT dos materiais GO, GO-DI, GO-TRI e GO-PENTA.

Região (cm-1_{) Atribuição} 3573 (N-H) amina 2353 (CO2) 1670 (C=O) amida 1523 (NH3+) 1370 (NCOO-₎

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5. CONCLUSÃO

Com o crescente aumento no interesse em obter novos materiais como alternativas à tecnologia de absorção química em soluções aquosas de aminas, neste trabalho foram preparados três novos materiais GO-DI, GO-TRI e GO-PENTA derivados do GO. Esses materiais foram caracterizados e estudos prévios de adsorção de CO2 utilizando a técnica de IV-DRIFTS foram realizados. As técnicas de caracterização de IV, TGA, DRX e AE mostraram a presença das aminas na superfície do GO, confirmando a obtenção dos mesmos. A análise por DRX revelou que os grupos aminos estão localizados tanto na superfície do GO como entre as folhas deste.

Os espectros de IV-DRIFTS mostraram bandas referentes aos carbamatos e íons amônio que caracterizam a reação entre o CO2 e os grupamentos aminos presentes nos GOs amino-funcionalizados, revelando que os materiais interagem quimicamente com moléculas de CO2.

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