Caracterização e previsão de adsorção em materiais microporosos heterogêneos

dc.contributor.advisorSilva, Djalma Ribeiro Da
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0001-6902-149Xpt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2791074318745945pt_BR
dc.contributor.authorMontenegro, Danielle Lobo
dc.contributor.authorIDhttp://lattes.cnpq.br/3154345821589008pt_BR
dc.contributor.referees1Albuquerque, Anderson dos Reis
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4983201442276288pt_BR
dc.contributor.referees2Vieira, Davi Serradella
dc.contributor.referees2IDhttps://orcid.org/0000-0001-8353-6262pt_BR
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4185159774625471pt_BR
dc.contributor.referees3Silvino, Pedro Felipe Gadelha
dc.contributor.referees3IDhttps://orcid.org/0000-0002-0405-5813pt_BR
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9764420521988412pt_BR
dc.contributor.referees4Gonçalves, Daniel Vasconcelos
dc.contributor.referees4IDhttps://orcid.org/0000-0003-4286-8169pt_BR
dc.contributor.referees4Latteshttp://lattes.cnpq.br/7642194279500589pt_BR
dc.contributor.referees5Oliveira, José Carlos Alexandre de
dc.contributor.referees5IDhttps://orcid.org/0000-0002-9137-7481pt_BR
dc.contributor.referees5Latteshttp://lattes.cnpq.br/2534664728783506pt_BR
dc.date.accessioned2023-10-31T20:46:04Z
dc.date.available2023-10-31T20:46:04Z
dc.date.issued2023-01-24
dc.description.abstractThe microporous surface of heterogeneous materials is a challenge for the characterization of pore-size distribution by adsorption, which is still performed by phenomenological methods or approximate kernels. Molecular simulation using the Monte Carlo method in the Grand Canonical ensemble (GCMC) was combined with experimental gas adsorption to characterize and predict adsorption in γ-alumina and activated carbon. A new N2 kernel in γ-alumina slit-pore was proposed and presented a better performance in the description of the experimental N2 than models based on cylindrical pores. Two samples of γ-alumina were investigated and showed 12 to 22% of the total micropore volume, confirming experimental evidence of the γ- alumina morphological nature. For the first time in the literature, the heterogeneous pore model obtained by reactive molecular dynamics (rMD) was used to predict SO2 adsorption isotherms in activated carbon. The simulated isotherms obtained using heterogeneous model agree with the experimental data and satisfactorily reproduced SO2 adsorption at 298 K in C141 and WV1050 activated carbons. Improved characterization of heterogeneous materials should improve the microporous materials design suitable for different adsorption applications. The prediction of toxic gases adsorption isotherms such as SO2 in amorphous carbon using molecular simulation techniques will support researchers working with adsorption under critical operating conditions to design suitable adsorbent materials for different processes without laborious experimentspt_BR
dc.description.resumoA simulação molecular é uma ferramenta poderosa para prever a adsorção de gases e para caracterizar materiais microporosos. As isotermas de adsorção foram calculadas usando o método de Monte Carlo aplicado ao ensamble Grande Canônico. Novo kernel de isotermas de N2 em γ-alumina e de SO2 em carbono ativado foram apresentados com diferentes tamanhos de poros para caracterizar a faixa de microporos da γ-alumina e para prever a adsorção de SO2 em materiais carbonáceos. A distribuição de tamanho de poros representativos da γ-alumina e do carbono ativado foram calculadas com isotermas de N2 a 77K. Uma caracterização complementar dos carbonos C141 e WV1050 foi obtida com isotermas de CO2 a 273 K. A coleção de isotermas de N2 em slit pores de γ-alumina apresentou um melhor desempenho na descrição da isoterma experimental de N2 do que os modelos baseados em poros cilíndricos, confirmando as evidências experimentais sobre a natureza morfológica da γ-alumina. Duas amostras de γ-alumina foram investigadas e observamos que 12 a 22% do volume total consiste em microporos, que não são caracterizados adequadamente com as aproximações do kernel cilíndrico. Pela primeira vez na literatura, o modelo rMD foi usado para predizer isotermas de adsorção de gases. As isotermas simuladas obtidas para o modelo de poros heterogêneos estão de acordo com os dados experiementais e reproduziram de forma satisfatória a adsorção de SO2 a 298 K nos carbonos ativados C141 e WV1050. O aprimoramento da previsão de caracterização deve melhorar o design de materiais microporosos adequados para diferentes aplicações de catálise e adsorção e a previsão de isotermas de adsorção de gases tóxicos, como SO2, em carbono amorfo por meio de técnicas de simulação molecular ajudará os pesquisadores, que trabalham com adsorção sob condições operacionais críticas, a projetar materiais adsorventes adequados para diferentes processos sem a necessidade de realizar testes experimentais laboriosos.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPESpt_BR
dc.identifier.citationMONTENEGRO, Danielle Lobo. Caracterização e previsão de adsorção em materiais microporosos heterogêneos. 2023. 99 f. Orientador: Prof. Dr. Djalma Ribeiro da Silva. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Programa de Pós-graduação em Química. Natal, RN, 2023..pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55143
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Químicapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectIsotermaspt_BR
dc.subjectcarbono ativadopt_BR
dc.subjectAdsorption Isothermspt_BR
dc.subjectγ-aluminapt_BR
dc.subjectactivated carbonpt_BR
dc.subjectMonte Carlo.pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRApt_BR
dc.titleCaracterização e previsão de adsorção em materiais microporosos heterogêneospt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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