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Type: Dissertação
Title: Nanopartículas de TiO2 : caracterização da morfologia e sua influência na cinética de sorção de hidrogênio do MgH2
Author(s)/Inventor(s): Pereira, Anderson de Farias.
Advisor: Jardim, Paula Mendes
Abstract: Estudos recentes sugerem que a produção de nanocompósitos de MgH2 com nanomateriais de morfologia 1D baseados em TiO2 produzidos via moagem reativa promovem aumento significativo na cinética de absorção-dessorção de hidrogênio deste material, o que favoreceria sua aplicação em tecnologias de armazenamento de hidrogênio. A proposta deste trabalho é avaliar o efeito da adição de nanobastões e nanopartículas de TiO2 – produzidos a partir de nanotubos de titanato tratados nas temperaturas de 550°C (NR550), 650°C (NR650) e 750°C (NR750) – nas propriedades de sorção do MgH2. Para tal, foram produzidos nanocompósitos MgH2-TiO2 com 5%p. de aditivos misturados a 300rpm (NR550, NR650 e NR750) e a 100rpm (NR550/100). As técnicas de caracterização consistiram em Difração de Raios X (DRX), medida de área superficial BET e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) com associação de imagens em campo claro e escuro para caracterizar o tamanho e morfologia dos catalisadores in natura e sua dispersão em meio ao hidreto. As medidas de cinética de sorção foram realizadas em câmara de reação tipo Sievert. Os resultados indicaram que as amostras NR550 e NR650 são constituídas de mistura de nanobastões e nanopartículas de TiO2-anatásio, com tamanho médio em torno de 34nm enquanto a amostra NR750 é constituída de nanopartículas de anatásio e pequena fração de rutilo, com tamanho médio de partículas em torno de 70nm. Para todos os casos estudados, a adição dos nanomateriais de TiO2 teve efeito positivo nas medidas de cinética de absorção e dessorção de hidrogênio do MgH2, sendo as amostras aditivadas com NR750/300 e NR550/300 as que apresentaram melhores resultados de cinética, indicando potencial efeito positivo dos nanobastões de anatásio e da presença de rutilo, respectivamente, nas cinéticas de sorção do hidreto.
Abstract: Recent studies suggest that the addition of TiO2-based nanomaterials with 1D morphology to MgH2 improves significantly its hydrogen sorption properties, making it more promissing as a hydrogen storage material for mobile applications. In the present study the catalytic role of TiO2 nanorods and nanoparticles – produced by heat treatment of titanate nanotubes at 550°C (NR550), 650°C (NR650) and 750°C (NR750) – on the sorption kinetics of MgH2 was evaluated. For this, MgH2-TiO2 nanocomposites with 5wt% of additives mixed at 300rpm (NR550, NR650 and NR750) and at 100rpm (NR550/100) in a planetary ball milling were prepared. The samples were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), BET surface area evaluation (for the additives) and Transmission Electron Microscopy (TEM) by the association of Bright and Dark Field images for the characterization of nanoparticles’ size and morphology as well as its dispersion within the composite. The sorption kinetics properties were evaluated in a Sievert’s apparatus. The results indicated that catalysts NR550 and NR650 consisted on mixture of nanorods and nanoparticles, with mean particle’s size about 34nm and NR750 consisted on nanoparticles of TiO2-anatase with small amount of rutile and mean particle’s size about 70nm. It was observed that all additives had positive effect on the sorption kinetics of MgH2, but the samples with NR750/300 (anatase and rutile nanoparticles) and NR550/300 presented the best performances, suggesting the positive effect of the presence of rutile and of anatase nanorods, respectively, on the sorption properties of the material. The reduction of milling energy apparently did not have a positive effect on the sorption kinetics of MgH2.
Keywords: Armazenamento de hidrogênio
Hidreto de magnésio
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: May-2018
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Metalúrgica e de Materiais

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