Preparação de nanofibras de carbono dopadas para utilização como catalisadores em electroxidação

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Este trabalho consistiu em duas fases experimentais. Na primeira fase, foram preparadas, pela técnica de electrofiação, sub-micro fibras de carbono activadas, partindo de lenhina, subproduto da indústria do papel, como precursor de carbono e ácido fosfórico como agente activante. Foram preparadas também sub-micro fibras de carbono com ácido fosfórico dopadas com zircónio pela mesma técnica, incorporando o precursor de zircónio na solução de lenhina e ácido fosfórico. As amostras preparadas foram caracterizadas por adsorção-dessorção de azoto e por adsorção de dióxido de carbono, por microscopia electrónica de varrimento e dessorção a temperatura programada. Apenas a amostra carbonizada a altas temperaturas foi analisada por espectroscopia fotoelectrónica de raios-X. As fibras carbonizadas a 500 °C apresentaram uma estrutura porosa muito pouco desenvolvida, evidenciando apenas ultramicroporosidade. As fibras não dopadas possuem uma área ultramicroporosa de 391,9 m2/g, enquanto que as fibras dopadas têm áreas próximas de 280 m2/g. As fibras carbonizadas a 900 °C, revelaram uma estrutura microporosa bem desenvolvida, com uma área aparente de 2354 m2/g. A presença de grupos fosfato na composição das fibras conferiu-lhes resistência à oxidação. Na segunda fase do trabalho, foi realizado um estudo da oxidação por via electroquímica de fenol em meio ácido e meio básico, com e sem fibras, tendo-se obtido como produtos de reacção benzoquinona e hidroquinona. Para este estudo seleccionou-se a fibra com área específica mais elevada. Observou-se que mesmo na ausência de catalisador deu-se a oxidação do fenol e que a quantidade de catalisador usada deve ser optimizada de modo a obterem-se maiores concentrações.