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Tipo do documento: Tese
Título: Obtenção e caracterização das propriedades fisico-químicas de sais duplos sulfatados para uso em dispositivos ópticos e termoquímicos
Título(s) alternativo(s): Obtaining and characterizing the physicochemical properties of double sulphate salts for use in optical and thermochemical devices
Autor: OLIVEIRA NETO, João Gomes de 
Primeiro orientador: SANTOS, Adenilson Oliveira dos
Primeiro membro da banca: SANTOS, Adenilson Oliveira dos
Segundo membro da banca: SOUSA, Francisco Ferreira de
Terceiro membro da banca: CARVALHO, Rossano Lang
Quarto membro da banca: AMARAL, Filipe Miguel Borges
Quinto membro da banca: SARAIVA, Gilberto Dantas
Resumo: Nos últimos anos, a cristalização de sais duplos sulfatados vem ganhando destaque nas áreas de ciência e engenharia dos materiais. Tal fato ocorre, devido as propriedades estruturais, térmicas e ópticas que estes sistemas apresentam, que são inerentes a composição química escolhida para a obtenção destes sistemas e que são de grande interesse para as indústrias que desenvolvem dispositivos ópticos e termoquímicos. A partir desta motivação, esta tese teve como objetivo principal a síntese, caraterização e estudos computacionais de cristais sulfatados obtidos pelo método de evaporação lenta do solvente. Dentre os materiais sintetizados, alguns apresentam caráter inédito, enquanto outros já possuem determinação estrutural, entretanto, não existem estudos sobre suas propriedades físico-químicas. As amostras aqui produzidas, fazem parte das famílias cristalográficas Kröhnkite e sais de Tutton, na qual exibem estruturas inorgânicas formadas a partir de dois cátions (monovalente e bivalente) que realizam ligações químicas na rede cristalina com moléculas de água e moléculas de sulfato. Em resumo, as propriedades estruturais, morfológicas, vibracionais, térmicas e ópticas foram caracterizadas por uma gama de técnicas de caracterização, tais como difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura e transmissão, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, espectroscopia Raman, espectroscopia de absorção molecular e de fotoluminescência, dentre outras. Além disso, estudos teóricos foram conduzidos para fornecer maior validade aos resultados experimentais, por meio de cálculos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT), superfícies de Hirshfeld e vazios da rede cristalina. Algumas ferramentas adicionais, tais como diagrama de Tanabe-Sugano, mapa do potencial eletrostático, grau de cristalinidade, solubilidade e coeficiente de dilatação térmica, também foram introduzidas nos estudos para esclarecer alguns fenômenos fisico-químicos. Importante destacar também que, experimentos baseados em condições de altas temperaturas foram realizados por meio de DRX e espectroscopia Raman, na qual foi possível identificar e determinar novas estruturas cristalinas associadas aos processos de transformações e transições de fase. Complementarmente, um estudo envolvendo a adição de impurezas em uma matriz sulfatada foi elaborado para verificar as distorções causadas por agentes externos. Por fim, os dados alcançados sugerem que os cristais crescidos são candidatos promissores a serem utilizados no desenvolvimento de dispositivos ópticos e em sistemas para armazenamento de energia termoquímica.
Abstract: In recent years, the crystallization of sulfated double salts has gained prominence in the materials science and engineering field. This fact occurs due to the structural, thermal, and optical properties that these systems present, which are inherent to the chemical composition chosen to obtain these materials and which are of great interest to industries that develop optical and thermochemical devices. From this motivation, this work had as main objective the synthesis, characterization and computational studies of sulfated crystals obtained by the solvent slow evaporation method. Among the produced samples, some have an unprecedented character, while others already have structural determination, however, there are no studies on their physicochemical properties reported in literature. The salts synthesized here are part of the Kröhnkite and Tutton salt crystallographic families, in which they exhibit inorganic structures formed from two cations (monovalent and bivalent) that perform chemical bonds in the crystal lattice with water and sulfate molecules. In summary, the structural, morphological, vibrational, thermal, and optical properties were characterized by a range of characterization techniques, such as X-ray diffraction (XRD), scanning and transmission electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, molecular absorption spectroscopy, photoluminescence spectroscopy, among others. In addition, theoretical studies were conducted to provide greater validity to the experimental results, through calculations based on density functional theory (DFT), Hirshfeld surfaces, and crystal voids. Some additional tools, as the Tanabe-Sugano diagram, electrostatic potential map, crystallinity degree, solubility, and thermal expansion coefficient, were also introduced in the studies to clarify some physicochemical phenomena. It is also important to highlight that experiments based on temperature high conditions were performed using XRD and Raman spectroscopy, in which it was possible to identify and determine new crystalline structures associated with transformations and phase transitions processes. In a complementary way, a study involving the incorporation of impurities in a sulfated matrix was designed to verify the distortions caused by external agents. Finally, the obtained data suggest that the grown crystals are promising candidates to be used in the development of optical devices and in thermochemical energy storage systems.
Palavras-chave: crescimento de cristais;
Sais de Kröhnkite;
Sais de Tutton;
propriedades físico-químicas;
cálculos DFT;
transformações
transições de fase;
crystals growth;
Kröhnkite salts;
Tutton salts;
physicochemical properties;
DFT calculations;
phase transformations
transitions.
Área(s) do CNPq: Fisico-Química
Ciências Exatas e da Terra
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS/COEA
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST
Citação: OLIVEIRA NETO, João Gomes de. Obtenção e caracterização das propriedades fisico-químicas de sais duplos sulfatados para uso em dispositivos ópticos e termoquímicos. 2022. 228 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/4895
Data de defesa: 3-Nov-2022
Appears in Collections:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST

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