Estudos teóricos de captura de CO2 em gás atmosférico por nanopartículas porosas (2021)
- Authors:
- Autor USP: VENDITE, ALEXSANDER CARVALHO - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FGE
- DOI: 10.11606/D.43.2021.tde-02072021-174115
- Subjects: FÍSICA COMPUTACIONAL; DINÂMICA DOS GASES; FÍSICA MOLECULAR; ESTRUTURA ELETRÔNICA
- Keywords: CAPTURA DE CO2; MOFs; NANOMATERIAL; SIMULAÇÃO MOLECULAR; CO2 CAPTURE; ELECTRONIC STRUCTURE; MOLECULAR SIMULATION; NANOMATERIAL
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Aquecimento global é uma enorme ameaça para a vida na Terra e requer extensos esforços para ser abrandado. Este emerge principalmente do intensificamento do efeito estufa, cuja maior contribuição é atribuída ao CO2 atmosférico. Múltiplos procedimentos precisam ser combinados para aliviar o impacto do aquecimento global, como redução de emissões, desenvolvimento de tecnologias amigáveis com a natureza e captura de carbono atmosférico. O estudo teórico desta última é o objetivo do trabalho. Em especial, quando feita pela MOF chamada ZIF-8 em gases de CO2, H2O, N2, O2 e Ar sob condições atmosféricas. A ZIF-8 foi construída como uma nanopartícula para avaliar o impacto de sua superfície na captura de gases em proporção com a região interna. Os grupos superficiais foram representados como átomo de Zn insaturado, 2-metilimidazol ou 2-metilimidazol desprotonado. Estas opções implicam em diferentes valores de carga para a nanopartícula de ZIF-8 como um todo. O estudo foi profundamente estruturado em simulações moleculares, como Monte Carlo Metropolis Clássico, Dinâmica Molecular Clássica e Dinâmica Molecular de Born-Oppenheimer. Inicialmente, a parametrização dos campos de força clássicos, com subsequente validação, foram conduzidas por meio de cálculos de estrutura eletrônica. Em seguida, O2 e Ar demonstraram interação desprezível com a ZIF-8. Ao considerar gases puros com a ZIF-8, a absorção foi possível apenas com CO2, enquanto que a adsorção foi dominada por H2O, seguida por CO2, em ordem de magnitude energética. Na competição explícita entre os gases, a absorção de CO2 foi fortemente reduzida quando H2O ou N2 foram simulados conjuntamente. A adsorção de CO2 foi apenas levemente afetada pela presença de N2, enquanto que ela foi inibida quando H2O estava disponível. Além disso, a captação e a seletividade por CO2 foram aumentadas sob menores temperaturas ouAlém disso, a captação e a seletividade por CO2 foram aumentadas sob menores temperaturas ou maiores pressões. A nanopartícula de ZIF-8 com maior número de átomos de Zn superficiais destacou-se na capacidade de captura de CO2. Apesar de esta ser a nanopartícula de maior carga, incrementos de carga feitos adicionando prótons nos sítios superficiais não demonstraram nenhum efeito na captura de CO2. A efetividade das nanopartículas de ZIF-8 na captura de CO2 decaiu conforme seu tamanho aumentava. De outra perspectiva, CO2 absorvido foi compactado pela ZIF-8 de forma similar à CO2 em fase líquida de baixa densidade. Além disso, CO2 adsorvido estruturou-se em uma rede semelhante à CO2 em estado sólido. Estas observações ressaltam a importância da superfície de ZIF-8 na captura de CO2 e seu potencial de armazenar CO2 compactado. Juntamente com os resultados específicos sobre captura de gases pela ZIF-8, o trabalho atual também buscou estabelecer diretrizes no tratamento de superfícies de MOFs.
- Imprenta:
- Data da defesa: 31.05.2021
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo NÃO é de acesso aberto
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ABNT
VENDITE, Alexsander Carvalho. Estudos teóricos de captura de CO2 em gás atmosférico por nanopartículas porosas. 2021. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2021. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02072021-174115/. Acesso em: 28 jan. 2026. -
APA
Vendite, A. C. (2021). Estudos teóricos de captura de CO2 em gás atmosférico por nanopartículas porosas (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02072021-174115/ -
NLM
Vendite AC. Estudos teóricos de captura de CO2 em gás atmosférico por nanopartículas porosas [Internet]. 2021 ;[citado 2026 jan. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02072021-174115/ -
Vancouver
Vendite AC. Estudos teóricos de captura de CO2 em gás atmosférico por nanopartículas porosas [Internet]. 2021 ;[citado 2026 jan. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-02072021-174115/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.43.2021.tde-02072021-174115 (Fonte: oaDOI API)
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