Armazenamento e liberação de H2 em materiais bidimensionais

dc.contributor.advisorMachado, Leonardo Dantas
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.authorOliveira, Raphael Benjamim de
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.referees1Borges, Daiane Damasceno
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees2Fulco, Umberto Laino
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.date.accessioned2020-10-05T23:59:03Z
dc.date.available2020-10-05T23:59:03Z
dc.date.issued2020-08-10
dc.description.abstractTwo-dimensional (2D) carbon-based materials have been extensively investigated in recent years, due to their excellent mechanical, thermal and electronic properties. Among the discoveries that have emerged from these investigations, we would like to highlight here the possibility of controlling several properties in these materials using mechanical strain. In our work, we used the Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) program to analyze whether deformation could be used to release adsorbed gases in 2D materials. To determine if this was possible, we first examined whether the strain altered the interaction between the adsorbed gas and four structures: graphene, α-graphyne, β-graphyne, and γ-graphyne. Towards this end, we inserted a H2 molecule at a height z from the surface of each material, and changed its position to determine the interaction energy throughout the surface. Analysis of the results revealed that the strain reduced the attractive interaction between H2 and all of the investigated 2D materials. To confirm that the amount of adsorbed gas would decrease in the presence of deformation, we performed Monte Carlo simulations in the grand canonical ensemble, using structures with and without deformation. Our results confirmed that the strain reduced the amount of adsorbed gas on the surface of all of the investigated materials. Thus, we conclude that deformation can be applied to any of the studied materials to partially release the adsorbed gas. Comparing the studied materials, we observed that γgraphyne showed the best performance at low pressures, and that α-graphyne showed the best performance at pressures near one atmosphere.pt_BR
dc.description.resumoMateriais bidimensionais (2D) baseados em carbono têm sido extensivamente investigados nos últimos anos, graças a suas excelentes propriedades mecânicas, térmicas e eletrônicas. Dentre as descobertas que surgiram destas investigações, gostaríamos de destacar aqui a possibilidade de controlar diversas propriedades nestes materiais utilizando deformação mecânica. Em nosso trabalho, utilizamos o programa Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) para analisar se a deformação poderia ser utilizada para liberar gases adsorvidos em materiais 2D. Para determinar se isto era possível, primeiro examinamos se o puxamento alterava a interação entre o gás adsorvido e quatro estruturas: grafeno, α-grafino, β-grafino e γ-grafino. Para isto, inserimos uma molécula de H2 a uma altura z da superfície de cada material, e alteramos a sua posição para determinar a energia de interação ao longo de toda a superfície. A análise dos resultados revelou que o esticamento reduziu a interação atrativa entre o H2 e todos os materiais 2D investigados. Para confirmar que a quantidade de gás adsorvida seria diferente na presença de deformação, realizamos simulações de Monte Carlo no ensemble Grande canônico, para estruturas com e sem deformação. Nossos resultados confirmaram que a deformação reduziu a quantidade de gás adsorvida na superfície de todos os materiais investigados. Desta forma, concluímos que deformação pode ser aplicada em qualquer um dos materiais estudados para liberar parcialmente o gás adsorvido. Comparando os materiais estudados, observamos que o γ-grafino apresentou o melhor desempenho em baixas pressões, e que o α-grafino apresentou o melhor desempenho à pressão de uma atmosfera.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Raphael Benjamim de. Armazenamento e liberação de H2 em materiais bidimensionais. 2020. 147f. Dissertação (Mestrado em Física) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/30277
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 FÍSICApt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectMateriais bidimensionaispt_BR
dc.subjectAdsorçãopt_BR
dc.subjectDeformação biaxialpt_BR
dc.subjectMonte Carlopt_BR
dc.subjectEnsemble Grande Canônicopt_BR
dc.subjectLiberação de gáspt_BR
dc.subjectGás de hidrogêniopt_BR
dc.titleArmazenamento e liberação de H2 em materiais bidimensionaispt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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