Dissertação

Microwave Plasmas Applied for Synthesis of Advanced Free-Standing Carbon Nanostructures EVALUATED

Neste trabalho foi estudada e demonstrada a síntese direta e livre de substrato de nano-materiais carbónicos, com recurso a um plasma de árgon, mantido por micro-ondas, à pressão atmosférica. O método consiste na injeção de moléculas vaporizadas/gasosas no plasma, contendo carbono e azoto, sendo decompostas em espécies mais simples (iões, átomos e moléculas). Estas continuam em fluxo até à região fria do plasma onde a redução da temperatura leva à transição de fase gás-sólido. O processo de síntese pode ser controlado através de parâmetros como a potência de micro-ondas usada para manter o plasma, o fluxo de árgon e fluxo/tipo/concentração relativa das substâncias precursoras. Nano-diamantes foram produzidos usando um plasma de Ar/CO2/CH4 (fluxo de árgon: 2000 sccm; fluxo de CO2/CH4: 20-80 sccm) usando uma potência de micro-ondas de 1 kW. N-Grafeno foi sintetizado usando um plasma de Ar/NH3/C2H5OH, (fluxo de árgon: 1200 sccm; fluxo de NH3/C2H5OH: 50-120 sccm) gerado com uma potência de 2 kW. Radiação IR e UV foram usadas durante/após a nucleação, com vista ao aumento da qualidade (aumento do rácio sp2/sp3) e da pureza (removendo oxigénio) do N-Grafeno. Na análise das amostras, foram usadas espectroscopias de Raman e XPS e microscopia eletrónica (HRTEM/SEM). O plasma foi estudado com recurso a OES (espectro de emissão no visível do plasma) e FT-IR (análise do fluxo de gás para o exterior do plasma). Usando este método foram encontradas evidências da presença de nano-diamantes com estrutura cristalina hexagonal tendo conseguindo-se também a produção seletiva de N-Grafeno (~0.5 % de N/C).
N-Grafeno, Nano-diamantes, Plasmas de micro-ondas, Síntese direta, Materiais livres de substrato

Novembro 7, 2018, 9:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Bruno Miguel Soares Gonçalves

Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN)

Investigador Principal

ORIENTADOR

Elena Stefanova Tatarova

Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN)

Investigador Auxiliar