Vitrine tecnológica

Síntese de nanomateriais a partir de nanofibras de celulose

Nanotecnologia

Simplicidade

O processo é simples e de fácil implementação, não exigindo equipamentos sofisticados.

Eficiência

O processo é eficiente, pois permite a produção de nanomateriais avançados com alta qualidade e produtividade.

Baixo custo

O processo é de baixo custo, pois as nanofibras de celulose podem ser obtidas a partir de diversos resíduos lignocelulósicos, o que confere à invenção um forte aspecto de sustentabilidade.

Possibilidade de integração

O processo de formação dos nanomateriais pode ser integrado ao tratamento de efluentes industriais, utilizando os cátions metálicos residuais encontrados nestes efluentes.

Problema a ser solucionado pela patente

A crescente preocupação com o esgotamento de combustíveis fósseis e a necessidade de fontes de energia renovável eficientes motivam a busca por soluções inovadoras. Nesse contexto, a invenção apresenta uma abordagem para a produção de nanomateriais avançados, resolvendo desafios associados à obtenção de materiais de alta performance para supercapacitores e outras aplicações tecnológicas de maneira sustentável, eficaz, simples e barata.

O que é?

A presente invenção consiste em um processo inovador para produção de nanomateriais avançados a partir de nanofibras de celulose (TCNF) como template reativo: elas são utilizadas como agentes adsorventes para cátions metálicos presentes em soluções aquosas. O resultado é a formação de óxidos nanoestruturados adequados para aplicações de grande relevância tecnológica, como na catálise para produção de H2 ou no armazenamento de energia elétrica (supercapacitores).

O processo é simples, sustentável, eficiente e de baixo custo, pois utiliza temperaturas de calcinação relativamente baixas (300-600°C) e gases de baixo custo (ar ou nitrogênio). Além disso, a invenção é aplicável para a produção de uma ampla gama de nanomateriais, incluindo óxidos de metais de transição, como espinélios, ferritas e óxidos de metais alcalinos terrosos.

Como funciona

As nanofibras de celulose são funcionalizadas com grupos carboxilato, que possuem afinidade com cátions metálicos presentes em soluções aquosas. Estes cátions metálicos são, então, adsorvidos na superfície das nanofibras.

Após a adsorção dos metais, as TCNF são filtradas a vácuo, secas e subsequentemente submetidas a um tratamento térmico. Na etapa de calcinação, as nanofibras são aquecidas em atmosfera oxidante ou inerte, o que promove a formação de óxidos metálicos na superfície das nanofibras.

Inventores

Título da patente:
Processo de produção de nanomateriais avançados a partir de nanofibras de celulose (tcnf) como template reativo e nanomateriais avançados

Número do Depósito:
BR 11 2023 000009 8