Publicação: Estudo de geração de vapor de água mediado por folhas de grafeno oxidado e grafeno oxidado reduzido
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA, CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
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Este trabalho investiga a conversão fototérmica e a geração de vapor em nanofluidos baseados em óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (rGO), obtidos via redução com ácido Lascórbico
(ALA) e cloreto de paládio (PdCl2). O estudo focou na correlação entre as modificações na estrutura eletrônica e morfológica do material e suas propriedades de transporte térmico e absorção óptica. As caracterizações por microscopia eletrônica, espectroscopia Raman e UV–Vis indicaram que o PdCl2 favorece a restauração da rede grafítica e o empilhamento das folhas, enquanto o ALA tende a manter as folhas mais separadas, resultando em uma morfologia menos compacta. As medidas de Lente Térmica revelaram um comportamento não monotônico da difusividade térmica em função da concentração da fase dispersa: observou-se uma redução da difusividade em baixas concentrações em relação ao fluido base, seguida de um aumento em concentrações maiores. Embora as causas exatas desse comportamento ainda demandem investigação aprofundada, os dados sugerem uma complexa interação entre o transporte de calor no solvente e a presença das nanoestruturas. Nos ensaios de evaporação, as maiores eficiências (até ∼70%) não foram associadas apenas ao maior grau de ordenamento estrutural, mas sim às amostras híbridas que combinaram alta absorção óptica com uma difusividade térmica moderada, o que favorece a localização da energia térmica na interface líquido-vapor. Os resultados demonstram que o controle da agregação e das propriedades ópticas é determinante para a otimização de sistemas de conversão de energia solar térmica.
Abstract
This work investigates photothermal conversion and steam generation in nanofluids based on graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO), obtained via reduction with L-ascorbic acid (ALA) and palladium chloride (PdCl2). The study focused on the correlation between modifications in the material's electronic and morphological structure and its thermal transport and optical absorption properties. Characterization via electron microscopy, Raman spectroscopy, and UV–Vis indicated that PdCl2 promotes the restoration of the graphitic lattice and sheet stacking, whereas ALA tends to keep the sheets more separated, resulting in a less compact morphology. Thermal Lens measurements revealed non-monotonic behavior of thermal diffusivity regarding the dispersed phase concentration: a reduction in diffusivity was observed at low concentrations relative to the base fluid, followed by an increase at higher concentrations. Although the exact causes of this behavior require further investigation, the data suggest a complex interaction between heat transport in the solvent and the presence of the nanostructures. In evaporation tests, the highest efficiencies (up to ∼70%) were not associated solely with the highest degree of structural ordering, but rather with hybrid samples combining high optical absorption with moderate thermal diffusivity, which favors the localization of thermal energy at the liquid-vapor interface. The results demonstrate that controlling aggregation and optical properties is crucial for optimizing solar-thermal energy conversion systems.
Palavras-chave
Óxido de grafeno, Óxido de grafeno reduzido, Geração de vapor, Conversão fototérmica, Lente térmica
Citação
RIBEIRO, Gabriel Sales. Estudo de geração de vapor de água mediado por folhas de grafeno oxidado e grafeno oxidado reduzido. 2026. [110] f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.155
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