Síntese verde hidrotérmica modificada de materiais à base de grafeno para aplicações na indústria de petróleo e gás natural

Graphene and its derivatives, such as graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO), have been a subject of increasing relevance in the scientific community and industry, due to their different chemical, structural, electrical and mechanical properties. Among the many applications in the oil...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Farias, Willian Alber da Silva
Outros Autores: Martinelli, Antonio Eduardo
Formato: bachelorThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Síntese hidrotérmica
Grafeno
Petróleo e gás
Hydrothermal synthesis
Graphene
Oil and Gas
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::NAO-METAIS E SEUS COMPOSTOS
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/50578
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Farias, Willian Alber da Silva
Síntese verde hidrotérmica modificada de materiais à base de grafeno para aplicações na indústria de petróleo e gás natural
description Graphene and its derivatives, such as graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO), have been a subject of increasing relevance in the scientific community and industry, due to their different chemical, structural, electrical and mechanical properties. Among the many applications in the oil and gas industry, the following stand out: drilling, shale inhibition, rheology modification, well strengthening and stabilization, leak detection, coatings, hydraulic fracturing, lubricity, emulsion stabilization, desalting and oil cleaning. rivers with oil spills. Such variability of applications corroborates the interest and investment of the oil and gas industry in the production and application of graphene and its derivatives. For it to become a reality in the industry, a viable, scalable and environmentally friendly synthesis route for the material is needed. Thus, this work aims to develop a green route for the synthesis of graphene oxide and reduced graphene oxide, using powdered graphite as a precursor, by the modified hydrothermal method, for applications in the oil and natural gas industry. The synthesis was performed by varying the control parameters: time and pressure, with injection of ultrapure argon gas. The resulting materials were characterized to evaluate the influence of pressurized gas injection on the synthesis efficiency. The modifications caused in the morphology, structure and properties were also analyzed. The results demonstrated that it was possible to synthesize rGO via the hydrothermal method from environmentally friendly reagents, at 200 °C for times ranging from 15 minutes to 4 hours. With the increase of the synthesis time, it was verified greater efficiency in the reduction of GO to rGO. For reduction times between 2h and 3h, the effect of increasing pressure by gas injection was positive for the properties and structures of the resulting graphenes, with greater particle packing, greater densification, and decrease in thicknesses between the multilayers. and lower density of defects in the basal plane.
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Among the many applications in the oil and gas industry, the following stand out: drilling, shale inhibition, rheology modification, well strengthening and stabilization, leak detection, coatings, hydraulic fracturing, lubricity, emulsion stabilization, desalting and oil cleaning. rivers with oil spills. Such variability of applications corroborates the interest and investment of the oil and gas industry in the production and application of graphene and its derivatives. For it to become a reality in the industry, a viable, scalable and environmentally friendly synthesis route for the material is needed. Thus, this work aims to develop a green route for the synthesis of graphene oxide and reduced graphene oxide, using powdered graphite as a precursor, by the modified hydrothermal method, for applications in the oil and natural gas industry. The synthesis was performed by varying the control parameters: time and pressure, with injection of ultrapure argon gas. The resulting materials were characterized to evaluate the influence of pressurized gas injection on the synthesis efficiency. The modifications caused in the morphology, structure and properties were also analyzed. The results demonstrated that it was possible to synthesize rGO via the hydrothermal method from environmentally friendly reagents, at 200 °C for times ranging from 15 minutes to 4 hours. With the increase of the synthesis time, it was verified greater efficiency in the reduction of GO to rGO. For reduction times between 2h and 3h, the effect of increasing pressure by gas injection was positive for the properties and structures of the resulting graphenes, with greater particle packing, greater densification, and decrease in thicknesses between the multilayers. and lower density of defects in the basal plane. Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis do Brasil (ANP) O grafeno e seus derivados, como óxido de grafeno (GO) e óxido de grafeno reduzido (rGO), têm sido tema de crescente relevância na comunidade científica e na indústria, devido as suas diferenciadas propriedades químicas, estruturais, elétricas e mecânicas. Dentre as diversas aplicações na indústria de petróleo e gás, destacam se: perfuração, inibição de xisto, modificação de reologia, fortalecimento e estabilização de poços, detecção de vazamentos, revestimentos, fraturamento hidráulico, lubricidade, estabilização de emulsão, dessalinização e limpeza de fluviais com derramamento de óleo. Tamanha variabilidade de aplicações corrobora para o interesse e investimento da indústria de petróleo e gás na produção e aplicação do grafeno e seus derivados. Para que o mesmo se torne uma realidade na indústria, é necessária uma rota viável de síntese do material, escalonável e ambientalmente amigável. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo, o desenvolvimento de uma rota verde de síntese de óxido de grafeno e óxido de grafeno reduzido, empregando como precursor o grafite em pó, pelo método hidrotérmico modificado, para aplicações na indústria do petróleo e gás natural. A síntese foi realizada variando-se os parâmetros de controle: tempo e pressão, com injeção de gás argônio ultrapuro. Os materiais resultantes foram caracterizados para avaliar a influência da injeção do gás pressurizado na eficiência da síntese. Também foram analisadas as modificações causadas na morfologia, estrutura e propriedades. Os resultados demonstraram que foi possível sintetizar rGO via método hidrotérmico a partir de reagentes ambientalmente amigáveis, a 200 °C por tempos que variaram de 15 minutos a 4 horas. Com o aumento do tempo de síntese verificou-se maior eficiência na redução de GO para rGO. Para tempos de reduções entre 2h e 3h, o efeito do aumento da pressão pela injeção de gás se demonstrou positivo para as propriedades e estruturas dos grafenos resultantes, possuindo maior empacotamento de partículas, maior densificação, diminuição das espessuras entre as multicamadas e menor densidade de defeitos no plano basal. 2022-12-23T15:06:26Z 2022-12-23T15:06:26Z 2022-12-15 bachelorThesis FARIAS, Willian Alber da Silva. Síntese verde hidrotérmica modificada de materiais à base de grafeno para aplicações na indústria de petróleo e gás natural. Orientador: Antonio Eduardo Martinelli. 2022. 61 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) - Departamento de Engenharia de Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/50578 pt_BR Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Engenharia de Materiais Engenharia de Materiais

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