PRODUÇÃO E ESTUDO DE GRAFENO PARA APLICAÇÃO COMO INTERRUPTORES MOLECULARES FOTO E ELETRICAMENTE CONTROLADOS

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Congresso de Inovação, Ciência e Tecnologia do IFSP - 2016 
 
 
 
 
 
 
PRODUÇÃO E ESTUDO DE GRAFENO PARA APLICAÇÃO COMO 
INTERRUPTORES MOLECULARES FOTO E ELETRICAMENTE CONTROLADOS 
 
 
CAIO N. R. DE ALMEIDA 
1
, DENISE B. DE ALMEIDA BARBOSA
2
, EVERTON PEREIRA 
BARBOSA
3
, ADEMIR GERALDO CAVALLARI COSTALONGA
3 
 
1 Graduando do Curso Processos Químicos, Bolsista Institucional do IFSP, IFSP, Câmpus Capivari, 
caiorodriguesalmeida16@gmail.com. 
2 Departamento de Educação e Ciências; Núcleo de Química; Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sudeste 
de Minas Gerais – Campus Juiz de Fora.
 
3 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia São Paulo – Campus Capivari. 
Área de conhecimento (Tabela CNPq): Tópicos Específicos de Educação – 1.06.02.01-1 
 
 
Apresentado no 
7° Congresso de Iniciação Científica e Tecnológica do IFSP 
29 de novembro a 02 de dezembro de 2016 - Matão-SP, Brasil 
 
RESUMO: Este trabalho mostra a obtenção de grafeno por meio de oxidação e esfoliação de amostras 
de grafite obtidas de diferentes fontes: lapiseira, lápis e eletrodo de pilha seca. Os resultados 
mostraram que as fontes de grafite influenciam na sua composição e estabilidade. Foi possível 
caracterizar as amostras de óxido de grafite obtidas por difração de raios X e por espectroscopia na 
região do infravermelho sendo obtidas as bandas características para este composto. 
 
 
PALAVRAS-CHAVE: interruptores moleculares, grafeno, óxido de grafite 
 
Mathematics study for new composite Application to molecular 
switches photo and electrically controlled 
 
 
 
ABSTRACT: This work shows attainment of graphene through oxidation and exfoliation of graphite 
samples obtained from different sources : mechanical pencil, pencil and dry cell electrode. The results 
showed that the graphite sources influence the composition and stability. It was possible to 
characterize the samples of graphite oxide obtained by X-ray diffraction and infrared spectroscopy in 
which the characteristic bands obtained for this compound. 
 
 
KEYWORDS: molecular switches, graphene, graphene oxide. 
 
 
INTRODUÇÃO 
 
Os grandes avanços tecnológicos que vem acontecendo nos últimos anos, na área de 
estocagem de informações, torna cada vez mais necessário o desenvolvimento de novos dispositivos. 
Advindo desta necessidade por novos dispositivos, gradativamente, tem ocorrido uma mudança da 
eletrônica e mecânica clássica pela fotônica molecular. Essa área multidisciplinar tem como alvo o uso 
de moléculas em circuitos eletrônicos e ópticos que apresentam alta velocidade de processamento de 
sinais. 
O grafeno atualmente é um dos nanomateriais em destaque nas pesquisas em todo o mundo. 
Suas excelentes propriedades elétricas, térmicas e ópticas possibilitam crer que, nos próximos anos, 
ele irá revolucionar o setor de tecnologia, engenharia e indústria. É um excelente condutor de energia 
elétrica e térmica, extremamente leve, quimicamente inerte e flexível. Além disso, é não é tóxico e 
sustentável – eco-friendly. Ele é um material resistente, leve, transparente e um excelente condutor de 
calor e eletricidade, o que permite a projeção de informações em sua superfície e o torna sensível ao 
toque (SHAO et al., 2015). Ele é um material formado por uma folha de átomos de carbono ligados 
entre si em uma rede bi-dimensional hexagonal. A rede real da folha de grafeno tem como vetores 
primitivos os vetores que ligam um determinado vértice a dois vértices não vicinais e geometricamente 
esse vetores podem ser descritos de acordo com a Equação 1 (MACHADO, 2010). Já os vetores da 
rede recíproca podem ser obtidos pela Equação 2. 
 
(1) 
 
e
iK.R
=1 (2) 
em que, 
R=n1a1+n2a2 são os vetores da rede direta; 
K=k1b1+k2b2; 
com n1, n2, k1, k2 sendo números inteiros. 
 
Essas características únicas permitem que esse material tenha bandgaps diferentes - intervalos 
entre duas bandas de energia que os elétrons devem saltar para conduzir eletricidade ou emitir luz -, o 
que permite a emissão de luz de energias diferentes, ou seja, cores diferentes (XIAOMU et al., 2015). 
 
 
MATERIAL E MÉTODOS 
 
Foram utilizadas três amostras diferentes de grafite. Amostra G1 obtida a partir de grafite para 
lapiseira, amostra G2 obtida a partir de eletrodos de pilha seca e a amostra G3 obtida a partir de lápis 
nº 02. A oxidação das amostras foi realizada por modificações no método de esfoliação do grafite 
(MEHL et. al.,2014). Em um béquer foram misturados 30 mL de H2SO4 (98%), 2 g de grafite, e 1 g de 
NaNO3 e 6 g de KMnO4. A mistura foi deixada em repouso por 7 dias. Após esse tempo foram 
adicionados 130 mL de água deionizada e 20 mL de peróxido de hidrogênio. A mistura foi deixada em 
repouso por mais dois dias. Em seguida a mistura foi centrifugada e lavada com água até o pH ficar 
igual a 5. Em seguida as amostras foram secas em estufa a 120ºC por duas horas. A caracterização por 
difração de raios x foi realizada no difratômetro Bruker, modelo D8 Advance, equipado com 
monocromador de grafite e tubo de cobre (CuKɑ, λ= 1,5406Å), variação do ângulo de espalhamento, 
2, entre 10º e 35° com passo angular de 0,02°. A caracterização espectroscópica na região do 
infravermelho foi realizada em um espectrofotômetro PerkinElmer, modelo Frontier (MIR/FIR) com 
resolução de 4 cm
-1
. Foram acumulados 64 espectros para cada medida. As amostras foram preparadas 
em pastilhas de KBr, previamente seco. 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
A análise por microscopia das amostras obtidas mostrou que o tamanho de partículas para as amostras 
G1 são menores que as amostras G2 e G3, conforme a Figura1. 
(a) (b) (c) Figura 1- (a) amostra G1; (b) amostra G2; (c) amostra 
G3. 
 
Os espectros de infravermelho de todas as amostras apresentaram as bandas em 3525 cm
-1
 (νOH de 
C−OH), 2935 cm
-1
 (νCH), 1740 cm
-1
 (νC=O de COOH), 1635 cm
-1
 (δ H2O), 1570 cm
-1
 (νC=C), 
1410 cm
-1
 (δ de C-OH), 1201 cm
-1
 (νC-O-C de epóxidos) e 1050 cm
-1
 (νC-O) similares a descrição 
para compostos de grafeno descritas por MEHL et.al.,2014. 
 
A análise por difração de raios X da amostra G3 e do grafite precursor (Figura 2) mostra que ambas 
amostras apresentam um comportamento similar, onde se observa um pico em aproximadamente 
26.7
o
, referente ao conjunto de planos (002) do grafite, que na amostra G3, após o processo de 
oxidação, sofre alargamento. Ainda é evidenciado que a amostra G3 encontra-se amorfa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2- Difratogramas de raios X das amostras G3 (b) e do grafite precursor (a). 
 
 
CONCLUSÕES 
 
Amostras de óxidos de grafeno foram obtidas variando-se as condições experimentais descritas na 
literatura. As análises por difração de raios X das amostras G1 e G2 ainda se encontra em análise 
juntamente com o modelo matemático que descreve cada folha de grafeno, bem como seu 
comportamento elétrico e luminoso. 
AGRADECIMENTOS 
 
Ao IF SUDESTE MG pelas medidas de espectroscopia na região do infravermelho. Ao laboratório de 
cristalografia de pequenas moléculas da UFJF pelas medidas de difração de raios X. Ao IFSP pela 
bolsa concedida. 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
 
MACHADO, F.S. Análise de espectroscopia de fotoluminescência de nanotubos de carbono em filmes 
de sílica e em solução de NaDDBS .Dissertação apresentada à UNIVERSIDADE FEDERAL DE 
MINAS GERAIS, como requisito parcial para obtenção de título de mestre em Física. Março de 2010 
 
MEHL, H.; MATOS, C.F.; NEIVA, E.G.C.; DOMINGUES, S.H.; ZARBIN, A.J.G. Efeito da variação 
de parâmetros reacionais na preparação de grafeno, Quim. Nova, Vol. 37, No. 10, 1639-1645, 2014 
 
SHAOY.; EL-KADY, M.F.; WANG, L.J.; ZHANG, Q.; LI, Y.; WANG, H.; MOUSAVI, M.F.; 
KANER, R.B. Graphene-based materials for flexible supercapacitors. Chem. Soc. Rev. 44, 3639–3665 
(2015). 
 
XIAOMU, W.; TIAN, H.; MOHAMMAD, M.A.; LI, C.; WA, C.; YANG, Y., REN, T-L. A spectrally 
tunable all-graphene-based flexible field-effect light-emitting device. Nature Communications, 8767, 
2015.