2024
Síntese e Propriedades de Materiais Nanoporosos
Nome: Síntese e Propriedades de Materiais Nanoporosos
Cód.: QUI13579D
6 ECTS
Duração: 15 semanas/156 horas
Área Científica:
Química
Língua(s) de lecionação: Português
Língua(s) de apoio tutorial: Português
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Objetivos de Aprendizagem
Nesta unidade curricular pretende-se que os estudantes adquiram conhecimentos sobre estrutura porosa de diferentes tipos de materiais, principais estratégias de preparação e controlo de propriedades, bem como aplicações.
Os estudantes deverão ser capazes de: conhecer e identificar materiais porosos de relevância atual em diferentes contextos; compreender a estrutura porosa de diferentes materiais e implicações; compreender bases científicas subjacentes a vários métodos de preparação e de modificação pós-síntese; relacionar métodos e condições com o tipo de porosidade pretendida; conhecer as principais estratégias de modificação e funcionalização para controlo de porosidade e de química superficial; compreender a necessidade de reutilizar materiais porosos de elevado valor, conhecendo técnicas para o executar; explorar problemas concretos no dia-a-dia, em áreas que vão desde a indústria à saúde, passando pelo ambiente, e identificar materiais porosos passíveis de os solucionar.
Os estudantes deverão ser capazes de: conhecer e identificar materiais porosos de relevância atual em diferentes contextos; compreender a estrutura porosa de diferentes materiais e implicações; compreender bases científicas subjacentes a vários métodos de preparação e de modificação pós-síntese; relacionar métodos e condições com o tipo de porosidade pretendida; conhecer as principais estratégias de modificação e funcionalização para controlo de porosidade e de química superficial; compreender a necessidade de reutilizar materiais porosos de elevado valor, conhecendo técnicas para o executar; explorar problemas concretos no dia-a-dia, em áreas que vão desde a indústria à saúde, passando pelo ambiente, e identificar materiais porosos passíveis de os solucionar.
Conteúdos Programáticos
Componente teórica
Definições e princípios gerais. Principais materiais nanoporosos e sua relevância em contextos científicos e tecnológicos. Método sol-gel. Estrutura porosa, fundamentos de métodos de preparação e influência das condições na porosidade de materiais, nomeadamente: aerogéis; carvões ativados, super-ativados, peneiros moleculares; zeólitos e zeótipos; argilas e argilas com pilares; sílicas, metalossilicatos e materiais de carbono mesoporosos ordenados; materiais híbridos inorgânicos-orgânicos; materiais compósitos porosos. Modificação e funcionalização, para controlo das propriedades dos materiais. Regeneração, importância e métodos, de materiais nanoporosos.
Componente prática
Preparação de materiais nanoporosos de vários tipos em diferentes condições e por diferentes métodos. Estes materiais são caracterizados na unidade curricular de Metodologias de Caracterização de Sólidos e Superfícies.
Definições e princípios gerais. Principais materiais nanoporosos e sua relevância em contextos científicos e tecnológicos. Método sol-gel. Estrutura porosa, fundamentos de métodos de preparação e influência das condições na porosidade de materiais, nomeadamente: aerogéis; carvões ativados, super-ativados, peneiros moleculares; zeólitos e zeótipos; argilas e argilas com pilares; sílicas, metalossilicatos e materiais de carbono mesoporosos ordenados; materiais híbridos inorgânicos-orgânicos; materiais compósitos porosos. Modificação e funcionalização, para controlo das propriedades dos materiais. Regeneração, importância e métodos, de materiais nanoporosos.
Componente prática
Preparação de materiais nanoporosos de vários tipos em diferentes condições e por diferentes métodos. Estes materiais são caracterizados na unidade curricular de Metodologias de Caracterização de Sólidos e Superfícies.
Métodos de Ensino
O ensino concretiza-se em aulas teóricas que funcionam em regime modular e em práticas laboratoriais. O processo de ensino/aprendizagem baseia-se no trabalho dos estudantes, apoiado em bibliografia e notas recolhidas durante as aulas e na pesquisa realizada individualmente, e assenta em metodologias interativas visando a participação ativa dos estudantes nas aulas presenciais. A componente prática funciona em articulação e em complementaridade com a componente teórica, recorrendo ao planeamento e execução de trabalho laboratorial. Incentiva-se o trabalho em grupo adicionalmente ao trabalho individual.
A avaliação é realizada através de uma prova escrita individual (E) e de uma monografia e sua apresentação oral (T). A nota final é dada por NF=0,3E+0,7T.
Nesta UC não se exige relatório de práticas, uma vez que funciona em articulação com a UC Metodologias de Caracterização de Sólidos e Superfícies na qual são caracterizados os materiais e é realizado um relatório desenvolvido.
A avaliação é realizada através de uma prova escrita individual (E) e de uma monografia e sua apresentação oral (T). A nota final é dada por NF=0,3E+0,7T.
Nesta UC não se exige relatório de práticas, uma vez que funciona em articulação com a UC Metodologias de Caracterização de Sólidos e Superfícies na qual são caracterizados os materiais e é realizado um relatório desenvolvido.
Bibliografia
Wang, Q. (Ed.). (2019). Post-combustion carbon dioxide capture materials. Cambridge: Royal Society of Chemistry.
Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K. S. W., Llewellyn, P., Maurin, G. (2014). Adsorption by powders and porous solids. (2nd ed.). London: Academic Press.
Duke, M., Zhao, D., Semiat, R., Lu, M. (Eds.). (2013). Functional nanostructured materials and membranes for water treatment. Weinheim: Wiley-VCH.
Su, B.-L., Sanchez, C., Yang, X.-Y. (Eds.). (2012). Hierarchically structured porous materials: From nanoscience to catalysis, separation, optics, energy,and life science. Weinheim: Wiley-VCH.
Aegerter, M. A., Leventis, N., Koebel, M. M. (Eds.). (2011). Aerogels handbook. New York: Springer.
Kickelbick, G. (Ed.). (2007). Hybrid Materials: Synthesis, Characterization, and Applications. Chichester: Wiley.
Outros elementos bibliográficos específicos (artigos e Proceedings de conferências) serão indicados pelos docentes e pelos estudantes.
Rouquerol, F., Rouquerol, J., Sing, K. S. W., Llewellyn, P., Maurin, G. (2014). Adsorption by powders and porous solids. (2nd ed.). London: Academic Press.
Duke, M., Zhao, D., Semiat, R., Lu, M. (Eds.). (2013). Functional nanostructured materials and membranes for water treatment. Weinheim: Wiley-VCH.
Su, B.-L., Sanchez, C., Yang, X.-Y. (Eds.). (2012). Hierarchically structured porous materials: From nanoscience to catalysis, separation, optics, energy,and life science. Weinheim: Wiley-VCH.
Aegerter, M. A., Leventis, N., Koebel, M. M. (Eds.). (2011). Aerogels handbook. New York: Springer.
Kickelbick, G. (Ed.). (2007). Hybrid Materials: Synthesis, Characterization, and Applications. Chichester: Wiley.
Outros elementos bibliográficos específicos (artigos e Proceedings de conferências) serão indicados pelos docentes e pelos estudantes.
