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dc.creatorKuhn, Bruna Luiza
dc.date.accessioned2021-12-01T18:08:22Z
dc.date.available2021-12-01T18:08:22Z
dc.date.issued2020-03-25
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/23094
dc.description.abstractIonic Liquids (ILs) have been considered good candidates for thermal storage materials due to their properties of thermal stability, non-flammability, low volatility, low corrosion and high heat capacity. Dicationic ILs imidazolium-based with bromide anions perform better than their monocationic analogues, however these ILs have high toxicity. Considering that alkylcarboxylate anions have high heat capacity and low toxicity, this Thesis presents the synthesis, characterization, study of the thermophysical properties of dicationic ionic liquids (ILs) derived from imidazole ([Cn(MIM)2]2+, n = 4, 6 , 8, 10 carbons in the spacer chain) with anions derived from dicarboxylic acids (oxalic, malonic, succinic, glutaric, adipic and pimelic acids) for thermal storage. ILs were characterized by 1H and 13C nuclear magnetic resonance (NMR), mass spectrometry, infrared, thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Thermogravimetric analysis showed that dicarboxylate ILs have thermal stability between 200 - 249 °C and are less stable than their mono- and dicationic analogues with bromide anions. The LIs [C4(MIM)2][Oxa], [C6(MIM)2][Mal], [C6(MIM)2][Adi], [C4(MIM)2][Pim], [C8(MIM)2][Oxa], [C8(MIM)2][Suc], [C10(MIM)2][Oxa] and [C10(MIM)2][Pim] presented crystalline and amorphous structural organization represented by melting point and glass transition (Tg) and the other LIs were totally amorphous. For ILs that exhibited crystalline organization, the heat of fusion increased with the increase in the size of the dication spacer chain. The size of the anion spacer chain did not affect the heat of fusion. The dicarboxylate ILs showed higher heat capacities than monocationic ILs imidazolium-based with bromide anions, but lower in relation to their dicationic analogues with bromide anions. The dicarboxylate ILs showed thermal storage densities (Es) lower than their dicationic analogues derived from imidazole with bromide anions. However, [C6(MIM)2][Mal] and [C6(MIM)2][Pim] showed Es greater than thermal oils commonly used as heat storage materials. All the dicarboxylate ILs studied were soluble in polar protic solvents and in dimethyl sulfoxide. In turn, applications of ILs in solution, particularly applications that depend on the formation of nano-organized structures, such as micelles, depend on studies of the relationship between the structure of the IL and the formation of supramolecular aggregates in solution. Thus, this Thesis also presents a study of the aggregation behavior in aqueous solution of dicationic dicarboxylate ILs with dications [Cn(MIM)2]2+ with n = 8 and 10 carbons in the spacer chain. Electrical conductivity and 1H NMR techniques were used. The results showed that dicarboxylate ILs aggregated more easily than their mono- and dicationic analogues imidazolium-based with a bromide anion. It was not possible to correlate the influence of the dianion spacer chain with the obtained CMC values. Based on the shielding and deshielding behaviors observed for the dication and dianion nuclei, a model of supramolecular self-organization for the formed micelles was proposed. Due to the shielding effect suffered by all the hydrogens of the evaluated dianions, it was proposed that the spacer chain would be oriented in order to interact with the hydrophobic chain of the dication, and the dicarboxylate portions would be interacting with the hydrophilic heads of the dicationeng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectLíquidos iônicos dicatiônicospor
dc.subjectÂnions dicarboxilatospor
dc.subjectEstabilidade térmicapor
dc.subjectCapacidade caloríficapor
dc.subjectEstocagem térmicapor
dc.subjectAgregaçãopor
dc.subjectDicationic ionic liquidseng
dc.subjectDicarboxylate anionseng
dc.subjectThermal stabilityeng
dc.subjectHeat capacityeng
dc.titlePropriedades termofísicas e de agregação de líquidos iônicos dianiônicos derivados de ácidos carboxílicospor
dc.title.alternativeThermophysical and aggregation properties of dianionic ionic liquids derived from carboxylic acidseng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoLíquidos iônicos (LIs) tem sido considerados bons candidatos a materiais de estocagem térmica devido a suas propriedades de estabilidade térmica, não-inflamabilidade, baixa volatilidade, baixa corrosão e alta capacidade calorífica. Os LIs dicatiônicos derivados do imidazol com ânion brometo possuem melhor desempenho que seus análogos monocatiônicos, porém estes LIs apresentam alta toxicidade. Considerando que ânions alquilcarboxilatos apresentam alta capacidade calorifica e baixa toxicidade, esta Tese apresenta a síntese, caracterização, estudo das propriedades termofísicas de líquidos iônicos (LIs) dicatiônicos derivados do imidazol ([Cn(MIM)2]2+ com n = 4, 6, 8, 10 carbonos na cadeia espaçadora) com ânions derivados de ácidos dicarboxílicos (ácidos oxálico, malônico, succínico, glutárico, adípico e pimélico) para estocagem térmica. Os LIs foram caracterizados por ressonância magnética nuclear (RMN) de 1H e 13C, espectrometria de massas, infravermelho, análise termogravimétrica (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). A análise termogravimétrica mostrou que os LIs dicarboxilatos possuem estabilidades térmicas entre 200 - 249 °C e são menos estáveis que seus análogos mono- e dicatiônicos com ânion brometo. Os LIs [C4(MIM)2][Oxa], [C6(MIM)2][Mal], [C6(MIM)2][Adi], [C4(MIM)2][Pim], [C8(MIM)2][Oxa], [C8(MIM)2][Suc], [C10(MIM)2][Oxa] e [C10(MIM)2][Pim] apresentaram organização estrutural cristalina e amorfa, representadas por ponto de fusão e transição vítrea (Tg) e os demais LIs foram totalmente amorfos. Para os LIs que apresentaram organização cristalina, a entalpia de fusão aumentou com o aumento do tamanho da cadeia espaçadora do dicátion. O tamanho da cadeia espaçadora do ânion não afetou a entalpia de fusão. Os LIs dicarboxilatos apresentaram capacidades caloríficas superiores a LIs monocatiônicos derivados do imidazol com ânion brometo, porém inferiores em relação a seus análogos dicatiônicos com ânion brometo. Os LIs dicarboxilatos apresentaram densidades de armazenamento térmico (Es) inferiores a seus análogos dicatiônicos derivados do imidazol com ânion brometo. Porém, [C6(MIM)2][Mal] e [C6(MIM)2][Pim] apresentaram Es superiores a óleos térmicos comumente utilizados como materiais pra estocagem de calor. Todos os LIs dicarboxilatos estudados foram solúveis em solventes polares próticos e em dimetilsulfóxido. Por sua vez, as aplicações de LIs em solução, particularmente as aplicações que dependem da formação de estruturas nano-organizadas, tais como micelas, depende de estudos da relação entre a estrutura do LI e a formação de agregados supramoleculares em solução. Assim, esta Tese também apresenta um estudo do comportamento de agregação em solução aquosa dos LIs dicatiônicos dicarboxilatos com dicátions [Cn(MIM)2]2+ com n = 8 e 10 carbonos na cadeia espaçadora. Foram utilizadas as técnicas de condutividade elétrica e RMN de 1H. Os resultados mostraram que os LIs dicarboxilatos agregam mais facilmente que seus análogos mono- e dicatiônicos derivados do imidazol com ânion brometo. Não foi possível correlacionar a influência da cadeia espaçadora do diânion com os valores de CMC obtidos. A partir dos comportamentos de blindagem e desblindagem observados para os núcleos dos dicátions e diânions um modelo de auto-organização supramolecular para as micelas formadas foi proposto. Devido ao efeito de blindagem sofrido por todos os hidrogênios dos diânions avaliados, foi proposto que a cadeia espaçadora estaria orientada de forma a interagir com a cadeia hidrofóbica do dicátion, e as porções dicarboxilato estariam interagindo com as cabeças hidrofílicas do dicátion.por
dc.contributor.advisor1Frizzo, Clarissa Piccinin
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0029279904716491por
dc.contributor.referee1Kloster, Carmen Luisa
dc.contributor.referee2Bonacorso, Helio Gauze
dc.contributor.referee3Gindri, Izabelle de Mello
dc.contributor.referee4Bianchi, Otávio
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7264502470238204por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentQuímicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Químicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Ciências Naturais e Exataspor


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