Neste trabalho, foram usados dois métodos de síntese, o método de enxerto para modificar a sílica com as aminas aromáticas p-anisidina, p-fenitidina e p-fenilenodiamina e o método sol-gel para obter dois xerogéis híbridos a base de sílica. Um xerogel contendo o grupo orgânico 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol e o outro contendo o 3-aminopropil. Os precursores organossilanos p-anisidinapropiltrimetoxissilano, p-fenitidinapropiltrimetoxissilano, pfenilenodiaminapropiltrimetoxissilano e, 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2-tiol propiltrimetoxissilano foram também sintetizados. Foram sintetizadas duas séries de amostras do xerogel 5-amino-1,3,4-tiadiazol-2- tiol/sílica: uma variando-se a quantidade de precursor orgânico adicionado (5,0, 10,0, 20,0 e 40,0 mmol) e a outra variando-se a temperatura de gelificação (50 e 75 ºC). Para o xerogel 3- aminopropil/sílica também foram sintetizadas duas séries de amostras: uma variando-se o tipo de catalisador adicionado e a outra série variando-se o tipo de solvente. Os catalisadores usados foram o HF, HCl, NH4OH e o NH4F enquanto que os solventes estudados foram metanol, etanol, propanol, butanol e pentanol.Na caracterização das sílicas organofuncionalizadas e dos xerogéis híbridos foram usadas as seguintes técnicas: espectroscopia no infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio e análise elementar. A potencialidade de aplicação dos materiais híbridos como adsorventes na extração de cátions metálicos em meio aquoso e etanólico foi investigada usando-se isotermas de adsorção pelo método de batelada. Para as sílicas organofuncionalizadas ainda foi realizado um estudo de dessorção e seletividade. A dispersão dos grupos orgânicos na superfície das sílicas organofuncionalizadas ocorreu na forma de monocamada. Essas sílicas foram utilizadas como adsorventes de cátions metálicos, Pb2+, Cu2+, Cd2+ e Ni2+ em soluções aquosas e etanólicas. De modo geral, a capacidade de adsorção obedeceu à seqüência: Pb2+ >> Cu2+ =~ Cd2+ =~ Ni2+. Os estudos de adsorção para esses materias em meio competitivo, mostrou melhor seletividade para Cu2+ e Pb2+ em meio aquoso e Pb2+ em solução etanólica. Quanto aos xerogéis híbridos, observou-se que o aumento no teor de orgânicos resultou em diminuição da área superficial e da porosidade. O aumento da temperatura de gelificação reduziu o tempo de gelificação. O uso de a catálise ácida resultou em materiais híbridos mais compactos, enquanto que a catálise básica produziu materiais com partículas mais esféricas. Osxerogéis sintetizados em álcoois de maiores cadeias foram os que apresentaram os resultados mais promissores para utilização como adsorventes de Cu2+ e Ni2+. / In this work, two methods of synthesis were used: grafting to modify silica with the aromatic amines, p-anisidine, p-fenitidine and p-phenylenediamine, and sol-gel to obtain two silica based xerogels, one xerogel that contain the organic group 5-amine-1,3,4-thiadiazole-2- thiol and another with the group 3-aminopropyl. The organic precursors panisidinepropyltrimethoxysilane, p-phenetidinepropyltrimethoxysilane, pphenylenediaminepropyltrimethoxysilane, and 5-amine-1,3,4-thiadiazole-2-thiol propyltrimethoxysilane were also synthesized. Two sample series of the 5-amine-1,3,4-thiadiazole-2-thiol/silica xerogel were synthesized: the first varying the quantity of organic precursor added (5.0, 10.0, 20.0 and 40.0 mmol) and the other one changing the gelation temperature (50 and 75 ºC). For 3- aminopropyl/silica xerogel it was also synthesized two samples series varying the catalyst added and the solvent used. The catalysts used were HF, HCl, NH4OH and NH4F while the solvents employed were methanol, ethanol, propanol, butanol and pentanol. In the characterization of the organofunctionalized silicas and hybrid xerogels the follow techniques were utilized: infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, nitrogen adsorption desorption isotherms and elemental analysis.The potentiality to apply the hybrid materials as sorbent for metal cation extraction from aqueous and ethanol solutions was investigated by using adsorption isotherms and batch technique. For the organofunctionalized silicas desorption and selectivity studies was also performed. The organic groups are dispersed on organofunctionalized silicas in a monolayer form. These silicas were used as adsorbents for metal cations Pb2+, Cu2+, Cd2+ and Ni2+ in aqueous and ethanol medium. In a general way, the adsorption capacity values followed the sequence: Pb2+ >> Cu2+ =~ Cd2+ =~ Ni2+. The adsorption studies for these materials in competitive medium showed better selectivity for Cu2+ and Pb2+ in aqueous medium and for Pb2+ in ethanol solution. For the hybrid xerogels, it was observed that the increasing in the organic content results in a decreasing in the surface area and porosity. An increase in the gelation temperature reduced the gelation time. The use of acid catalysis results in compact hybrids, while basic catalysis results in spherical particles. The xerogels synthesized using alcohols with higher chains showed the more promising results for use as Cu2+ and Ni2+ adsorbents.

Esta tese apresenta a obtenção de sílica xerogel a partir de carvão de cascas de arroz e a modificação da sua superfície com um ligante orgânico tipo base de Schiff. O objetivo da utilização deste resíduo agroindustrial é a obtenção de um adsorvente capaz de atuar no tratamento de águas contaminadas contendo íons cádmio II, em uma concepção de valorização de resíduos. A sílica contida na biomassa foi obtida na forma de silicato de sódio através de extração química com solução de hidróxido de sódio, seguida de hidrólise e condensação do monômero através do processo solgel. A modificação da superfície da sílica com o ligante salen foi realizada utilizando o 1,2-dicloroetano como espaçador bifuncional. A sílica xerogel modificada foi avaliada através de análises de isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio (BET/BJH), difração de raios-X (DRX), análise química elementar (CHN), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e termogravimetria (TG/DTG). A análise elementar indicou que 0,341 mmol/g de 1,2-dicloroetano e 0,095 mmol/g de salen foi ancorado na superfície da sílica, que apresentou estabilidade térmica até 209°C e área de superfície específica de 106,4 m²/g. Foi realizado um estudo sobre a capacidade de adsorção de íons cádmio (II) pela sílica modificada e não modificada. Os resultados indicam a superior capacidade de adsorção de cádmio pela sílica modificada, em soluções com baixa concentração do íon. / This thesis presents the obtainment of silica xerogel by rice husk charcoal and its surface modification using an organic ligand type Schiff-base. The purpose of this agro-industrial residue utilization is the production of an adsorbent capable to remove heavy metals present in contaminated waters. The silica contained in the biomass was obtained by alkaline extraction in sodium silicate with hydrolysis through sol-gel process, and modified with salen, using 1,2-dichloroethane as bi-functional spacer. The modified xerogel silica was evaluated through analysis of nitrogen adsorption/desorption isotherms (BET/BJH), X-ray diffraction (XRD), chemical elementary analysis (CHN), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electronic microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TG/DTG). The elementary analysis pointed that 0,341mmol/g of the 1,2-dichloroethane and 0,095mmol/g of the salen was anchored to the silica surface, that presented thermal stability until 209°C and specific surface area of 106,4 m²/g. An evaluation about the ion cadmium II adsorption capacity of the silica modified and unmodified was performed. The results pointed to the superior cadmium adsorption capacity for the modified silica if low ion concentration solutions.

Esta tese apresenta a obtenção de sílica xerogel a partir de carvão de cascas de arroz e a modificação da sua superfície com um ligante orgânico tipo base de Schiff. O objetivo da utilização deste resíduo agroindustrial é a obtenção de um adsorvente capaz de atuar no tratamento de águas contaminadas contendo íons cádmio II, em uma concepção de valorização de resíduos. A sílica contida na biomassa foi obtida na forma de silicato de sódio através de extração química com solução de hidróxido de sódio, seguida de hidrólise e condensação do monômero através do processo solgel. A modificação da superfície da sílica com o ligante salen foi realizada utilizando o 1,2-dicloroetano como espaçador bifuncional. A sílica xerogel modificada foi avaliada através de análises de isotermas de adsorção e dessorção de nitrogênio (BET/BJH), difração de raios-X (DRX), análise química elementar (CHN), espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e termogravimetria (TG/DTG). A análise elementar indicou que 0,341 mmol/g de 1,2-dicloroetano e 0,095 mmol/g de salen foi ancorado na superfície da sílica, que apresentou estabilidade térmica até 209°C e área de superfície específica de 106,4 m²/g. Foi realizado um estudo sobre a capacidade de adsorção de íons cádmio (II) pela sílica modificada e não modificada. Os resultados indicam a superior capacidade de adsorção de cádmio pela sílica modificada, em soluções com baixa concentração do íon. / This thesis presents the obtainment of silica xerogel by rice husk charcoal and its surface modification using an organic ligand type Schiff-base. The purpose of this agro-industrial residue utilization is the production of an adsorbent capable to remove heavy metals present in contaminated waters. The silica contained in the biomass was obtained by alkaline extraction in sodium silicate with hydrolysis through sol-gel process, and modified with salen, using 1,2-dichloroethane as bi-functional spacer. The modified xerogel silica was evaluated through analysis of nitrogen adsorption/desorption isotherms (BET/BJH), X-ray diffraction (XRD), chemical elementary analysis (CHN), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electronic microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TG/DTG). The elementary analysis pointed that 0,341mmol/g of the 1,2-dichloroethane and 0,095mmol/g of the salen was anchored to the silica surface, that presented thermal stability until 209°C and specific surface area of 106,4 m²/g. An evaluation about the ion cadmium II adsorption capacity of the silica modified and unmodified was performed. The results pointed to the superior cadmium adsorption capacity for the modified silica if low ion concentration solutions.

Ce travail de thèse a pour objet l’étude d’organogélifiants bis(urée) originaux de faible masse moléculaire (LMWG), intégrant ou non des unités fluorescentes pyrènes. Il intègre les aspects liés à la synthèse organique de ces systèmes, l’étude de leur capacité de gélification pour des solvants variés, la caractérisation des édifices auto-assemblés correspondants -en particulier à l’aide de méthodes spectroscopiques et de microscopies variées-, et enfin la mise en œuvre d’une méthode originale de structuration par alignement des fibres auto-assemblées. Deux premiers organogélifiants bis(urée) modèles ont été synthétisés et leur aptitude à geler de multiples solvants ainsi que la structuration des auto-assemblages correspondant ont été étudiées en détail (RMN, microscopies optiques et électroniques). L’étude de l’alignement des fibres résultantes a été réalisée avec succès en utilisant un gabarit, par remplissage des pores d’une membrane d’alumine, puis dissolution de cette dernière. Une seconde série d’organogélifiants bis(urée), intégrant cette fois une, deux ou encore trois unités fluorescentes pyrène a été synthétisée. L’intégration covalente de cette unité dans nos gels s’est révélée intéressante à plusieurs titres. D’abord, celle-ci joue le rôle de sonde interne permettant une caractérisation approfondie de la structuration des édifices auto-assemblés à l’aide des spectroscopies d’absorption et d’émission en fonction de la température. Cette unité participe par ailleurs à la robustesse des objets nanostructurés, comme remarquablement mis en évidence dans les gels hybrides associant les gélifiants tris(pyrényles) de symétrie C3, soit à un gélifiant porteur de deux unités pyrène ou soit à un dérivé accepteur-π d’électrons, introduit dans le milieu. / This thesis focuses on the study of original bis(urea) low molecular weight organogelators (LMWG), integrating or not fluorescent pyrene units. This study integrates organic synthesis of these systems, study of their gelling capacity for various solvents, characterization of the corresponding self-assembled structures through various spectroscopic and microscopy techniques, and finally implementation of an original structuring method by alignment of the self-assembled fibers. Two first model bis(urea) organogelators were synthesized and their ability to gel multiple solvents as well as the structuration of the corresponding self-assemblies have been studied in detail (NMR, optical and electron microscopy). Alignment of the resulting fibers has been successfully performed using a template method, by filling the pores of an alumina membrane, followed by dissolution of the latter. A second series of bis(urea) organogelators, which incorporate one, two or three pyrene fluorescent units was synthesized. The integration of this unit in our gels has proved useful in several ways. First, it acts as an internal probe for further characterize the resulting self-assembled structures, using variable temperature absorption and emission spectroscopies. The pyrene unit also contributes to the robustness of the nanostructured objects, as remarkably evidenced in hybrid gels involving tris(pyrenyl) C3 symmetry gelators associated to either a bis(pyrenyl) gelator or to a π-acceptor derivative.

A obtenção de pentóxido de vanádio mesoporoso, bem como a síntese, caracterização e estudo das propriedades de novos compostos híbridos, formado a partir do xerogel de pentóxido de vanádio e do pentóxido de vanádio mesoporoso, intercalados com espécies convidadas, foram os objetivos desta tese. O interesse nestes materiais, que apresentam uma considerável gama de modificações estruturais e químicas, é devido a possibilidade de arquitetar propriedades específicas e produzir novos materiais visando aplicações em óptica, catálise, dispositivos eletrônicos e sensores. Os compostos híbridos foram obtidos mediante a reação de intercalação utilizando espécies diretivas estruturais, como cloreto de cetilpiridínio, e materiais poliméricos, como óxido de polietileno e poli o-metoxianilina, introduzidos no interior do óxido em questão. O método de síntese é simples e relativamente rápido, uma vez que os materiais são obtidos em, no máximo, 10 dias, além de não ser necessário o monitoramento durante o período de preparação e secagem. Os resultados experimentais apontaram que houve uma expansão interplanar, bem como, as propriedades eletroquímicas dos compósitos apresentaram uma maior estabilidade de após vários ciclos quando comparados ao xerogel de pentóxido de vanádio, indicando uma reação de intercalação. Uma outra etapa deste trabalho foi à obtenção de óxido de vanádio mesoporoso. A formação de mesoporos foi confirmada pelas isotermas de adsorção/desorção. Em seguida, foi realizada a reação de intercalação com a introdução de óxido de polietileno e poli o-metoxianilina. A reação de intercalação utilizando esses polímeros na matriz mesoporosa proporcionou o aumento da mobilidade de íons lítio bem como um aumento na carga total, durante a reação redox, resultando num efeito sinérgico. Neste contexto, pode-se afirmar que, o método empregado mostrou-se extremamente atrativo devido a sua simplicidade de realização, além de possibilitar a obtenção de materiais com potencial aplicação como dispositivos eletroquímicos, baterias, e sensores químicos. / Synthesis, characterization of vanadium pentoxide mesoporous and studies of properties of hybrids compound based on vanadium oxide xerogel and vanadium pentoxide mesoporous, intercalated with guest species have been the main of this thesis. The interest in those materials, that present a considerable structural and chemical modification, is due to the possibility to tailor specific properties and produce new materials to application in optic, catalysis, electronic displays and sensors. The hybrid compounds were obtained from intercalation reaction utilizing templates agent such cetylpyridinium chloride and polymerics species such polyethylene oxide and poly o-methoxyaniline into the oxide. The synthesis is simple and relatively fast, and those materials are obtained, in a maximum, 10 days, even though it is not necessary the monitoring during the preparation and dry. The experimental results show an increase of interplanar, as well as, electrochemical properties of composites presented a better stability after several cycles as compared to vanadium pentoxide xerogel, indicating an intercalation reaction. Another stage of this work was to obtain the mesoporous vanadium pentoxide. The presence of porous was confirmed by adsorption isothermal method. Afterwards, it was realized the intercalation reaction with the polyethylene oxide and poly o-methoxyaniline into the matrix. The intercalation reaction using polymers into the porous matrix resulted an increase of Li+ ions mobility as well as an increase of total charge during the redox reaction resulting a synergic effect. In this context, it can be state that, the method used showed extremely attractive due to its simple synthesis, as well as it has the possibility of obtain materials with potential application such electrochemical displays, batteries and chemical sensors.

Wenn erworbene oder angeborene Knochendefekte aufgrund überkritischer Größe oder krankhafter Störungen nicht durch natürliche Regenerationsprozesse geheilt werden können, ist der Einsatz von Knochenersatzmaterialien notwendig. In der vorliegenden Arbeit ist es gelungen ein neuartiges Knochenersatzmaterial zu entwickeln und eingehend zu charakterisieren. Dazu wurden die Phasen Silikat und Kollagen in einem biomimetisch inspirierten Prozess zu einem Anorganik/Organik-Komposit verbunden. Calciumphosphatphasen konnten darüber hinaus als dritte Komponente hinzugefügt werden. Dafür wurden Herstellungsstrategien entwickelt, die Silikat in Form von Kieselsäure, Kollagen als hochkonzentrierte Suspension und gegebenenfalls Calciumphosphat als Pulver zu homogenen Mischungen vereinten. Als Zwischenprodukte wurden Komposithydrogele erhalten, deren Überführung in Xerogele in der Literatur als kritischer Schritt gilt, weil die dabei auftretenden Kapillarspannungen die Gelstruktur in der Regel irreversibel zerstören, wodurch das Material als Pulver oder Fragmente erhalten wird. Im vorliegenden Fall aber konnte die Gelfestigkeit in einem definierten Zusammensetzungsbereich durch die Kompositbildung und die kontrollierte Trocknung der Hydrogele so gesteigert werden, dass monolithische Proben von bis zu mehreren Kubikzentimetern Größe erhalten wurden. Diese konnten ohne weitere Verarbeitungsschritte einer Reihe von Untersuchungen zu mechanischen Eigenschaften, Bioaktivität, Degradabilität und Biokompatibilität unterzogen werden.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The generation of residual materials and its unavoidable disposal in the environment has been a reason of great concern, not only environmentally but also economically. The use of these renewable residual feedstocks, not only for the production of heat and energy, but also for the generation of technological products, has become a priority. In this study, it was investigated the physico-chemical and fermentative processes for the good use of the agro-industrial residue rice husks. The husks, resulting from the rice processing, has been also used, even incipiently, for the generation of heat to dry grains and electrical energy. As a result of this process, rice husk ash (RHA) is available, very rich in silica (sílica), representing a potential future source of industrial raw material. Micronized RHA, obtained from micro grinding process, was used to produce three types of silica xerogels, which were tested as additives for rice cultivation. The good results demonstrated the feasibility of the use of the xerogel silicas in substitution of agrochemical products. The influence of the process parameters (pH, time, concentration) was determined by means of the response surface methodology (RSM). The maximum production yields of sodium, potassium and calcium silica xerogels were 98%, 95% and 75%, respectively. The silica produced was characterized and analyzed by the following techniques: X-ray fluorescence and X-ray diffractometry (XRF, XRD), Fourier-transform infrared spectrometry (FTIR), scanning electronic microscopy (SEM), particle size distribution determined by laser diffraction, specific surface area by BET method (Brunauer, Emmett e Teller), and determination of metals by inductively coupled plasma emission optical pectrometry (ICP-OES). The production of xylose was studied by acid hydrolysis of rice husk, under pressure, in autoclave. Then, the xylose was converted into xylitol by fermentation. The process parameters, temperature and reaction time, were adjusted by RSM. Fermentations were performed using the yeast species Candida guilliermondii and Candida tropicalis, with maximum yields of 40% and 8%, respectively. The influence of various types of pretreatment of the sample was evaluated, demonstrating the potential yields of 66% and 64%, respectively, when the husk was treated with hydrogen peroxide and ammonium hydroxide solutions. When using physical pretreatment (ultrasound), yields up to 62% can be obtained. The influence of the variation of acid concentration and pH of the hydrolyzate on the yields was also evaluated. The contact time and amount of activated carbon added to the hydrolyzate exerts great influence on the process yield. The products obtained - xylose and xylitol - were identified and quantified by liquid chromatography coupled to mass spectrometer (LC-MS/MS) with electrospray ionization in positive mode. Results of the second order RSM applied to obtain silica xerogel as well as xylitol were evaluated by analysis of variance (ANOVA). The efficiency of the processes studied here shows that they may be interesting alternatives of use of biomass residue rice husk, with considerable economic potential and positive environmental impact. / A geração de materiais residuais e o seu descarte no ambiente têm sido motivo de grande preocupação, tanto ambiental quanto econômica. O aproveitamento destas matérias-primas residuais renováveis, não apenas para a produção de energia e calor, mas também para a geração de produtos tecnológicos, tornou-se uma prioridade. Neste trabalho, investigaram-se processos físico-químicos e fermentativos para o aproveitamento do resíduo agroindustrial casca de arroz (CA). A casca, resultante do beneficiamento do arroz, tem sido utilizada, ainda que incipientemente, na produção de calor para secagem de grãos e produção de energia elétrica. Em consequência deste processo, tem-se a formação de cinza da casca de arroz (CCA), muito rica em sílica (SiO2), apresentando grande potencial como futura matéria-prima industrial. A CCA micronizada, obtida a partir do processo de micromoagem, foi utilizada na obtenção de três tipos de sílicas xerogéis, que foram testadas como aditivos para o cultivo de arroz. Os bons resultados alcançados demonstram a viabilidade do aproveitamento da sílica xerogel em substituição a derivados agroquímicos. A influência dos parâmetros de processo (pH, tempo, concentração) foi determinada por meio de metodologia de superfície de resposta (RSM). Os rendimentos máximos de produção das sílicas xerogéis base sódio, potássio e cálcio foram de 98%, 95% e 75%, respectivamente. As sílicas produzidas foram caracterizadas e analisadas por meio de técnicas de fluorescência e difração de raios-X (XRF, XRD), espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (SEM), distribuição do tamanho de partículas segundo a técnica de difratometria a laser, área de superfície específica pelo método BET (Brunauer, Emmett e Teller) e determinação de metais pela técnica de espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). A produção de xilose foi estudada por meio de hidrólise ácida à pressão da CA. A xilose, por sua vez, foi convertida em xilitol por meio de processo fermentativo. Os parâmetros de processo, temperatura e tempo reacional, foram ajustados por meio de RSM. As fermentações foram feitas com auxílio das leveduras das espécies Candida guilliermondii e Candida tropicalis, com rendimentos máximos de 40% e 8%, respectivamente. Avaliou-se a influência de diversos tipos de pré-tratamento da amostra, evidenciando-se rendimentos de 66% e 64%, respectivamente, quando a CA foi tratada com solução de peróxido de hidrogênio e com solução de hidróxido de amônio. Quando se utiliza pré-tratamento físico (ultra-som), rendimento de até 62% pode ser obtido. A influência da variação da concentração de ácido e do pH do hidrolisado sobre o rendimento também foi avaliada. Comprovou-se, ainda, que o tempo de contato e a quantidade de carvão ativado adicionado ao hidrolisado, exercem grande influência sobre o rendimento. Os produtos obtidos - xilose e xilitol - foram identificados e quantificados por cromatografia líquida acoplada a espectrômetro de massas (LC-MS2) com ionização eletrospray, no modo positivo. Os resultados do modelo de superfície de resposta de segunda ordem, aplicado tanto ao processo de obtenção de sílicas xerogéis como ao de produção de xilitol, foram avaliados por meio de análise de variância (ANOVA). A eficiência dos processos estudados demonstra que estes podem constituir interessante alternativa para o aproveitamento da biomassa residual CA, com apreciável potencial econômico e positiva repercussão ambiental.

A obtenção de pentóxido de vanádio mesoporoso, bem como a síntese, caracterização e estudo das propriedades de novos compostos híbridos, formado a partir do xerogel de pentóxido de vanádio e do pentóxido de vanádio mesoporoso, intercalados com espécies convidadas, foram os objetivos desta tese. O interesse nestes materiais, que apresentam uma considerável gama de modificações estruturais e químicas, é devido a possibilidade de arquitetar propriedades específicas e produzir novos materiais visando aplicações em óptica, catálise, dispositivos eletrônicos e sensores. Os compostos híbridos foram obtidos mediante a reação de intercalação utilizando espécies diretivas estruturais, como cloreto de cetilpiridínio, e materiais poliméricos, como óxido de polietileno e poli o-metoxianilina, introduzidos no interior do óxido em questão. O método de síntese é simples e relativamente rápido, uma vez que os materiais são obtidos em, no máximo, 10 dias, além de não ser necessário o monitoramento durante o período de preparação e secagem. Os resultados experimentais apontaram que houve uma expansão interplanar, bem como, as propriedades eletroquímicas dos compósitos apresentaram uma maior estabilidade de após vários ciclos quando comparados ao xerogel de pentóxido de vanádio, indicando uma reação de intercalação. Uma outra etapa deste trabalho foi à obtenção de óxido de vanádio mesoporoso. A formação de mesoporos foi confirmada pelas isotermas de adsorção/desorção. Em seguida, foi realizada a reação de intercalação com a introdução de óxido de polietileno e poli o-metoxianilina. A reação de intercalação utilizando esses polímeros na matriz mesoporosa proporcionou o aumento da mobilidade de íons lítio bem como um aumento na carga total, durante a reação redox, resultando num efeito sinérgico. Neste contexto, pode-se afirmar que, o método empregado mostrou-se extremamente atrativo devido a sua simplicidade de realização, além de possibilitar a obtenção de materiais com potencial aplicação como dispositivos eletroquímicos, baterias, e sensores químicos. / Synthesis, characterization of vanadium pentoxide mesoporous and studies of properties of hybrids compound based on vanadium oxide xerogel and vanadium pentoxide mesoporous, intercalated with guest species have been the main of this thesis. The interest in those materials, that present a considerable structural and chemical modification, is due to the possibility to tailor specific properties and produce new materials to application in optic, catalysis, electronic displays and sensors. The hybrid compounds were obtained from intercalation reaction utilizing templates agent such cetylpyridinium chloride and polymerics species such polyethylene oxide and poly o-methoxyaniline into the oxide. The synthesis is simple and relatively fast, and those materials are obtained, in a maximum, 10 days, even though it is not necessary the monitoring during the preparation and dry. The experimental results show an increase of interplanar, as well as, electrochemical properties of composites presented a better stability after several cycles as compared to vanadium pentoxide xerogel, indicating an intercalation reaction. Another stage of this work was to obtain the mesoporous vanadium pentoxide. The presence of porous was confirmed by adsorption isothermal method. Afterwards, it was realized the intercalation reaction with the polyethylene oxide and poly o-methoxyaniline into the matrix. The intercalation reaction using polymers into the porous matrix resulted an increase of Li+ ions mobility as well as an increase of total charge during the redox reaction resulting a synergic effect. In this context, it can be state that, the method used showed extremely attractive due to its simple synthesis, as well as it has the possibility of obtain materials with potential application such electrochemical displays, batteries and chemical sensors.

In this paper we present a comparison of aerogels which are dried under different conditions. Of those, most important are the solvent, temperature, and pressure. Criteria of comparison rely mostly on results from analysis of nitrogen adsorption experiments, as well as transmission electron microscopy imaging. Platinum loaded indium oxide aerogels were picked as a model system for this study as they can be used as highly effective heterogeneous catalysts in methanol steam reforming. The compared drying methods include supercritical drying from CO2, supercritical CO2 - ethanol mixture, freeze drying from tert-butanol and ambient conditions drying from acetone and 1-Methoxyheptafluoropropane. High porosities and large specific surface areas can be achieved via supercritical, freeze- and ambient conditions drying, while retaining the original gel morphology in this system for most methods except freeze drying and ambient conditions drying from acetone.

In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese chromophorer Xerogele des Typs II auf Grundlage nucleophiler aromatischer Substitutionsreaktionen von Fluorarenen mit aminofunktionalisierten Trialkoxysilanen in Tetraethoxysilan als Lösungsmittel beschrieben. Die Herstellung von anorganisch-organischen Sol-Gel-Hybridmaterialien gelingt dabei in einer Eintopfreaktion. Neben kommerziell erhältlichen Fluoraromaten, wie z.B. 4-Fluornitrobenzen, wurden fluorfunktionalisierte Azomethine, Diazoverbindungen und Diphenylaminderivate eingesetzt. Die Synthese und Charakterisierung literaturunbekannter Fluoraromaten wird beschrieben. Besonderes Augenmerk lag auf der Reproduzierbarkeit der Xerogelsynthesen und der Charakterisierung der Xerogele durch Methoden der Festkörper-NMR- und UV/Vis-Spektroskopie sowie der Elektronenmikroskopie.