[pt] Desde os anos 70, com a crise do petróleo, a busca por fontes de energia alternativa vem sendo desenvolvida. Além disso, existe também a preocupação ambiental em obter energia limpa. O hidrogênio, que pode ser produzido pela reforma a vapor do metanol, é uma importante fonte alternativa de energia limpa que pode ser empregada nas células a combustível. Neste trabalho foram preparados catalisadores baseados em Cu e Zn por diferentes métodos: coprecipitação, precipitação sequencial e precipitação homogênea com algumas variações, como a ordem de adição dos reagentes e o tempo de envelhecimento. Zircônio e ítrio foram usados em diferentes teores como promotores desses catalisadores para a reforma a vapor do metanol. As amostras recém-preparadas e/ou calcinadas foram caracterizadas pelas técnicas de: espectroscopia de emissão óptica com plasma acoplado (ICP-OES), espectroscopia de absorção atômica (EAA), área específica pelo método BET, difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (ATG), microscopia eletrônica de transmissão (MET), dessorção termoprogramada de H2 (DTP-H2), oxidação por N2O e espectroscopia de infravermelho (IV). O método de preparação não influenciou na formação da fase precursora, que foi a auricalcita para a maioria dos catalisadores recémpreparados e nos catalisadores calcinados foram encontradas as fases CuO e ZnO. Os catalisadores recém-preparados contendo ítrio e preparados por coprecipitação não formaram fases precursoras cristalinas e tiveram as menores áreas específicas (BET). O zircônio modificou a estrutura cristalina dos catalisadores, aumentando a área específica total e a área metálica de Cu, quando estes foram preparados por precipitação homogênea. Duas etapas de decomposição foram encontradas na ATG maioria dos catalisadores e foram atribuídas à desidroxilação e descarbonatação das fases precursoras. Perfis com três ou quatro picos de dessorção foram encontrados na DTP-H2 e foram atribuídos a diferentes tipos de sítios de cobre metálico. As técnicas DTP-H2 e oxidação por N2O não apresentaram áreas de cobre semelhantes, indicando que o uso dessas técnicas só é válido para avaliar tendências de variação. A morfologia das partículas foi influenciada pelo método de preparação e pelo promotor. O catalisador preparado por coprecipitação apresentou partículas com morfologia mais regular e ainda foram encontradas partículas com formato tipo agulha, remanescentes do precursor que não foi calcinado. O infravermelho apresentou bandas dos íons formiatos e metoxi adsorvidas sobre cobre oxidado, que seriam as espécies intermediárias na reforma a vapor do metanol, confirmando também a influência da água na oxidação das espécies de cobre metálico. Estas espécies oxidadas seriam responsáveis pela formação do hidrogênio. / [en] Since years 70 with the petroleum crisis the search for alternative energy has being developed. Moreover, obtaining clean energy is also an environmental goal. The hydrogen production by steam reforming of methanol is an important clean energy alternative source that can be used in fuel cells. In this work catalysts based in Cu were prepared by different methods: coprecipitation, sequential precipitation and homogeneous precipitation. Some variations in these methods also were tested as the reagents addition order and aging time. Zirconium and yttrium were used as promoters in different amounts. The catalysts were characterized by a variety of techniques, including Inductively Coupled Plasma- Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES), Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), N2 adsorption surface area analysis, X-Ray Diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA), Transmission Electron Microscopy (TEM), Temperature Programmed Desorption of H2 (H2-TPD), N2O oxidation and infrared spectroscopy of methanol adsorption. The preparation methods did not influence the precursor phase formation. The aurichalcite was the main phase found in the catalysts as prepared. In the case of calcined catalysts were found the CuO and ZnO phases. Yttrium based catalysts prepared by co-precipitation method showed no crystalline precursor phases and smaller surface areas. Zirconium modified the catalyst crystalline structure increasing surface area and the metallic copper area when prepared by homogeneous precipitation. Two decomposition steps were found in the majority of catalysts and were attributed to dehydroxylation and decarbonation of precursor phases. H2-TPD profiles showed three or four desorption peaks that were attributed to Cu metallic sites of different sizes at the samples surface. The metal area values obtained by H2-TPD and N2O oxidation techniques were not coincident. This fact indicated that this kind of determination is only to observe tendences. The preparation methods and promoter type influenced the catalysts morphologies. Catalyst prepared by coprecipitation method showed regular particles. When others methods were used particles with needle forms were found. They were origined by the remained precursor after the sample calcination. Infrared results showed bands attributed to formiates and metoxy ions adsorbed on oxide copper. These ions would be the intermediate species in the steam reforming of methanol confirming the water influence in the Cu metallic species oxidation. These oxided species seem to be the responsibles by the hydrogen formation.

[pt] Os óxidos mistos CeO2-ZrO2 são utilizados como suporte de catalisadores automotivos devido a sua capacidade de estocar e liberar oxigênio em condições pobres ou ricas de combustível, respectivamente, a fim de auxiliar nas reações redox que minimizam a emissão de poluentes oriunda da queima incompleta do combustível. Neste trabalho, os óxidos mistos CeO2-ZrO2 foram preparados pelo método de coprecipitação, utilizando-se como sais precursores o ZrO(NO3)2 e o (NH4)2Ce(NO3)6 ou Ce(NO3)3 com a finalidade de se observar a influência do sal precursor de cério no sistema CeO2-ZrO2. Além disso, investigou-se o efeito de algumas condições de preparação como o envelhecimento do precipitado, o controle de pH durante a síntese, a secagem e o envelhecimento térmico nos óxidos mistos obtidos. Os resultados mostram que a variável mais significante na preparação dos óxidos mistos CeO2-ZrO2 por coprecipitação é o sal precursor de cério. Em todas as amostras preparadas a partir do precursor de cério IV houve a formação de solução sólida, enquanto que no caso das amostras preparadas a partir do precursor de cério III observou-se a formação de duas fases segregadas, c-CeO2 e t-ZrO2. Além disso, concluiu-se que a redução do material obtido não ocorre somente na superfície, mas também na parte mássica e que os materiais formados por solução sólida são os que apresentam melhor capacidade de armazenamento de oxigênio o que é muito importante para o uso em catalisadores automotivos. O envelhecimento térmico do catalisador mostrou que há uma sinterização devido à alta temperatura e que também há uma segregação da solução sólida quando esta foi submetida às condições de envelhecimento utilizadas. / [en] The CeO2-ZrO2 mixed oxides are used as automotive catalyst support due to their capacity to storage and to release oxygen in lean and rich conditions, respectively, in order to assist redox reactions that minimize the emission of pollutants caused by fuel incomplete combustion. In this present work, the CeO2- ZrO2 mixed oxides had been prepared by the coprecipitation method using as precursor salts the ZrO(NO3)2 and the (NH4)2Ce(NO3)6 or the Ce(NO3)3 with the purpose of observing the influence of the cerium precursor salt in the CeO2-ZrO2 system. Moreover, the effect of some preparation conditions like drying, thermal aging, pH control and aging along precipitation was investigated. The results show that the most significant variable in the coprecipitation preparation of the CeO2-ZrO2 mixed oxides is the cerium salt precursor. There were formation of solid solutions in all samples prepared from the cerium IV precursor, while in the case of the samples prepared from the cerium III precursor, it was observed formation of two segregated phases, c-CeO2 and ZrO2. In addition, one concluded that the reduction of the obtained material does not only occur in the surface, but also in the bulk. The solid solution materials are the ones that present the best oxygen storage capacity what is very important for the use in the automotives catalysts. The thermal aging of the catalyst showed that there are a sintering due to the high temperature and a segregation of the solid solution when the material was submitted to the used aging conditions.

[pt] O objetivo deste trabalho foi estabelecer uma metodologia de síntese de pós nanométricos a submicrônicos de Y2W3O12, como também relacionar as propriedades óticas, térmicas e mecânicas do Al2W3O12 com métodos distintos de sinterização. As partículas de Y2W3O12 foram obtidas pelo método de co-precipitação reversa modificada mantendo pH constante, com o intuito de manter a supersaturação elevada, garantindo alta taxa de nucleação evitando o crescimento indesejável dos núcleos. As metodologias para cristalização empregadas (tratamento hidrotérmico e calcinação) permitiram obter pós submicrônicos de Y2W3O12 (0.3 ̶ 0.5 Mm) com menor grau de aglomeração em relação ao previamente reportado na literatura. O envelhecimento da dispersão de Y2W3O12 revelou diminuição do tamanho médio de aglomerados em 50 por cento quando comparado à distribuição primária de aglomerados precursores. A dispersão utilizando surfactante CTAB reduziu a aglomeração em 50 por cento. O pó de Al2W3O12 foi sinterizado pelo método de spark plasma sintering (SPS) e comparado com Al2W3O12 sinterizado pelo método de três etapas 1. As propriedades óticas e mecânicas foram estudadas, revelando comportamento distinto entre os materiais consolidados por vias diferentes, evidenciando a importância do método de sinterização sobre a microestrutura final e sobre formação de defeitos pontuais. A espectroscopia de refletância difusa revelou que as amostras obtidas por SPS apresentam absorbância total na faixa da luz visível, sendo coerente com sua coloração preta fosca, assim, a energia de banda proibida dessas amostras situa-se abaixo da energia do espectro visível (EGAP menor que 1,7eV). A amostra sinterizada em três etapas, de coloração branca, possui absorbância parcial no UV-Vis, absorvendo todos os comprimentos de onda até 300nm e conforme o comprimento de onda aumenta e adentra na região visível a absorbância diminui e se torna nula. As amostras de SPS apresentaram ganho expressivo no módulo de Young (80 por cento) e dureza (61-116 por cento) quando comparado com o material obtido por sinterização convencional, previamente descrito na literatura 2, 1. As amostras de SPS quando comparadas com a amostra sinterizada em três etapas 1, apresentou módulo de Young 47 por cento maior e aumento de dureza entre 19-59 por cento, embora, ambas apresentem mesma densidade relativa de 96 por cento, sendo as amostras de SPS com microestrutura de grãos nanométricos proporcionando maior resistência mecânica. O CTE das amostras SPS foi medido, sendo similar ao valor encontrado para a amostra em três etapas 2, constatando que o CTE não foi afetado pela intorução dos defeitos pontuais na Al2W3O12 durante SPS. / [en] The aim of this work is to establish a methodology for the synthesis of submicron nanocomposites of Y2W3O12, as well as to relate the properties, optical and mechanical, of Al2W3O12 with different methods of sintering. The Y2W3O12 particles were obtained by the modified reverse co-precipitation method, maintaining a constant pH along the drip, in order to maintain a high super saturation, ensuring a high nucleation rate, avoiding the undesirable growth of the nuclei. As the methodologies for the crystallization used (hydrothermal treatment and calcination) allowed to obtain post-submicron of Y2W3O12 (0.3 - 0.5 Mm) with lower degree of agglomeration in relation to the report published in the literature. The aging of the dispersion was studied and showed a decrease of 50 percent the average size of agglomerates when compared to the primary distribution of precursor agglomerates. A dispersion using CTAB surfactant reduced 50 percent the agglomeration, as verified by characterization techniques. The Al2W3O12 powder was sintered by the Sintering of Spark Plasma method (SPS) and compared with Al2W3O12 sintered by the three-step method (TSS) 1. The optical and mechanics properties were studied, revealing a differentiated behavior between materials consolidated by different paths, evidencing the importance of the sintering method in a final microstructure. Diffuse reflectance spectroscopy showed that the samples obtained by SPS, it is able to absorb the total wavelengths in the visible light range, being consistent with its black matte color, so the energy gap is below the energy of the spectrum visible (EGAP less than 1.7 eV). The conventional (white) sample absorb all wavelengths up to 300 nm and increasing wavelength decreases absorption and renders it zero. The samples by SPS showed significant gain in the Young s modulus (80 percent) and hardness (61-116 percent) when compared to TSS sample 2, 1. The SPS samples when compared to TSS sample [1], the Young s modulus increased 47 percent and the hardness increased 19-59 percent, although both of them obtained 96 percent relative densities. The reason for the improve of mechanical properties of SPS samples is justified by nanosized grain microstructure providing greater mechanical resistance. The CTE of the SPS samples was measured, being similar to the value found for a three-step sample 2, noting that the CTE was not affected by the introduction of defects in Al2W3O12 after SPS.

[pt] O objetivo deste trabalho foi sintetizar pós submicrônicos de Y2W3O12 e Al2W3O12 visando estudar o efeito da incorporação destas cargas no coeficiente de expansão térmica (CET) e nas propriedades mecânicas de compósitos de polietileno de alta densidade (PEAD). As partículas de Y2W3O12 foram obtidas pelos métodos de coprecipitação por mistura de reagentes e coprecipitação reversa modificada, com o intuito de avaliar a influência destas rotas no grau de aglomeração dos pós preparados. Ambos os métodos permitiram obter pós submicrônicos de Y2W3O12 0. 0.7 um) com tamanhos de partículas primárias e graus de aglomeração semelhantes, conforme verificado por diversas técnicas de caracterização. As partículas de Al2W3O12 foram sintetizadas pelos métodos de coprecipitação por mistura de reagentes e coprecipitação normal, utilizando duas fontes de tungstênio e os precursores obtidos foram secos no micro-ondas. Os efeitos do pH da síntese (4.2 e 6.0) no estado de aglomeração dos pós sintetizados foram avaliados. Pós submicrônicos de Al2W3O12 0.22 0.87 um) foram produzidos utilizando estas rotas. A coprecipitação pela mistura de reagentes em pH=4.2 permitiram obter pós com aglomerados de menor tamanho (0.22 um). Os compósitos de PEAD foram fabricados por microextrusão-microinjeção, com partículas de Al2W3O12 e Y2W3O12 (0.70 um) em frações volumétricas na faixa de 0.001 0.011. Os compósitos PEAD/Y2W3O12 exibiram reduções no CET de 20 25 porcento quando comparados ao PEAD na faixa de 25 70 °C, enquanto os compósitos PEAD/Al2W3O12 mostraram reduções no CET de 7 8 porcento. O módulo de Young aumentou 11 32 porcento e 21 porcento para os compósitos reforçados com Y2W3O12 e Al2W3O12, respectivamente, enquanto a estabilidade térmica do PEAD foi preservada para todos os compósitos. / [en] The aim of this work was to synthesize Al2W3O12 and Y2W3O12 submicronic powders and study the effect of incorporation of these fillers on thermal expansion coefficient (CTE) and mechanical properties of high density polyethylene (HDPE) composites. Y2W3O12 was synthesized via co-precipitation by mixing reactants and modified reverse strike co-precipitation, to assess the influence of the method on agglomeration degree of powders. Both methods produced Y2W3O12 submicronic powders (0.60 0.70 um), with similar primary particle sizes and agglomeration degrees, as verified by different characterization techniques. Al2W3O12 was synthesized via co-precipitation by mixing reactants and normal strike method, using two distinct tungsten sources and the assynthesized precursors were microwave dryied. The effects of synthesis pH (4.2 and 6.0) on final agglomeration state of the as-synthesized powders were assessed. Al2W3O12 submicronic powders (0.22 0.87 um) were synthesized by these routes. Co-precipitation by mixing reactants at pH=4.2 led to Al2W3O12 powders with smaller agglomerate sizes (0.22 um). HDPE composites were manufactured by micro-compounding, using Al2W3O12 and Y2W3O12 powders with similar particle sizes (0.70 um), at volume fractions in the range of 0.001 0.011. HDPE/Y2W3O12 composites presented CTE reductions of 20 25 porcento compared to neat HDPE, in the temperature range of 25 70 Celsius degrees, while HDPE/Al2W3O12 composites displayed reductions on CTE of 7 8 porcent. Young s moduli of composites were increased 11 32 porcent nd 21 porcent when filled with Y2W3O12 and Al2W3O12, respectively, whilst thermal stability of HDPE was preserved for all composites.

[pt] Este trabalho consiste em dois estudos complementares sobre materiais a base de Al2W3O12. Portanto, o objetivo deste trabalho foi i) produzir cerâmicas densas de Al2W3O12 através de diferentes métodos de sinterização e avaliar sua densificação e microestrutura, e ii) avaliar a evolução do estado dos defeitos pontuais no Al2W3O12 depois de variações de temperatura durante o processo de calcinação em ar. Pó amorfo de Al2W3O12 foi produzido via coprecipitação seguido por calcinação para induzir cristalização. A influência das diferentes temperaturas de calcinação em atmosfera de ar ambiente foi verificada enquanto o tempo de calcinação se manteve fixo, por diferentes técnicas, como Difração de Raios-X (DRX), espectroscopia Raman, e espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR), para entender a formação de defeitos pontuais na estrutura cristalina do Al2W3O12. Diferentes concentrações de vacâncias de oxigênio foram formadas ao alterar a temperatura de calcinação de 500 a 620 graus C. Foi observado que a concentração de vacâncias de oxigênio aumenta com a redução da temperatura de calcinação. Interessantemente, a maior concentração de vacâncias de oxigênio ocorre enquanto o pó ainda é amorfo à 500 graus C. Portanto, o processo de cristalização do Al2W3O12 ortorrômbico é altamente afetado pela formação de vacâncias de oxigênio. O melhor pó de Al2W3O12, calcinado a 570 graus C, foi selecionado e utilizado para consolidação das pastilhas para sinterização. Foi determinado que devido a presença de aglomerados, foi necessário moagem para quebrar os aglomerados e aumentar a área superficial específica do pó. Após moagem de bolas a área superficial específica foi de 26.4 m(2)g(-1) para 31.4 m(2)g(-1). Os pós calcinados moídos e não moídos foram usados para produzir corpos de prova sinterizados, e a sua densificação, microestrutura e propriedades mecânicas foram comparadas. As rotas de sinterização consistem em Sinterização Rápida Sem Auxílio de Pressão (RPLS) e Spark Plasma Sintering method (SPS). O método RPLS produziu cerâmicas densas de 96 por cento da densidade teórica em sua melhor configuração, enquanto SPS produzir pastilhas tão densas quanto 98 por cento da densidade teórica. O processo de moagem dos pós calcinados não mostrou grandemelhora na densificação ou microestrutura, formando amostras ligeiramente maisdensas do que aquelas sem moagem. / [en] This work consists of two complementary studies regarding Al2W3O12-based materials. Therefore, the aim of this work was to i) produce dense Al2W3O12 ceramics by different sintering routes and evaluate its effects on densification and microstructure, and ii) evaluate the evolution of point defects on Al2W3O12 after temperature variations during the calcination process in air atmosphere. Al2W3O12 amorphous powder was produced via coprecipitation synthesis followed by calcination to induce crystallization. The influence of the different calcination temperatures in ambient air atmosphere was assessed while the calcination time remained the same, by various techniques, such as X-ray Powder Diffraction (XRPD), Raman, and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) Spectroscopies to understand the formation of point defects into Al2W3O12 crystal structure. Different concentrations of oxygen vacancies were formed while altering the calcination temperature from 500 – 620 degrees C. It was observed that the oxygen vacancy concentration increases with the decrease of the calcination temperature. Interestingly, the highest oxygen vacancy content occurs while the powder is still amorphous at 500 degrees C. Therefore, the crystallization process of orthorhombic Al2W3O12 is highly affected by the formation of oxygen vacancies. The best Al2W3O12 powder, calcined at 570 degrees C, was selected and used to consolidate the pellets for sintering. It was determined that due to the presence of agglomerates, further milling was necessary to break the agglomerates and increase the specific surface area of the powder. After ball-milling the specific surface area went from 26.4 m(2)g(-1) to 31.4 m(2)g(-1). The milled and non-milled calcined powders were used to produce sintered bodies and is densification, microstructure, and mechanical properties compared. The sintering routes consisted of Rapid Pressure-Less Sintering (RPLS) technique and Spark Plasma Sintering method (SPS). RPLS technique produced dense cylinders of 96 percent density at its best setting, while SPS produced pellets as dense as 98.8 percent TD. The process of milling the calcined powder did not show much improvement in either densification or microstructure, forming samples slightly denser than those without milling.