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[en] ASPECTS OF SYNTHESIS BY PREFERENTIAL REDUCTION AND CHARACTERIZATION OF CO-ZNO NANOCOMPOSITE. / [pt] ASPECTOS DA SÍNTESE POR REDUÇÃO PREFERENCIAL E CARACTERIZAÇÃO DO NANOCOMPÓSITO CO-ZNO

MARIO SERGIO SANT ANNA GONCALVES 26 October 2005 (has links)
[pt] O trabalho aborda a elaboração do compósito Co-ZnO por redução preferencial com hidrogênio. Inicialmente foi desenvolvida uma avaliação termodinâmica das principais reações para o processo tais como, a pirólise dos nitratos de cobalto e de zinco, responsável pela obtenção dos respectivos óxidos, e a redução destes pelo hidrogênio. O estudo expe rimental foi realizado de forma a se avaliar o efeito de variáveis importantes (fluxo, temperatura e pressão parcial do gás reagente) sobre a cinética das reações de redução. Observou-se a viabilidade de se estabelecer condições onde ocorresse a redução preferencial do óxido de cobalto em relação ao óxido de zinco. Como exemplo pode-se mencionar que na faixa de temperatura de realização dos experimentos de redução do óxido de cobalto (590K - 790K), foram obtidas conversões entre 20 e 80%, dentro de um intervalo de tempo compreendido entre 1 e 15 minutos e com fluxo de hidrogênio da ordem de 0,18L/min. Por sua vez, o compósito pode ser obtido em ensaio realizado na temperatura de 690K pelo tempo de 20 minutos mantido o mesmo fluxo. As caracterizações dos mate riais obtidos foram realizados por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura/EDS e microscopia eletrônica de transmissão, sendo possível identificar óxidos relativamente puros e o compósito Co-ZnO bastante homogêneo e constituído por partículas na escala nanométrica, características estas, desejáveis para materiais desta natureza. / [en] This work covers the Co-ZnO nano-composite synthesis by hydrogen preferential reduction of these metals oxides which, in turn, were obtained by simultaneous dissociation of their nitrates. Initially it has been developed a thermodynamic evaluation of the main process reactions such as the zinc and cobalt nitra tes pyrolises and the respective oxides reduction by hydrogen. The experimental work was carried out in order to study the effect of the most important variables on the reduction reaction kinetics of the cobalt oxide as well as to investigate some experimental conditions for the formation of the Co-ZnO nanocomposite. It can be said that cobalt oxide is completely and preferentially reduced in 20 minutes at 690K, then allowing the composite formation at this temperature. The materials involved in the process were characterized by X-R diffraction (oxides and co-obtained oxides) and electronic microscopy (SEM/EDS, TEM), being possible to identify a Co-ZnO homogeneous and containing particles in the nano range scale.
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[en] SYNTHESIS, PROCESSING AND CHARACTERIZATION OF CU-CNT NANOCOMPOSITE MATERIALS / [pt] SÍNTESE, PROCESSAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE NANOCOMPÓSITOS CU-CNT

MARTIN EMILIO MENDOZA OLIVEROS 01 April 2009 (has links)
[pt] O aumento do interesse em materiais nanoestruturados, nos anos recentes, tem incentivado o desenvolvimento de materiais compósitos de matriz metálica reforçados com nanotubos de carbono. No presente estudo foi produzido um material nano compósito de matriz de cobre contendo nanotubos de carbono (CNT 2% peso), a partir de síntese por métodos químicos. O procedimento começa pela dissociação do nitrato de cobre na presença de CNT e um tensoactivo aniônico a 250°C e sua posterior redução in-situ com atmosfera de Hidrogênio sobre pressão de 1 atm. a 350°C. A análise por difração de Raios X confirmou a formação de CuO puro no momento da dissociação, assim como de cobre metálico após a redução. A presença dos CNT foi detectada nas duas etapas por essa técnica. Análises por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET)mostram que o tamanho médio de partícula do óxido e de 30nm em quanto que para o material reduzido está na faixa de 150-300nm, apresentando-se boa dispersão dos nanotubos. O material reduzido foi compactado, em forma de pastilhas, por pressão uniaxial a frio sob 25MPa e, posteriormente, por pressão isostática a 150MPa. O material compactado foi sinterizado em atmosfera de Argônio a 650°C por 15 min. Análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) assim como TEM do material sinterizado, mostrou uma distribuição heterogênea de tamanho de grão na faixa de 100nm a 4 μm. Medidas de resistividade elétrica mostram que o compósito apresenta uma resistividade sensivelmente menor a baixa temperatura (2x10(-6) ? .cm) a 83°K que o cobre sem nanotubos (5.9x10(-6) ? .cm). / [en] The increasing interest in nanostructure materials in recent years has provided incentive to develop nanostructure composite materials with metal matrix, reinforced with carbon nanotubes. In the present work, copper matrix nano composite with carbon nanotubos (2% wt) was produced by chemical synthesis method. The procedure begins by the copper nitrate dissociation containing SWCNT and anionic tensoactive agent at 250°C, followed by in-situ reduction at 350°C, under hydrogen atmosphere at pressure of 1atm. CuO and Cu formation was confirmed by X ray diffraction at the moment of dissociation and reduction respectively. CNTs presence was detected at both steps by this characterization method. Transmission Electron Microscopy analysis, estimate particles grain size of 30nm for CuO powder while Cu powder particles were observed to be in the 100-300nm range, showing good dispersion of CNT. Bulk nano-composite pellets of the reduced material were obtained by pre-compactation under uniaxial pressure of 17 MPa followed by issostatic pressure of 150MPa. Sinterizing of the compacted material was carry out at 650°C under Argon atmosphere by 15 min. Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy analysis of the sinterized material showed an heterogeneous grain size distribution in the 100nm to 4 ìm range. Electric resistivity measures show that the nanocomposite material has lower resistivity at low temperature (2x10(-6) ? .cm) at 83°K than the copper without carbon nanotubes (5.9x10(-6) ? .cm).
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[en] IN-SITU REDUCTION SYNTHESIS AND MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION OF CU-AL2O3 E NI-AL2O3 NANO-COMPOSITES / [pt] SÍNTESE POR REDUÇÃO IN-SITU E CARACTERIZAÇÃO MICROESTRUTURAL DOS NANO-COMPÓSITOS CU-AL2O3 E NI-AL2O3

MARCELO SENNA MOTTA 03 November 2003 (has links)
[pt] Os compósitos Cu-Al2O3 possuem excelente resistência a recozimentos em altas temperaturas bem como altas condutividades térmica e elétrica. Uma dispersão nanométrica uniforme de partículas cerâmicas na matriz metálica confere características únicas ao material, possibilitando a sua utilização como, por exemplo, resfriadores ativos. Por outro lado, estas propriedades são essencialmente dependentes da microestrutura do material, que por sua vez, varia de acordo com o método de preparação adotado. Os principais objetivos do presente trabalho são a introdução de um novo método de síntese e a caracterização microestrutural dos nano-compósitos Cu- Al2O3 e Ni- Al2O3. Este método é dividido em dois processos, ambos combinando as características de uma rota química para a preparação de uma mistura em pó de CuO ou NiO e Al2O3, com as vantagens do processamento in-situ de materiais, através da redução preferencial com H2 do CuO ou NiO. No processo 1, o Al2O3 é formado in-situ através da adição de uma solução de Al(NO3) 3 ao pó de CuO ou NiO. No processo 2, tanto o CuO ou NiO como o Al2O3 são formados in-situ a partir de uma solução contendo os nitratos de Cu ou Ni e Al. Os estudos termodinâmicos e cinéticos apresentados mostraram que as reduções do CuO para Cu e do NiO para Ni são viáveis, mesmo em baixas temperaturas (200-400oC). Amostras de Cu- Al2O3 (0,5, 1 e 5% em peso) foram analisadas por difração de Raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), e microscopia eletrônica de transmissão (MET) convencional, de alta resolução e de varredura. Os cristais de Cu da matriz variam de 50 a 250/300 nm para o Cu- Al2O3 (5% em peso)-processo 1 e possuem um tamanho médio de 500/600 nm para os compósitos contendo 0,5 e 1% em peso de Al2O3, também preparados pelo processo 1. O diâmetro das partículas de Al2O3 varia de 10 a 60/70 nm. Os nano- compósitos Cu- Al2O3 (0,5, 1 e 5 % em peso)-processo 2 possuem uma microestrutura formada por uma distribuição homogênea de Cu, Al e O. Os nano-compósitos preparados por ambos os processos apresentaram a formação de uma terceira fase, que pode ser CuAlO2 ou CuAl2O4. Nano-compósitos Ni- Al2O3 (0,5% em peso)-processo 2 também foram obtidos com sucesso, apresentando uma microestrutura similar a do Cu- Al2O3. Ligas Cu-Ni também foram obtidas em baixas temperaturas (400oC) através da redução por H2 de uma mistura de CuO-NiO preparada através do processo 2. / [en] Cu-Al2O3 composites are reported to have excellent resistance to high temperature annealing as well as high thermal and electrical conductivities. The uniform dispersion of nanometric ceramic particles in the metallic matrix provides unique characteristics to the material, enabling their application in high temperature and corrosive atmospheres. The special physico-chemical and mechanical properties are essentially dependent on the material`s microstructure, which in turn, will vary according to the composite preparation method. The main objectives of the present work are the introduction of a novel method for the preparation of Cu-Al2O3, Ni-Al2O3 nano- scale composites and their characterization. The preparation method is divided into two processes. In process 1, Al2O3 is formed in-situ by the addition of Al (NO3)3 solution to CuO powder, while in process 2, CuO or NiO and Al2O3 are formed in-situ from a water solution containing the dissolved nitrates of Cu or Ni and Al. Both the processes combine the advantages of chemical routes with that of in-situ processing, through the preferential H2 reduction of the CuO or NiO, contained in the mixture. The thermodynamics and kinetics studies presented have shown that the reductions of CuO to Cu and NiO to Ni are viable at a very low temperature (200-450oC). The Cu-Al2O3 (0.5, 1 and 5 wt%) specimens thus prepared have been examined by X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) and conventional, high resolution and scanning transmission electron microscopy (CTEM, HRTEM and STEM). The Cu crystals range from 50 to 300 nm for the Cu-Al2O3 (5 wt%)-process 1 and have an average grain size of 500/600 nm for the Cu-Al2O3 (0,5 and 1 wt%)-process 1, while the Al2O3 particles range from 10 to 60/70 nm in all cases. The Cu- Al2O3 (0.5, 1 and 5 %Peso)-process 2 composites are composed of a homogeneous dispersion of Cu, Al and O. Composites prepared by both the processes, have exhibited the formation of a third phase, which is suggested to be CuAlO2 and/or CuAl2O4. The Ni-Al2O3 (0.5 wt%) nano-scale composites have also been successfully prepared through process 2 and their characterization revealed a microstructure similar to that of the Cu-Al2O3 samples. By applying process 2, it has also been possible to co-form CuO and NiO. This co-formed oxide mixture has been reduced in H2 atmosphere at a low temperature of 400oC to produce a homogeneous nano-powder of a Cu-Ni (50 at%) alloy.

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