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Células solares de Perovskita com camadas transportadoras de elétrons à base de óxido de nióbio e anodização de titânio em meios contendo Li+

Castro, Jhon Alexander Peñafiel January 2018 (has links)
O preocupante cenário energético atual protagonizado pelas fontes de combustíveis fósseis justifica todas as iniciativas para o desenvolvimento de materiais e processos que possam transformar os recursos renováveis em energia útil. Hoje em dia, as células solares de perovskita (PSCs) estão atraindo muita atenção da comunidade científica. Estes semicondutores híbridos (orgânico-inorgânicos) podem ser processados a partir de soluções químicas e apresentar propriedades ópticas e eletrônicas comparáveis com as dos semicondutores de alta cristalinidade, como o GaAs. Essas vantagens colocam as PSCs no topo dos tópicos mais investigados no campo fotovoltaico. Geralmente, as camadas transportadoras de elétrons (ETL) nestas células solares compreendem um óxido metálico de largo band gap, cujo modelo típico e amplamente usado é o óxido de titânio TiO2. Nesta pesquisa são apresentados resultados dos estudos da inclusão em PSCs de novas camadas ETLs baseadas em óxido de nióbio (Nb2O5). As camadas de Nb2O5 foram obtidas por meio da deposição por sputtering de filmes finos de nióbio sobre vidros condutores e subsequente oxidação térmica (OT). Uma eficiência de conversão de potência (PCE) máxima de 2,8% em estado estacionário foi obtida usando Nb2O5 resultado da OT de um filme de Nb de 90 nm Este resultado se deve às propriedades intrínsecas da perovskita e a um equilíbrio adequado entre a cobertura superficial e a extração de carga do filme de Nb2O5. Os estudos de espectroscopia de impedância (IS) obtidos suportam e estendem a validade do modelo de circuito equivalente de Bisquert, onde processos dinâmicos em altas frequências descrevem o transporte de carga na perovskita e na ETL e transferência de carga nessa interface. Também são apresentados os estudos da incorporação direta de cátions alcalinos em camadas compactas de TiO2 formadas por anodização em eletrólito aquoso baseado em ácido fosfórico contendo perclorato de lítio. As medidas usando a técnica de Análise por Detecção de Recuo Elástico (ERDA) mostram que acontece incorporação de íons de lítio durante a anodização, enquanto que os transientes da voltagem de célula permitem evidenciar as diferentes propriedades eletrônicas das camadas de TiO2 dopadas com Li. Como parte final desta pesquisa é proposto e discutido um mecanismo da incorporação in situ do Li durante a obtenção das camadas de TiO2 anódico.
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Células solares de Perovskita com camadas transportadoras de elétrons à base de óxido de nióbio e anodização de titânio em meios contendo Li+

Castro, Jhon Alexander Peñafiel January 2018 (has links)
O preocupante cenário energético atual protagonizado pelas fontes de combustíveis fósseis justifica todas as iniciativas para o desenvolvimento de materiais e processos que possam transformar os recursos renováveis em energia útil. Hoje em dia, as células solares de perovskita (PSCs) estão atraindo muita atenção da comunidade científica. Estes semicondutores híbridos (orgânico-inorgânicos) podem ser processados a partir de soluções químicas e apresentar propriedades ópticas e eletrônicas comparáveis com as dos semicondutores de alta cristalinidade, como o GaAs. Essas vantagens colocam as PSCs no topo dos tópicos mais investigados no campo fotovoltaico. Geralmente, as camadas transportadoras de elétrons (ETL) nestas células solares compreendem um óxido metálico de largo band gap, cujo modelo típico e amplamente usado é o óxido de titânio TiO2. Nesta pesquisa são apresentados resultados dos estudos da inclusão em PSCs de novas camadas ETLs baseadas em óxido de nióbio (Nb2O5). As camadas de Nb2O5 foram obtidas por meio da deposição por sputtering de filmes finos de nióbio sobre vidros condutores e subsequente oxidação térmica (OT). Uma eficiência de conversão de potência (PCE) máxima de 2,8% em estado estacionário foi obtida usando Nb2O5 resultado da OT de um filme de Nb de 90 nm Este resultado se deve às propriedades intrínsecas da perovskita e a um equilíbrio adequado entre a cobertura superficial e a extração de carga do filme de Nb2O5. Os estudos de espectroscopia de impedância (IS) obtidos suportam e estendem a validade do modelo de circuito equivalente de Bisquert, onde processos dinâmicos em altas frequências descrevem o transporte de carga na perovskita e na ETL e transferência de carga nessa interface. Também são apresentados os estudos da incorporação direta de cátions alcalinos em camadas compactas de TiO2 formadas por anodização em eletrólito aquoso baseado em ácido fosfórico contendo perclorato de lítio. As medidas usando a técnica de Análise por Detecção de Recuo Elástico (ERDA) mostram que acontece incorporação de íons de lítio durante a anodização, enquanto que os transientes da voltagem de célula permitem evidenciar as diferentes propriedades eletrônicas das camadas de TiO2 dopadas com Li. Como parte final desta pesquisa é proposto e discutido um mecanismo da incorporação in situ do Li durante a obtenção das camadas de TiO2 anódico.
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Células solares de Perovskita com camadas transportadoras de elétrons à base de óxido de nióbio e anodização de titânio em meios contendo Li+

Castro, Jhon Alexander Peñafiel January 2018 (has links)
O preocupante cenário energético atual protagonizado pelas fontes de combustíveis fósseis justifica todas as iniciativas para o desenvolvimento de materiais e processos que possam transformar os recursos renováveis em energia útil. Hoje em dia, as células solares de perovskita (PSCs) estão atraindo muita atenção da comunidade científica. Estes semicondutores híbridos (orgânico-inorgânicos) podem ser processados a partir de soluções químicas e apresentar propriedades ópticas e eletrônicas comparáveis com as dos semicondutores de alta cristalinidade, como o GaAs. Essas vantagens colocam as PSCs no topo dos tópicos mais investigados no campo fotovoltaico. Geralmente, as camadas transportadoras de elétrons (ETL) nestas células solares compreendem um óxido metálico de largo band gap, cujo modelo típico e amplamente usado é o óxido de titânio TiO2. Nesta pesquisa são apresentados resultados dos estudos da inclusão em PSCs de novas camadas ETLs baseadas em óxido de nióbio (Nb2O5). As camadas de Nb2O5 foram obtidas por meio da deposição por sputtering de filmes finos de nióbio sobre vidros condutores e subsequente oxidação térmica (OT). Uma eficiência de conversão de potência (PCE) máxima de 2,8% em estado estacionário foi obtida usando Nb2O5 resultado da OT de um filme de Nb de 90 nm Este resultado se deve às propriedades intrínsecas da perovskita e a um equilíbrio adequado entre a cobertura superficial e a extração de carga do filme de Nb2O5. Os estudos de espectroscopia de impedância (IS) obtidos suportam e estendem a validade do modelo de circuito equivalente de Bisquert, onde processos dinâmicos em altas frequências descrevem o transporte de carga na perovskita e na ETL e transferência de carga nessa interface. Também são apresentados os estudos da incorporação direta de cátions alcalinos em camadas compactas de TiO2 formadas por anodização em eletrólito aquoso baseado em ácido fosfórico contendo perclorato de lítio. As medidas usando a técnica de Análise por Detecção de Recuo Elástico (ERDA) mostram que acontece incorporação de íons de lítio durante a anodização, enquanto que os transientes da voltagem de célula permitem evidenciar as diferentes propriedades eletrônicas das camadas de TiO2 dopadas com Li. Como parte final desta pesquisa é proposto e discutido um mecanismo da incorporação in situ do Li durante a obtenção das camadas de TiO2 anódico.
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Obtenção de catalisadores de irídio e platina suportados em nióbia para a melhoria da qualidade do diesel.

Lima, Simone Pereira de January 2011 (has links)
127f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-04-04T13:41:29Z No. of bitstreams: 1 tese -Simone Lima.pdf: 3739295 bytes, checksum: 8e07ea592eef0f9a0f73e0b8bdf38382 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-04-29T15:35:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tese -Simone Lima.pdf: 3739295 bytes, checksum: 8e07ea592eef0f9a0f73e0b8bdf38382 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-29T15:35:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese -Simone Lima.pdf: 3739295 bytes, checksum: 8e07ea592eef0f9a0f73e0b8bdf38382 (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES / Os combustíveis empregados, em nível mundial, são provenientes principalmente do petróleo. O diesel é o combustível de maior consumo entre os derivados de petróleo, emitindo elevadas quantidades de poluentes e levando à necessidade de melhorar a sua qualidade. Os compostos aromáticos afetam a qualidade do diesel, uma vez que influenciam a combustão, a formação de material particulado e as emissões de hidrocarbonetos poliaromáticos. Uma alternativa promissora, para reduzir a quantidade de compostos aromáticos, é a abertura seletiva de anéis naftênicos após a hidrogenação, levando à formação de produtos com um número de cetano mais elevado, melhorando a qualidade do diesel. Neste contexto estudou-se, neste trabalho, o efeito da adição de irídio nas propriedades de catalisadores de platina suportada em óxido de nióbio, assim como o efeito do método de preparação nas propriedades destes catalisadores, a fim de desenvolver novos catalisadores para a reação de abertura seletiva de anéis naftênicos. Foram preparados catalisadores monometálicos e bimetálicos de platina (0,3 %) e/ou irídio (0,1; 0,3 e 0,6 %) suportado em óxido de nióbio pelos métodos de impregnação e de redução catalítica. O suporte e os catalisadores foram caracterizados por redução à temperatura programada e dessorção de piridina à temperatura programada. As funções metálica dos catalisadores foram avaliados nas reações de desidrogenação do cicloexano e na hidrogenólise do ciclopentano. Os catalisadores foram avaliados na abertura seletiva da decalina a 350 °C e 450 psi. Observou-se que a presença da platina e/ou irídio influencia a redutibilidade do óxido de nióbio, em função do teor de irídio nos catalisadores preparados por impregnação facilitando a redução do suporte. Nos catalisadores preparados por redução catalítica, não foi observado esse efeito e a redução do suporte foi inibida. A impregnação de irídio em óxido de nióbio leva a uma diminuição na força ácida dos sítios, enquanto uma tendência contrária foi observada com a platina. A adição de platina aos catalisadores de irídio, obtidos por impregnação, levaram à formação de sólidos com sítios ácidos mais fortes, exceto no caso do catalisador com 0,3 % de irídio. Os catalisadores monometálicos de irídio ou platina foram ativos na desidrogenação do cicloexano e na hidrogenólise do ciclopentano. A adição de platina (0,3%) aos catalisadores monometálicos de irídio levou a um aumento da atividade desidrogenante, o que pode ser atribuído à interação da platina com o irídio tornando-o mais eletrodeficiente. Os catalisadores preparados por redução catalítica apresentaram atividade desidrogenante e hidrogenolítica mais elevadas do que aqueles obtidos por impregnação, o que pode ser devido uma menor redução do suporte. Todos os catalisadores foram ativos na abertura seletiva da decalina e aqueles preparados por impregnação apresentaram atividade e seletividade aos produtos da abertura seletiva da decalina mais elevadas que os sólidos preparados por redução catalítica, com exceção da amostra contendo 0,6% de irídio. O catalisador monometálico de irídio (0,3%) foi o mais promissor, por ser o mais ativo e seletivo aos produtos da abertura seletiva de decalina e o menos seletivo ao naftaleno. / Salvador
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Caracterização óptica de filmes finos de NbOx obtidos por sputtering reativo / Optical characterization of NbOx thin films obtained by reactive sputtering

Scheidt, Guilherme 02 December 2014 (has links)
Filmes finos de óxido de nióbio têm sido usados em muitas aplicações tecnológicas. Existem pelo menos três óxidos estáveis de nióbio: NbO, NbO2 e Nb2O5 e cada um deles tem propriedades específicas. O Nb2O5 é a forma termodinamicamente mais estável e apresenta propriedades físicas e químicas únicas, como alto índice de refração, band gap largo, excelente estabilidade química e resistência à corrosão, baixa absorção óptica no campo da luz visível até regiões próximas ao infra-vermelho, sendo amplamente utilizados como filtros de interferência óptica de alta qualidade. Neste trabalho foram depositados filmes de óxido de nióbio por meio da técnica de sputtering reativo sobre substratos de silício e borossilicato. Os filmes finos foram obtidos com vazão de oxigênio variando entre 15 e zero sccm. O objetivo deste trabalho foi a caracterização das propriedades ópticas dos filmes. Foram avaliados o índice de refração e a espessura pela técnica de elipsometria, o band gap pelo método de Tauc e a razão atômica e a densidade superficial por meio de Espectrometria de Retroespalhamento Rutherford (RBS). Foram obtidos espectros de transmitância e refletância por Espectrofotometria UV/Vis/NIR e o coeficiente de extinção foi calculado pelo método de Hong. Todos estes parâmetros são importantes para aplicação em dispositivos ópticos. Nos filmes depositados com vazão de oxigênio de 15 sccm foi observado que o índice de refração aumenta com o aumento da espessura dos filmes e que o composto formado foi Nb2O5. Para uma vazão de 2,0 sccm foi encontrado o composto NbO2 e o filme apresentou alta absorção ótica. Os resultados sugerem que outros óxidos de nióbio ou nióbio metálico foram incorporados nos filmes conforme o fluxo de oxigênio foi diminuído. Foi observada uma relação direta entre a diminuição da vazão de oxigênio durante a deposição e um aumento da quantidade de nióbio nos filmes, acompanhados de um aumento do índice de refração e da densidade superficial. / Niobium oxide thin films have been used in many technological applications. There are at least three stable niobium oxides: NbO, NbO2 and Nb2O5 and each one has specific properties. The Nb2O5 is the most stable thermodynamically form having unique physical and chemical properties such as high refractive index, wide band gap, excellent chemical stability and corrosion resistance, low optical absorption in the field of visible light to near the infrared regions, being widely used as high quality optical interference filters. In this work niobium oxide thin films were deposited by reactive sputtering technique on silicon and borosilicate substrates. The films were obtained by using oxygen flow rates varying from 15 up to zero sccm. The objective of this work was the optical characterization of niobium oxide films. The refractive index and the thickness were evaluated by ellipsometry technique, the band gap by TAUC method and the atomic ratio and the surface density by means of Rutherford backscattering spectrometry (RBS). Spectral transmittance and reflectance spectrophotometry by UV / Vis / NIR curves were obtained and the extinction coefficient was calculated by the method of Hong. All of these parameters are important for application in optical devices. In the films deposited with oxygen flow of 15 sccm it was observed that the refractive index increases with increasing thickness of the films and analyzes indicated that Nb2O5 forms for when a flow rate of 15 sccm is used. For a flow rate of 2.0 sccm it was found NbO2 and a high optical absorption. As the flow of oxygen used in the deposition of the films was decreased, there were signs that were incorporated in the films other oxides of niobium or niobium metal itself. A direct relationship between decreased of oxygen flow during deposition and a increase in niobium quantity in the films, accompanied by an increase in the refractive index and surface density was observed.
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Desenvolvimento de materiais nanoestruturados à base de SiO2-Nb2O5 preparados por uma nova rota sol-gel com aplicações em fotônica / Development of nanostructured materials based on SiO2-Nb2O5 prepared by a new sol-gel route with photonic applications

Caixeta, Fábio José 16 March 2016 (has links)
Este trabalho concentra-se na preparação e caracterizações estrutural e espectroscópica de materiais nanoestruturados à base de SiO2-Nb2O5 dopados e codopados com íons Er3+, Yb3+ e Eu3+ na forma de pós e guias de onda planares. Os nanocompósitos foram preparados através de uma nova rota sol-gel utilizando óxido de nióbio como precursor em substituição ao alcóxido de nióbio. A correlação estrutura propriedades luminescentes foi estudada por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho, espectroscopia vibracional de espalhamento Raman, análise térmica, reflectância difusa e especular, espectroscopia de fotoluminescência e acoplamento M-line. Inicialmente foi avaliado a influência da concentração de nióbio nas propriedades estruturais e luminescentes de nanocompósitos (100-x)Si-xNb dopados e codopados com íons Er3+, Yb3+ e Eu3+ tratados termicamente a 900 °C por 3h. A cristalização do Nb2O5 foi dependente da concentração de Nb na matriz, com a distribuição dos íons lantanídeos preferencialmente no Nb2O5, afetando as propriedades luminescentes. Para os nanocompósitos codopados com íons Er3+ e Yb3+ foram obtidos valores de largura de banda a meia altura (FWHM) da ordem de 70 nm na região de 1550 nm e tempos de vida de até 5,2 ms. A emissão na região do visível, decorrente de processos de conversão ascendente, revelou-se dependente da concentração de nióbio. Foi verificada emissão preferencial na região do verde para menores concentrações de Nb. Enquanto que, para as maiores concentrações, processos de relaxação cruzada levaram a um aumento relativo na intensidade de emissão na região do vermelho. A eficiência quântica de emissão dos nanocompósitos (100-x)Si-xNb dopados com Eu3+ variou com o comprimento de onda de excitação, refletindo os diferentes sítios de simetria ocupados por este íons nesta estrutura complexa. A influência da temperatura de tratamento térmico no processo de cristalização do Nb2O5 em nanocompósitos 70Si:30Nb codopados com íons Er3+ e Yb3+ foi avaliada. Material amorfo foi obtido a 700 °C enquanto que a 900 e 1100 °C foram identificas as fases ortorrômbica (fase T) e monoclínica (fase M) do Nb2O5. Intensa emissão na região de 1550 nm com valores de FWHM de 52 e 67 nm e tempos de vida de 5,6 e 5,4 ms foram verificados a 700 e 900 °C sob excitação em 977 nm, respectivamente. Por fim, foram obtidos guias de onda planares com excelentes propriedades ópticas e com grande potencial de aplicação em dispositivos de amplificação óptica. Especificamente, materiais fotônicos com banda larga de emissão na região do infravermelho foram preparados, indicando fortemente a potencialidade para a aplicação em telecomunicações envolvendo não somente a banda C como também as bandas L e S em materiais contendo somente íons Er3+ como centros emissores. / This work focuses on the preparation and structural and spectroscopic characterization of nanostructured materials based on Er3+-, Yb3+-, and Eu3+-doped and co-doped SiO2-Nb2O5 as powders and planar waveguides. A new sol-gel route based on niobium oxide instead of niobium alkoxide was used to prepare the nanocomposites. X ray diffraction, transmission electron microscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, TGA/DSC analysis, Diffuse and specular reflectance, photoluminescence spectroscopy, and M-line coupling helped to evaluate the correlation between structure and luminescent properties. Initially, the influence of the Nb content on the structural and luminescent properties of Er3+-, Yb3+-, and Eu3+-doped and co doped (100-x)Si-xNb nanocomposites annealed at 900 °C for 3 h was examined. Nb2O5 crystallization depended on the Nb content; with the lanthanide ions occupied the Nb2O5-rich environment preferentially, which affected the luminescent properties. For the Er3+/Yb3+ co-doped nanocomposites, the full width at half maximum (FWHM) and the lifetime values were as high as 70 nm and 5.2 ms, respectively. The visible emission originating from upconversion processes also depended on the Nb content. For lower Nb concentrations, emission occurred in the green region, whereas cross-relaxation led to emission in the red region for higher Nb concentrations. The emission quantum efficiency of the Eu3+- doped (100-x)Si-xNb nanocomposites changed with the excitation wavelength, showing that these ions occupied different symmetry sites. The effect of the annealing temperature on the Nb2O5 crystallization process was also assessed for the Er3+/Yb3+ co-doped 70Si:30Nb nanocomposites. An amorphous material emerged at 700 °C, whereas the orthorhombic (T-phase) and monoclinic (M-phase) Nb2O5 phases arose at 900 °C and 1100 °C. The nanocomposite emitted in the 1550 nm region under 977-nm excitation. FWHM values of 52 and 67 nm and lifetime values of 5.6 and 5.4 ms were verified at 700 °C and 900 °C, respectively. In conclusion, planar waveguides with excellent optical properties and potential use in optical amplification devices were achieved. More specifically, photonic materials exhibiting an NIR broadband emission were developed. These waveguides are potentially applicable in telecommunication, and materials containing only Er3+ as emitter center should cover not only the C band but also the S and L bands.
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Construção e avaliação de eletrodos de Nióbio/Óxido de Nióbio para determinações potenciométricas / Construction and evalution of Niobium/Niobium Oxide electrodes for potentiometric determination

Wolney de Jesus Jardim 17 October 2008 (has links)
A construção de sensor potenciométrico, utilizando Nióbio acoplado a eletrodo de referência de prata/cloreto de prata num mesmo instrumento, possibilita o acompanhamento da variação de potencial que ocorre durante uma reação ácido-base em meio aquoso. Foi utilizado eletrodo de vidro combinado, cuja membrana de vidro foi danificada fisicamente, porém com sua referência interna em pleno funcionamento. O eletrodo de Nióbio foi confeccionado com metal polido ou então com a superfície modificada com óxido eletrodepositado. O crescimento de óxido sobre o Nióbio foi obtido por eletrólise em meio a H3PO4 diluído. O metal ou o par metal/óxido foi fixado no eletrodo de vidro contendo uma solução eletrolítica. O eletrodo de Nióbio não apresenta boa sensibilidade quando utilizado como indicador em potenciometria direta, mas é sensível às variações de potenciais que ocorrem em titulações ácido-base. O eletrodo de Nióbio metálico pode substituir o eletrodo de vidro combinado na determinação do teor de acidez de vinagres. / The construction of potentiometric sensors, using Niobium combined with the reference electrode silver / silver chloride in a single instrument, allows the variation of potential monitoring that occurs during an acid-base reaction in aqueous media. It was used a combined electrode glass, whose glass membrane was damaged physically, but with the internal reference in full operation. The Niobium electrode was made with polished metal or with the surface modified by electrodeposited oxide. The oxide growth was obtained by electrolysis in the H3PO4 diluted media. The metal or metal/oxide was fixed in glass electrode containing a electrolyte solution. The Niobium electrode doesn\'t show sensitivity when used as an indicator in direct potentiometry, but is sensitive to changes of potential that occur in acid-base titrations. The electrode of Niobium metal can replace the glass electrode combined in determining the level of acidity of vinegar.
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Construção e avaliação de eletrodos de Nióbio/Óxido de Nióbio para determinações potenciométricas / Construction and evalution of Niobium/Niobium Oxide electrodes for potentiometric determination

Jardim, Wolney de Jesus 17 October 2008 (has links)
A construção de sensor potenciométrico, utilizando Nióbio acoplado a eletrodo de referência de prata/cloreto de prata num mesmo instrumento, possibilita o acompanhamento da variação de potencial que ocorre durante uma reação ácido-base em meio aquoso. Foi utilizado eletrodo de vidro combinado, cuja membrana de vidro foi danificada fisicamente, porém com sua referência interna em pleno funcionamento. O eletrodo de Nióbio foi confeccionado com metal polido ou então com a superfície modificada com óxido eletrodepositado. O crescimento de óxido sobre o Nióbio foi obtido por eletrólise em meio a H3PO4 diluído. O metal ou o par metal/óxido foi fixado no eletrodo de vidro contendo uma solução eletrolítica. O eletrodo de Nióbio não apresenta boa sensibilidade quando utilizado como indicador em potenciometria direta, mas é sensível às variações de potenciais que ocorrem em titulações ácido-base. O eletrodo de Nióbio metálico pode substituir o eletrodo de vidro combinado na determinação do teor de acidez de vinagres. / The construction of potentiometric sensors, using Niobium combined with the reference electrode silver / silver chloride in a single instrument, allows the variation of potential monitoring that occurs during an acid-base reaction in aqueous media. It was used a combined electrode glass, whose glass membrane was damaged physically, but with the internal reference in full operation. The Niobium electrode was made with polished metal or with the surface modified by electrodeposited oxide. The oxide growth was obtained by electrolysis in the H3PO4 diluted media. The metal or metal/oxide was fixed in glass electrode containing a electrolyte solution. The Niobium electrode doesn\'t show sensitivity when used as an indicator in direct potentiometry, but is sensitive to changes of potential that occur in acid-base titrations. The electrode of Niobium metal can replace the glass electrode combined in determining the level of acidity of vinegar.
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Investigação da formação da fase óxido e estudo da influência da microestrutura e morfologia nas propriedades eletrocrômicas de filmes finos de Nb2O5. / Investigation of the oxide phase formation and study of microstructure and morphology influence on Electrochromic properties of Nb2O5 thin films.

Rosário, Adriane Viana do 30 August 2002 (has links)
Made available in DSpace on 2016-06-02T20:35:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAVR.pdf: 3687126 bytes, checksum: 5c0702b06f347d5aedb0305fd8fbab29 (MD5) Previous issue date: 2002-08-30 / Universidade Federal de Minas Gerais / Nb2O5 is known by your capacity of optical absorption variation, which it happens due to reduction and small ions intercalation, such as Li+, double process. In this work, Nb2O5 electrochromic films were produced by Pechini method and deposited by dip-coating. Firstly, the composition variables effect of the oxide precursor solution it was investigated by thermal analysis measure. TG and DSC techniques were used to monitoring the organic part degradation process until to the oxide formation. It was observed that both variables, citric acid concentration and niobium concentration, to exercise great influence in the polymeric precursor complex. The composition variables and the calcination temperature effects were studied by different techniques, such as: cyclic voltammetry in LiClO4/CH3CN solution, in situ UV-Vis spectrophotometry, MEV and XRD. This study was realized based to Factorial Design methodology, and us allowed to direction the following stages of work. It was observed that changes in the variables, leads to important changes in the morphological and structural properties and, consequently, in the Nb2O5 films electro-optical properties. The variable that showed largest effect was the citric acid/ethylene glycol molar ratio, which is responsible for the polymeric net formation. The film crystallinity influence was investigated in more details and one was observed the relationship between the crystalline structure and the Li+ intercalation/extraction process reversibility. A great decrease of electrochemical answer was observed in function of the cyclicality for films treated to 400 ºC and 450ºC. However, with the calcination temperature increases this effect practically does not occur. XRD studies showed that to 400ºC the material is amorphous, evolving to hexagonal phase (500ºC), and, to 600ºC the ortorrhombic phase prevails. The transmittance variation, as well as, the coloration efficiency increases with the temperature increase. Another important stage of this work was the study of addition of different dopants effect on film electrochromic properties. Nb2O5 was doped with TiO2, SnO2, ZrO2 and CeO2 in concentrations between 0.1 and 10 mol%. In all cases, it was observed an increase of electrochemical and optical properties. However, for higher dopant concentration, it should probably happen the segregation of a second phase, once the intercalation charges and coloration efficiency values decrease. ZrO2 showed be the best dopant in 2.0 mol% concentration. / O Nb2O5 é conhecido por sua capacidade de variação da absorção ótica, que ocorre em função de um duplo processo de redução e intercalação de íons pequenos, como o Li+. Neste trabalho, filmes eletrocrômicos de Nb2O5 foram produzidos através do método de Pechini e depositados por dip- coating . Inicialmente o efeito das variáveis de composição da solução precursora no processo de formação do óxido, foi investigado por medidas de análise térmica. As técnicas de TG e DSC foram utilizadas para monitorar o processo de degradação da matéria orgânica até a formação do óxido. Foi observado que ambas as variáveis exercem grande influência na formação do complexo polimérico precursor. As variáveis de composição, juntamente com a variável temperatura de calcinação foram estudadas por diferentes técnicas, tais como: voltametria cíclica em solução de LiClO4/CH3CN, espectrofotometria UV-Vis in situ , MEV e XRD. Este estudo foi realizado com base na metodologia de planejamento fatorial, e nos permitiu direcionar as etapas seguintes do trabalho. Foi observado que alterações nas três variáveis estudadas, apresentam reflexo sobre as propriedades morfológicas e estruturais do óxido e, consequentemente, nas propriedades eletro-óticas dos filmes de Nb2O5. Sendo que a variável que mostrou maior efeito, foi a razão molar entre o ácido cítrico e o etileno glicol, os quais são responsáveis pela formação da rede polimérica. A influência da cristalinidade dos filme foi investigada em mais detalhes e, surpreendentemente, foi observada uma estreite relação entre a estrutura cristalina e a reversibilidade do processo de intercalação/extração de Li+. Uma grande perda da resposta eletroquímica foi observada em função da ciclagem para os filmes tratados a 400 e 450ºC. Contudo, à medida que a temperatura de calcinação aumenta este efeito praticamente deixa de existir. Os estudos de XRD mostraram que a 400ºC o material apresenta caráter totalmente amorfo, evoluindo para a fase hexagonal (500ºC), sendo que, a 600ºC predomina a fase ortorrômbica. A variação de transmitância, bem como, a eficiência eletrocrômica aumentam com o aumento da temperatura. Outra importante etapa deste trabalho, foi o estudo do efeito da adição de diferentes dopantes sobre o eletrocromismo dos filmes. O Nb2O5 foi dopado com TiO2, SnO2, ZrO2 e CeO2 em concentrações entre 0,1 e 10 mol%. Em todos os casos foi observado um aumento das propriedades eletroquímica e ótica dos filmes. Entretanto, para altas concentrações dos dopantes, provavelmente deve ocorrer a segregação de uma segunda fase, uma vez que os valores de carga de intercalação e de eficiência eletrocrômica decrescem. Os filmes que apresentaram maiores valores de eficiência eletrocrômica foram os filmes dopados com 0,5 mol% de TiO2 e 2 mol% de ZrO2.
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Síntese e caracterização de nanopartículas de Nb2O5 e estudo de suas propriedades fotocatalíticas / Synthesis and characterization of Nb2O5 nanoparticles and study of their photocatalytic properties

Lopes, Osmando Ferreira 01 August 2013 (has links)
Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5440.pdf: 2230196 bytes, checksum: 48fe971bccc7cda2f8a8909b3df52e34 (MD5) Previous issue date: 2013-08-01 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this study, the use of niobium oxide nanoparticles (Nb2O5) prepared through the OPM method as photocatalysts for the degradation of pollutants was investigated, describing the dependence on hydrothermal parameters (temperature and time) in aspects such as morphology, structure, electronic properties, and how these factors influence the photocatalytic activity. The catalytic activity of the samples was probed by evaluating the photodegradation under UV and visible irradiation of a dye (Rhodamine B, Rod.B) and a pesticide, Atrazine. An indirect measurement of the hydroxil radicals produced in the catalyst s surface was done by fluorescence spectroscopy, in order to evaluate the importance of this mechanism in the degradation process. The results showed that the Nb2O5 nanoparticles prepared by the OPM method are promising for the catalysis of photoactivated reactions. Surface hydroxylation and crystallinity were shown as the most important parameters involved in the activity per area of the nanoparticles, where the surface hydroxylation was more influent in the samples obtained in low temperature, whereas crystallinity was the key parameter for the obtained in higher temperatures. Under ultraviolet irradiation, the main photodegradation mechanism was governed by the . OH radical generation and attack. On the other hand, the dye-sensitization mechanism was shown as the main path for the degradation of Rod.B under visible irradiation. / O potencial fotocatalítico de nanopartículas de óxido de nióbio (Nb2O5) sintetizadas pelo método OPM foi investigado neste trabalho, observando-se a influência da temperatura e do tempo de tratamento hidrotérmico sobre a fase, morfologia, estrutura, propriedades eletrônicas e atividade fotocatalítica. A eficiência das amostras de Nb2O5 foi avaliada por ensaios de fotodegradação, sob radiações UV e visível, de dois contaminantes: um corante, Rodamina B (Rod.B) e um pesticida, atrazina. Medidas da taxa de formação de radicais hidroxila foram realizadas a fim de se avaliar a importância do mecanismo de degradação indireta no mecanismo de fotodegradação dos contaminantes. Os resultados obtidos mostram que as nanopartículas de Nb2O5 obtidas pelo método OPM são promissoras para aplicação como catalisadores em reações fotoativadas. A hidroxilação superficial e a cristalinidade foram os parâmetros mais importantes na atividade por unidade de área das nanopartículas de Nb2O5, em que a hidroxilação superficial teve efeito mais significativo nas amostras obtidas em menores temperaturas de tratamento hidrotérmico, enquanto que a cristalinidade teve efeito mais significativo nas amostras obtidas em temperaturas mais elevadas utilizando o mesmo método. As amostras obtidas em função do tempo de tratamento hidrotérmico, apresentaram pequenas diferenças de fotoatividade. Foi observado que sob radiação ultravioleta o mecanismo de fotodegradação principal ocorreu pelo ataque de radicais . OH. Por outro lado, sob radiação visível a sensitização foi o principal mecanismo na fotodegradação da Rod.B.

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