Orientador: Helio C. N. Tolentino / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:43:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Piamonteze_Cinthia_D.pdf: 4154285 bytes, checksum: 82d97aed8eb9e53d3bae6e0cb0a40eb5 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho de tese estudamos a estrutura atômica e eletrônica de sistemas de perovskitas de Ni com terras-raras (TRNiO3) utilizando a espectroscopia de absorção de níveis profundos. A fonte de luz síncrotron foi explorada na região de raios X moles para o estudo das bordas LIII e LII do Ni, e na região de raios X duros para o estudo da borda K do Ni e LIII dos terras raras. A propriedade mais notável nesses sistemas é a ocorrência de uma transição metal-isolante ao variarmos a temperatura da amostra. Essa tem-peratura de transição depende do íon terra-rara, e aumenta ao reduzirmos o tamanho do mesmo. Esses sistemas possuem uma estrutura perovskita distorcida, onde os octaedros NiO6 giram para preencher o espaço em torno do íon terra-rara. Quanto menor o íon, maior a distorção. Observamos assim uma estreita correlação entre a distorção da rede e a transição metal-isolante.Para sistemas com TR variando desde Pr ao Gd foi encontrada uma estrutura cristalográfica de simetria ortorômbica, onde o Ni ocupa um sítio simétrico.Baseado nisto, um primeiro modelo proposto sugeria que a transição seria devido ao estreitamento da banda formada pelos orbitais hibridizados Ni-3d e O-2p, quando o ângulo Ni-O-Ni diminui. No entanto, modificações na temperatura de transição metal-isolante pela substituição isotópica do O mostraram que o acoplamento elétron-fônon deveria ser importante. De fato, para sistemas com íons TR menores (de Ho a Lu) foi encontrada uma distorção monoclínica na fase isolante desses sistemas. Em tal estrutura o Ni ocupa sítios distintos com distâncias Ni-O diferentes. Um ordenamento de cargas nesses sítios distintos explica a fase isolante, bem como o ordenamento antiferromagnético observado para alguns dos compostos. Nossos resultados mostram que essas duas distâncias Ni-O coexistem para todos os sistemas, independentemente da estrutura cristalográfica de longo alcance, e em ambas fases eletrônicas. O sítio maior, de fraca hibridização, é o responsável pela localização eletrônica e coexiste com uma matriz condutora de forte hibridização. A transição metal isolante é explicada pelas modificações na proporção entre esses dois sítios. Dentro deste contexto, um forte acoplamento dos elétrons de condução com a rede é esperado, bem como a supressão da fase isolante sob pressão / Abstract: In this work, we studied the atomic and electronic structure of Ni perovskite systems (TRNiO3, TR=rare earth) using core level absorption spectroscopy. The synchrotron light source was exploited in the soft X-ray range to study Ni LIII and LII edges and in the hard X-ray range to study Ni K edge and rare earths LIII edges. The most remarkable property in these systems is a metal to insulator transition with temperature. This transition temperature depends on the rare-earth ion, increasing its value as the rare earth size is re-duced. These systems have a distorted perovskite structure, where the Ni O6octahedra rotate to fill the empty space left around the rare-earth ion. The smaller the ion, the larger the distortion. This indicates a straight correlation between the net distortion and the metal-insulator transition. For systems with TR varying from Pr to Gd it was found a crystallographic structure with orthorhombic symmetry, where Ni occupies a very symmetric site. Based on these results, it was proposed a model suggesting that the bandwidth would decrease due to a smaller hybridization between Ni3d and O2p bands caused by a decrease at the Ni-O-Ni angle. However, modifications in the transition temperature by the O isotope substitution, showed that the electron-phonon coupling plays an important role. Indeed, for systems with smaller TR ions (from Ho to Lu) it was found a monoclinic distortion in the insulating phase. In such structure Ni occupies two different sites with different Ni-O distances. A charge ordering associated to these different sites explains the insulating phase, as well as the antiferromagnetic ordering observed for some systems. Our results show that these two Ni-O distances coexist in all systems, inde-pendent of its long range crystallographic structure, and in both electronic phases. The site with longer Ni-O distance, which is weakly hybridized, is the responsible for the electronic localization and it is immersed in a con-ducting matrix with stronger hybridization. The metal-insulator transition is explained by the modifications in the proportion between these two Ni sites. In this context, a strong electron-phonon coupling is expected, as well as the suppression of the insulating phase under pressure / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientadores: Aline Yvette Ramos, Antonio R. Brito de Castro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SouzaNeto_NarcizoMarquesde_M.pdf: 5849893 bytes, checksum: 3aaed8989dd9ceae8f1ff9f4725c680c (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Dentre os materiais exibindo o efeito de Magnetoresistência Colossal, filmes finos de manganitas dopadas tem recebido atenção especial devido a suas potenciais aplicações para dispositivos magneto-eletrônicos de nova geração. Nesses sistemas, a tensão biaxial externa pode ser usada para sintonizar as propriedades magnéticas e de transporte se for possível determinar a exata relação entre esses efeitos. Neste escopo, é importante identificar a explicita conecção entre tensão induzida pelo substrato e a estrutura local em torno dos átomos de manganês, especialmente distâncias Mn - O e o ângulo Mn - O - Mn. Nesta dissertação, relatamos um estudo de Espectroscopia de Absorção de Raios-X de filmes finos da manganita La0.7Sr0.3MnO3 epitaxialmente crescidos por deposição por laser pulsado em substratos induzindo expansão (SrTiO3) e compressão (LaAlO3) no plano dos filmes. Dados das bordas K e L2,3 do Mn foram coletados nas linhas D04B-XAS e D08A-SGM do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron, respectivamente. Contribuições de ligações no plano dos filmes e perpendicular ao plano dos filmes foram obtidas utilizando uma abordagem para o dicroísmo linear natural presente em medidas de absorção de materiais estruturalmente anisotrópicos. Cálculos ab initio usando o formalismo de espalhamento múltiplo total foram utilizados no auxilio da compreensão dos efeitos encontrados. Espectros XANES forneceram fortes evidências de distorção tetragonal do octahedro MnO6 em direções opostas para os filmes compressivos e expansivos. Estas observações foram confirmadas usando simulações ab initio e mostraramos que o melhor modelo estrutural para explicar os dados experimentais é considerar um octahedro MnO6 com distorção no mínimo. tetragonal, e sem nenhuma modificação do ângulo Mn - O - Mn. Evidências de distorção ortorrômbica também foram observados na região de XANES. Dados de EXAFS coletados no plano dos filmes indicaram uma distorção ortorrômbica do octahedro e também confirmou a mudança da distância média Mn - O. Também por EXAFS foi possível concluir que nenhuma modição do ângulo Mn - O - Mn é induzida pela tensão fornecida pelo substrato. A distorção local do octahedro explicaram a diminuição da temperatura de transição (TC) por efeitos de tensão. Foram observados efeitos de modificação da banda 3d de condução do material, induzidos por tensão e por exposição a raios-x intensos, porém uma correlação entre estes efeitos e a distorção da estrutura do filme ainda não está muito clara / Abstract: Among the materials exhibiting the Colossal Magnetoresistance e effect, mixed manganite thin films have received special attention due to their potential applications for new generation magneto-eletronic devices. In these systems, the external biaxial strain could be used to tune the magnetism and transport properties if it were possible to settle the exact relationship between both e effects. In this scope, it is important to address the explicit connection between the cell induced strains and the local structure around the manganese atoms, specially the Mn - O distances and the Mn - O - Mn angle. In this dissertation, we report on a X-ray Absorption Spectroscopy study of La0.7Sr0.3MnO3 thin films epitaxially grown by pulsed laser deposition on tensile (SrTiO3) and compressive (LaAlO3) substrates. Mn K and L2,3 edges data were collected at the D04B-XAS and D08A-SGM beamlines of the Brazilian Synchrotron Light Source, respectively. In plane and out of plane bond contributions were obtained by a natural linear dichroism approach for the absorption measurementes of structural anisotropic materials. Ab initio calculations using the Full Multiple Scattering approach was used to understand the found experimental e effects. XANES spectra give evidence of tetragonal distortion within the MnO6 octahedra,with opposite directions for tensile and compressive films. This was confirmed by ab initio simulations and we show that the best structural model to explain experimental data is that of distorted MnO6 average octahedra and without any change in the Mn - O - Mn angle.Some evidence of orthorhombic distortion also was observed in the XANES region. EXAFS data collected in plane for tensile substrate, indicate a orthorhombic distortion of octahedron and also confirm the change in the Mn - O average bond distance. Also by EXAFS was possible conclude that no change of Mn - O - Mn angle is induced by the strain. The distortion of octahedra explains the decrease of Curie temperature (TC) with the strain effects. 3d conduction band changes, induced by the strain and by intense x-ray exposition, were observed. A correlation model between these effects and the structural distortion of films is not clear yet / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Luiz Roberto G. Britto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-20T13:15:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paez-Espinosa_EnmaVeronica_M.pdf: 23050245 bytes, checksum: 0cc0c8d17ecaa21297b9c739206fa1f9 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: A utilização de marcadores celulares para mapeamento das regiões cerebrais tem resultado em importantes avanços no estudo da organização morfofuncional do sistema nervoso. No presente trabalho, foram empregadas duas técnicas de marcação, a histoquímica para NADPH-diaforase, que revela neurônios que contêm óxido nítrico (NO) e a técnica imuno-histoquímica para proteínas ligantes de cálcio (CaBPs), com o propósito de se determinar a eventual colocalização neuronal dessas substâncias no cérebro de camundongos, já que ambas parecem estar envolvidas em processos fisio-patológicos semelhantes. A metodologia foi efetuada em cortes frontais do cérebro de 14 camundongos C57BL/6) previamente anestesiados e perfundidos com salina e 4% paraformaldeído. A imuno-histoquímica para as CaBPS(calbindina, parvalbumina e calretinina) foi baseada na técnica de avidina-biotina-peroxidase (ABC) e imuno-fluorescência. Em seguida, os cortes foram processados pela técnica histoquímica para NADPH-diaforase, utilizando nitrobluetetrazolium como cromógeno. Neuropeptídeo Y, cuja co-Iocalização com NADPH-diaforasetem sido amplamente demonstrada, serviu como controle positivo, que mostrou a validade das técnicas utilizadas. Nossos resultados demonstraram, a nível de cortex, caudado-putamen, vias visuais subcorticais, amígdala e hipocampo, hipotálamo, bulbo olfatório e cerebelo, sub-populações de neurônios independentes para a reação de diaforase e CaBPS.Essesresultados indicam que, apesar de as CaBPse o NO estarem envolvidos em processos neuronais fisio-patológicos similares, eles estão presentes em diferentes sistemas neuronais nesses animais / Abstract: Both nitric oxide (NO) and calcium binding proteins (CaBPs) seem to be involved in some neuropathologicalprocesses. In this study, we sought to investigate if NO and CaBPs are colocalizated in neurons of the mouse brain. Fourteen C57BL/6J mice were deeply anesthetized and perfused with 4% paraformaldehyde and their brains were processed for NADPH-diaphorase histochemistry to detect NO and also subjected to immunohistochemistrywith antibodies against calbindin-28kD, parvalbumin and calretinin. Both fluorescence and peroxidase methods were employed. Colocalization of neuropeptide Y (NPY) with NOS was performed as intensity of staining control. NADPH-diaphorase neurons were seen in several brain regions, which include the cerebral cortex, basal amygdala, hippocampus, olfactory bulb, cerebellum and subcortical visual pathways. CaBPs were also distributed in many brain regions, some of wich contained NADPH-diaphorase. However, no double-labeled cells were seen in the mouse brain, when considering diaphorasepositivity and either one of the CaBPstested. These data suggest that despite the fact that NO and CaBPs appear to be involved in similar neuropathologies, they are present in different neuronal populations in the mouse brain and thus might participate in different neural processes / Mestrado / Fisiologia / Mestre em Ciências Biológicas

Orientador : Fernando Galembeck / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-16T22:35:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rubira_AdleyForti_D.pdf: 7721666 bytes, checksum: 392875c784557abbf2c805ad14625a2d (MD5) Previous issue date: 1988 / Doutorado

Orientador: Ranulfo Monte Alegre / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-19T15:26:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hemkemeier_Marcelo_M.pdf: 2661531 bytes, checksum: 47d2229ca186dbf05573fbf1fefbca18 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: A extração de selênio a nível mundial se dá basicamente de Iodos anódicos de refinarias de cobre e rei eitos industriais de ácido sulfúrico, já que, na maioria dos casos, selênio não é encontrado em depósitos independentes, mas sim, como impurezas de outros metais e minerais. 0 selênio é encontrado nos lodos de óxido de ferro ria forma elementar (Se0), ou como seleneto (Se-2), sendo que esta última forma reage com o hidrogênio formando compostos voláteis e muito tóxicos. Sua utilização é intensa nas áreas de elétrica, eletrônica, cerâmica, xerografia, alimentos e química. Foi determinada a cinética de extração de selênio, usando como solubilisador o cianeto de potássio. Para tanto variou-se concentração inicial de selênio no óxido de ferro (0,148; 0,113; 0, 056%) , temperatura (25, 40, 60, 80ºC) e tempo de reação (5, 15, 30, 50, 30, 120 min). Foi utilizado um excesso de 1100% de cianeto em relação à quantidade de selênio presente na amostra de óxido de ferro. O lodo de oxido de ferro estudado foi obtido de uma fábrica que processa pirita (FeS2). O método para extrair selênio do óxido de ferro para análise com espectrofotometria de absorção atômica consistiu de uma digestão básica com cianeto de potássio por três horas a 80ºC. Uma digestão com ácido fluorídrico também foi feita, no entanto os resultados não apresentaram boa reprodutibilidade. A extração de selênio aumentou com o tempo e a temperatura, atingindo 99, 32% de extração quando a temperatura foi de 80ºC, tempo de reação de 120 min e concentração iniciai de selênio no óxido de 0,14%; quando se utilizou temperatura de 25ºC à extração caiu para 41,69%, no mesmo tempo de reação. Para as outras duas concentrações iniciais de selênio, a 80ºC e 120 min, a extração chegou a 97,70% (0,113%) e 90,18% (0,056%). Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Selenium is extracted from anodic sludge¿s of copper purification and from others industrial wastes of sulfuric acid production. It is not encountered in natural deposits, but only like impurity of metals and minerals. In iron oxides the selenium is encountered in elementary form (Se0) or selenide (Se-2). The ion selenide reacts with hydrogen producing substances volatiles and toxics. Its utilization is very intense in electrical, electronic, xerography, foods and chemical areas. To determinate the selenium kinetics extraction it was used potassium cianide. The initial selenium, concentration in iron oxide (0.15, 0.11, 0.056%), temperature (25, 40, 60, 80°C) and reaction time (5, 15, 30, 50, 80, 120 min) was changed. The potassium cianide was utilized in excess of 11001 with respect to selenium present in iron oxide. The iron oxide was obtained in a setting lagoon of one factory which processes goethite (FeS2). Se lenium from goethite was extracted with clan id and potassium hydroxide at 80°C during three hours and analyzed by atomic absorption. When it was used fluoride acid to digest the goethite, the results were not reproducible. The selenium extraction increase with time and temperature and 99.72v- of extraction was obtained when the temperature 'was S0° C during 120 minutes for initial selenium concentration at' 0.1481 in the iron oxide. When the temperature utilized was 25 °C the extraction decreased to 40.80% in the same time. For the others two initial selenium concentration in the iron oxide, 0.1131 and 0.056%, in the same conditions it was extracted 97,6% and respectively. Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

En esta tesis se estudia la reducción catalítica de los óxidos de nitrógeno, procedentes de emisiones de vehículos móviles, en condiciones de exceso de aire. Se optimiza un catalizador, basado en hidrotalcitas, Co/Mg/Al, dopadas con V/Na. Por otro lado, se estudia la eliminación de estos contaminantes en un FCC, empleando para ellos catalizadores basados en Ce/Al en forma de nanopartículas dopados con otros metales de transición. / Uzcategui Paredes, A. (2010). Reducción catalítica de Óxidos de Nitrógeno (NOx) en corrientes gaseosas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8408 / Palancia

Resumen La presente tesis doctoral muestra un estudio sobre la síntesis y caracterización de bronces basados en óxidos metálicos de Mo y V, para ser empleados como catalizadores en la reacción de oxidación parcial de propano a ácido acrílico. La preparación de sólidos basados en óxidos mixtos MoVSb, MoVTe y MoVTeNb, se ha llevado a cabo mediante síntesis hidrotermal. Los materiales fueron finalmente activados térmicamente, en atmósfera inerte, para obtener catalizadores activos y selectivos en la oxidación parcial de propano. El estudio de las propiedades físico-químicas de estos materiales (antes y después de la etapa de activación térmica) se ha llevado a cabo mediante el empleo combinado de diversas técnicas de caracterización: adsorción de N2, DRX, FTIR, Raman, microscopía electrónica (SEM/HREM), así como con la determinación de las características redox y/o ácidas superficiales (XPS, TPD-NH3, o la adsorción de moléculas sonda mediante espectroscopia infrarroja). En primer lugar, se ha estudiado la incorporación de un metal promotor en la síntesis de óxidos mixtos MoVTeO. La incorporación de promotores en el gel de síntesis afecta a la distribución de fases cristalinas y al comportamiento catalítico de los materiales dependiendo de la naturaleza del metal incorporado. Únicamente en el caso de la incorporación de Ca, Ga o Nb se ha observado una mejora en las propiedades catalíticas de los materiales. Especialmente, cabe destacar que, además del niobio (elemento promotor ya conocido), la incorporación de galio mejora sustancialmente la selectividad a ácido acrílico durante la oxidación de propano con estos materiales. Así, se han conseguido obtener catalizadores promovidos con galio con rendimientos catalíticos superiores a los obtenidos con los catalizadores ternarios de partida. Posteriormente, se ha estudiado la influencia de los dos parámetros importantes en la síntesis de óxidos mixtos (MoVSbO, MoVTeO y MoVTeNbO): i) la temperatura de síntesis hidrotermal y / Hernández Morejudo, S. (2012). SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓN Y PROPIEDADES CATALÍTICAS PARA LA OXIDACIÓN SELECTIVA DE PROPANO DE ÓXIDOS MIXTOS DE METALES DE TRANSICIÓN TIPO BRONCES [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16884 / Palancia

Esta tesis se centra en el estudio del uso de óxidos de metales de transición en aplicaciones energéticas y medioambientales (degradación de carbón grafito y reducción electrocatalítica de CO2). Concretamente, se aborda su uso como una estrategia prometedora para permitir la implementación de fuentes de energía alternativas mediante la síntesis de combustibles y sustancias químicas neutras por la reducción electroquímica de CO2. Así mismo, se presenta la utilización del TiO2 dopado con nitrógeno en la degradación sonofotocatalítica de contaminantes. En el capítulo 1 se hace la presentación del contexto de la investigación, junto a consideraciones para la generación de conocimiento científico, en el marco de la remediación medioambiental y la búsqueda de fuentes de energía alternativas, a partir de la reducción electroquímica de CO2. Para esto, se presentan los fundamentos químicos y físicos de las propiedades y el comportamiento de los óxidos de metales de transición, así como consideraciones sobre las limitaciones actuales para llevar a cabo la reacción de reducción de CO2 y la degradación de contaminantes por medio de la sonofotocatálisis. En el capítulo 2 se presentan los métodos experimentales empleados para la obtención de los resultados. Se hace una descripción de los métodos preparativos para la síntesis de los materiales utilizados, mostrando la versatilidad de los mismos en cuanto a la obtención de diferentes morfologías y fases cristalinas en los óxidos de metales de transición. A continuación, se realiza una breve descripción de las técnicas instrumentales utilizadas con el fin de mostrar el alcance de cada una de ellas en la obtención de resultados. Están agrupadas en técnicas electroquímicas, espectroscópicas, microscópicas y de análisis. Los aportes más significativos de esta tesis, en el marco del estudio de la reducción electroquímica de CO2 en un medio aprótico de acetonitrilo, se presentan a partir del capítulo 3. En este capítulo se detallan los resultados obtenidos con el WO3. Esto nos permite introducir una propuesta de mecanismo que se usará como punto de partida para el estudio con los demás óxidos. En el capítulo 4, se presentan los resultados obtenidos para el TiO2, haciendo énfasis en los aportes del uso de técnicas espectroelectroquímicas en la caracterización de la interfase óxido/disolución. En el capítulo 5 se completa el uso de óxidos de metales de transición con los resultados obtenidos para Fe2O3 y MoO3. Se presenta una correlación para el inicio de la zona de acumulación de cada óxido. Se exponen además, consideraciones acerca de las perspectivas de uso de óxidos de metales de transición, como posibles cátodos para la reducción electrocatalítica de CO2.En el capítulo 6 se presenta el estudio del uso del TiO2 en remediación ambiental, como fotocatalizador asistido con ultrasonidos. Estos resultados se abordan, tanto con un enfoque en los efectos de la modificación del TiO2 mediante el dopado con nitrógeno, como en su uso en la degradación de carbón grafito.

Los materiales llamados semiconductores (muchos de ellos óxidos metálicos) son capaces de generar portadores de carga (huecos y electrones) cuando se iluminan con luz suficientemente energética. Estos portadores son capaces de sostener reacciones redox. Los electrones de la banda de conducción (BC) y los huecos de la banda de valencia (BV) pueden reducir y oxidar, respectivamente, especies que estén en contacto directo con el semiconductor. Además, los electrones y huecos fotogenerados pueden eliminarse en el proceso que se conoce como recombinación. El grado en que se producen estas reacciones redox depende de la eficiencia en la separación de las cargas fotogeneradas. Una separación de los portadores efectiva da lugar a aplicaciones. En esta tesis se abordan detalladamente los procesos de foto(electro)cromismo y foto(electro)catálisis. La separación de los portadores de carga en un material puede verse favorecida por: - La creación de heterouniones entre dos semiconductores (óxidos) distintos. - El diseño adecuado de la nanoestructura de los óxidos: estructuras ordenadas y/o estructuras con mucha superficie interfacial. - La modificación de la superficie o del seno de los óxidos semiconductores (dopado). En las aplicaciones prácticas se pretende que haya una transferencia de carga capaz de impulsar el proceso de interés. Por lo tanto, el control de los procesos de transferencia de carga del semiconductor a través de sus interfases es fundamental en el diseño de materiales para una determinada aplicación. Teniendo todo esto en cuenta, los objetivos establecidos para esta tesis han sido: I. Preparar estructuras ordenadas de nanobarras de α-Fe2O3 (hematita) sobre vidrio conductor e investigar sus propiedades catalíticas para fotooxidar agua. Optimizar el proceso de fotooxidación del agua sobre electrodos de hematita aplicando un pretratamiento electroquímico. Estudiar el efecto del pretratamiento sobre la composición, morfología y estructura electrónica de la hematita. II. Modificar los electrodos de hematita con Ti de dos maneras distintas, una que afecte principalmente a todo el material y otra que afecte a la superficie de la hematita, con el fin de mejorar sus propiedades catalíticas para fotooxidar agua. Aplicar y estudiar el pretratamiento reductivo para los electrodos de hematita tras ser modificados con Ti. III. Modificar la superficie de las nanobarras de hematita con trimetilaluminio (TMA) mediante depósito de capa atómica (Atomic layer deposition - ALD) desde fase gas o por adsorción en fase líquida, con el fin de mejorar sus propiedades fotoelectroquímicas para oxidar agua. Investigar los cambios en las propiedades electrónicas y electroquímicas de los electrodos de hematita tras ser modificados. IV. Preparar electrodos nanoporosos de Ni(OH)2 sobre vidrio conductor (SnO2:F - FTO) e investigar sus propiedades catalíticas para oxidar agua en medio alcalino en función de la cantidad depositada y de la morfología del hidróxido. V. Preparar electrodos nanoporosos basados en capas mixtas TiO2/Ni(OH)2 sobre vidrio conductor e investigar la separación de carga en los mismos con el fin de estudiar su posible utilización en dispositivos fotoelectrocrómicos. Estudiar las cinéticas de los procesos de la coloración y decoloración a través de medidas (foto)(espectro)electroquímicas. Las siguientes cinco conclusiones generales resumen los resultados más importantes en relación con los cinco objetivos previamente mencionados. I. En este estudio se ha conseguido sintetizar barras de hematita nanoestructuradas y con orientación (110) depositadas sobre vidrio conductor a través de un método de baño químico. Estas capas se han utilizado para estudiar el proceso de fotoxidación del agua. Para mejorar las propiedades fotocatalíticas de estas capas se ha empleado un pretratamiento electroquímico simple y altamente controlable que consiste en la aplicación de potenciales negativos por un tiempo muy corto (en el rango de segundos). Este pretratamiento da lugar a una mejora de la fotocorriente de hasta ocho veces asociada a la oxidación del agua, junto con un desplazamiento negativo de 20 mV del potencial de inicio de la fotocorriente. Este pretratamiento también induce cambios en la morfología de los electrodos, capacidad electrocatalítica y en su estructura electrónica. Por lo tanto, el dopado electroquímico no puede considerarse simplemente como un dopado tipo-n capaz de aumentar la fotoactividad de las capas debido a una mejora en el transporte de electrones. En realidad, los resultados obtenidos muestran claramente que se producen cambios mucho más profundos en la estructura electrónica y la composición de las capas que mejoran significativamente las propiedades tanto electro- como foto-electrocatalíticas. De hecho, ambas propiedades siguen una tendencia general similar con el potencial del pretratamiento empleado. Dentro de un marco más general, el pretratamiento reductivo puede ser utilizado también para la mejora de estructuras de hematita previamente modificadas o dopadas. Desde una perspectiva práctica, el dopaje electroquímico tiene la limitación de no ser permanente, lo que significa que debe aplicarse periódicamente. Esto no es un inconveniente serio en un dispositivo práctico, siempre y cuando la mejora inducida por el pretratamiento compense claramente esta limitación. II. Se han diseñado dos estrategias de modificación de hematita económicas utilizando una disolución con un mismo precursor de Ti. En un procedimiento el Ti se introduce en la estructura de hematita, mientras que en la otra, se forma una capa de TiO2 ultra-delgada que cubre por completo la superficie de hematita. Ambas modificaciones inducen un aumento significativo en la fotocorriente para la oxidación de agua (4 - 6 veces). La razón principal de la mejora en las capas modificadas con Ti es la disminución significativa del proceso de recombinación. El freno de la recombinación en las muestras modificadas con una sobre-capa de TiO2 se atribuye principalmente al bloqueo de estados superficiales, mientras que en el caso de las muestras modificadas con Ti intercalado en la estructura se relaciona principalmente con el aumento del área interfacial junto con un aumento de la conductividad electrónica. III. Se han preparado electrodos basados en nanobarras de hematita modificadas con TMA empleando una estrategia simple de impregnación a partir de una disolución de hexano. Los resultados se han comparado con los obtenidos modificando los electrodos de hematita con TMA por ALD. Los electrodos modificados muestran una importante mejora, aumentando tres veces la fotocorriente de oxidación de agua. Por un lado, el TMA bloquea los estados superficiales de hematita y por otro, induce un enriquecimiento electrónico. Tal conclusión fue confirmada cualitativamente en el caso de muestras modificadas con TMA utilizando la técnica de ALD. A pesar de que la modificación en fase líquida ha dado una foto-actividad menor en términos de la magnitud de la fotocorriente que la de ALD, representa una alternativa mucho más económica. Además, el método de impregnación a partir de una disolución es industrialmente escalable. Dentro de un marco más general, la modificación con TMA es potencialmente aplicable a otros semiconductores tipo n. Por lo tanto, podría constituir una estrategia relevante para mejorar la eficiencia de la fotooxidación de agua utilizando otros materiales tales como TiO2, BiVO4, WO3, entre otros. IV. Este estudio muestra que, a través de un procedimiento simple y potencialmente escalable como el baño químico, se pueden producir capas nanoestructuradas ultra-finas de Ni(OH)2 sobre FTO. Estas películas se caracterizan por una gran actividad electrocatalítica. Son capaces de oxidar el agua desarrollando corrientes iguales o superiores a las de películas mucho más gruesas. Esto último está relacionado con el hecho de que la reacción de generación de oxígeno depende de la formación de níquel (IV) que puede verse limitada por la baja conductividad eléctrica de Ni(OH)2. Por tanto, el proceso se favorece en capas finas donde la distancia al substrato conductor es menor. Esta noción es muy importante de cara a su aplicación. No solo se minimiza la cantidad de Ni(OH)2 necesaria sino se producen también ánodos altamente eficientes transparentes y prácticamente incoloros. V. Este trabajo ha mostrado que una capa nanoporosa mixta y delgada de TiO2/Ni(OH)2 depositada sobre vidrio conductor y sometida a un potencial catódico constante puede colorearse al ser iluminada con luz ultravioleta, mientras que se decolora completamente cuando se interrumpe la iluminación. Este fenómeno se ha denominado “fotoelectrocromismo reversible potenciostatico”. El valor del potencial empleado permite seleccionar tanto el contraste en la coloración como la cinética de la decoloración. Este fenómeno es posible debido a la existencia de un área interfacial extendida de contacto TiO2/Ni(OH)2 debido a la estructura nanoporosa que permite un contacto íntimo entre ambos componentes. Desde un punto de vista práctico, estos resultados podrían facilitar el desarrollo de ventanas inteligentes con una nueva funcionalidad porque, además del convencional efecto electrocrómico, trabajarían en un segundo modo, en el que, la coloración respondería a la intensidad de la luz incidente (a un potencial constante).

Los óxidos de nitrógeno se encuentran entre los principales contaminantes de la atmósfera y los mecanismos de su formación son de sostenido interés mundial. Actualmente más de 30 millones de toneladas de NOx se emiten a la atmósfera cada año y esto constituye una situación compleja y crítica a escala mundial. Se han desarrollado entonces distintas tecnologías que permiten reducir y/o eliminar la emisión de estos contaminantes, que provienen mayoritariamente de la utilización de combustibles fósiles. Así también se ha incursionado en los últimos años en la aplicación, desarrollo y utilización de energías renovables, que faciliten sustituir y reemplazar paulatinamente al petróleo de la base de la matriz energética mundial. Estas fuentes de energía nuevas son sustentables y generan mínimo impacto en el medio ambiente. Sin embargo, el mayor desafío continúa siendo ampliar su extensión y aplicación. Este contexto plantea entonces la necesidad de generar una alternativa para reducir la llegada de los NOx a la atmósfera, mediante la reducción catalítica a N2 y 02, dos de los principales gases que la componen. La adsorción y reducción del NOx en superficies metálicas, en particular Cu, Ag y Au, ha sido ampliamente estudiada en el pasado, aunque muy recientemente se ha abierto el espectro al estudio de las promisorias pequeñas partículas. Esta tesis tiene como objetivo comprender los efectos que tienen, sobre la reactividad para la reducción catalítica del N02, la forma, tamaño y presencia de sitios de baja coordinación en las nanopartículas. Se analiza la mencionada reacción sobre nanopartículas octaédricas de 19, 38, 55, 79 y 109 átomos de oro, plata y cobre, y de forma comparativa sobre las respectivas superficies extendidas (111), mediante cálculos basados en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Estas simulaciones teóricas se desarrollan como una posible opción a las técnicas experimentales, permitiendo obtener información inaccesible mediante estas últimas. En primer término se realizó una profunda búsqueda bibliográfica y a partir de allí, en el Capítulo 1, se realiza una Introducción general con los reportes bibliográficos más salientes relacionados tanto con la reducción de N02 como con la reactividad de las nanopartículas de Cu, Ag y Au. En el Capítulo 2 se describen en forma sintética los métodos teóricos en los que se basaron todos cálculos. En el Capítulo 3 se detallan los modelos utilizados para los cálculos, tanto desde el punto de vista estructural de superficies y nanopartículas, como todos los detalles de las herramientas computacionales involucradas. En el Capítulo 4 se muestran y analizan los resultados de la adsorción de N02 sobre las superficies extendidas (111) y las nanopartículas de Cu, Ag y Au mencionadas en el párrafo anterior. Posteriormente, en el Capítulo 5, se analiza la disociación de N02 a NO-K) y se calculan las barreras de activación para las superficies extendidas y las nanopartículas de 19 y 38. Mediante estos resultados se obtienen relaciones lineales que permiten predecir las energías de activación para las nanopartículas de mayor tamaño. La comparación entre superficies extendidas y nanopartículas permite demostrar que muchas de las especies estudiadas interactúan más fuertemente con estas últimas, debido a los sitios expuestos de baja coordinación. Además, la condición de mayor reactividad de las nanopartículas permite confirmar su potencial utilización en distintas aplicaciones que involucren la reducción catalítica del I\I02. / Nitrogen oxides are known to be one of the major contaminants of the atmosphere and the mechanisms of their formation are of sustained global interest. Currently, more than 30 million tons of NOx are emitted to the atmosphere each year and this is a complex and critical situation at global scale. Different technologies have been developed in order to allow reduction and/or partial elimination of NOx emissions, coming from fossil fuels combustion. Moreover, it has been ventured along the past few years into the application, development and utilization of renewal energies that facilitates slowly substitution and replacement of oil from the basis of global energy matrix. This new energy sources are sustainable and generates minimal impact on the environment. However, the greatest challenge continues being their worldwide application. This context raises the necessity of building an alternative to downscale the NOx that reach the atmosphere through the catalytic reduction towards N2 and 02, two out of the principal gases that form it. Adsorption and reduction of NOx in metal surfaces, in particular Cu, Ag and Au have been extensively studied in the past years, but very recently the spectrum of study has been opened to the study of the promising nanoparticles. This thesis has the main objective of understanding the effects that shape, size and presence of low coordination sites in nanoparticles have in reactivity for the catalytic reduction of N02. The reaction mentioned above has been studied over octahedral nanoparticles of 19, 38, 55, 79 and 109 atoms of gold, silver and copper, and in parallel over the respective extended surfaces (111), through calculations based on the Density Functional Theory (DFT). These theoretical simulations are developed as a possible alternative to the experimental techniques, obtaining information which would be impossible to access through these last ones. First, a deep bibliographic research has been done and from here in Chapter 1, a general introduction is showed with the most relevant findings related to N02 reduction as well as Cu, Ag and Au nanoparticle's reactivity highlights. Afterward in Chapter 2 there is a description of the theoretical methods in which all the calculation was based. In Chapter 3, the models employed for calculation are developed from the point of view of structural surfaces and nanoparticles as well as all the detail related to computational tools involved in this work. Finally in Chapter 4, the results and complementary analysis are shown, including N02 adsorption over the extended surfaces (111) and nanoparticles of Cu, Ag and Au mentioned in the previous paragraph. Afterward in Chapter 5, dissociation of NO2 to NO + 0 is studied and activation barriers are calculated for extended surfaces and nanoparticles of 19 and 38 atoms. Through these results was possible to obtain linear correlations that then allow to predict activation energies for nanoparticles of larger size. Comparison between extended surfaces and nanoparticles shows that many of the studied species strongly interact with the latter ones, due to the exposed low coordination sites. In addition, the condition of higher reactivity of the nanoparticles lets confirms their potential for future utilization in different applications that involve the catalytic reduction of NO2.