Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-01Bitstream added on 2014-06-13T20:07:32Z : No. of bitstreams: 1 borges_vg_me_ilha.pdf: 2710234 bytes, checksum: a55d7002ef82bb9b9b97ee8310b9b0cd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho, foram sintetizados vidros boratos e fosfatos dopados com diferentes concentrações de CeO2 dos sistemas B2O3 – BaO – K2O – CeO2 (BBKC), P2O5 – Na2O – PbO –ZnO – CeO2 (VCKT) e P2O5 – Na2O – CdO –La2O3 – CeO2 (PNCL). A pesquisa das propriedades das transições 4f – 5d dos íons Ce3+ e transferência de carga (CT) dos íons Ce4+ do cério nos vidros são de fundamental interesse pratico devido a que são utilizados numa ampla faixa de aplicações. Utilizando equipamentos disponíveis nos nossos laboratórios obtivemos os resultados das medidas de caracterização feitos com espectroscopia no infravermelho (FTIR), espectroscopia no UV-visível e calorimetria diferencial de varredura (DSC) nas matrizes boratos e fosfatos. Apresentamos alguns resultados das medidas realizadas após a irradiação de alguns vidros boratos e fosfatos com raios X. Os vidros boratos irradiados não apresentaram bandas. Os fosfatos se apresentam com duas bandas largas na região visível. A irradiação com raios x induz modificações na transparência dos vidros e desloca a borda de absorção As composições das matrizes vítreas foram escolhidas tentando ajustar as composições a ter uma transparência dentro da região de medidas do espectrômetro Uv-Vis. (190nm -1100nm) para poder estudar as bandas dos íons de cério. Observamos nos vidros boratos e fosfatos a banda ultravioleta devido às transições 4f – 5d dos íons Ce3+ e de transferência de carga dos íons Ce4+. As medidas térmicas dos vidros fosfatos indicam que a temperatura de transição vítrea sofre modificações com a quantidade de dopante colocada no vidro. A caracterização feita neste trabalho é o inicio de uma serie de futuras pesquisas com aplicações... / In this work, glasses of borate and phosphate were synthesized and doped with different concentrations of CeO2 and denominated B2O3 - BaO - K2O - CeO2 (BBKC), P2O5 - Na2O - PbO - ZnO - CeO2 (VCKT) and P2O5 - Na2O - CdO - La2O3 - CeO2 (PNCL). In these glasses, the transitions 4f - 5d of the Ce3+ ions and charge transference (CT) of the Ce4+ ions are most important properties due a large range of applications. Fourier Transform Infra Red Spectroscopy, UV-VIS Spectroscopy and Differential Scanning Calorimetry - DSC has been used for characterize the material explained above. Some glasses, borate and phosphate, were submitted to X-ray radiation and it was observed that this kind of radiation may induce modification in the glass transparence and in the absorption shift edge. The vitreous matrix composition was chose with the aim to adjust the transparency in the range of UV-VIS (190nm -1100nm) and study the energy band of ion cerium. We observed in the borate and phosphate glass that the UV band is due the 4f - 5d transition of the Ce3+ ion and the charge transference is due to the Ce4+ ion. The thermal measurements of the phosphate glasses show that the vitreous transition temperature present modifications dependent of doping amount. The methodology applied in this work is the onset of future research using this kind of Borate and phosphate glass. Both glasses present a really good transmittance in the UV region that is a special property for study the transitions 4f - 5d and charge transference. Thus, those glasses are powerful candidates for optical applications and to receive rare earth dopant.

Orientador: Victor Ciro Solano Reynoso / Banca: Claudio Luiz Carvalho / Banca: Jorge Luis Lopes Aguilar / Resumo: Neste trabalho, foram sintetizados vidros boratos e fosfatos dopados com diferentes concentrações de CeO2 dos sistemas B2O3 - BaO - K2O - CeO2 (BBKC), P2O5 - Na2O - PbO -ZnO - CeO2 (VCKT) e P2O5 - Na2O - CdO -La2O3 - CeO2 (PNCL). A pesquisa das propriedades das transições 4f - 5d dos íons Ce3+ e transferência de carga (CT) dos íons Ce4+ do cério nos vidros são de fundamental interesse pratico devido a que são utilizados numa ampla faixa de aplicações. Utilizando equipamentos disponíveis nos nossos laboratórios obtivemos os resultados das medidas de caracterização feitos com espectroscopia no infravermelho (FTIR), espectroscopia no UV-visível e calorimetria diferencial de varredura (DSC) nas matrizes boratos e fosfatos. Apresentamos alguns resultados das medidas realizadas após a irradiação de alguns vidros boratos e fosfatos com raios X. Os vidros boratos irradiados não apresentaram bandas. Os fosfatos se apresentam com duas bandas largas na região visível. A irradiação com raios x induz modificações na transparência dos vidros e desloca a borda de absorção As composições das matrizes vítreas foram escolhidas tentando ajustar as composições a ter uma transparência dentro da região de medidas do espectrômetro Uv-Vis. (190nm -1100nm) para poder estudar as bandas dos íons de cério. Observamos nos vidros boratos e fosfatos a banda ultravioleta devido às transições 4f - 5d dos íons Ce3+ e de transferência de carga dos íons Ce4+. As medidas térmicas dos vidros fosfatos indicam que a temperatura de transição vítrea sofre modificações com a quantidade de dopante colocada no vidro. A caracterização feita neste trabalho é o inicio de uma serie de futuras pesquisas com aplicações... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, glasses of borate and phosphate were synthesized and doped with different concentrations of CeO2 and denominated B2O3 - BaO - K2O - CeO2 (BBKC), P2O5 - Na2O - PbO - ZnO - CeO2 (VCKT) and P2O5 - Na2O - CdO - La2O3 - CeO2 (PNCL). In these glasses, the transitions 4f - 5d of the Ce3+ ions and charge transference (CT) of the Ce4+ ions are most important properties due a large range of applications. Fourier Transform Infra Red Spectroscopy, UV-VIS Spectroscopy and Differential Scanning Calorimetry - DSC has been used for characterize the material explained above. Some glasses, borate and phosphate, were submitted to X-ray radiation and it was observed that this kind of radiation may induce modification in the glass transparence and in the absorption shift edge. The vitreous matrix composition was chose with the aim to adjust the transparency in the range of UV-VIS (190nm -1100nm) and study the energy band of ion cerium. We observed in the borate and phosphate glass that the UV band is due the 4f - 5d transition of the Ce3+ ion and the charge transference is due to the Ce4+ ion. The thermal measurements of the phosphate glasses show that the vitreous transition temperature present modifications dependent of doping amount. The methodology applied in this work is the onset of future research using this kind of Borate and phosphate glass. Both glasses present a really good transmittance in the UV region that is a special property for study the transitions 4f - 5d and charge transference. Thus, those glasses are powerful candidates for optical applications and to receive rare earth dopant. / Mestre

Orientador: Elisete Aparecida Batista / Banca: Cecílio Sadao Fugivara / Banca: Margarida Juri Saeki / Resumo: Células a combustível são dispositivos eletroquímicos que convertem a energia química em energia elétrica e calor. As DAFCs (Direct alcohol fuel cells) têm sido objeto de muitos estudos alternativos à célula de hidrogênio. Para que as DAFCs operem em grande escala, é de grande importância o desenvolvimento de eletrocatalisadores para as reações de oxidação de álcoois como metanol e etanol, que ocorrem no ânodo da célula a combustível. Neste contexto, este trabalho relata a síntese de nanocatalisadores de paládio suportados em carbono e óxido de cério, a caracterização física dos materiais preparados e a avaliação da atividade catalítica para a oxidação de metanol e etanol. A caracterização física foi realizada utilizando-se as técnicas de difratometria de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X e, espectroscopia de absorção de raios X. Os materiais também foram caracterizados eletroquimicamente por voltametria cíclica. A atividade catalítica dos materiais preparados foi estudada através de técnicas eletroquímicas, como voltametria cíclica e cronoamperometria, e também pela técnica espectro-eletroquímica de FTIR in situ, que permite a identificação de produtos e intermediários das reações. Os difratogramas de raios X mostraram que a adição de óxido de cério não modifica a estrutura cristalina do Pd. As imagens de microscopia eletrônica de transmissão permitem afirmar que o método de síntese utilizado gerou nanopartículas de paládio bem dispersas sobre o suporte e com estreita distribuição de tamanhos. Os espectros de absorção de raios X indicaram um preenchimento da banda 4d do paládio com a adição de óxido de cério. Medidas de oxidação de monocamada de CO mostraram que a presença de óxido de cério no suporte não promoveu alteração nos potenciais de picos de... / Abstract: Fuel cells are electrochemical devices that convert chemical energy into electrical energy. The DAFCs (Direct alcohol fuel cells) present as an alternative for hydrogen fuel cells. For the DAFCs operate on a large scale, is of great importance the development of electrocatalysts for oxidation reactions of alcohols as methanol and ethanol, which occur at the anode of the fuel cell. In this context, this work reports the synthesis of nanocatalysts of palladium supported on carbon and cerium oxide, physical characterization of the prepared materials and the evaluation of the catalytic activity for the oxidation of methanol and ethanol. The physical characterization was performed using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and X ray absorption spectroscopy techniques. Materials were also electrochemically characterized by cyclic voltammetry. The catalytic activity of the prepared materials was studied using electrochemical techniques such as chronoamperometry and cyclic voltammetry and also the spectroelectrochemical technique of in situ FTIR, which allows the identification of reaction products and intermediates. The X-ray diffraction showed that the addition of cerium oxide does not modify the crystalline structure of the Pd. The transmission electron microscopy images allow us to state that the method of synthesis used produced well dispersed palladium nanoparticles onto the support and narrow size distribution. The X-ray absorption spectra showed a higher fill on the 4d band of the palladium with the addition of cerium oxide. Experiments of CO monolayer oxidation showed that the presence of cerium oxide in the support did not cause change in the potential of CO oxidation peak. Regarding the catalytic activity for the electro-oxidation of methanol, palladium showed very low activity. For the electro-oxidation of ethanol, the materials synthesized at 25... / Mestre

Orientador: Alexandre Mesquita / Banca: Giovani Fornereto Gozzi / Banca: Waldir Avansi Junior / Resumo: Nos últimos anos, o estudo de materiais cerâmicos vem evoluindo muito rapidamente, principalmente os estudos relacionados com cerâmicas avançadas. As diversas aplicações envolvendo esses materiais, tais como pigmentos cerâmicos com partículas nanométricas, justificam cada vez mais a necessidade de uma melhor compreensão da influência da adição de dopantes nas propriedades finais dos materiais. No presente trabalho propõe-se analisar e estudar as propriedades estruturais e morfológicas de pigmentos cerâmicos a base de óxido de cério (CeO2) e dopados com diferentes porcentagens molares de lantânio (5 e 10%) e praseodímio (1%). Um dos principais objetivos foi obter pigmentos cerâmicos com tamanho de partícula nanométrico de baixa toxicidade. O processo químico adotado para a obtenção dos pós foi o método dos precursores poliméricos. As nanopartículas foram estruturalmente caracterizadas por difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman e espectroscopia de absorção de raios X (XAS). A forma e o tamanho das nanopartículas foram observados por intermédio da microscopia eletrônica de varredura (MEV). A caracterização óptica foi realizada utlizando-se dos resultados de reflectância difusa para obtenção das coordenadas colorimétricas. Os padrões de DRX e espectros Raman indicam a formação de soluções sólidas cristalinas monofásicas com estrutura cúbica do tipo fluorita, pertencentes ao grupo espacial Fm3m. O tamanho dos grãos foi da ordem de 20 a 30 nanômetros, como estimado por MEV. Por reflectância difusa e coordenadas colorimétricas foi determinado que as amostras de CeO2 e CL (óxido de cério dopado com lantânio) possuem coloração amarela enquanto as amostras CLP (óxido de cério dopado com lantânio e praseodímio) e CP (óxido de cério dopado com praseodímio) possuem coloração que varia do ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abastract: In the last few years, the study of ceramic materials has increased very fast, mainly studies related to advanced ceramics. The several applications of these materials as ceramic pigments in nanometric scale justify more and more the need for a better understanding of the influence of the dopant addition on the final properties of the materials. In this present work, it was studied structural and morphological properties of ceramic pigments based on cerium oxide (CeO2) and doped with differents molar percentages of lanthanum (5 and 10%) and praseodymium (1%). The goal of this work was to obtain nanosized ceramic pigments with a low-toxicity. The chemical route adopted to obtain materials was the polymeric precursor method. The nanoparticles were structurally characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray absorption spectroscopy (XAS). Optical characterization was carried out using the results of diffuse reflectance to obtain the colorimetric coordinates. The XRD patterns and Raman spectra indicate the formation of crystalline solid solutions with single phase and cubic structure (fluorite), all belongs to the space group Fm3m. The obtained grain size was in nanoscale range, 20 to 30 nm, according to MEV. By diffuse reflectance tecnique and colorimetric coordinates were verified that the CeO2 and CL (cerium oxide doped with lanthanum) samples possess yellow coloration and the CLP (cerium oxide doped with lanthanum and praseodymium) and CP (cerium oxide doped with praseodymium) samples present coloration that varies from magenta-orange to red-brown. More intense shades were obtained in pigments doped with praseodymium at 800 ºC temperature / Mestre

Orientador: Luís Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Dayse Iara dos Santos / Banca: Anrea Simone Stucchi de Camargo / O Programa em Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento e algumas conclusões do estudo de heterojunção de filmes finos de SnO2 e GaAs. Os filmes de SnO2 dopados com Ce3+, foram depositados a partir do método sol-gel usando as técnicas de dip e spin coating; os filmes de GaAs foram depositadas por evaporação resistiva e por sputtering. As heterojunções foram constituídas de filmes de SnO2 sobre filmes de GaAs, e filmes de GaAs sobre filmes de SnO2. Foram investigadas as propriedades ópticas, estruturais, morfológicas e elétricas de filmes finos constituintes das heterojunções e também a influência do dopante Ce3+. Entre os experimentos realizados estão: transmitância óptica, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica, microscopia de força atômica (AFM), fotoluminescência e medidas elétricas na presença de excitações com diferentes fontes de luz monocromáticas (quarto harmônico do laser Nd:Y AG (266nm), laser He-Ne (628nm), LED InGaN (450nm)). Entre as principais conclusões, verificou-se: 1) em algumas situações, condutividade independente da temperatura, sugerindo a participação de um gás de elétrons bidimensional (2DEG) na interface SnO2/GaAs; 2) o tamanho dos cristalitos, calculado a partir das análises de difração de raios X, fornece valores da ordem de 10 nm tanto para filmes de SnO2 como para filmes de GaAs; 3) a energia de bandgap, avaliada com base em dados de medidas de absorbância, fornece um valor máximo de 3,6 eV para filmes de dióxido de estanho e 1,6eV para filmes de GaAs; 4) MEV e microscopia óptica de para filmes de GaAs (depositado por evaporação resistiva e sputtering) apresentam sua superfície heterogênea, com partículas de variados tamanhos. Além disso, a aderência de filmes de SnO2 sobre filmes de GaAs está relacionada com a técnica utilizada para depositar os filmes da camada de base, o melhor resultado foi obtido quando a camada é a GaAs... / Abstract: The aims of this work is to present the development and the main conclusion, related the investigation of thin film SnO2/GaAs. Os filmes de SnO2/GaAs heterojunction. Ce3+ - doped SnO2 thin films were deposited by the sol-gel-dip -spin coating techniques, whereas GaAs films were deposited by resistive evaporation and sputerring. Heterojunctions were deposited by SnO2 layer growth on the oppositive order: GaAs on top of SnO2 Optical, structural, morphologic and electrical properties of heterojunction films were investigated, as well as the influence of Ce-doping in these measurements. Experiments carried out include: optical transmission, X-ray diffraction, scanning eletron microscopy (SEM), optical microscopy, atomic force microscopy (AFM), photoluminescence and electrical measurement under optical excitation. In this last case the excitation sources are monochromatic light from the fouth harmonic of a Nd:YAG laser (266nm), a He-Ne laser (628nm) and a InGaN LED (450nm). Among the main conclusions, it was verified that: 1) in some situations, a temperature independent electrical resistivity was observed and attributed to the possible formation of a two-dimensional electron gas (2DEG) at SnO2/GaAs interface; 2) crystalline size was calculated from X-ray diffraction data, being about 10 nm either for SnO2 films as GaAs films; 3) bandgap energy, evaluated from absorbance data yield a maximum value of about 3.6eV for tin dioxide and 1.6eV for GaAs films; 4) SEM images, obtained for GaAs thin films deposited by resistive evaporation and for the heterojuntion SnO2/GaAs, and optical microscopy, for sputtering deposited GaAs films and heterojunction samples, show that GaAs films present an heterogeneous surface, with particles of several distinct sizes. Besides, the adherence of SnO2 films on the GaAs layer is related to the used technique for deposition the base layer, being better in the case of resistive evaporation deposited GaAs. This was... / Mestre

Made available in DSpace on 2016-08-12T18:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-23. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-12T18:50:59Z : No. of bitstreams: 1 000849805_20170623.pdf: 911886 bytes, checksum: 242c48add348f7334fada8447b99c56f (MD5) Bitstreams deleted on 2017-06-23T13:11:18Z: 000849805_20170623.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2017-06-23T13:12:03Z : No. of bitstreams: 1 000849805.pdf: 2881473 bytes, checksum: 5e5a159f727a1e8c94ecabaefa1314c0 (MD5) / Células a combustível são dispositivos eletroquímicos que convertem a energia química em energia elétrica e calor. As DAFCs (Direct alcohol fuel cells) têm sido objeto de muitos estudos alternativos à célula de hidrogênio. Para que as DAFCs operem em grande escala, é de grande importância o desenvolvimento de eletrocatalisadores para as reações de oxidação de álcoois como metanol e etanol, que ocorrem no ânodo da célula a combustível. Neste contexto, este trabalho relata a síntese de nanocatalisadores de paládio suportados em carbono e óxido de cério, a caracterização física dos materiais preparados e a avaliação da atividade catalítica para a oxidação de metanol e etanol. A caracterização física foi realizada utilizando-se as técnicas de difratometria de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X e, espectroscopia de absorção de raios X. Os materiais também foram caracterizados eletroquimicamente por voltametria cíclica. A atividade catalítica dos materiais preparados foi estudada através de técnicas eletroquímicas, como voltametria cíclica e cronoamperometria, e também pela técnica espectro-eletroquímica de FTIR in situ, que permite a identificação de produtos e intermediários das reações. Os difratogramas de raios X mostraram que a adição de óxido de cério não modifica a estrutura cristalina do Pd. As imagens de microscopia eletrônica de transmissão permitem afirmar que o método de síntese utilizado gerou nanopartículas de paládio bem dispersas sobre o suporte e com estreita distribuição de tamanhos. Os espectros de absorção de raios X indicaram um preenchimento da banda 4d do paládio com a adição de óxido de cério. Medidas de oxidação de monocamada de CO mostraram que a presença de óxido de cério no suporte não promoveu alteração nos potenciais de picos de... / Fuel cells are electrochemical devices that convert chemical energy into electrical energy. The DAFCs (Direct alcohol fuel cells) present as an alternative for hydrogen fuel cells. For the DAFCs operate on a large scale, is of great importance the development of electrocatalysts for oxidation reactions of alcohols as methanol and ethanol, which occur at the anode of the fuel cell. In this context, this work reports the synthesis of nanocatalysts of palladium supported on carbon and cerium oxide, physical characterization of the prepared materials and the evaluation of the catalytic activity for the oxidation of methanol and ethanol. The physical characterization was performed using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and X ray absorption spectroscopy techniques. Materials were also electrochemically characterized by cyclic voltammetry. The catalytic activity of the prepared materials was studied using electrochemical techniques such as chronoamperometry and cyclic voltammetry and also the spectroelectrochemical technique of in situ FTIR, which allows the identification of reaction products and intermediates. The X-ray diffraction showed that the addition of cerium oxide does not modify the crystalline structure of the Pd. The transmission electron microscopy images allow us to state that the method of synthesis used produced well dispersed palladium nanoparticles onto the support and narrow size distribution. The X-ray absorption spectra showed a higher fill on the 4d band of the palladium with the addition of cerium oxide. Experiments of CO monolayer oxidation showed that the presence of cerium oxide in the support did not cause change in the potential of CO oxidation peak. Regarding the catalytic activity for the electro-oxidation of methanol, palladium showed very low activity. For the electro-oxidation of ethanol, the materials synthesized at 25...

Orientador: Miguel Angel Ramírez Gil / Coorientadora: Maria Olívia Berengue / Banca: José Vitor Candido de Souza / Banca: Miguel Adolfo Ponce / Resumo: Este trabalho apresenta e discute o uso do óxido de cério na fabricação de filmes espessos por "screen printing" para aplicações em sensores de gás. Nesse estudo o CeO2 puro foi obtido pelo método dos precursores poliméricos utilizando como resina precursora o citrato de céria. O "puff" - espuma resultante da primeira fase do tratamento térmico da resina- foi calcinado a 550, 600, 700 e 750°C. O pó foi caracterizado por termogravimetria (TG) e as propriedades estruturais, morfológicas foram avaliadas por difratometria de raios X (DRX), espectroscopia Raman, área de superfície por isotermas Brunauer, Emmett e Taller (BET) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A resposta sensora foi estudada em uma câmara de teste construída no Laboratório de Catálise e Superfícies do Instituto de Ciência de Tecnologia de Materiais (INTEMA) da Universidade de Mar del Plata. A TG mostrou a formação de óxido de cério a 550°C, temperatura relativamente baixa quando comparada com outros métodos. Mediante DRX todas as amostras mostraram picos correspondentes à fase pura de CeO2 o qual cristaliza em uma estrutura cúbica do tipo fluorita, entretanto, maiores temperaturas de calcinação mostraram aumento da cristalinidade e tamanho do cristalito. No espectro Raman, um forte pico em torno do 461 cm-1 foi detectado, atribuído às vibrações simétricas do Ce-O. A área de superfície BET dos pós foi de 301, 77 m2/g o que evidencia a formação de partículas muito pequenas e altamente reativas. As microgra... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This paper presents and discusses the use of cerium oxide in the production of thick films for "screen printing" for applications in gas sensors. In this study the pure CeO2 was obtained by the polymeric precursor method using as a precursor resin citrate ceria. The "puff" - resulting foam from the first stage of thermal treatment of the resin-calcined at 550, 600, 700 and 750 °C. The powder was characterized by thermogravimetry (TG) and structural, morphological were evaluated by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, isothermal Brunauer surface area, Emmett and Taller (BET) and scanning electron microscopy (SEM) . The sensor response was studied in a test chamber built in the Laboratory of Catalysis and Surface Materials Technology Institute of Science (INTEMA), University of Mar del Plata. The thermogravimetry showed the formation of cerium oxide at 550° C, relatively low temperature compared with other methods. Upon XRD all samples showed peaks corresponding to pure CeO2 phase which crystallizes in a cubic fluorite type structure, however, higher calcination temperatures showed increased crystallinity and crystallite size. In the Raman spectrum, a strong peak around 461 cm-1 was detected, assigned to symmetric vibrations of the Ce-O. The BET surface area of the powders was 301, 77 m2 /g which shows the formation of very small and highly reactive particles. The SEM micrographs show the presence of different sizes in the form of agglomerates. The characterization of the sensor response showed that the sensors manufactured from pure CeO2 powder has a good response time, achieving better performance at 400 °C working temperature in both reducing and oxidizing atmospheres. The main feature observed was that the results are dependent on previous cycles, the system reproducibility is guaranteed when it deletes the "memory" of the system, exposing it to vacuum / Mestre

Esse trabalho apresenta a síntese e caracterização do óxido misto sílica/óxido de cério obtido através do processo sol-gel, sua aplicação na eletro-oxidação de nitrito e no estudo das propriedades eletroquímicas do azul de metileno imobilizado na superfície desse material. O procedimento de preparação proposto permitiu a obtenção de um sólido amorfo, poroso e com área superficial específica igual a 459 m2.g-1, contendo 5% de cério (em mol, nominal). Para a caracterização do material obtido foram utilizadas as técnicas de espectroscopia na região de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva, área superficial específica, difração de raios-X, ressonância magnética nuclear de 29Si, espectroscopia fotoeletrônica de raios-X, espectroscopia de impedância eletroquímica e voltametria cíclica. Os resultados obtidos indicaram que o cério encontra-se disperso por toda a matriz de sílica, devido a formação de ligações químicas Si – O – Ce, e a presença de cério nos estados de oxidação +3 e +4. Estudos de voltametria cíclica usando eletrodos de pasta de carbono contendo o óxido misto mostraram que ocorre o favorecimento da reação de oxidação de íons nitrito em um potencial de 0,76 V vs ECS. O efeito catalítico do eletrodo preparado pode ser atribuído ao par Ce+3/Ce+4, o que sugere o potencial uso desse material como sensor para esse analito. Por meio de uma reação de troca iônica, o corante azul de metileno foi imobilizado na superfície do material SiCe e também utilizado no preparo de eletrodos de pasta de carbono. As propriedades eletroquímicas do eletrodo contendo azul de metileno – separação de potenciais de pico anódico/catódico e razão de correntes – foram avaliadas por voltametria cíclica e otimizadas empregando-se um planejamento fatorial completo 2 elevado a terceira potencia / This dissertation presents the synthesis and characterization of silica-cerium oxide mixed oxide obtained by the sol-gel process, its application in the electrooxidation of nitrite and the optimization of the electrochemical properties of methylene blue immobilized on the material surface. The proposed procedure allowed to obtain an amorphous solid, porous and with specific surface area equal to 459 m2.g-1, containing 5% cerium (in mol, nominal). To characterize the obtained material was used infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy, specific surface area, x-ray diffraction, 29Si nuclear magnetic resonance spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. These results indicated that cerium is dispersed throughout the silica matrix due the formation of chemical Si - O - Ce bonds and the presence of cerium in the oxidation states +3 and +4. Cyclic voltammetric studies using carbon paste electrodes containing the mixed oxide favoured the oxidation reaction of sodium nitrite in 0.76 V vs SCE. The catalytic effect can be attributed to the Ce+3/Ce+4 couple, which suggests the potential use of this material as a sensor for that analyte. Through an ion exchange reaction, methylene blue was immobilized on the surface of the material SiCe and also used in the preparation of a carbon paste electrodes. The electrochemical properties of the electrode containing methylene blue - potential separation of anodic/cathodic peak and a current ratio - were evaluated by cyclic voltammetry and optimized employing a full factorial design 2 elevado a terceira potencia / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Orientador: Alexandre Zirpoli Simões / Banca: Elson de Campos / Banca: Filiberto González Garcia / Resumo: Por ser um gás tóxico, inodoro, insípido e incolor, ou seja, imperceptível ao ser humano, o monóxido de carbono (CO) apresenta um sério risco à saúde, sendo necessário um sensor eficiente que alerte sua presença. Assim, filmes espessos foram depositados manualmente sobre substratos de alumina a partir de nanopartículas de dióxido de cério (CeO2) puro e dopadas com európio sintetizadas pelo método hidrotermal assistido por micro-ondas (HAM), visando a sua aplicação como sensores de gás. As nanopartículas fabricadas pelo método HAM foram caracterizadas por Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia Raman, Espectroscopia de Absorção no Ultravioleta-Visível (UV-Vis), área de superfície específica (SBET), entre outros, enquanto os filmes sensores foram caracterizados morfologicamente por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e tiveram suas propriedades sensoriais quantificadas. Os difratogramas das amostras apresentaram todos os picos referentes à estrutura tipo fluorita do CeO2. Valores de área de superfície específica maiores que os encontrados na literatura foram obtidos. As micrografias (MEV) obtidas mostram que os filmes espessos são porosos e depositados sem laminações sobre o substrato de alumina, com espessura da ordem de 45 55 μm. As medidas elétricas mostram uma temperatura de trabalho entre 350 e 400°C, intervalo no qual a resposta ao monóxido de carbono foi maior. Os filmes apresentaram excelentes tempos de resposta e de recuperação, principalmente para a amostra co... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: As a toxic, odorless, tasteless and colorless gas, therefore imperceptible by humans, carbon monoxide (CO) is life-threatening and an efficient sensor is necessary to warn us about its presence in the environment. Therefore, thick films were manually deposited on alumina substrates from pure and europium doped cerium dioxide (CeO2) nanoparticles synthesized by the microwave-assisted hydrothermal method (MAH), aiming their application as gas sensors. The nanoparticles synthesized by the MAH method were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Ultraviolet-Visible spectroscopy (UV-Vis), specific surface area (SBET), among other techniques, while the sensor films were morphologically characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and had their properties as gas sensors measured. The X-ray diffraction pattern of the samples showed every peak belonging to the fluorite-type structure of CeO2. Specific surface area values higher than the ones commonly found in the literature were obtained. The SEM micrographies show that the thick films are porous and were deposited with no laminations on the alumina substrates, with thickness of 60 μm. The electrical measurements showed an operating temperature between 350 and 400°C, in which the response to carbon monoxide was higher. The films had remarkable response and recovery time, especially for the sample with the stoichiometry Ce1-(3/4)xEuxO2 (x=0,08), which presented a response time of 0.9 second after the exposure to CO. The results obtained in this work are significant and they are an evidence of the quality of the sensor films fabricated with nanoparticles synthesized by the HAM method / Mestre

Orientador: Alexandre Zirpoli Simões / Resumo: Devido à problemática das intoxicações com monóxido de carbono ser responsável pelo maior tipo de envenenamento do século 21, objetivou-se a produção de materiais nanoestruturados a base de céria, pura e dopada com lantânio (La 3+ ), através do método hidrotermal assistido por micro-ondas com posterior deposição na forma de filmes, para caracterização como dispositivos sensores na detecção de atmosfera de CO, por meio da técnica de sonda de duas pontas. O método de síntese empregado foi eficaz na produção de nanopartículas, com dimensões inferiores a 10 nm, apresentando elevada cristalinidade, caracterizada por um ordenamento periódico a curta e longas distâncias, além da ausência de fases secundárias, comprovadas pelas caracterizações realizadas por difratometria de raios-X (DRX), bem como pelas técnicas de espectroscopias Raman, Infravermelho, Ultravioleta- Visível ou ainda por Ressonância Paramagnética de Elétrons. Os filmes depositados apresentaram uma resposta frente ao gás CO extremamente rápida e seletiva, com tempos de resposta em 54, 12, 5.5 e 2 s para as amostras pura e dopadas com lantânio em 4, 8 e 12%, respectivamente. Além da resposta elétrica, os filmes apresentaram ainda uma resposta óptica, com destaque para a amostra com 8%, a qual muda de cor em menos de 1s, a 380 °C sob pressão de 5 mmHg de CO, tornando-se promissores sensores de gás com resposta dupla (óptica e elétrica). / Doutor