Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T17:03:58Z No. of bitstreams: 1 FERRO_Leticia_2016.pdf: 31138746 bytes, checksum: e2ec63a4c8fe8750b322f5f59e152466 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T17:04:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FERRO_Leticia_2016.pdf: 31138746 bytes, checksum: e2ec63a4c8fe8750b322f5f59e152466 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-08-16T17:04:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FERRO_Leticia_2016.pdf: 31138746 bytes, checksum: e2ec63a4c8fe8750b322f5f59e152466 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T17:04:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FERRO_Leticia_2016.pdf: 31138746 bytes, checksum: e2ec63a4c8fe8750b322f5f59e152466 (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Porous anodic alumina (PAA) has been used as platform for the manufacture of optical sensors. Itshows chemical resistance, thermal stability, hardness, biocompatibility, high surface area which facilitates interaction with the analyte and good morphological organization with the possibility to manipulate its pore size. Furthermore, PAA shows optical responses characterized by Fabry-Pérot interferences that can be obtained by photoluminescence and reflectance spectroscopy. Besides the surface of the AAP can be modified by Layer-by-Layer technique (LbL) in order to enhance optical sensors. Changes in Fabry-Pérot interferences can be monitored and analyzed as sensor responses. In this work, LbL film were deposited using hydrochloride polyallylamine (PAH) and glucose oxidase (GOx) for the purpose of manufacturing an optical biosensor for glucose detection. A protective bilayer of PAH and poly (vinyl sulfonic acid) (PVS) was assembled. The growth of the films were monitored by photoluminescence and total reflectance techniques. In addition, biosensor tests were carried out by immersing PAA in glucose solutions with different concentrations in order to check for changes in Fabry-Pérot oscillations. Analyzing the results, orderly growth of LbL film and biosensor response were verified. Results of the biosensor test were characterized by displacements of Fabry-Pérot interferences to shorter wavelengths and by multivariate analysis. Limit of detection determined by qualitative analysis of the Fabry-Pérot oscillations was 0.1 mol.L-1 to both PAA without surface modification and modified PAA. By using partial least squares (PLS) regression, it was possible to determine glucose from 0.1 mol.L-1 with PAA without modification and 0.01 mol.L-1 for PAA with LbL film. Furthermore, it was also verified the viability of using chemometrics to examine Fabry-Pérot interferences obtained with the PAA as an alternative method shown in the literature, which involves concepts of Fabry-Pérot equation. / A alumina anódica porosa (AAP) vem sendo utilizada como plataforma na fabricação de sensores ópticos por apresentar resistência química, estabilidade térmica, dureza, biocompatibilidade, grande área superficial que facilita a interação com o analito e boa organização morfológica com a possibilidade de se manipular as dimensões de seus poros. Além disso, a AAP apresenta respostas ópticas caracterizadas pelas interferências de FabryPérot, que podem ser obtidas por espectroscopia de fotoluminescência e de reflectância. A superfície da AAP ainda pode ser modificada pela técnica de deposição por camadas, Layerby-Layer (LbL), com o intuito de se aprimorar esses sensores ópticos, sendo que mudanças nas interferências de Fabry-Pérot podem ser acompanhadas e analisadas como resposta do sensor. Neste trabalho, houve a deposição de filmes LbL de polialilamina hidroclorada (PAH) e de glicose oxidase (GOx), contendo um colchão de PAH e de ácido poli(vinil sulfônico) (PVS), com a finalidade de fabricação de um biossensor óptico de glicose. O crescimento dos filmes foi acompanhado por fotoluminescência e reflectância total. Além disso, testes dos biossensores foram realizados imergindo a AAP em soluções de glicose com concentrações diferentes a fim de se verificar alterações nas oscilações apresentadas nos espectros. A partir dos resultados obtidos foram verificados o crescimento ordenado do filme LbL e a resposta do biossensor, que foi caracterizada pelo deslocamento das interferências de Fabry-Pérot para comprimentos de onda menores e por análise multivariada. O limite de detecção determinado através da análise qualitativa das oscilações de Fabry-Pérot foi de 0,1 mol.L-1 de glicose, tanto para a AAP sem modificação superficial, quanto para a modificada. Com o emprego da regressão por mínimos quadrados parciais (PLS, do inglês “partial least squares”) foi possível a determinação de glicose a partir de 0,1 mol.L-1 para a AAP sem modificação e de 0,01 mol.L-1 para a AAP com filme LbL. Além disso, foi verificada também a viabilidade de se utilizar a quimiometria para analisar as interferências de Fabry-Pérot obtidas com a AAP como um método alternativo do apresentado na literatura, que envolve conceitos da equação de Fabry-Pérot.

No Rio Grande do Sul, são escassos os estudos relacionados à identificação e à caracterização de minerais pedogênicos em ampla escala, bem como aqueles que tratam da influência da mineralogia nos aspectos físicos e químicos dos solos. O sistema solo é resultado da combinação de fatores que atuaram ao longo do tempo geológico, fato evidente no estado do Rio Grande do Sul devido a expressiva variabilidade de classes de solos em seu território. Nesse sentido, o estudo objetivou caracterizar a composição mineralógica de solos formados nas diferentes regiões fisiográficas do Rio Grande do Sul e definir combinações físicas, químicas e mineralógicas responsáveis pela adsorção de fósforo nesses solos. Para tal, foram selecionadas 60 amostras representativas de oito classes de solos de pedoambientes oxidados e com distintos graus de intemperização. As amostras foram previamente coletadas sob vegetação natural na camada de 0 a 20 cm de profundidade. Na fração TFSA, foram realizadas análises físicas (granulometria, área superficial específica, suscetibilidade magnética), químicas (carbono orgânico total, teor de óxidos de ferro pedogênicos e óxidos de baixa cristalinidade, teor de fósforo remanescente) e mineralógicas (difratometria de raio x, estimativa dos minerais por área e largura a meia altura). Os dados foram analisados por correlações de Pearson. Os resultados mostraram ampla variação mineralógica devido aos distintos materiais de origem, influenciando a granulometria, ASE e SM. Os valores de COT mostraram relação positiva com os teores de argila e negativa, principalmente, com os teores de Prem, interferindo nos fenômenos de sorção dos solos. Os teores de Fed aumentaram conforme o incremento de argila nos solos e os teores de Feo foram baixos, ambos devido ao avançado estágio de intemperização dos solos. Na fração argila, predomina a caulinita associada a diferentes proporções de argilominerais 2:1 e óxidos de ferro. A adsorção de fósforo apresenta relação expressiva com os teores de argila, de óxidos de ferro, de carbono orgânico total e, consequentemente, com a área superficial específica do solo. / There are few studies in Rio Grande do Sul making relations with the identification and characterization of pedogenic minerals on a large scale, as well as those that establish the influence of mineralogy on physical and chemical aspects of the soil. The soil system is a result of combination of factors that acted over geological time, an evident fact in Rio Grande do Sul state of due to significant variability of soil classes on his territory. Therein, the study intent to characterize the mineralogical composition of soils formed in distinct geographical regions of Rio Grande do Sul and define physical, chemical and mineralogical combinations responsible for phosphorus adsorption in these soils. However, we selected 60 representative samples of eight soil classes of oxidics pedoenvironments and with distinct degrees of mineral weathering. The samples were previously collected under natural vegetation in the 0 to 20 cm deep. In TFSA fraction, were performed physical (soil texture, specific surface area, magnetic susceptibility), chemical (total organic carbon, content of pedogenic (Fed) and low cristalinity (Feo) iron oxides, remaining phosphorus content (Prem)) and mineralogical analyzes (X ray diffraction, estimation per area and width at half height of minerals). Data were analyzed by Pearson correlations. The results showed wide mineralogical variation due to different parent materials, influencing the soil texture, SSA and MS. The TOC values were closely related with the clay fraction and negative relationship, especially with the levels of Prem, interfering in soil sorption phenomena. The Fed contents increased with the clay fraction and Feo contents were low, both due to the advanced soil stage of weathering. The clay fraction had predominantly kaolinite associated with different ratios of 2: 1 clay minerals and iron oxides. The phosphorus adsorption shows a significant relationship with the clay fraction, iron oxides, total organic carbon and, consequently, with the specific surface area of the soil.

No Rio Grande do Sul, são escassos os estudos relacionados à identificação e à caracterização de minerais pedogênicos em ampla escala, bem como aqueles que tratam da influência da mineralogia nos aspectos físicos e químicos dos solos. O sistema solo é resultado da combinação de fatores que atuaram ao longo do tempo geológico, fato evidente no estado do Rio Grande do Sul devido a expressiva variabilidade de classes de solos em seu território. Nesse sentido, o estudo objetivou caracterizar a composição mineralógica de solos formados nas diferentes regiões fisiográficas do Rio Grande do Sul e definir combinações físicas, químicas e mineralógicas responsáveis pela adsorção de fósforo nesses solos. Para tal, foram selecionadas 60 amostras representativas de oito classes de solos de pedoambientes oxidados e com distintos graus de intemperização. As amostras foram previamente coletadas sob vegetação natural na camada de 0 a 20 cm de profundidade. Na fração TFSA, foram realizadas análises físicas (granulometria, área superficial específica, suscetibilidade magnética), químicas (carbono orgânico total, teor de óxidos de ferro pedogênicos e óxidos de baixa cristalinidade, teor de fósforo remanescente) e mineralógicas (difratometria de raio x, estimativa dos minerais por área e largura a meia altura). Os dados foram analisados por correlações de Pearson. Os resultados mostraram ampla variação mineralógica devido aos distintos materiais de origem, influenciando a granulometria, ASE e SM. Os valores de COT mostraram relação positiva com os teores de argila e negativa, principalmente, com os teores de Prem, interferindo nos fenômenos de sorção dos solos. Os teores de Fed aumentaram conforme o incremento de argila nos solos e os teores de Feo foram baixos, ambos devido ao avançado estágio de intemperização dos solos. Na fração argila, predomina a caulinita associada a diferentes proporções de argilominerais 2:1 e óxidos de ferro. A adsorção de fósforo apresenta relação expressiva com os teores de argila, de óxidos de ferro, de carbono orgânico total e, consequentemente, com a área superficial específica do solo. / There are few studies in Rio Grande do Sul making relations with the identification and characterization of pedogenic minerals on a large scale, as well as those that establish the influence of mineralogy on physical and chemical aspects of the soil. The soil system is a result of combination of factors that acted over geological time, an evident fact in Rio Grande do Sul state of due to significant variability of soil classes on his territory. Therein, the study intent to characterize the mineralogical composition of soils formed in distinct geographical regions of Rio Grande do Sul and define physical, chemical and mineralogical combinations responsible for phosphorus adsorption in these soils. However, we selected 60 representative samples of eight soil classes of oxidics pedoenvironments and with distinct degrees of mineral weathering. The samples were previously collected under natural vegetation in the 0 to 20 cm deep. In TFSA fraction, were performed physical (soil texture, specific surface area, magnetic susceptibility), chemical (total organic carbon, content of pedogenic (Fed) and low cristalinity (Feo) iron oxides, remaining phosphorus content (Prem)) and mineralogical analyzes (X ray diffraction, estimation per area and width at half height of minerals). Data were analyzed by Pearson correlations. The results showed wide mineralogical variation due to different parent materials, influencing the soil texture, SSA and MS. The TOC values were closely related with the clay fraction and negative relationship, especially with the levels of Prem, interfering in soil sorption phenomena. The Fed contents increased with the clay fraction and Feo contents were low, both due to the advanced soil stage of weathering. The clay fraction had predominantly kaolinite associated with different ratios of 2: 1 clay minerals and iron oxides. The phosphorus adsorption shows a significant relationship with the clay fraction, iron oxides, total organic carbon and, consequently, with the specific surface area of the soil.

No presente trabalho estudou-se uma nova rota para obter nanopartículas de prata e silício aleatoriamente dispersas em uma matriz nanoporosa de nanotubos de óxido de alumínio sobre alumínio. Além disso, estudou-se a aplicação deste novo material como ânodo em células a combustível alcalinas com etanol como combustível, usando a prata como catalisador na eletroxidação do etanol e da produção de H2. O processo proposto consiste na solidificação rápida mediante melt spinner de uma liga de alumínio-prata rica em alumínio (95.25% em peso de alumínio) para obter uma solução sólida supersaturada. Posteriormente foi feita uma anodização porosa em ácido oxálico e estudo eletroquímico em meio alcalino por meia hora. A morfologia da liga obtida foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Transmissão equipado com Espectrometria de Raios X Dispersiva em Energia e avaliado o desempenho como ânodo mediante ensaios de voltametria cíclica Os resultados obtidos confirmam que o desenvolvimento de um novo processo para produzir nanopartículas cristalinas de prata com um tamanho que varia de 4 a 120 nm, com 95% delas entre 4 e 87 nm. A partir dos estudos eletroquímicos concluiu-se que a liga de Al-Ag produzida exibe um comportamento semelhante ao alumínio puro em NaOH 0.1 M e NaOH 0.1 M com 1 M de etanol. A reação entre o alumínio e o meio alcalino produz uma camada de hidrogênio que impede que a prata catalise a eletroxidação do etanol. Portanto, conclui-se que a liga de alumínio-prata produzida não é um material viável como ânodo em células a combustível alcalinas de etanol direto. Portanto, foi avaliado o método de produção de nanopartículas para uma liga Al-Si eutética (14.2% em peso). Esta liga com nanopartículas de silício apresentou um incremento no desempenho na produção de H2 de 17% comparado à liga Al-Si eutética sem o tratamento térmico. / In the present work a new route to obtain silver nanoparticles randomly dispersed in a porous Al2O3 nanotube matrix layer on aluminum was studied. Moreover, the use as an anode in alkaline fuel cells (AFC) with ethanol as combustible was studied, using the prepared surfaces as a catalyzer for the electrooxidation of ethanol. The developed process consists of the rapid solidification (quenching) through melt spinning of an aluminum-silver alloy (92.25 %wt. Al) to obtain a supersaturated solid solution, followed by a porous anodization in oxalic acid and electrochemical treatment in alkaline medium. The morphology of the alloy was characterized by Scanning Electron Microscopy, X-Ray Diffraction, Transmission Electron Microscopy and Energy Dispersive X. Ray Spectrometry and the performance of the ethanol electrooxidation was tested though cyclic voltammetry The obtained results confirm that this process produces crystalline silver nanoparticles with a size varying from 4 to 120 nm with 95% of the particles between 4 and 87 nm. The electrochemical study showed that the produced alloy exhibits a similar behavior to that of pure aluminum in the tested mediums. The reaction between the aluminum and the alkaline medium produces a gaseous hydrogen layer that impedes the catalytic action of silver on the ethanol oxidation. Moreover, it was concluded that the produced alloy is not a viable material for the use as anode for direct ethanol AFCs. Therefore, the nanoparticle production method was tested for an Al-Si near-eutectic alloy (14.2 %wt.). This alloy with silicon nanoparticles showed an increase in the performance of H2 production rate of 17% compared to that of the regular Al-Si near-eutectic alloy.

Objetivo: O objetivo do trabalho foi caracterizar e comparar sistemas cerâmicos aluminizados infiltrados por vidro, por meio de difração por RX, microscopia eletrônica de varredura e resistência à flexão uniaxial em três pontos. Os sistemas cerâmicos utilizados foram: (IC)- In-Ceram Alumina (VITA), (VC)- Vitro-Ceram (Angelus) e (AG)- Alglass (Celmat). A fase cristalina de cada material foi identificada por meio de difração por RX. Dez espécimes em forma de barra (25X4X1,20,1) de cada material foram produzidos seguindo as instruções do fabricante de acordo com a ISO 6872. Os espécimes foram levados em uma máquina de ensaio universal para avaliação da resistência à flexão em três pontos, com carga de 500Kgf, velocidade de 0,5mm/min e distância entre os apoios de 15mm. Os dados foram submetidos a análise estatística ANOVA (p<0,01). Os espécimes fraturados foram observados no MEV em diversas condições: superfície jateada, superfície polida, superfície fraturada e alumina sem infiltração. Resultados: Foi identificada uma segunda fase cristalina de zircônia dopada com Ítrio no VC. Os valores médios de resistência à flexão foram (MPa): VC (48338,3)= IC (456,629,4) > AG(263,837,8) (nível de 1% de significância). A micromorfologia dos sistemas apresentou características bem distintas, com diferenças em relação ao tamanho e distribuição das partículas de alumina e capacidade de molhamento do vidro de infiltração. A análise da fratura demonstrou comportamento semelhante contornando a maioria dos grãos de alumina e atravessando outros. Conclusões: 1 - O sistema Vitro-Ceram apresenta uma segunda fase cristalina composta por Zircônia dopada por Ítrio enquanto que os sistemas Alglass In-Ceram apresentam apenas Alumina na sua fase cristalina. 2 - Os sistemas In-Ceram e Vitro-Ceram apresentaram valores de resistência à flexão estatisticamente semelhante entre si e maiores que o Alglass. 3 - O sistema Alglass apresentou diversas áreas sem infiltração por vidro, o que pode estar relacionado com resultados mecânicos inferiores. 4 - A propagação da fratura se dá do mesmo modo nos três sistemas, percorrendo preferencialmente pela fase vítrea e, eventualmente, atravessando uma partícula de alumina. / Objective: The purpose of this study was to characterize and compare glass-infused alumina-based ceramic systems by using X-Ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) and &#64258;exural strength with a three-point bending test. The ceramic systems used were: (IC)- In-Ceram Alumina (VITA), (VC)- Vitro-Ceram (Angelus) and (AG)- Alglass (Celmat). The crystalline phase of each material was identified through X-Ray diffraction. Ten bar specimens (25X4X1,20.1) of each material were produced following the manufacturers instructions according to ISO 6872. The specimens were taken to a universal testing machine to evaluate &#64258;exural strength with a three-point bending test, with a constant load of 500Kgf, crosshead speed of 0,5mm/min and a 15mm distance between supports. The data was submitted to ANOVA (p<0.01) statistical analysis. The fractured specimens underwent SEM analysis in different conditions: sandblasted surface, polished surface, fractured surface and alumina without infiltration. Results: a second crystalline phase of yttrium-stabilized zirconia was identified in VC. Mean values of &#64258;exural strength were (MPa): VC (48338.3)= IC (456,629.4) > AG(263,837.8). The micro morphology presented distinct characteristics for each system, with differences in relation to size and distribution of the alumina particles, and the ability of glass infiltration. Fracture analysis showed similar behavior contouring most alumina particles and though others. Conclusions: 1 Vitro-Ceram system presents a second crystalline phase composed of yttrium-stabilized zirconia while Alglass and In-Ceram presented only alumina in their crystalline phase. 2 In-Ceram and Vitro-Ceram systems presented higher flexural strength values than Alglass and statistically similar between them. 3 Alglass system presented several areas where glass infiltration did not occur, which might explain its worse mechanical results. 4 The mode of crack propagation showed to be similar in all three systems, being most frequently observed through the glassy phase and sometimes though an alumina particle.

Orientador: Prof. Dr. Dalmo Mandelli / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2017. / A oxidacao de compostos organicos tem sido muito estudada nas ultimas decadas e e uma das areas de estudo mais atrativas da quimica moderna. Este tipo de reacao leva a obtencao de produtos de grande aplicacao na industria farmaceutica, de plasticos e fragrancias, como alcoois, cetonas e epoxidos. Varios trabalhos tem sido realizados no sentido de se desenvolver novos catalisadores ativos e seletivos, que tambem possuam custo e toxicidade relativamente baixos, com a finalidade de se obter processos que levem a quantidade cada vez menor de subprodutos e residuos de reacao, dentro do contexto da quimica-verde. Este trabalho foi dividido em duas partes, consistindo a primeira de um Planejamento de Experimentos Fracionario (27-4), nos quais foi possivel definir as principais variaveis que afetam a atividade catalitica dos oxidos de aluminio e galio, a saber: pH final, velocidade de resfriamento e solvente. Na segunda parte, estas variaveis foram exploradas em um Planejamento de Experimentos Completo 23. Por meio das analises de Fisissorcao de N2 e Dessorcao Termoprogramada de Amonia, foi possivel correlacionar algumas das propriedades fisico-quimicas dos catalisadores sintetizados com sua atividade catalitica. Com relacao a acidez dos catalisadores, pH e solvente apresentaram-se como as variaveis mais significativas: houve, em media, reducao da acidez em 1,0 mmolNH3 g-1 ao se realizar a sintese em pH 10 ao inves de pH 9 para Al2O3 e 1,1 mmolNH3 g-1 para Ga2O3; a troca de solvente de etilenoglicol por glicerol causou reducao de 0,60 mmolNH3 g-1 para Al2O3, enquanto houve um aumento de 1,2 mmolNH3 g-1 para Ga2O3. Para as propriedades fisicas, o solvente foi a variavel mais importante; os valores de area superficial, variaram entre 265 e 479 m2 g-1 para Al2O3, havendo um aumento medio de 136 m2 g-1 ao se utilizar glicerol, enquanto que os valores obtidos para Ga2O3 ficaram entre 81 e 280 m2 g-1, com efeito de positivo de 95 m2 g-1 ao se substituir etilenoglicol por glicerol. Com relacao as propriedades cataliticas, verificou-se que o uso de glicerol como solvente resultou em aumento medio de 10,1 % nos rendimentos para Al2O3 durante a epoxidacao de cicloocteno; os melhores resultados foram obtidos com rendimento de 53 % apos 6 h de reacao. Por outro lado, todos os oxidos de galio apresentaram rendimentos superiores a 98 % apos 4 h. A adicao dos acidos HNO3 e TFA como co-catalisadores da reacao de epoxidacao de cicloocteno com Al2O3 e Acido Acetico como co-catalisador do Ga2O3 causaram aumento substancial na velocidade inicial, mais que dobrando seu valor ao se utilizar os mesmos; por outro lado, a adicao de bases, como PCA, levaram a reducoes na atividade catalitica dos sistemas. Outros alquenos, como decen-1-eno, e terpenos, incluindo limoneno, ¿¿-pineno, linalol, geraniol e citral foram testados, resultando em rendimentos que variaram entre 19 e 51 % para A2O3 (10 h) e entre 31 e 100 % para Ga2O3 (7 h). / The oxidation of organic compounds has been much studied in recent decades and is one of the most attractive areas of study in modern chemistry. This type of reaction leads to the obtaining of products of great application in the pharmaceutical, plastics and fragrances industry, like alcohols, ketones and epoxides. Several works have been carried out in order to develop new active and selective catalysts, which also have relatively low cost and toxicity, in order to obtain processes that lead to the decreasing amount of by-products and reaction residues within the context of green chemistry. This work was divided in two parts, consisting the first of a Fractional Factorial Designs (27-4), in which it was possible to define the main variables that affect the catalytic activity of aluminum and gallium oxides, namely: final pH, cooling rate and solvent. In the second part, these variables were explored in a Complete Factorial Designs 23. Through the analysis of N2 Fisissorption and Thermoprogrammed Ammonia Desorption, it was possible to correlate some of the physicochemical properties of the catalysts synthesized with their catalytic activity. In relation to the acidity of the catalysts, pH and solvent were the most significant variables: there was, on average, acidity reduction of 1.0 mmolNH3 g-1 when the synthesis was performed at pH 10 instead of pH 9 for Al2O3 and 1.1 mmolNH3 g-1 for Ga2O3; The exchange of ethylene glycol solvent for glycerol caused a reduction of 0.60 mmolNH3 g-1 to Al2O3, while there was an increase of 1.2 mmolNH3 g-1 for Ga2O3. For the physical properties, the solvent was the most important variable; the values of surface area ranged from 265 to 479 m² g-1 for Al2O3, with an average increase of 136 m² g-1 when using glycerol, while Ga2O3 values were between 81 and 280 m² g-1, with positive effect of 95 m² g-1 when ethylene glycol was substituted by glycerol. Regarding the catalytic properties, it was found that the use of glycerol as solvent resulted in an average increase of 10,1 % in the yields for Al2O3 during cyclooctene epoxidation; the best results were obtained with 53% yield after 6 h of reaction. On the other hand, all gallium oxides presented yields higher than 98% after 4 h. The addition of the HNO3 and TFA acids as co-catalysts of the cyclooctene epoxidation reaction with Al2O3 and acetic acid as co-catalyst of Ga2O3 caused a substantial increase in the initial velocity, rather than doubling their values; on the other hand, the addition of bases, such as PCA, led to reductions in the catalytic activity of the systems. Other alkenes, such as dec-1-ene, and terpenes, including limonene, á-pinene, linalool, geraniol and citral were tested, giving yields ranging from 19 to 51 % for A2O3 (10 h) and between 31 and 100 % for Ga2O3 (7 h).

Objetivo: O objetivo do trabalho foi caracterizar e comparar sistemas cerâmicos aluminizados infiltrados por vidro, por meio de difração por RX, microscopia eletrônica de varredura e resistência à flexão uniaxial em três pontos. Os sistemas cerâmicos utilizados foram: (IC)- In-Ceram Alumina (VITA), (VC)- Vitro-Ceram (Angelus) e (AG)- Alglass (Celmat). A fase cristalina de cada material foi identificada por meio de difração por RX. Dez espécimes em forma de barra (25X4X1,20,1) de cada material foram produzidos seguindo as instruções do fabricante de acordo com a ISO 6872. Os espécimes foram levados em uma máquina de ensaio universal para avaliação da resistência à flexão em três pontos, com carga de 500Kgf, velocidade de 0,5mm/min e distância entre os apoios de 15mm. Os dados foram submetidos a análise estatística ANOVA (p<0,01). Os espécimes fraturados foram observados no MEV em diversas condições: superfície jateada, superfície polida, superfície fraturada e alumina sem infiltração. Resultados: Foi identificada uma segunda fase cristalina de zircônia dopada com Ítrio no VC. Os valores médios de resistência à flexão foram (MPa): VC (48338,3)= IC (456,629,4) > AG(263,837,8) (nível de 1% de significância). A micromorfologia dos sistemas apresentou características bem distintas, com diferenças em relação ao tamanho e distribuição das partículas de alumina e capacidade de molhamento do vidro de infiltração. A análise da fratura demonstrou comportamento semelhante contornando a maioria dos grãos de alumina e atravessando outros. Conclusões: 1 - O sistema Vitro-Ceram apresenta uma segunda fase cristalina composta por Zircônia dopada por Ítrio enquanto que os sistemas Alglass In-Ceram apresentam apenas Alumina na sua fase cristalina. 2 - Os sistemas In-Ceram e Vitro-Ceram apresentaram valores de resistência à flexão estatisticamente semelhante entre si e maiores que o Alglass. 3 - O sistema Alglass apresentou diversas áreas sem infiltração por vidro, o que pode estar relacionado com resultados mecânicos inferiores. 4 - A propagação da fratura se dá do mesmo modo nos três sistemas, percorrendo preferencialmente pela fase vítrea e, eventualmente, atravessando uma partícula de alumina. / Objective: The purpose of this study was to characterize and compare glass-infused alumina-based ceramic systems by using X-Ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) and &#64258;exural strength with a three-point bending test. The ceramic systems used were: (IC)- In-Ceram Alumina (VITA), (VC)- Vitro-Ceram (Angelus) and (AG)- Alglass (Celmat). The crystalline phase of each material was identified through X-Ray diffraction. Ten bar specimens (25X4X1,20.1) of each material were produced following the manufacturers instructions according to ISO 6872. The specimens were taken to a universal testing machine to evaluate &#64258;exural strength with a three-point bending test, with a constant load of 500Kgf, crosshead speed of 0,5mm/min and a 15mm distance between supports. The data was submitted to ANOVA (p<0.01) statistical analysis. The fractured specimens underwent SEM analysis in different conditions: sandblasted surface, polished surface, fractured surface and alumina without infiltration. Results: a second crystalline phase of yttrium-stabilized zirconia was identified in VC. Mean values of &#64258;exural strength were (MPa): VC (48338.3)= IC (456,629.4) > AG(263,837.8). The micro morphology presented distinct characteristics for each system, with differences in relation to size and distribution of the alumina particles, and the ability of glass infiltration. Fracture analysis showed similar behavior contouring most alumina particles and though others. Conclusions: 1 Vitro-Ceram system presents a second crystalline phase composed of yttrium-stabilized zirconia while Alglass and In-Ceram presented only alumina in their crystalline phase. 2 In-Ceram and Vitro-Ceram systems presented higher flexural strength values than Alglass and statistically similar between them. 3 Alglass system presented several areas where glass infiltration did not occur, which might explain its worse mechanical results. 4 The mode of crack propagation showed to be similar in all three systems, being most frequently observed through the glassy phase and sometimes though an alumina particle.

No presente trabalho estudou-se uma nova rota para obter nanopartículas de prata e silício aleatoriamente dispersas em uma matriz nanoporosa de nanotubos de óxido de alumínio sobre alumínio. Além disso, estudou-se a aplicação deste novo material como ânodo em células a combustível alcalinas com etanol como combustível, usando a prata como catalisador na eletroxidação do etanol e da produção de H2. O processo proposto consiste na solidificação rápida mediante melt spinner de uma liga de alumínio-prata rica em alumínio (95.25% em peso de alumínio) para obter uma solução sólida supersaturada. Posteriormente foi feita uma anodização porosa em ácido oxálico e estudo eletroquímico em meio alcalino por meia hora. A morfologia da liga obtida foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Transmissão equipado com Espectrometria de Raios X Dispersiva em Energia e avaliado o desempenho como ânodo mediante ensaios de voltametria cíclica Os resultados obtidos confirmam que o desenvolvimento de um novo processo para produzir nanopartículas cristalinas de prata com um tamanho que varia de 4 a 120 nm, com 95% delas entre 4 e 87 nm. A partir dos estudos eletroquímicos concluiu-se que a liga de Al-Ag produzida exibe um comportamento semelhante ao alumínio puro em NaOH 0.1 M e NaOH 0.1 M com 1 M de etanol. A reação entre o alumínio e o meio alcalino produz uma camada de hidrogênio que impede que a prata catalise a eletroxidação do etanol. Portanto, conclui-se que a liga de alumínio-prata produzida não é um material viável como ânodo em células a combustível alcalinas de etanol direto. Portanto, foi avaliado o método de produção de nanopartículas para uma liga Al-Si eutética (14.2% em peso). Esta liga com nanopartículas de silício apresentou um incremento no desempenho na produção de H2 de 17% comparado à liga Al-Si eutética sem o tratamento térmico. / In the present work a new route to obtain silver nanoparticles randomly dispersed in a porous Al2O3 nanotube matrix layer on aluminum was studied. Moreover, the use as an anode in alkaline fuel cells (AFC) with ethanol as combustible was studied, using the prepared surfaces as a catalyzer for the electrooxidation of ethanol. The developed process consists of the rapid solidification (quenching) through melt spinning of an aluminum-silver alloy (92.25 %wt. Al) to obtain a supersaturated solid solution, followed by a porous anodization in oxalic acid and electrochemical treatment in alkaline medium. The morphology of the alloy was characterized by Scanning Electron Microscopy, X-Ray Diffraction, Transmission Electron Microscopy and Energy Dispersive X. Ray Spectrometry and the performance of the ethanol electrooxidation was tested though cyclic voltammetry The obtained results confirm that this process produces crystalline silver nanoparticles with a size varying from 4 to 120 nm with 95% of the particles between 4 and 87 nm. The electrochemical study showed that the produced alloy exhibits a similar behavior to that of pure aluminum in the tested mediums. The reaction between the aluminum and the alkaline medium produces a gaseous hydrogen layer that impedes the catalytic action of silver on the ethanol oxidation. Moreover, it was concluded that the produced alloy is not a viable material for the use as anode for direct ethanol AFCs. Therefore, the nanoparticle production method was tested for an Al-Si near-eutectic alloy (14.2 %wt.). This alloy with silicon nanoparticles showed an increase in the performance of H2 production rate of 17% compared to that of the regular Al-Si near-eutectic alloy.

Mulita é um aluminosilicato com aplicações em sistemas de altas temperaturas como filtração de gases, elemento estrutural, suporte catalítico e isolante térmico. Na natureza, a mulita é pouco abundante e por este motivo é sintetizada via reação do estado sólido entre precursores contendo alumina e sílica. Nesta tese foi estudado o efeito de diferentes tipos de sílicas amorfas sintéticas (sílica precipitada, microssílica, sílica da casca de arroz e sílica da cinza da casca de arroz). Resultados obtidos demonstraram que quanto maior for a porosidade interna das partículas maior é o ganho em módulo de ruptura em flexão. No caso da microssílica, a presença de contaminantes foi determinante para obter a formação de fase vítrea viscosa, obtendo um material com baixa porosidade e elevado módulo elástico e de ruptura em flexão. Com o objetivo de aumentar a porosidade das estruturas de mulita, utilizou-se sílica com elevado tamanho médio de partículas (> 5 &mu;m) e com (> 99%). Os resultados demonstraram que a porosidade obteve valor entre 20 a 30%, com ganho em módulo de ruptura em flexão (72 MPa). Apesar dessa baixa porosidade, a vantagem é que estes poros são revestidos pela sílica o que confere controle da microestrutura e estabilidade frente a sinterização, além de ser reprodutível. Diferentes proporções molares de sílica foram estudadas (de 3A-0S até 3A-2S), dois diferentes tamanhos de partículas de alumina calcinada, uma fina e outra grossa. Os resultados mostraram que utilizando alumina grossa é possível obter uma porosidade maior contudo com menores propriedades mecânicas. Diferentemente dos resultados mostrados em outros trabalhos, verificou-se que uma pequena quantidade de sílica (0,25% em mol ou 3A-0,25S), já prejudica a densificação da alumina, tal efeito foi explicado pelo concentração de fase viscosa nos contornos de grão que dificulta a densificação das partículas de alumina. Utilizando hidróxido de alumínio, e fazendo a sua pré-sinterização foi possível obter estruturas de mulita com porosidade de 55%, e com módulo de ruptura em flexão de 16 MPa e com retração linear térmica de 5%, desta forma, aliou alta porosidade com boas propriedades mecânicas, sem necessidade de uso de agentes porogênicos ou geradores de vapores tóxicos, e tecnologicamente formou um produto com grande potencial para uso em isolamento térmico primário. / Mullite is an aluminosilicate with applications in high-temperature systems such as gas filtration, structural element, catalytic support and thermal insulation. In nature, mullite is not abundant and is therefore synthesized via the solid-state reaction between precursors containing alumina and silica. In this thesis, the effect of different types of synthetic amorphous silicas (precipitated silica, microsilica, silica from rice husk and silica from rice husk ash) was studied. Results obtained showed that the larger the internal porosity of the particles, the greater the gain in modulus of rupture in flexion. In the case of the microsilica, the presence of contaminants was determinant to obtain the formation of viscous glassy phase, obtaining a material with low porosity and high elastic modulus and rupture in flexion. In order to increase the porosity of the mullite structures, high particle size (> 5 &mu;m) and (> 99%) silica were used. The results showed that the porosity obtained a value between 20 to 30%, with the gain in modulus of rupture in flexion (72 MPa). In spite of this low porosity, the advantage is that these pores are coated by silica, which gives control of the microstructure and stability to sintering, in addition to being reproducible. Different molar ratios of silica were studied (from 3A-0S to 3A-2S), two different particle sizes of calcined alumina, one fine and one coarse. The results showed that using coarse alumina it is possible to obtain a higher porosity with lower mechanical properties. Differently, from the results shown in other works, it was verified that a small amount of silica (0.25 mol% or 3A-0.25 S), already affects the densification of alumina, this effect was explained by the concentration of viscous phase in the contours of grain which hinders the densification of the alumina particles. Using aluminum hydroxide, it was possible to obtain mullite structures with 55% porosity and with a modulus of rupture in flexion of 16 MPa and linear thermal retraction of 5%, thus allying high porosity with good mechanical properties, no need for porogenic agents or toxic vapors, and technologically formed a product with great potential for use in primary thermal insulation.

No Rio Grande do Sul, são escassos os estudos relacionados à identificação e à caracterização de minerais pedogênicos em ampla escala, bem como aqueles que tratam da influência da mineralogia nos aspectos físicos e químicos dos solos. O sistema solo é resultado da combinação de fatores que atuaram ao longo do tempo geológico, fato evidente no estado do Rio Grande do Sul devido a expressiva variabilidade de classes de solos em seu território. Nesse sentido, o estudo objetivou caracterizar a composição mineralógica de solos formados nas diferentes regiões fisiográficas do Rio Grande do Sul e definir combinações físicas, químicas e mineralógicas responsáveis pela adsorção de fósforo nesses solos. Para tal, foram selecionadas 60 amostras representativas de oito classes de solos de pedoambientes oxidados e com distintos graus de intemperização. As amostras foram previamente coletadas sob vegetação natural na camada de 0 a 20 cm de profundidade. Na fração TFSA, foram realizadas análises físicas (granulometria, área superficial específica, suscetibilidade magnética), químicas (carbono orgânico total, teor de óxidos de ferro pedogênicos e óxidos de baixa cristalinidade, teor de fósforo remanescente) e mineralógicas (difratometria de raio x, estimativa dos minerais por área e largura a meia altura). Os dados foram analisados por correlações de Pearson. Os resultados mostraram ampla variação mineralógica devido aos distintos materiais de origem, influenciando a granulometria, ASE e SM. Os valores de COT mostraram relação positiva com os teores de argila e negativa, principalmente, com os teores de Prem, interferindo nos fenômenos de sorção dos solos. Os teores de Fed aumentaram conforme o incremento de argila nos solos e os teores de Feo foram baixos, ambos devido ao avançado estágio de intemperização dos solos. Na fração argila, predomina a caulinita associada a diferentes proporções de argilominerais 2:1 e óxidos de ferro. A adsorção de fósforo apresenta relação expressiva com os teores de argila, de óxidos de ferro, de carbono orgânico total e, consequentemente, com a área superficial específica do solo. / There are few studies in Rio Grande do Sul making relations with the identification and characterization of pedogenic minerals on a large scale, as well as those that establish the influence of mineralogy on physical and chemical aspects of the soil. The soil system is a result of combination of factors that acted over geological time, an evident fact in Rio Grande do Sul state of due to significant variability of soil classes on his territory. Therein, the study intent to characterize the mineralogical composition of soils formed in distinct geographical regions of Rio Grande do Sul and define physical, chemical and mineralogical combinations responsible for phosphorus adsorption in these soils. However, we selected 60 representative samples of eight soil classes of oxidics pedoenvironments and with distinct degrees of mineral weathering. The samples were previously collected under natural vegetation in the 0 to 20 cm deep. In TFSA fraction, were performed physical (soil texture, specific surface area, magnetic susceptibility), chemical (total organic carbon, content of pedogenic (Fed) and low cristalinity (Feo) iron oxides, remaining phosphorus content (Prem)) and mineralogical analyzes (X ray diffraction, estimation per area and width at half height of minerals). Data were analyzed by Pearson correlations. The results showed wide mineralogical variation due to different parent materials, influencing the soil texture, SSA and MS. The TOC values were closely related with the clay fraction and negative relationship, especially with the levels of Prem, interfering in soil sorption phenomena. The Fed contents increased with the clay fraction and Feo contents were low, both due to the advanced soil stage of weathering. The clay fraction had predominantly kaolinite associated with different ratios of 2: 1 clay minerals and iron oxides. The phosphorus adsorption shows a significant relationship with the clay fraction, iron oxides, total organic carbon and, consequently, with the specific surface area of the soil.