Submitted by Edileide Reis (leyde-landy@hotmail.com) on 2013-04-22T14:23:07Z No. of bitstreams: 1 Amália Pereira.pdf: 2389201 bytes, checksum: f4319685be25041470efab01267b4643 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-22T14:23:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amália Pereira.pdf: 2389201 bytes, checksum: f4319685be25041470efab01267b4643 (MD5) Previous issue date: 2004 / Catalisadores baseados em óxidos sulfatados possuem diversas aplicações industriais, principalmente em reações que demandam sítios ácidos fortes. Visando a desenvolver métodos para obter óxidos ácidos, neste trabalho se estudou o efeito dos métodos de preparação nas propriedades dos óxidos de zircônio dopado com ferro.Os precursores foram preparados por método sol-gel a partir do nitrato de ferro e oxicloreto de zircônio à temperatura ambiente. Os sólidos secos foram impregnados com uma solução aquosa de ácido sulfúrico (0,25 e 0,5mol.L-1) e calcinados a 500 e 550°C. Foram preparadas amostras com razões molares Fe/Zr=0,2; 0,4 e 0,8, além dos óxidos puros de ferro e zircônio. Os sólidos foram caracterizados por análise química, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, difração de raios X, análise térmica (DTA e TG), medida da área superficial específica, redução termoprogramada, medidas de acidez (TPD de amônia) e espectroscopia fotoeletrônica de raios X.Observou-se a formação das fases tetragonal e monoclínica nas amostras à base de óxido de zircônio, enquanto a hematita foi encontrada nas amostras à base de óxido de ferro. Após a sulfatação dos sólidos, a fase monoclínica desapareceu enquanto a fase tetragonal foi estabilizada. Por outro lado, a hematita não foi afetada pelos íons sulfatos. A presença de ferro no óxido de zircônio também estabilizou a fase tetragonal, independente da presença de sulfato. Nas amostras com razão Fe/Zr=0,8, a hematita foi segregada, co-existindo com a fase tetragonal da zircônia. As áreas superficiais específicas dos sólidos aumentaram pela adição de ferro e foram afetadas pelos íons sulfato, mas nenhuma tendência regular foi observada em função das condições de preparação. O óxido de zircônio mostrou maior capacidade em aceitar e estabilizar íons sulfato na estrutura do que o óxido de ferro. O óxido de zircônio puro foi estável em condições redutoras na faixa de 25-1000°C, mas depois da sulfatação os sólidos perderam espécies sulfatos a 500°C. Os óxidos de ferro, entretanto sofreram redução próxima de 350°C independentemente da presença de íons sulfato. A zircônia pura foi mais ácida do que a hematita pura. A adição de ferro na zircônia não afetou significativamente o número de sítios ácidos, exceto no caso da amostra Fe/Zr(molar)=0,2 calcinada 500°C e tratada com solução 0,25mol.L-1 de ácido sulfúrico. Em geral, os sólidos mais ácidos foram produzidos usando-se estas condições. A zircônia sulfatado possui somente sítios ácidos fortes. Entretanto, a adição de ferro gerou sítios de acidez moderada e este efeito aumentou com a quantidade de ferro nos sólidos. O óxido de ferro produziu sítios de diferentes forças ácidas. A composição superficial também variou com a natureza do sólido e com o método de preparação. Os teores de ferro e enxofre foram mais baixos na superfície do que no volume. Observou-se também que o teor de ferro na superfície dos sólidos diminuiu devido à sulfatação. Entretanto, os sólidos com teores mais elevados de ferro foram capazes de reter mais enxofre na superfície. A melhor condição para se obter sólido ácidos à base de zircônio é preparar preparado pela impregnação do hidróxido de zircônio dopado com ferro (Fe/Zr=0,2), tratado com solução 0,25mol.L-1 de ácido sulfúrico seguido da calcinação a 500°C. Este material possui elevada área superficial (223m2/g), sendo promissor para aplicações catalíticas. / Salvador

117 f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-05-20T13:36:45Z No. of bitstreams: 1 TESE DOUTORADO - GUILLERMO P BERROCAL.pdf: 2123714 bytes, checksum: dbd07cf34792ac2cac402476f9c17a8a (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-06-06T15:58:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE DOUTORADO - GUILLERMO P BERROCAL.pdf: 2123714 bytes, checksum: dbd07cf34792ac2cac402476f9c17a8a (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-06T15:58:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE DOUTORADO - GUILLERMO P BERROCAL.pdf: 2123714 bytes, checksum: dbd07cf34792ac2cac402476f9c17a8a (MD5) Previous issue date: 2009 / FAPESB / Níquel suportado em alumina tem sido reconhecido como um catalisador efetivo das reações de reforma de metano. No entanto, ele apresenta desativação por coque e problemas de estabilidade térmica, em altas temperaturas, principalmente devido à transição de fase do suporte e sinterização do metal. Uma opção atrativa, para obter suportes mais adequados para esses catalisadores, é a combinação da alumina com a zircônia que possui elevada estabilidade térmica, dureza e propriedades anfotéricas. Por outro lado, a adição de metais nobres ao catalisador de níquel usado na reforma de metano poderia evitar a desativação por formação de coque, assim como conduzir a atividades mais elevadas. Desta forma, neste trabalho, foram estudados catalisadores de níquel associados, ou não, ao rutênio suportados em óxidos de alumínio e zircônio, destinados à reforma a vapor e reforma autotérmica de metano. . Foram sintetizados catalisadores monometálicos de níquel (15 %) e bimetálicos de níquel (15 %) e rutênio (razão molar Ru/Ni = 0,1), por impregnação em óxidos de alumínio e/ou zircônio. Estes sólidos foram preparados por métodos de precipitação à temperatura ambiente, a partir de soluções de oxicloreto de zircônio e nitrato de alumínio, obtendo-se materiais com razões molares Al/Zr = 1, 2, 5 e 10 além do óxido de zircônio e de alumínio puros. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho com transformadas de Fourier, termogravimetria, análise térmica diferencial, difração de raios X, redução a temperatura programada e medidas de área superficial específica e porosidade. Os catalisadores foram testados na reação de reforma a vapor e autotérmica de metano na faixa de 450 a 750 ºC. . Observou-se a formação da fase γ-Al2O3 na alumina pura e a fases tetragonal e monoclínica na zircônia pura. Com a adição de alumínio à zircônia houve a estabilização da fase tetragonal em todos os casos, em detrimento da monoclínica. A adição de pequenas quantidades de zircônio ao óxido de alumínio produziu um aumento na área superficial especifica da alumina, associado à ação textural do zircônio como espaçador entre as partículas de óxido de alumínio ou à geração de tensões no sólido, causando o deslocamento do equilíbrio para a formação de partículas menores. A adição dos metais (níquel e rutênio) ao suporte causou diminuição da área superficial específica, o que pode estar associado ao bloqueio de alguns poros por esse metal e/ou à sinterização da amostra após a impregnação e calcinação ou a uma combinação desses efeitos. A redução do níquel foi facilitada pela presença do zircônio e/ou do rutênio. Todos os catalisadores foram ativos na reação de reforma a vapor e na reforma autotérmica de metano, observando-se aumento na conversão de metano com a temperatura. Na reação de reforma a vapor e na reforma autotérmica, observouse, que em temperaturas típicas dessas reações, o catalisador de níquel impregnado no suporte com razão molar Al/Zr =10 levou às conversões mais elevadas. O rutênio produz um efeito similar, em catalisadores de níquel isentos de zircônio. Dessa forma, as amostras mais promissórias são aquelas contendo níquel suportado em alumina contendo zircônio ou rutênio. / Salvador

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-04-01T18:23:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Juliana Carvalho da Silva UFPE.pdf: 7095359 bytes, checksum: d445a956305aec4d1e8bc5f1753f949b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-01T18:23:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Juliana Carvalho da Silva UFPE.pdf: 7095359 bytes, checksum: d445a956305aec4d1e8bc5f1753f949b (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / CAPES / O petróleo, por sua relevância na economia global, demanda um volume crescente de pesquisas no setor e com isso a necessidade do uso de materiais resistentes à ambientes agressivos como é o caso do petróleo cru, gerando procedimentos eficazes e seguros que minimizem impactos ao meio ambiente. Revestimento termicamente aspergido tem sido intensamente utilizado na indústria de petróleo, aeroespacial, elétrica entre outros. Os revestimentos podem ser feitos de metal, cerâmica, vidros e a maioria dos plásticos, e o uso de um compósito adequado pode melhorar a resistência à corrosão em altas temperaturas. As cerâmicas apresentam alto ponto de fusão e são bons isolantes térmicos, porém apresentam baixa tenacidade e fragilidade. Estudos mostram que o uso de óxidos como ZrO2, TiO2 como reforços e de aditivos como óxidos de elementos de terras raras Y2O3, La2O3 podem melhorar a tenacidade da cerâmica à base de alumina. A primeira etapa desta pesquisa teve como objetivo a produção de compósitos cerâmicos à base de alumina, reforçados com 5%, 10%, 15%, 20% e 30% em peso de zircônia estabilizada com óxidos de terras raras La2O3 e Y2O3 variando entre 1 e 7%. A metodologia experimental utilizada consistiu da preparação do compósito cerâmico através da moagem em moinho de bolas, confecção de pastilhas por prensagem uniaxial em prensa hidráulica, e sinterização das amostras que foi realizada nas temperaturas de 13000C, 1350 0C e 14000C por 48h, com posteriores análises de absorção, dureza vickers, microscopia ótica, DRX e MEV. De posse dos resultados, numa segunda etapa a pesquisa foi direcionada à aplicação do compósito cerâmico Al2O3 – ZrO2 reforçado com óxido de ítrio em revestimento de chapas metálicas usadas na fabricação de tanques de armazenamento e transporte de petróleo depositado pelo processo de aspersão térmica a plasma – Atmospheric Plasma Spray, com e sem Bond coat (método de aspersão HVOF – High Velocity Oxi-Fuel), seguidos de ensaios para caracterização e pré-qualificação dos revestimentos como ensaios de adesão, riscamento e MEV. De um modo geral, os valores obtidos nos ensaios de adesão e as imagens de MEV indicam que o compósito estudado é adequado para revestimentos tipo barreira térmica para aplicação em ambientes corrosivos ao petróleo cru. / Oil, for its relevance in the global economy requires a growing body of research in the industry as well as need for the use of materials resistant to harsh environments such as crude oil, generating effective and safe procedures that minimize impacts on the environment . Thermally sprayed coating has been intensively used in the oil industry, aerospace, electrical and more. The coatings may be made of metal, ceramic, glass and most plastics, and the use of an appropriate composite can improve the corrosion resistance at high temperatures. Ceramics have a high melting point and are good insulators, but have low toughness and fragility. Studies show that the use of oxides such as ZrO2, TiO2 as fillers and additives such as oxides of rare earth elements Y2O3, La2O3 can improve the toughness of alumina based ceramic. The first step of this research was aimed at the production of ceramic composites based on alumina reinforced with 5%, 10%, 15%, 20% and 30% zirconia weight stabilized with rare earth La2O3 and Y2O3 oxides ranging from 1 and 7%. The used experimental methodology consisted of the preparation of ceramic composite by grinding in ball mill, preparation of pellets by uniaxial pressing in a hydraulic press, and sintering of the samples was performed at temperatures of 13000C, 13500C and 14000C for 48 hours with subsequent analysis absorption, Vickers hardness, optical microscopy, XRD and SEM. With the results in a second step the research was directed to the application of the ceramic composite Al2O3 - ZrO2 reinforced with yttrium oxide coating of sheet metal used in the manufacture of storage tanks and transport of oil deposited by thermal spray process the plasma - Atmospheric Plasma Spray, with and without bond coat (HVOF spraying method - High Velocity Oxy-Fuel), followed by assays for characterization and classification of pre-testing coatings such as adhesion, scratching and SEM. In general, the values obtained in the adhesion tests and SEM images indicate that the composite studied is suitable for thermal barrier-type coatings in corrosive environments for application to the crude oil.

ZrMoN thin films were deposited using reactive magnetron sputtering, with the aim to study the influence of Mo content on structure, mechanical properties and oxidation resistance. Three ZrMoN coatings, having concentrations of 23, 31 and 37 at.% , were selected. Different Ar/N2 ratios were applied on the deposition of pure ZrN, in order to obtain an stoichiometric film and replicate that parameter to the other samples. GIXRD analysis identified an ZrMoN crystalline film with an cfc structure. ZrMoN characteristic peaks followed the pure ZrN pattern, with displacements to larger angles. That fact is attributed to Mo accommodation on ZrN crystalline lattice, forming an substitutional type crystalline solid solution. Nanohardness tests results presented values of 33GPa for the sample with 23 at% of Mo, with posterior reduction after oxidation tests. XPS analysis confirm the formation of a biphasic structure of ZrN and MoN and shows indication of a formed solid solution of Mo inside ZrN, though with no intermetallic bonding between Zr and Mo. Oxidation tests were carried out in 500°C, 600°C and 700°C. Pure ZrN exposed to 500°C maintains the presence of grains related to ZrN phase, though in low intensity. ZrMoN thin films were completely oxidized in 500°C, in any Mo content. / Filmes finos de ZrMoN foram depositados utilizando a técnica de magnetron sputtering reativo com objetivo de estudar a influência do teor de Mo na sua estrutura, propriedades mecânicas e resistência à oxidação. Para tal, foram selecionados três revestimentos de ZrMoN com concentrações de 23, 31 e 37 at.% de Mo. Diferentes razões de Ar/N2 foram utilizadas na deposição da matriz ZrN, a fim de obter um filme estequiométrico, e, assim fazer uso deste parâmetro na deposição dos demais revestimentos. Análises de GIXRD identificaram um filme de ZrMoN cristalino com estrutura cfc. Os picos característicos do ZrMoN seguiram os padrões da matriz ZrN com deslocamentos para ângulos maiores a medida em que mais Mo era adicionado, fato justificado pela acomodação do Mo no reticulado cristalino do ZrN formando uma solução sólida cristalina do tipo substitucional. Resultados de nanodureza demonstraram valores de 33 GPa, para o filme com 23 at.% de Mo com posterior redução após ensaio de oxidação. XPS confirma a formação de uma estrutura bifásica de ZrN e MoN e mostra indícios de que há uma solução sólida de Mo no ZrN, porém sem ligação intermetálica Zr-Mo. Os ensaios de oxidação ocorreram em temperaturas de 500°C, 600°C e 700°C. O ZrN a 500°C ainda mantém com baixa intensidade a presença de grãos relativos a fase do ZrN. O filme de ZrMoN, para qualquer concentração de Mo, oxidou por completo a 500°C.

A preparação de vitrocerâmicas transparentes a base de SiO2-ZrO2 dopado com íons Eu3+ e Er3+ através da metodologia sol-gel foi o objetivo desta dissertação. São apresentados resultados estruturais e óticos deste sistema, em função de temperatura, tempo e composição (variando-se a concentração de zircônia). Os sóis foram preparados em meio ácido e deixados em repouso até evaporação total do solvente, obtendo-se assim monolitos amorfos, os quais foram submetidos a tratamentos a 900, 1000 e 1100ºC durante 2, 4 e 8 horas visando eliminação de resíduos orgânicos, moléculas de água, grupos hidroxilas e densificação do material. O processo de densificação com os tratamentos leva a formação inicial da fase tetragonal de ZrO2. Foi observado o crescimento de nanopartículas de ZrO2 com dimensão dependente do tempo e temperatura de tratamento térmico, além da composição do nanocompósito. As nanopartículas obtidas apresentam tamanho que variam entre 3,1 a 5,5 nm, observadas por microscopia eletrônica de transmissão. A partir da adição de 20% de óxido de zircônio é possível observar uma mistura de fases entre tetragonal e monoclínica, resultado este evidenciado principalmente por espectroscopia Raman. Neste trabalho, o íon Eu3+ foi usado como sonda estrutural e um possível luminóforo na região do vermelho. Íons lantanídeos encontram-se parcialmente distribuídos na rede amorfa à base de sílica, apresentando um tempo de vida do 5D0 de 1,5 ms e em óxido de zircônio, com um tempo de vida de 2,7 ms. À medida que ocorre cristalização, aumenta-se a proporção de íons no óxido de zircônio, sugerindo que os íons lantanídeos preferencialmente encontram-se distribuídos em regiões ricas de ZrO2. Todas as amostras dopadas com íons Er3+ apresentam emissão no infravermelho próximo, na região da banda C utilizada em telecomunicações. A emissão do íon Er3+ em 1532 nm, atribuída à transição 4I13/2 4I15/2, apresentou uma largura a meia altura que variou entre 29 a 56 nm, dependendo da composição e do tratamento térmico realizado. O tempo de vida (1/e) do estado excitado 4I13/2 é de 5,3 ms a 6,5 ms dependendo do tratamento térmico. / The preparation of transparent glass-ceramic based on the SiO2-ZrO2 doped with Eu3+ and Er3+ ions by the sol-gel methodology was the aim of this work. The structural and optical properties of the systems as a function of the time and temperature of annealing and also zirconium concentration are presented. The sol was prepared in acid solution and left in rest until total evaporation solvent, to obtaining the amorphous monoliths. The follow, the growthing of ZrO2 nanoparticles were induced and by the Transmission Electron Microscopy sizes between 3.1 and 5.5 nm were observed to be dependent to the time and temperature of annealing. The densification from the annealing at 900, 1000 and 1100ºC initially takes the formation of the tetragonal phase of ZrO2, and after 20 mol% of zirconium oxide is observed a mixture of phases between the tetragonal and monoclinic phase, result this evidenced by Raman spectroscopy. In this work the Eu3+ ion was used as a structural and possible luminescent material in the red region, displaying a life time value between 1.4 - 2.3 ms, for samples contend 0.3 mol% of Eu3+. The life time values increases as a function of time and temperature of annealing due the increase of the crystallinity of material that decreases the sites number of Eu3+ ions on the system. The Er3+ ions emission assigned to 4I13/2 4I15/2 localized around 1532 nm, showed a full width half maximum between 29 and 56 nm. The lifetime measurements were realized for Er3+ ions. The larger values of lifetime obtained are correspondent to samples with less crystalinity. Samples annealed in less temperatures show 5.3 ms of lifetime while samples annealed in higher temperatures show 6.5 ms of lifetime.

O uso do peróxido de hidrogênio eletrogerado in situ em Processos Oxidativos Avançados (POAs) é um promissor método para o tratamento de efluentes orgânicos. Neste contexto, o desenvolvimento de materiais mais eficientes para viabilizar a reação de redução do oxigênio (RRO) pelo mecanismo envolvendo a transferência de dois elétrons ainda é de grande importância. O presente estudo objetiva a obtenção e a avaliação da atividade catalítica de nanopartículas de óxidos metálicos, Ta2O5, MoO3, Nb2O5 ou ZrO2, incorporadas em carbono Printex 6L e em grafeno no estudo da redução do oxigênio visando a eletrogeração de peróxido de hidrogênio. A caracterização morfológica e microestrutural desses materiais foi investigada por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X. O mecanismo da RRO foi analisado pela técnica do eletrodo de disco-anel rotatório. O carbono Printex 6L apresentou uma eficiência de corrente para a eletrogeração de H2O2 (I(H2O2)%) igual a 65,3% em K2SO4 0,1 mol L-1 (pH =2). Após o tratamento térmico desse substrato pelo método dos precursores poliméricos, a eficiência de corrente aumentou 17,1%, ou seja, I(H2O2)% igual a 76,5%. A modificação do carbono Printex 6L com nanopartículas cristalinas de Ta2O5, MoO3, Nb2O5 ou ZrO2 deslocou o potencial de meia-onda para a RRO para valores menos negativos e aumentou a I(H2O2)%. O Nb2O5/C apresentou a maior I(H2O2)%, 87,1%, enquanto o ZrO2/C deslocou o potencial em 137 mV. O estudo comparativo entre três substratos de carbono para a redução do oxigênio, revelou que o óxido de grafeno reduzido apresentou maior atividade para a RRO comparado ao óxido de grafeno e ao carbono Printex 6L, tanto em eletrólito ácido quanto em eletrólito alcalino. A modificação do rGO com Nb2O5 ou ZrO2 pelo método hidrotermal aumentou a atividade catalítica desse substrato para a RRO. A maior eletrogeração de H2O2 foi observada na presença do ZrO2. De fato, um aumento de 73,7% para 88,5% em K2SO4 0,1 mol L-1 (pH =2), e de 72,9% para 83,1% em NaOH 0,1 mol L-1, foi observado em rGO e ZrO2-rGO, respectivamente. Além disso, o ZrO2-rGO apresentou menor sobrepotencial para a RRO comparado ao rGO sem modificador. Portanto, a presença das nanopartículas de óxidos metálicos na matriz condutora de carbono amorfo intensificou a atividade catalítica para a eletrogeração do H2O2, tanto em carbono Printex 6L quanto em óxido de grafeno reduzido, indicando o efeito sinérgico entre as nanopartículas e o subtrato de carbono. Consequentemente, os catalisadores avaliados neste trabalho são promissores para a eletrogeração de espécies oxidantes in situ e sua aplicaçao em POAs. / In situ electrogeneration of hydrogen peroxide has been greatly application in Advanced Oxidation Processes (AOPs) as an effective water treatment technology. In this context, the development of electrode materials that enable the oxygen reduction reaction (ORR) mechanism through a two-electron pathway with high selectivity at low overpotential has a pronounced importance. In the present study, we investigate the properties of Ta2O5, MoO3, Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles supported on Printex 6L carbon and reduced graphene oxide for the electrocatalysis of oxygen reduction to H2O2. The structures and morphologies of these materials were characterized by X-ray diffraction analysis, transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Electrochemical activities toward the ORR were evaluated using a rotating ring-disk electrode system. Printex 6L carbon showed a current efficiency for H2O2 production (I(H2O2)%) of 65.3% in K2SO4 0.1 mol L-1 (pH =2) whereas the carbon heat-treated by the polymeric precursor method displayed 76.5% yield of H2O2 electrogeneration. Carbon Printex 6L modified with Ta2O5, MoO3, Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles shifted the half-wave potential for the ORR to less negative potential and increased the I(H2O2)%. The Nb2O5/C showed the highest I(H2O2)%, 87,1%, and the ZrO2/C shifted the potential 137 mV. The comparative study of ORR in acid and alkaline media for the three different conductive carbon pigment showed that the reduced graphene oxide displayed higher activity to oxygen reduction than graphene oxide and Printex 6L carbon. Reduced graphene oxide modified with Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles by hydrothermal method increased the catalytic activity of this substrate for ORR which the highest H2O2 electrogeneration was observed for ZrO2-rGO. Indeed, an increase from 73.7% to 88.5% in K2SO4 0.1 mol L-1 (pH =2) and from 72.9% to 83.1% in NaOH 0.1 mol L-1 was obtained for rGO and ZrO2-rGO, respectively. Additionally, the ZrO2-rGO electrocatalyst exhibited overpotential lower than that of rGO unmodified. Therefore, the metallic oxides nanoparticles in both carbon Printex 6L and reduced graphene oxide enhanced the catalytic activity for H2O2 electrogeneration indicating the synergistic effect between the nanoparticles and the amorphous carbon. The catalysts evaluated in this study are promising for in situ electrogeneration of oxidizing agents to be used in the degradation of organic pollutants.

O uso do peróxido de hidrogênio eletrogerado in situ em Processos Oxidativos Avançados (POAs) é um promissor método para o tratamento de efluentes orgânicos. Neste contexto, o desenvolvimento de materiais mais eficientes para viabilizar a reação de redução do oxigênio (RRO) pelo mecanismo envolvendo a transferência de dois elétrons ainda é de grande importância. O presente estudo objetiva a obtenção e a avaliação da atividade catalítica de nanopartículas de óxidos metálicos, Ta2O5, MoO3, Nb2O5 ou ZrO2, incorporadas em carbono Printex 6L e em grafeno no estudo da redução do oxigênio visando a eletrogeração de peróxido de hidrogênio. A caracterização morfológica e microestrutural desses materiais foi investigada por difração de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X. O mecanismo da RRO foi analisado pela técnica do eletrodo de disco-anel rotatório. O carbono Printex 6L apresentou uma eficiência de corrente para a eletrogeração de H2O2 (I(H2O2)%) igual a 65,3% em K2SO4 0,1 mol L-1 (pH =2). Após o tratamento térmico desse substrato pelo método dos precursores poliméricos, a eficiência de corrente aumentou 17,1%, ou seja, I(H2O2)% igual a 76,5%. A modificação do carbono Printex 6L com nanopartículas cristalinas de Ta2O5, MoO3, Nb2O5 ou ZrO2 deslocou o potencial de meia-onda para a RRO para valores menos negativos e aumentou a I(H2O2)%. O Nb2O5/C apresentou a maior I(H2O2)%, 87,1%, enquanto o ZrO2/C deslocou o potencial em 137 mV. O estudo comparativo entre três substratos de carbono para a redução do oxigênio, revelou que o óxido de grafeno reduzido apresentou maior atividade para a RRO comparado ao óxido de grafeno e ao carbono Printex 6L, tanto em eletrólito ácido quanto em eletrólito alcalino. A modificação do rGO com Nb2O5 ou ZrO2 pelo método hidrotermal aumentou a atividade catalítica desse substrato para a RRO. A maior eletrogeração de H2O2 foi observada na presença do ZrO2. De fato, um aumento de 73,7% para 88,5% em K2SO4 0,1 mol L-1 (pH =2), e de 72,9% para 83,1% em NaOH 0,1 mol L-1, foi observado em rGO e ZrO2-rGO, respectivamente. Além disso, o ZrO2-rGO apresentou menor sobrepotencial para a RRO comparado ao rGO sem modificador. Portanto, a presença das nanopartículas de óxidos metálicos na matriz condutora de carbono amorfo intensificou a atividade catalítica para a eletrogeração do H2O2, tanto em carbono Printex 6L quanto em óxido de grafeno reduzido, indicando o efeito sinérgico entre as nanopartículas e o subtrato de carbono. Consequentemente, os catalisadores avaliados neste trabalho são promissores para a eletrogeração de espécies oxidantes in situ e sua aplicaçao em POAs. / In situ electrogeneration of hydrogen peroxide has been greatly application in Advanced Oxidation Processes (AOPs) as an effective water treatment technology. In this context, the development of electrode materials that enable the oxygen reduction reaction (ORR) mechanism through a two-electron pathway with high selectivity at low overpotential has a pronounced importance. In the present study, we investigate the properties of Ta2O5, MoO3, Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles supported on Printex 6L carbon and reduced graphene oxide for the electrocatalysis of oxygen reduction to H2O2. The structures and morphologies of these materials were characterized by X-ray diffraction analysis, transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Electrochemical activities toward the ORR were evaluated using a rotating ring-disk electrode system. Printex 6L carbon showed a current efficiency for H2O2 production (I(H2O2)%) of 65.3% in K2SO4 0.1 mol L-1 (pH =2) whereas the carbon heat-treated by the polymeric precursor method displayed 76.5% yield of H2O2 electrogeneration. Carbon Printex 6L modified with Ta2O5, MoO3, Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles shifted the half-wave potential for the ORR to less negative potential and increased the I(H2O2)%. The Nb2O5/C showed the highest I(H2O2)%, 87,1%, and the ZrO2/C shifted the potential 137 mV. The comparative study of ORR in acid and alkaline media for the three different conductive carbon pigment showed that the reduced graphene oxide displayed higher activity to oxygen reduction than graphene oxide and Printex 6L carbon. Reduced graphene oxide modified with Nb2O5 or ZrO2 nanoparticles by hydrothermal method increased the catalytic activity of this substrate for ORR which the highest H2O2 electrogeneration was observed for ZrO2-rGO. Indeed, an increase from 73.7% to 88.5% in K2SO4 0.1 mol L-1 (pH =2) and from 72.9% to 83.1% in NaOH 0.1 mol L-1 was obtained for rGO and ZrO2-rGO, respectively. Additionally, the ZrO2-rGO electrocatalyst exhibited overpotential lower than that of rGO unmodified. Therefore, the metallic oxides nanoparticles in both carbon Printex 6L and reduced graphene oxide enhanced the catalytic activity for H2O2 electrogeneration indicating the synergistic effect between the nanoparticles and the amorphous carbon. The catalysts evaluated in this study are promising for in situ electrogeneration of oxidizing agents to be used in the degradation of organic pollutants.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:30:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_Guilherme_Zdradk_ Guimaraes.pdf: 689162 bytes, checksum: bf7171adce4262e2641a3db4c51d4cd3 (MD5) Previous issue date: 2011-08-12 / In this study the effect of concentration and type of acidic monomer on the bond strength (BS) of experimental primers to zirconia before and after aging simulation was investigated. Primers were formulated from the mixture of the monomers urethane dimethacrylate and 2-hidroxyethyl methacrylate with the phosphate monomer (PAM) 1,3-glycerol dimethacrylate phosphate or the carboxylic monomer (CAM)mono-2-(methacryloyloxy)ethyl maleate, and ethanol. In each primer, PAM or CAM were be added at concentrations of 10, 20, 40 or 60 mass%. Degree of conversion (DC) of the primers was evaluated by infrared spectroscopy (n=5). For the BS test, sintered yttria-stabilized zirconia blocks (Zircon-CAD, Angelus) were used. The primers were applied to the ceramic and cylinders of dual-cure resin cement (Eco-Link, Ivoclar Vivadent) built-up on the surfaces for the shear BS test (n=20). In the control group, adhesion of the cylinders will be carried out without using primer. In half the number of specimens in each group, the BS test was carried out after 24h on a mechanical testing machine. In order to simulate aging and evaluate the stability of the zirconia bonds, the other half the number of specimens was submitted to 3000 thermal cycles before the BS test. The failure modes were classified under a 40× magnification.DC data were submitted to one-way ANOVA for each monomer; BS data were submitted to two-way ANOVA for each storage condition. The Student-Newman-Keuls post-hoc test was used. BS comparison between 24h and after thermalcycling was carried out using t-tests. (Non-)linear regression analyses were used to investigate the relationship between acidic monomer concentration and DC or BS (α=0.05 for all analyses). Increase in acidic monomers concentration was associated with a linear decrease in DC. The BS for PAM-based primers was higher than CAM-based materials for all groups except 10% at 24h. For PAM, the primer with 40% of acidic monomers yielded higher BS than all the other primers, either at 24h or after thermalcycling. For CAM, the BS results were at 24h were 10% > 60% > 40% > 20%, while after thermalcycling the primer with 60% of acidic monomers generally showed higher BS. All PAM groups except 10% showed lower BS after the thermal cycles, while 10% was the only concentration that showed lower BS after thermalcycling for CAM. Increased PAM concentration had a significant relationship with the zirconia bonds according to a peak model, while increase in CAM content had a polynomial inverse relationship. Regression models after thermalcycling were not significant. The only group that showed mixed failures was PAM 40%, while the other groups failed adhesively. In conclusion, both the acidic monomer type and concentration have a significant role on the adhesion to zirconia. The primer with 40% of PAM showed the best performance on bonding to zirconia / Neste estudo avaliou-se o efeito da concentração e tipo de monômero ácido na resistência de união (RU) de primers experimentais à zircônia antes e após simulação de envelhecimento. Primers foram formulados a partir da mistura dos monômeros dimetacrilato de uretano e metacrilato de 2-hidroxietila com o monômero ácido fosfórico (MAF) dimetacrilato de glicerol-fosfato ou o monômero ácido carboxílico (MAC) maleato de mono(2-metacriloiloxi)etila, além de etanol. Em cada primer, MAF ou MAC foram adicionados nas concentrações 10, 20, 40 ou 60% em massa. O grau de conversão (GC) dos primers foi avaliado por espectroscopia infravermelha (n=5). Para o teste de RU, blocos sinterizados de zircônia estabilizada por ítria (Zircon-CAD, Angelus) foram utilizados. Os primers foram aplicados na superfície da cerâmica e nesta obtidos cilindros de cimento resinoso dual (Eco-Link, Ivoclar Vivadent) para teste de RU ao cisalhamento (n=20). Em metade do número de espécimes de cada grupo, o teste de RU foi realizado após 24h, em máquina de ensaios mecânicos.Para simular envelhecimento e avaliar a estabilidade da união à zircônia, a outra metade do número de espécimes foi submetida a 3000 ciclos térmicos antes do teste de RU. Os modos de falha foram classificados sob aumento de 40×. Os dados de GC foram submetidos a Análise de Variância de 1 critério para cada monômero; os dados de RU foram submetidos a Análise de Variância de 2 critérios para cada condição de armazenamento. O teste post-hoc de Student-Newman-Keuls foi utilizado. Comparação de RU entre 24h e após termociclagem foi realizada com testes-t. Análises de regressão (não-)linear foram utilizadas para investigar a relação entre concentração de monômero ácido e GC ou RU (α=0,05 para todas as análises). Aumento na concentração de monômeros ácidos foi associado a diminuição linear no GC. A RU de primers à base de MAF foi maior que materiais à base de MAC para todos os grupos exceto 10% a 24h. Para o MAF, o primer com 40% de monômeros ácidos gerou RU maior que todos os demais, a 24h ou após termociclagem. Para o MAC, os resultados de RU a 24h foram 10% > 60% > 40% > 20%, enquanto após ciclagem o primer com 60% de monômeros ácidos em geral mostrou maior RU. Todos os grupos do MAF exceto 10% mostraram RU menor após os ciclos térmicos, enquanto 10% foi a única concentração que apresentou menor RU após a ciclagem para o MAC. Aumento na concentração de MAF teve relação significativa com a adesão á zircônia de acordo com um modelo de pico, enquanto aumento no conteúdo de MAC teve uma relação polinomial inversa.Os modelos de regressão após termociclagem não foram significativos. O único grupo que teve falhas mistas foi o MAF 40%, enquanto todos os outros falharam adesivamente. Como conclusão, tanto o tipo quanto a concentração de monômeros ácidos têm papel significativo na adesão de primers à zircônia. O primer com 40% de MAF mostrou o melhor desempenho na adesão à zircônia