Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e estudo fotoluminescente de nanopartículas à base de óxido misto de estanho e titânio dopadas com európio, térbio e neodímio visando à utilização como marcadores luminescentes em sistemas biológicos. As sínteses foram feitas pelos métodos de coprecipitação, sol-gel proteico e Pechini e as partículas foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectroscopia de absorção de raios X. Os estudos das propriedades fotoluminescentes foram realizados para os luminóforos dopados com európio, térbio e neodímio, sintetizados pelo método de coprecipitação. Para o luminóforo dopado com európio foi possível calcular os parâmetros de intensidade e o rendimento quântico e este apresentou resultados satisfatórios. Tratando-se de uma marcação em sistemas biológicos fez-se necessário a funcionalização destas partículas para que as mesmas se liguem à parte biológica a ser estudada. Sendo assim, funcionalizou-se as nanopartículas pelos métodos de microondas e Stöber e caracterizou-se por espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por dispersão de energia e difração de raios X, obtendo-se resposta qualitativa da eficácia da funcionalização. O método espectroscópico da ninidrina foi utilizado para a quantificação da funcionalização dos luminóforos. Os estudos fotoluminescentes das partículas funcionalizadas demonstram a viabilidade do uso destes luminóforos como marcadores luminescentes. / This work presents the synthesis, characterization and photoluminescent study of tin and titanium mixed oxide nanoparticles doped with europium, terbium and neodymium to be used with luminescent markers on biological systems. The syntheses were done by co-precipitation, protein sol-gel and Pechini methods and the nanoparticles were characterized by infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and X-ray absorption spectroscopy. The photoluminescent properties studies were conducted for luminophores doped with europium, terbium and neodymium synthesized by coprecipitation method. For luminophore doped with europium it was possible to calculate the intensity parameters and quantum yield and it showed satisfactory results. In the case of biological system marking it was necessary the functionalization of these particles to allow them to bind to the biological part to be studied. So the nanoparticles were functionalized by microwave and Stöber methods and characterized by infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction obtaining qualitative response of functionalization efficacy. The ninhydrin spectroscopic method was used for quantification of luminophores functionalization. The photoluminescent studies of functionalized particles demonstrate the potential applying of these luminophores as luminescent markers.

Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e estudo fotoluminescente de nanopartículas à base de óxido misto de estanho e titânio dopadas com európio, térbio e neodímio visando à utilização como marcadores luminescentes em sistemas biológicos. As sínteses foram feitas pelos métodos de coprecipitação, sol-gel proteico e Pechini e as partículas foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectroscopia de absorção de raios X. Os estudos das propriedades fotoluminescentes foram realizados para os luminóforos dopados com európio, térbio e neodímio, sintetizados pelo método de coprecipitação. Para o luminóforo dopado com európio foi possível calcular os parâmetros de intensidade e o rendimento quântico e este apresentou resultados satisfatórios. Tratando-se de uma marcação em sistemas biológicos fez-se necessário a funcionalização destas partículas para que as mesmas se liguem à parte biológica a ser estudada. Sendo assim, funcionalizou-se as nanopartículas pelos métodos de microondas e Stöber e caracterizou-se por espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por dispersão de energia e difração de raios X, obtendo-se resposta qualitativa da eficácia da funcionalização. O método espectroscópico da ninidrina foi utilizado para a quantificação da funcionalização dos luminóforos. Os estudos fotoluminescentes das partículas funcionalizadas demonstram a viabilidade do uso destes luminóforos como marcadores luminescentes. / This work presents the synthesis, characterization and photoluminescent study of tin and titanium mixed oxide nanoparticles doped with europium, terbium and neodymium to be used with luminescent markers on biological systems. The syntheses were done by co-precipitation, protein sol-gel and Pechini methods and the nanoparticles were characterized by infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and X-ray absorption spectroscopy. The photoluminescent properties studies were conducted for luminophores doped with europium, terbium and neodymium synthesized by coprecipitation method. For luminophore doped with europium it was possible to calculate the intensity parameters and quantum yield and it showed satisfactory results. In the case of biological system marking it was necessary the functionalization of these particles to allow them to bind to the biological part to be studied. So the nanoparticles were functionalized by microwave and Stöber methods and characterized by infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction obtaining qualitative response of functionalization efficacy. The ninhydrin spectroscopic method was used for quantification of luminophores functionalization. The photoluminescent studies of functionalized particles demonstrate the potential applying of these luminophores as luminescent markers.

A síntese, caracterização e propriedades de um novo compósito xerogel formado por óxido de vanádio e óxido de silício, com alta concentração de vanádio foi o objetivo deste trabalho. O compósito xerogel foi obtido mediante a formação de uma rede complexa envolvendo a condensação de polioxovanadato em meio aquoso com concomitante hidrólise e condensação de um alcóxido de silício. Conseqüentemente, este método possibilitou a obtenção de um material multicomponente homogêneo, no qual a rede Si O Si está interpenetrada com as cadeias poliméricas V-O- V e V-OH-V, promovendo uma solubilidade mútua, devido a formação de ligações cruzadas. Além disso, resultados experimentais apontam que, mesmo após a imobilização em matriz de sílica, a estrutura bi-dimensional, bem como as propriedades eletroquímicas do xerogel de pentóxido de vanádio são preservadas. A atividade catalítica do material obtido também foi avaliada na oxidação do cicloocteno e do estireno na fase líquida. O compósito xerogel V2O5/SiO2 obtido com tetraetiltrietóxisilano (TEOS), mediante catálise básica, o qual apresentou área superficial elevada (324 m2/g), e apresentou atividade catalítica em reações de oxidação do estireno e do cicloocteno na presença de PhIO como doador de oxigênio. Contudo, estes materiais apresentaram propriedades eletroquímicas inferiores as do xerogel de pentóxido de vanádio. Por outro lado, o comportamento eletroquímico óxido misto obtido com metiltrietóxisilano (MTES) é muito similar ao xerogel de V2O5; apresentando picos reversíveis ( par redox VV/IV: xe- + xLi+ + V2O5.nH2O ? LixV2O5.nH2O, em solução de LiClO4 0,1 mol.L -1 em acetonitrila). Além disso, a resposta eletroquímica á estável mesmo após sucessivos ciclos de oxidação e redução. Um aspecto interessante é que este compósito é formado por partículas esféricas de sílicas recobertas por xerogel de pentóxido de vanádio Neste contexto, pode-se afirmar que, o método empregado mostrou-se extremamente atrativo devido a sua simplicidade de realização, além de possibilitar um novo método de obtenção de materiais com potencial aplicação como dispositivos eletroquímicos, baterias, catalisadores e sensores químicos. / The synthesis, characterization and properties of new vanadium oxide silicon oxide composite xerogels with high vanadium content through formation of a complex network involving the condensation of polyoxovanadates in aqueous solution with concomitant hydrolysis and condensation of the silica alkoxide precursor have been the goal of this work. As a consequence, this procedure generated a homogeneous multicomponent material, in which Si-O-Si network is interpenetrated with V-V and V-OH-V polymeric chains, where a mutual \"solubility\" due to cross-links and entanglements was observed. In addition, the experimental data evidence that the vanadium pentoxide xerogel embedded in silica retains its bi-dimensional structure as well as its electrochemical properties. Besides, the catalytic activity of this material was evaluated in the oxidation of the cyclooctene and styrene in liquid phase. V2O5-SiO2 composite xerogels obtained from tetraethoxysilane under basic catalysis, present high surface area (324 m2/g) and have catalytic activities in alkene oxidation in the presence of PhIO as oxygen transfer agent and cyclooctene and styrene as substrates. However, these materials do not present a remarkable electrochemical property as evidenced by cyclic voltammetry. In contrast, the voltammetric behavior of the composites xerogel prepared with methyltriethoxysilane is quite similar to that found for V2O5 xerogel; showing reversible peaks (VV/IV redox pair: xe- + xLi+ + V2O5.nH2O LixV2O5.nH2O, in acetonitrile solutions containing 0.1 M LiClO4). Besides, the electrochemical response is stable under several successive redox cycles (over 50). An interesting feature is that is formed by silica spherical particles (4 to 8 micra) covered with V2O5 continuous polymeric network. Therefore, the synthetic approach applied in this study is extremely attractive due to its simplicity and can provide new strategies for tailoring new materials for electrochromic devices, batteries, catalysis and chemical sensing.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3274.pdf: 3373226 bytes, checksum: 0bbe8c76b7e7419d9334c8f4a3cb3b96 (MD5) Previous issue date: 2010-07-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / Catalysts obtained by thermal decomposition of the precursors with hydrotalcite-like structure [Mg1-xAlx (OH)2]x+ [CO3]x/n. mH2O and [Ni1-x Mg1-xAlx (OH)2]x+ [CO3]x/n. mH2O were prepared, characterized and tested in the reactions of dry and oxidative reforming of methane. The precursors were modified with the addition of nickel during the precipitation or by impregnation, in order to increase the thermal stability and dispersion of the active metal and the resistance against carbon deposition during the reaction. The catalyst precursors were characterized by X-ray diffraction, thermal and gravimetric analysis, atomic emission spectroscopy, surface area determination (BET method) and temperature programmed reduction. The results indicated that the precipitation method led the formation of the hydrotalcite-type structure and that the variation in the calcination temperature resulted in mixed oxides with the desired structure: at 650 °C the mixed oxides were formed, but when the calcination temperature was increased to 850 °C these oxides had become more stable. It was observed in the catalytic experiments that the addition of different amounts of magnesium influenced the activity and stability of the oxides, when compared with samples that contained only Ni/Al. The mixed oxide with composition 12.67% Ni-Mg1,35/Al was the more active and resistant to deactivation during the reaction. / Catalisadores obtidos através da decomposição térmica dos precursores com estrutura tipo hidrotalcitas [Mg1-xAlx(OH)2]x+ [CO3]x/n . mH2O e [Ni1-x + Mg1-xAlx(OH)2]x+ [CO3]x/n . mH2O, foram preparados, caracterizados e testados na reação de reforma seca e reforma oxidativa do metano. Os precursores foram modificados com a adição de níquel durante a precipitação e através do método de impregnação, visando o aumento da estabilidade térmica, dispersão do metal ativo e resistência à deposição de carbono durante a reforma seca do metano. Todos os óxidos com estrutura tipo hidrotalcita foram preparados pelo método de precipitação a pH constante, com exceção dos óxido impregnados, utilizando sais de nitratos dos metais como sais de partida. Os catalisadores e precursores foram caracterizados por Difração de Raios X, Analise Termogravimétrica, Espectroscopia de Emissão Atômica por Plasma Induzido, Medidas de Área Superficial Método B.E.T. e Redução a Temperatura Programada. Os resultados indicam que o método de precipitação proporcionou a formação da estrutura tipo hidrotalcita e as diferentes temperaturas de tratamento térmico, resultaram em óxidos mistos com a estrutura desejada e com propriedades interessantes do ponto de vista para a aplicação em catalise heterogênea. A partir de 650°C é observada a formação dos óxidos mistos, porém é observada a formação de espécies de níquel com diferentes interações com o suporte, assim quando a temperatura de calcinação foi aumentada para 850°C o óxido obtido tornou-se mais estável, o que determinaram novas propriedades físicas e estruturais a estes óxidos. Verificou-se, nos ensaios catalíticos, que a adição de diferentes quantidades de magnésio, influenciou na atividade e estabilidade dos óxidos formados, quando comparados com amostras que continham apenas Ni/Al. O óxido misto com composição 12,67% Ni-Mg1,35/Al foi a que se mostrou mais ativa e resistente a desativação durante o ensaio reacional, mas outros catalisadores também apresentaram resultados interessantes.

A síntese, caracterização e propriedades de um novo compósito xerogel formado por óxido de vanádio e óxido de silício, com alta concentração de vanádio foi o objetivo deste trabalho. O compósito xerogel foi obtido mediante a formação de uma rede complexa envolvendo a condensação de polioxovanadato em meio aquoso com concomitante hidrólise e condensação de um alcóxido de silício. Conseqüentemente, este método possibilitou a obtenção de um material multicomponente homogêneo, no qual a rede Si O Si está interpenetrada com as cadeias poliméricas V-O- V e V-OH-V, promovendo uma solubilidade mútua, devido a formação de ligações cruzadas. Além disso, resultados experimentais apontam que, mesmo após a imobilização em matriz de sílica, a estrutura bi-dimensional, bem como as propriedades eletroquímicas do xerogel de pentóxido de vanádio são preservadas. A atividade catalítica do material obtido também foi avaliada na oxidação do cicloocteno e do estireno na fase líquida. O compósito xerogel V2O5/SiO2 obtido com tetraetiltrietóxisilano (TEOS), mediante catálise básica, o qual apresentou área superficial elevada (324 m2/g), e apresentou atividade catalítica em reações de oxidação do estireno e do cicloocteno na presença de PhIO como doador de oxigênio. Contudo, estes materiais apresentaram propriedades eletroquímicas inferiores as do xerogel de pentóxido de vanádio. Por outro lado, o comportamento eletroquímico óxido misto obtido com metiltrietóxisilano (MTES) é muito similar ao xerogel de V2O5; apresentando picos reversíveis ( par redox VV/IV: xe- + xLi+ + V2O5.nH2O ? LixV2O5.nH2O, em solução de LiClO4 0,1 mol.L -1 em acetonitrila). Além disso, a resposta eletroquímica á estável mesmo após sucessivos ciclos de oxidação e redução. Um aspecto interessante é que este compósito é formado por partículas esféricas de sílicas recobertas por xerogel de pentóxido de vanádio Neste contexto, pode-se afirmar que, o método empregado mostrou-se extremamente atrativo devido a sua simplicidade de realização, além de possibilitar um novo método de obtenção de materiais com potencial aplicação como dispositivos eletroquímicos, baterias, catalisadores e sensores químicos. / The synthesis, characterization and properties of new vanadium oxide silicon oxide composite xerogels with high vanadium content through formation of a complex network involving the condensation of polyoxovanadates in aqueous solution with concomitant hydrolysis and condensation of the silica alkoxide precursor have been the goal of this work. As a consequence, this procedure generated a homogeneous multicomponent material, in which Si-O-Si network is interpenetrated with V-V and V-OH-V polymeric chains, where a mutual \"solubility\" due to cross-links and entanglements was observed. In addition, the experimental data evidence that the vanadium pentoxide xerogel embedded in silica retains its bi-dimensional structure as well as its electrochemical properties. Besides, the catalytic activity of this material was evaluated in the oxidation of the cyclooctene and styrene in liquid phase. V2O5-SiO2 composite xerogels obtained from tetraethoxysilane under basic catalysis, present high surface area (324 m2/g) and have catalytic activities in alkene oxidation in the presence of PhIO as oxygen transfer agent and cyclooctene and styrene as substrates. However, these materials do not present a remarkable electrochemical property as evidenced by cyclic voltammetry. In contrast, the voltammetric behavior of the composites xerogel prepared with methyltriethoxysilane is quite similar to that found for V2O5 xerogel; showing reversible peaks (VV/IV redox pair: xe- + xLi+ + V2O5.nH2O LixV2O5.nH2O, in acetonitrile solutions containing 0.1 M LiClO4). Besides, the electrochemical response is stable under several successive redox cycles (over 50). An interesting feature is that is formed by silica spherical particles (4 to 8 micra) covered with V2O5 continuous polymeric network. Therefore, the synthetic approach applied in this study is extremely attractive due to its simplicity and can provide new strategies for tailoring new materials for electrochromic devices, batteries, catalysis and chemical sensing.