Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeopoldoOAR_TESE.pdf: 2477409 bytes, checksum: 8a0937fc273e62c20239012357028d11 (MD5) Previous issue date: 2012-03-02 / Amorphous silica-alumina and modified by incipient impregnation of iron, nickel, zinc and chromium were synthetized in oxide and metal state and evaluated as catalysts for the chloromethane conversion reaction. With known techniques their textural properties were determined and dynamics techniques in programmed temperature were used to find the acid properties of the materials. A thermodynamic model was used to determine the adsorption and desorption capacity of chloromethane. Two types of reactions were studied. Firstly the chloromethane was catalytically converted to hydrocarbons (T = 300 450 oC e m = 300 mg) in a fixed bed reactor with controlled pressure and flow. Secondly the deactivation of the unmodified support was studied (at 300 ?C and m=250 g) in a micro-adsorver provided of gravimetric monitoring. The metal content (2,5%) and the chloromethane percent of the reagent mixture (10% chloromethane in nitrogen) were fixed for all the tests. From the results the chloromethane conversion and selectivity of the gaseous products (H2, CH4, C3 and C4) were determined as well as the energy of desorption (75,2 KJ/mol for Ni/Al2O3-SiO2 to 684 KJ/mol for the Zn/Al2O3-SiO2 catalyst) considering the desorption rate as a temperature function. The presence of a metal on the support showed to have an important significance in the chloromethane condensation. The oxide class catalyst presented a better performance toward the production of hydrocarbons. Especial mention to the ZnO/Al2O3-SiO2 that, in a gas phase basis, produced C3 83 % max. and C4 63% max., respectively, in the temperature of 450 oC and 20 hours on stream. Hydrogen was produced exclusively in the FeO/Al2O3-SiO2 catalysts (15 % max., T = 550 oC and 5,6 h on stream) and Ni/SiO2-Al2O3 (75 % max., T = 400 oC and 21,6 h on stream). All the catalysts produced methane (10 ? 92 %), except for Ni/Al2O3-SiO2 and CrO/Al2O3-SiO2. In the deactivation study two models were proposed: The parallel model, where the product production competes with coke formation; and the sequential model, where the coke formation competes with the product desorption dessorption step. With the mass balance equations and the mechanism proposed six parameters were determined. Two kinetic parameters: the hydrocarbon formation constant, 8,46 10-4 min-1, the coke formation, 1,46 10-1 min-1; three thermodynamic constants (the global, 0,003, the chloromethane adsorption 0,417 bar-1, the hydrocarbon adsorption 2,266 bar-1), and the activity exponent of the coke formation (1,516). The model was reasonable well fitted and presented a satisfactory behavior in relation with the proposed mechanism / S?lica alumina amorfa e modificada por impregna??o incipiente de precursores de ferro, n?quel, zinco e cromo foram sintetizados na forma de ?xido e reduzidos, tendo sido posteriormente avaliados como catalisadores na convers?o de clorometano em hidrocarbonetos. Propriedades texturais e t?cnicas din?micas em temperatura programada foram usadas para a determina??o das propriedades ?cidas dos materiais. Um modelo termodin?mico para representar a capacidade de adsor??o e dessor??o de clorometano foi avaliado. Dois tipos de rea??es foram abordados. No primeiro, o clorometano foi convertido cataliticamente a hidrocarbonetos (T = 300 450 oC e m = 300 mg) em um reator de leito fixo catal?tico com controle de fluxo, press?o e vaz?o m?ssica e, no segundo, com o suporte puro (T = 300 oC e m = 250 mg) foi estudado a rea??o de desativa??o do catalisador pelo coque em um micro adsorvedor com monitoramento gravim?trico. O teor de metal no suporte (2,5 %) e o percentual de clorometano na mistura (10 %) foram mantidos constantes durante os experimentos. Com os resultados obtidos foram avaliadas a convers?o e a seletividade dos produtos gasosos, ou seja, H2, CH4, C3 e C4 bem como a energia da etapa de dessor??o (75,2 KJ/mol para o Ni/Al2O3-SiO2 e 684 KJ/mol para o catalisador Zn/Al2O3-SiO2), considerando a taxa de adsor??o do g?s em fun??o da temperatura. A presen?a do metal no suporte mostrou uma import?ncia significativa em termos de atividade na rea??o de condensa??o do clorometano. Os catalisadores na forma de ?xido apresentaram melhor desempenho para obten??o de hidrocarbonetos. ? poss?vel destacar o ZnO/Al2O3-SiO2 que , em termos de constituinte gasoso, produziu apenas C3 (M?x. de 83 %) e C4 (M?x. de 63%), respectivamente, na temperatura de 450 oC e 20 horas de rea??o,. O g?s hidrog?nio foi formado exclusivamente com os catalisadores FeO/Al2O3-SiO2 (M?x. de 15 %, T = 550 oC e tempo de rea??o de 5,6 h) e Ni/SiO2-Al2O3 (M?x. 75 %, T = 400 oC e tempo de rea??o de 21,6 h). Todos os catalisadores produziram o g?s metano (10 ? 92 %), salvo os do tipo Ni/Al2O3- SiO2 e CrO/Al2O3-SiO2. No estudo com o suporte puro foram propostos dois modelos de iii desativa??o, do tipo paralelo, onde a forma??o do produto compete com a forma??o de coque e o sequencial, onde a etapa de dessor??o ? a competidora. Com as equa??es do balan?o de massa baseadas no mecanismo proposto foram determinados duas constantes cin?ticas (a primeira de valor 8,01?10-4 min-1, relacionada ? etapa da forma??o de hidrocarbonetos e a segunda, 1,46?10-1 min-1, ao coque depositado no s?tio do material), tr?s constantes de equil?brio (a global 0,003, relativa ao clorometano 0,417 bar-1, e a de forma??o de hidrocarbonetos 2,266 bar-1) e o do perfil do fator de atividade (1,516). Em termos de ajustes, o modelo representou um comportamento satisfat?rio em rela??o ao mecanismo proposto

Environmental problems generated due the widespread use of fossil fuels has led the search for new energy alternatives. In this context, the biodiesel emerged as a product of great interest. However, the increase in the biofuel production leads to the production of large amounts of glycerol, which emerges as a cheap raw material with high functionality to produce different products such acrolein (currently it is obtained by selective propylene oxidation), 1,2-propanediol and others. In this study, previously, was performed a theorical and thermodynamic study of acrolein production from glycerol and others products. Catalytic tests from glycerol under different acid solid catalysts, such as materials based on alumina, niobium and zeolite, temperatures between 275 and 350°C and atmospheric pressure were performed. The catalysts were characterized by nitrogen physisorption, X-ray diffraction (XRD), temperature programmed desorption (TPD) and temperature programmed oxidation (TPO). The aim of this study is to evaluate the performance of catalysts and reaction temperature influence, in the formation of products as acrolein and acetol, main products of the reaction of dehydration of glycerol. / Problemas ambientais gerados devido ao uso generalizado de combustíveis fósseis têm levado a busca por novas alternativas energéticas. Nesse contexto, o biodiesel, surge como um combustível de grande interesse. Entretanto, o aumento na produção deste biocombustível acarreta a produção de grandes quantidades de glicerol, que por sua vez, desponta como uma matéria-prima com baixo valor de mercado e de grande funcionalidade para produção de diferentes produtos, tais como a acroleína (atualmente obtido pela oxidação seletiva do propeno), 1,2-propanodiol, entre outros. Neste trabalho, previamente foi realizado um estudo teórico e termodinâmico da reação de formação da acroleína e outras possíveis reações que podem ocorrer no sistema reacional. Testes catalíticos a partir do glicerol sob diferentes catalisadores sólidos ácidos, tais como materiais a base de alumina, nióbio e zeólita, temperaturas entre 275 e 350°C e pressão ambiente foram realizados. Os catalisadores foram caracterizados por fisissorção de nitrogênio, difratometria de raio-x (DRX), dessorção à temperatura programada (TPD) e oxidação à temperatura programada (TPO). O objetivo deste trabalho é a avaliação do desempenho de catalisadores e da influência da temperatura reacional na formação de produtos como a acroléina e acetol, principais produtos da reação de desidratação do glicerol. / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Liliane Ferreira (ljuvencia30@gmail.com) on 2018-10-15T15:41:01Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Jarbas Almeida de Melo - 2018.pdf: 7287109 bytes, checksum: 8e33ba1a3ef2d679e03ecdb4e368b53c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-10-16T10:13:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Jarbas Almeida de Melo - 2018.pdf: 7287109 bytes, checksum: 8e33ba1a3ef2d679e03ecdb4e368b53c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-16T10:13:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Jarbas Almeida de Melo - 2018.pdf: 7287109 bytes, checksum: 8e33ba1a3ef2d679e03ecdb4e368b53c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-09-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work the synthesis of catalysts was carried out with the objective of H2 production from gasification of ethanol in medium containing water under supercritical conditions. Based on reports from the literature, Cu, Ni and Mg were selected as components for the active phase, alumina (Al2O3) as catalysts support. The catalysts were prepared from aqueous solutions of nitrate salts precursors of Cu, Ni and Mg. The catalysts were characterized by X-ray fluorescence (FRX), scanning electron microscopy, thermogravimetric and thermal differential analysis (TG/ATD), X-ray diffraction (DRX) and textural analysis by N2 adsorption / desorption isotherms at -196 ° C. The TG/ATD analysis indicated that the calcination of the catalytic precursors was sufficient for the removal of water and decomposition of the nitrates of the metal salts precursors of the active phase. In the FRX analysis, the increase in the concentration of the metals in relation to the nominal values after the synthesis of the catalysts was characterized, with an increase of 20 to 40% depending on the metal due to the loss of water from the alumina support. The FRX analysis of the catalysts used in the catalytic tests shows that there was no significant leaching during the gasification process. DRX analysis have characteristic results that the metals are in amorphous form or dispersed in the form of small crystallites. Textural analysis of N2 adsorption / desorption isotherms indicated a reduction of approximately 60% in the specific surface area between the alumina and the calcined alumina and the specific area values between the alumina and the metal catalysts were kept close. The catalytic tests were performed at a pressure of 25 MPa and at temperatures of 400 to 650 ° C. A 10/1 molar water / ethanol solution was fed. In the catalytic tests H2, CH4, CO, CO2, C2H4, C2H6, C2H4O were obtained. The highest ethanol conversions were obtained at the temperature of 650 ° C for the catalysts NiO/Al2O3 and NiO-MgO/Al2O3, both 81%. The highest yield was 0.41 mol H2 / mol ethanol fed to the NiO / Al2O3 catalyst, at a temperature of 600 ° C. The highest selectivity at the temperature of 600 ° C was 39%, obtained by the NiO/Al2O3 catalyst. / Neste trabalho foi realizada a síntese de catalisadores com o objetivo da produção de H2 a partir da gaseificação de etanol em meio contendo água em condições supercríticas. A partir de relatos da literatura, foram selecionados Cu, Ni e Mg como componentes para a fase ativa e a alumina (Al2O3) como suporte dos catalisadores. Os catalisadores foram preparados a partir de soluções aquosas de sais de nitrato precursores de Cu, Ni e Mg. Os catalisadores foram caracterizados por fluorescência de raios X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises termogravimétrica e térmica diferencial simultânea (TG/ATD), difração de raios X (DRX) e análise textural por isotermas de adsorção/dessorção de N2 a -196°C. As análises de TG/ATD indicaram que a calcinação dos precursores catalíticos foi suficiente para a remoção da água e decomposição dos nitratos dos sais metálicos precursores da fase ativa. Nas análises de FRX ficou caracterizado o aumento da concentração dos metais em relação aos valores nominais, após a síntese dos catalisadores, com acréscimo de 20 a 40 % dependendo do metal, devido à perda de água do suporte de alumina. As análises FRX dos catalisadores utiilzados nos testes catalíticos mostraram que não houve lixiviação considerável durante o processo de gaseificação. Análises de DRX apresentaram resultados característicos de que os metais se encontram na forma amorfa ou dispersos na forma de pequenos cristalitos. Os resultados foram coerentes com as imagens de microscopia eletrônica de varredura. Análises textural por isotermas de adsorção/dessorção de N2 indicaram uma redução de aproximadamente 60% na área superficial específica entre a alumina e a alumina calcinada e mantiveram-se próximos os valores de área específica entre a alumina e os catalisadores metálicos. Os testes catalíticos foram realizados a uma pressão de 25 MPa e nas temperaturas de 400 a 650 °C. Foi alimentada uma solução de água/etanol na razão de 10/1 molar. Nos testes catalíticos foram obtidos H2, CH4, CO, CO2, C2H4, C2H6, C2H4O. As maiores conversões de etanol foram obtidas na temperatura de 650 °C para os catalisadores de NiO/Al2O3 e NiO-MgO/Al2O3, ambas 81 %. O maior rendimento obtido foi de 0,41 mol H2/mol etanol alimentado para o catalisador de NiO/ Al2O3, na temperatura de 600 °C. A maior seletividade na temperatura de 600 °C foi de 39 %, obtida pelo catalisador de NiO/Al2O3.

Foram realizados ensaios tribológicos de deslizamento do par Si3N4-Al2O3, lubrificado com água, na configuração esfera contra disco, sendo a esfera de nitreto de silício e o disco de alumina para investigar a influência da velocidade de deslizamento, da carga aplicada e da temperatura no coeficiente de atrito. As esferas de nitreto de silício e os discos de alumina foram caracterizados determinando-se: densidades, dureza Vickers, módulo de elasticidade e tenacidade à fratura. Os ensaios foram realizados com rugosidade inicial nos discos de Rrms = 352 nm. O regime de ultra baixo coeficiente de atrito (UBCA, &#956; < 0,01) foi atingido após um período de running-in de aproximadamente uma hora e o coeficiente de atrito ficou na faixa de &#956; = 0,008 a &#956; = 0,002. Os resultados mostraram que este sistema deslizante tem características hidrodinâmicas, pois o coeficiente de atrito diminuiu com o aumento da velocidade de deslizamento. Uma variação suave da carga aplicada fez com que o coeficiente de atrito permanecesse no regime de UBCA, com a carga aplicada variando de 54 N até 94 N. Em temperaturas menores ou iguais a 11°C o sistema não atingiu o regime de UBCA e o coeficiente de atrito final ficou da ordem de centésimos. Foi observado o fenômeno de UBCA em temperaturas de 30 e 40°C. No entanto, nestas temperaturas, a baixa viscosidade da água não deveria permitir que o sistema atingisse o regime de UBCA. A análise dos dados possibilitou inferir que durante o regime de UBCA o sistema desliza num regime de lubrificação mista, sendo lubrificação hidrodinâmica, devido ao filme de água, somada a lubrificação limite, devido às camadas hidratadas formadas nas superfícies das cerâmicas. Os resultados mostraram que a temperatura influencia no desgaste das cerâmicas. A determinação do volume desgastado possibilitou observar que durante os ensaios a alumina sofre menos desgaste que o nitreto de silício e que o desgaste de ambas cerâmicas aumenta com o aumento da temperatura. / Tribological tests were conducted in a ball on disk setup, using water as lubricant. Were used a silicon nitride ball and alumina disk. The tests were conducted to investigate the effects of sliding speed, applied load and temperature on friction coefficient. The silicon nitride balls and alumina disks were characterized by determining density, Vickers hardness, elastic modulus and fracture toughness. The tests were conducted with initial roughness on the disk surface of 352 nm. The ultra low friction coefficient regime (ULFC, &#956; < 0.01) was reached after a running-in period of approximately one hour and the friction coefficient remains in the range of &#956; = 0.008 a &#956; = 0.002 during this steady state regime. The results showed that this sliding system has hydrodynamic characteristics, because the friction coefficient decreased with increasing of the sliding speed. With an smooth variation of the applied load the system remained in the ULFC regime, when the applied load varied from 54 N up to 94 N. At temperatures below or equal to 11°C the system did not reach the ULFC regime and the final friction coefficient was the order of hundredths. We observed the ULFC phenomenon at temperatures of 30 and 40°C. However, at these temperatures, the water viscosity is low and should not allow the system to reach the ULFC regime. The data analysis allowed infer that during the ULFC regime the system slides with a mixed lubrication regime, hydrodynamic plus limitrofe, the first due to water film and the second due to the hydrated layer formed on the ceramics surfaces. The results showed a influences of temperature in the ceramics wear. The results of the worn volume allowed to observe that during the tests alumina suffers less wear than the silicon nitride, and the ceramics wear increases with increasing temperature.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A viabilidade econÃmica da produÃÃo do biodiesel depende do uso do glicerol, subproduto com estrutura multifuncional, considerado matÃriaâprima bio-renovÃvel, de grande potencial para ser transformado a combustÃveis ou produtos quÃmicos de maior valor agregado. Com o intuito de contribuir para o desenvolvimento dessa linha de pesquisa, foi realizado estudo do potencial catalÃtico da &#947;-Al2O3 modificada com Ãxido de molibdÃnio e promotores (Cu, Ni ou Co), na reaÃÃo de desidrataÃÃo do glicerol a intermediÃrios quÃmicos com aplicaÃÃo industrial. A estratÃgia foi sintetizar esferas de Al2O3 por mÃtodo hÃbrido, as quais apresentam interessantes propriedades estruturais, texturais e quÃmicas para em seguida impregnar com precursores dos metais via mÃtodo nÃo-convencional (Pechini). A composiÃÃo dos materiais foi escolhida com o objetivo de avaliar o efeito bifuncional causado pela combinaÃÃo das propriedades Ãcido/bÃsicas e redox de catalisadores de molibdÃnio suportado em alumina. Para fins comparativos foi testado catalisador comercial Ni-Mo/Al2O3 com elevada acidez e porosidade. Os catalisadores foram caracterizados por: ICP-OES, FRX, TGA/DTA, DRX, MEV, IV, TPR-H2, TPD-CO2, isotermas de adsorÃÃo/dessorÃÃo de N2, e acidez atravÃs de adsorÃÃo de piridina. O desempenho dos catalisadores foi avaliado na desidrataÃÃo do glicerol, sob fluxo de N2 ou H2, a 1atm e 250ÂC. As mudanÃas na atividade e seletividade devido à troca do gÃs de arraste estÃo associadas a alteraÃÃes nas propriedades Ãcido/redox dos catalisadores, como sugerido pelas medidas de acidez e TPR-H2. AcroleÃna foi o principal produto observado para todos os catalisadores, porÃm a amostra contendo cobre (CuMoAl), mostrou maior atividade catalÃtica e superior seletividade a Ãlcool alÃlico, bem como produÃÃo do 1-propanol; o que està associado a transferÃncia de hidrogÃnio. Essa seletividade concorda com resultados de TPR-H2, que mostram maior influÃncia do cobre sobre a reduÃÃo do Ãxido de molibdÃnio, quando comparado aos promotores (Co ou Ni). Ao final sÃo propostos passos reacionais envolvidos na conversÃo do glicerol a Ãlcool alÃlico. / The economic viability of biodiesel production depends of the use of glycerol, by-product with multifunctional structure, considered a bio-renewable feedstock of great potential to be transformed to fuel or higher value-added chemicals products. In order to contribute to the development of this research area, study was carried out in order to explore the catalytic potential &#947;-Al2O3 modified with molybdenum oxide and promoter (Cu, Ni or Co) in the glycerol dehydration reaction to chemical intermediates with industrial application was performed. The strategy was to synthesize Al2O3 spheres by hybrid method with interesting structural, textural and chemical properties for then impregnating with precursors of metals via unconventional method (Pechini). The material composition was chosen with the aim of evaluating the bifunctional effect caused by the combination of acid-base and redox properties of molybdenum catalysts supported on alumina. For comparison was evaluated commercial Ni-Mo/Al2O3 catalyst with high acidity and porosidade. The catalysts were characterized for: ICP-OES, XRF, TGA/DTA, XRD, SEM, IR, H2-TPR, TPD-CO2, N2 adsorption/desorption isotherms, and acidity measurements through pyridine adsorption. The catalytic performance was evaluated in the glycerol dehydration under N2 or H2 flow at atmospheric pressure and 250ÂC. The modification in the activity and selectivity due to the change of carrier gas are attributed to the changes of acid/redox properties of the catalyst, as suggested by acidity measurements and TPR-H2. Acrolein was the main product observed for all catalysts, but the cupper containing catalyst (CuMoAl) showed higher catalytic activity and, and superior selectivity to allyl alcohol, as well as the production of 1-propanol, which is due to the hydrogen transfer. This selectivity agrees with H2-TPR results, which show stronger effect of the copper over the molybdenum oxide reduction, if compared to the others promoter (Co or Ni). At the end it is proposed the reaction steps mechanism for the glycerol conversion to allyl alcohol.

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.

Orientadores: Antonio José Gomez Cobo, César Augusto Moraes de Abreu / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freire_EleonoraMariaPereiradeLuna_D.pdf: 2485469 bytes, checksum: 5c15bdbbb73bd51d623eb4811e9d2248 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Os catalisadores à base de paládio apresentam particular interesse para o tratamento de gases de exaustão automotiva, notadamente no caso da combustão do etanol. O presente trabalho tem o objetivo de estudar as propriedades físico- químicas de catalisadores Pd - Fe e Pd - Co suportados em alumina modificada pelo óxido de cério. Para tanto, catalisadores modelo foram preparados através do método de impregnação por via úmida, empregando-se sais precursores à base de nitrato dos metais, e os suportes Al2O3, CeO2 e CeO2/Al2O3. Os catalisadores obtidos tiveram seus teores metálicos determinados por meio de espectrofotometria de absorção atômica, tendo sido caracterizados através de adsorção de nitrogênio (método B.E.T), espectroscopia no infravermelho, difração de raio-X, redução à temperatura programada. Os sistemas preparados foram avaliados pela reação catalítica de oxidação do etanol em fase gasosa em um microreator tubular de leito fixo, operando a pressão atmosférica e a temperatura de 3500 C. Os catalisadores preparados apresentam frações mássicas em torno de 2 % para o Pd, e de 1% para os aditivos Fe ou Co. A adição de Pd, Pd-Fe e Pd-Co aos suportes Al2O3 e CeO2/Al2O3 não levou a modificações, nos volumes dos poros e nas áreas superficiais específicas. Esses resultados mostram que a adição dos metais pouco influenciam nas características texturais. Enquanto para os bimetálicos suportados em céria, há a hipótese da existência de microporos apesar de ter ocorrido diminuições relativas das áreas superficiais específicas os volumes dos poros permanecem constantes. Na reação de oxidação do etanol, os resultados das análises cromatográficas levam a concluir que a introdução dos aditivos cobalto e ferro ao paládio provoca redução de eficiência na conversão do etanol para os sistemas CeO2 e CeO2/Al2O3. A adição do cobalto ao paládio na alumina aumenta a conversão e apresenta alto rendimento para a oxidação do etanol e o catalisador paládio suportado em céria apresenta conversão menor do que o Pd-Co sobre alumina porém rendimentos semelhantes / Abstract: Palladium based catalysts have been, applied at the treatment of the automotive gas exhaustion, particularly in the case of ethanol combustion. In this context, the actual work has the aim to study the physical and chemical properties of the Pd, Pd-Fe and Pd-Co catalysts supported in alumina, ceria and alumina modified by the cerium oxide. The wet impregnation method was used to develop the model catalysts. Precursor salts metal nitrates as well as the supports Al2O3, CeO2 and CeO2/Al2O3, were used for this purpose. The catalysts were characterised by the methods of BET-N2, infrared spectroscopy (I.R), X- ray diffraction (XRD) and reduction at programmed temperature (TPR). The contents of the metal impregnated in the catalysts was quantified by atomic absorption spectrophotometry (A.A.S.). A fixed-bed tubular microreactor was used to evaluate the performance of the catalysts in the oxidation of ethanol in gas phase, at the atmospheric pressure and temperature of 350o C. The mass fractions observed for the palladium catalysts and those that had Fe and Co as additive, were around 2% and 1%, respectively. The addition of the Pd, Pd-Fe and Pd-Co to the alumina support and alumina modified by cerium oxide does not prove modification into they capacity of the porous and surface areas. This results prove that the addition of metals has no power to the textural characteristics. Whereas the supported bimetallic system in ceria has the theory of the existence of micropores despite of a relative decrease of specific surface areas, the capacity of porous remains stable. The ethanol oxidation reaction, and the results of the cromatographicas analysis conclude that the introduction of cobalt and iron into the palladium decreases the efficacy of ethanol conversion into the CeO2 and CeO2/Al2O3 systems. The addition of cobalt into the palladium in alumina increases the conversion and introduces high performance for the ethanol oxidation and the palladium catalyst supported by cerium shows minor , conversion than to the cobalt-palladium upom alumina, but with the same results / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

O propósito deste estudo foi avaliar a resistência adesiva ao cisalhamento de um cimento resinoso à alumina densamente sinterizada testando o tratamento superficial feito pelo fabricante. O cimento utilizado foi o Multilink (Ivoclar Vivadent) e a alumina foi a Procera®Alumina (Nobel Biocare) constituída por 99,9 % de óxido de alumínio densamente sinterizado. Trinta e dois cilindros de alumina foram confeccionados pela Nobel Biocare, onde um dos extremos deste cilindro recebeu o tratamento superficial e o outro não. Para a aplicação do cimento resinoso sobre os cilindros de alumina, utilizou-se uma matriz de Teflon com um orifício central de 3,5mm de diâmetro por 3,0mm de profundidade. Foram determinados 4 grupos experimentais: Grupo 1 superfície sem tratamento; Grupo 2 superfície sem tratamento e com aplicação de adesivo; Grupo 3 - superfície com o tratamento realizado pelo fabricante; Grupo 4 superfície com tratamento realizado pelo fabricante e com adesivo. Após a aplicação do cimento nos 4 grupos, os espécimes foram armazenados em água deionizada a 37ºC durante 24h, sendo, em seguida, montados em uma máquina universal de ensaios para realização dos testes de resistência ao cisalhamento. Os resultados foram submetidos à análise de variância a dois critérios e ao teste de Tukey para comparação entre os grupos. A superfície tratada (grupo 3) apresentou valores significativamente maiores que todos os outros grupos. A presença do adesivo diminuiu a resistência adesiva quando aplicado na superfície tratada, mas não deu diferença significante quando aplicado na superfície sem tratamento. / The aim of this study was to investigate the shear bond strength between a resin cement and densely sintered alumina treated by the fabricant. The resin cement used was the Multilink (Ivoclar Vivadent) and the alumina the Procera®Alumina (Nobel Biocare) made with 99,9% of densely sintered aluminum oxide. Thirty two alumina cylinders were made by Nobel Biocare, and in one of the extremes was applied a own`s fabricant surface treatment. For the application of the cement, a Teflon matrix with a central hole (diameter of 3,5 mm and a height of 3,0 mm) was used. Four groups were created: Group 1 surface without treatment; Group 2 - surface without treatment and with adhesive; Group 3 surface with the own`s fabricant treatment; Group 4 - surface with the own`s fabricant treatment with adhesive. After the cement application, the specimens were stored in water at 37º C for 24 hours. Then the samples were placed in a universal testing machine for making the shear strength test. Statistical analysis was performed with two-way analysis of variance (ANOVA), and paired comparisons between groups were done with Tukey`s multiple comparison. Higher significant values were detected for Group 3 when compared with all the other groups. The adhesive decreased the shear bond strength when laid on the treated surface, and there were no difference when laid on the untreated surface.

O uso do hidrogênio, como vetor energético, representa uma opção promissora a fim de se reduzir a dependência dos combustíveis fósseis e controlar a emissão de poluentes na atmosfera. Atualmente, uma das rotas mais propícias para produção de hidrogênio envolve a reação de reforma a vapor de álcoois utilizando-se catalisadores de níquel suportados em alumina. O níquel é amplamente utilizado em catálise devido ao baixo custo e à elevada atividade para ruptura da ligação C-C. A alumina, por sua vez, promove maior dispersão do metal ativo devido aos valores elevados de área superficial das estruturas cristalinas de transição, sobretudo da fase gama, característica esta diretamente relacionada às condições de síntese. A incorporação de lantânia, como aditivo, tem sido considerada por moderar a acidez da superfície do suporte e minimizar a deposição de carbono no catalisador durante a reação de reforma. Tendo em vista que a atividade dos catalisadores na reação de reforma é função das características físicas e químicas desses materiais, avaliou-se, no presente trabalho, a rota de síntese por coprecipitação de hidróxidos em associação ao uso de surfactante e tratamento solvotérmico. A rota de mistura de pós de óxido de níquel com alumina, ambos preparados por precipitação individual, foi adotada para comparação dos resultados obtidos por coprecipitação. Nas condições otimizadas do processo, estudou-se o efeito da adição de óxido de lantânio nas propriedades dos materiais sintetizados. Verificou-se que o método de coprecipitação permitiu a obtenção de óxidos mistos com elevada área superficial (na faixa de 170 a 260 m2g-1), ao passo que a mistura de óxidos conduziu à formação de pós constituídos por fases distintas de alumina e óxido de níquel, com menor área superficial (na faixa de 60 a 180 m2.g-1). Após avaliação do comportamento de redução do óxido de níquel contido nesses materiais, as propriedades dos pós obtidos foram correlacionadas com o desempenho na produção de hidrogênio pela reforma do etanol. De acordo com os resultados, o catalisador preparado por coprecipitação apresentou menor atividade na produção de hidrogênio, comparativamente aos materiais obtidos por coprecipitação em associação com tratamento solvotérmico e mistura de óxidos. Em contraste, verificou-se uma menor quantidade de carbono acumulado sobre o catalisador preparado por coprecipitação, indicativo da elevada estabilidade catalítica deste material durante a reação de reforma. / Hydrogen use as an energy vector represents a promising option in order to reduce the dependence on fossil fuels and to control the emission of pollutants into the atmosphere. Nowadays, one of the most important routes for hydrogen production includes steam reforming reactions of alcohols over alumina-supported nickel catalysts. Nickel is largely applied in catalysis because of its low cost and high activity for C-C bond rupture. Alumina, in turn, promotes appropriate dispersion of the active metal due to the high surface area values of its transition crystalline structures, especially gamma phase. These characteristics are related to synthesis conditions. Incorporation of lanthana as an additive has been considered to control alumina surface acidity and to inhibit catalyst deactivation by carbon deposition during reforming reaction. Considering that catalyst activity is a function of materials physical and chemical properties, it was evaluated in this work powder synthesis route by coprecipitation in association with surfactant templating method and solvothermal treatment. Mechanical milling of nickel oxide and alumina powders, which were individually prepared by chemical precipitation, was adopted for comparison purposes. Under optimized preparation conditions, the effect of lanthanum oxide addition on the materials properties was studied. It was verified that coprecipitation allowed the production of high surface area mixed oxides (170-260 m2g-1). Mechanical mixture led to the formation of materials constituted by alumina and nickel oxide phases, with low surface area (60-180 m2.g-1). After evaluation of nickel oxide reduction behavior, in hydrogen atmosphere, a correlation between properties and performance in hydrogen production by ethanol steam reforming was established. According to the results, the catalyst prepared by coprecipitation was less active for hydrogen generation compared to the ones obtained by coprecipitation followed by solvothermal treatment and mechanical milling methods. In contrast, the lowest amount of carbon deposits was found on the catalyst prepared by coprecipitation, which is an indicative of the high catalytic stability during reforming reaction.

Compósitos de matriz metálica combinam diferentes classes de materiais a fim de obter novas propriedades, superiores às dos materiais originais. A adição de partículas cerâmicas (reforço) em ligas de cobre pode melhorar suas propriedades mecânicas sem gerar grande perda na condutividade elétrica. Este trabalho teve como objetivo processar e estudar a microestrutura e propriedades (condutividade elétrica, dureza e fratura) de compósitos à base de cobre reforçados com alumina e céria. As amostras foram processadas pela técnica de metalurgia do pó: pesagem, mistura (sem bolas por 30min a 46 rpm), compactação (uniaxial à frio com pressão de 1080 Mpa por 10s) e sinterização (800°C por 6h sob vácuo de 10-5 torr). As análises de MO, MEV, EDS e DRX (com refinamento Rietveld) indicaram boa coalescência das partículas, formando superfície continua e com baixa porosidade. A alumina formou regiões aglomeradas da ordem de 20 &mu;m, a céria ficou finamente dispersa nos contornos de grão do cobre com algumas regiões aglomeradas, o cromo formou regiões de cerca de 100 &mu;m e não teve distribuição completamente uniforme ao longo da matriz, a prata formou solução sólida com o cobre e, durante o resfriamento lento, formou precipitados menores do que 5 &mu;m uniformemente dispersos no interior dos grãos de cobre. Os compósitos apresentaram condutividade elétrica entre 15 e 40 %IACS, dureza entre 62 e 88 HV5 e as fractografias apresentaram fratura mista e regiões indicando boa adesão matriz-reforço. Em relação ao cobre puro, foi observado efetivo aumento na dureza (cerca de 2x), porém, em todos os compósitos, o acréscimo da fase cerâmica acarretou na diminuição da condutividade elétrica. Os compósitos de Cu-8%(Al2O3, CeO2) foram os que apresentaram melhor equilíbrio entre essas duas propriedades, com condutividade de 40 e 38 %IACS e dureza de 63 e 69 HV5. / Metal matrix composites combine different classes of materials to obtain new properties, superior to those of the original materials. The addition of ceramic particles (reinforcement) in copper alloys could improve their mechanical properties without generating great loss in electrical conductivity. The aim of this work was to process and study the microstructure and properties (electrical conductivity, hardness and fracture) of copper-based composites reinforced with alumina and ceria. The samples were processed by the powder metallurgy technique: weighing, blending (no balls for 30 min at 46 rpm), compaction (cold uniaxial at 1080 MPa for 10s) and sintering (800°C for 6 h under vacuum of 10-5 torr). Analysis of OM, SEM, EDS and XRD (with Rietveld refinement) indicated good coalescence of the particles, forming continuous surface with low porosity. The alumina formed agglomerated regions with approximately 20 &mu;m, the ceria was finely dispersed in the grain boundary of the copper with some agglomerated regions, the chromium formed regions of about 100 &mu;m and have a non-uniform distribution throughout the matrix, the silver formed solid solution with copper and, during slow cooling, formed precipitates smaller than 5 &mu;m, uniformly dispersed inside the copper grains. The composites presented electrical conductivity between 15 and 40 %IACS, hardness between 62 and 88 HV5 and the fractographs presented mixed fracture and regions indicating good matrix-reinforcement adhesion. In relation to pure copper, it was observed an increase in hardness (about 2x), however, in all the composites, the increase of the ceramic content led to a decrease in the electrical conductivity. The Cu-8%(Al2O3, CeO2) composites showed the best balance between these two properties, with conductivity of 40 and 38 %IACS and hardness of 63 and 69 HV5.