[ES] El agua es esencial para la vida. La presente Tesis ha estudiado el uso de ozono y peroximonosulfato como oxidantes en tratamientos de agua para el control de subproductos de desinfección o degradación de contaminantes. La pre-ozonización del agua natural, se consideró como un tratamiento general del agua potable capaz de minimizar la formación de subproductos de la desinfección (DBP). En esta tesis, sin embargo, se ha demostrado que la pre-ozonización de aguas superficiales que contienen cianobacterias comunes, no es un tratamiento adecuado para controlar los DBP basados en cloración (trihalometanos, ácidos haloacéticos, halonitrilos, halocetonas y tricloronitrometano). Los procesos de oxidación avanzada (POAs) basados en ozono y peroximonosulfato se consideran algunas de las tecnologías preferibles para la degradación de contaminantes del agua. Esta tesis ha demostrado que la funcionalización adecuada del carbón activo mediante tratamiento químico da como resultado una funcionalización superficial del carbón con una gran población de grupos funcionales de oxígeno capaces de depositar pequeñas nanopartículas de cobalto. El material resultante exhibe una actividad catalítica para la activación del PMS y la degradación del fenol superior a la mayoría de los estudios previos en este campo. También ha mostrado la posibilidad de desarrollar catalizadores de ozonización libres de metales altamente activos basados en grafito de alta área superficial hidroxilado en los bordes o en nanodiamantes sp2 / sp3 defectuosos. / [CA] L'aigua és essencial per a la vida. La present Tesi ha estudiat l'ús d'ozó i peroximonosulfat com oxidants en tractaments d'aigua per al control de subproductes de desinfecció o degradació de contaminants. La pre-ozonació de l'aigua natural, es va considerar com un tractament general de l'aigua potable capaç de minimitzar la formació de subproductes de la desinfecció (DBP). En aquesta tesi, però, s'ha demostrat que la pre-ozonació d'aigües superficials que contenen cianobacteries comuns, no és un tractament adequat per controlar els DBP basats en cloració (trihalometans, àcids haloacétics, halonitrilos, halocetones i tricloronitrometà). Els processos d'oxidació avançada (POAs) basats en ozó i peroximonosulfat es consideren algunes de les tecnologies preferibles per a la degradació de contaminants de l'aigua. Aquesta tesi ha demostrat que la funcionalització adequada del carbó actiu mitjançant tractament químic dóna com a resultat una funcionalització superficial de l'carbó amb una gran població de grups fun-cionals d'oxigen capaços de dipositar petites nanopartícules de cobalt. El material resultant exhibeix una activitat catalítica per a l'activació del PMS i la degradació del fenol superior a la majoria dels estudis previs en aquest camp. També ha mostrat la possibilitat de desenvolupar catalitzadors d'ozonització lliures de metalls altament actius basats en grafit d'alta àrea superficial hidroxilat en les vores o en nanodiamants sp2 / sp3 defectuosos. / [EN] Water is essential for life. The present Thesis studied the use of ozone and peroxymonosulfate as oxidants in water treatments for disinfection by-products control or pollutant degradation. Pre-ozonation of natural water was considered as a general drinking water treatment able to minimize the formation of DBPs. In this Thesis, however, it has been demonstrated that pre-ozonation of surface water containing common cyanobacteria is not a suitable treatment for controlling chlorination-based DBPs (trihalomethanes, haloacetic acids, haloace-tonitriles, haloketones and trichloronitromethane). AOPs based on ozone and peroxymonosulfate are considered to be some of the preferable technologies for water pollutant degradation. This Thesis has shown that appropriate activated carbon functionalization by chemical treatment results in a surface functionalization with a large population of oxygen functional groups able to deposit small cobalt nanoparticles. The resulting material exhibits a catalytic activity for PMS activation and phenol degradation superior to most of the previous studies in the field. It has also shown the possibility of developing highly active metal-free ozonation catalysts based on edged-hydroxylated high surface area graphite or defective sp2/sp3 nanodiamonds. / Bernat Quesada, F. (2021). Ozone and peroxymonosulfate as oxidants in water treatments for disinfection by-products control or pollutant degradation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174887 / TESIS

En la presente Tesis Doctoral se centra en la síntesis de óxidos con estructura perovskita y espinela para las reacciones electroquímicas de reducción de oxígeno (ORR), evolución de oxígeno (OER) y evolución de hidrógeno (HER). Debido a que los óxidos metálicos poseen una baja conductividad eléctrica y baja área superficial que limitan sus aplicaciones catalíticas se mezclan con materiales de carbón para mitigar estas dos desventajas. Además, los materiales de carbón juegan un papel fundamental en las reacciones catalíticas favoreciéndolas debido a un efecto sinérgico con los óxidos metálicos. Los óxidos tipo perovskita LaB1-xB'xO3 (donde B es Mn o Ni y B' es Co) se sintetizaron a través de un método sol-gel. Tal como se puede observar en la formulación en este tipo de perovskitas se realiza una sustitución parcial del catión B con otro metal de transición 3d con el fin de modificar las propiedades fisicoquímicas y de este modo mejorar la actividad catalítica. Los materiales obtenidos presentan una buena actividad catalítica tanto en la ORR como en la OER. Del conjunto de materiales obtenidos se ha observado que los materiales. LaMn1-xCoxO3/ Vulcan presentan una buena actividad catalítica en la ORR, mientras que los materiales LaNi1-xCoxO3/ Vulcan tienen un mejor comportamiento en la OER. Además los materiales presentan una buena estabilidad y en el caso de la ORR una buena tolerancia al metanol. Además, con el fin de incrementar el número de sitios catalíticos en superficie se ha modificado la relación atómica de lantano y manganeso durante la síntesis y se ha obtenido materiales con una buena actividad catalítica debido al aumento de sitios catalíticos de Mn en la superficie debido a la formación de nuevas fases cristalinas catalíticamente activas. Los óxidos con estructura tipo espinela CuFe2O4 se han sintetizado mediante un método solvotermal con el fin de obtener nanopartículas para la ORR. Además, con el fin de mejorar las propiedades físicas, el óxido posteriomente se ha sometido a un tratamiento térmico a diferentes temperaturas pudiéndose observar que la temperatura afecta a la formación de nuevas fases cristalinas más activas catalíticamente y al tamaño promedio de los cristales. Por lo tanto, el tratamiento térmico es una buena forma de modificar la actividad catalítica de estos óxidos. Para el estudio de la HER se han sintetizado nanopartículas de Co3O4 mediante un método de nanocasting, y con el fin de mejorar su comportamiento catalítico se ha dopado con Cu dando lugar a la formación de las espinelas CuCo2O4. Los óxidos obtenidos se han mezclado físicamente con un carbón activado de alta área superficial que mejora la actividad catalítica de los óxidos debido a un efecto sinérgico de ambos materiales. En general, los materiales sintetizados durante la elaboración de esta Tesis Doctoral presentan un buen comportamiento catalítico para las reacciones electroquímicas comentadas y, por lo tanto, se pueden considerar como materiales alternativos para sustituir a los actuales basados en metales nobles.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver potenciais materiais para aplicações automotivas, em particular como insertos para assento de válvula em motores de combustão interna à gasolina. O desenvolvimento compreendeu as etapas de processamento dos materiais via metalurgia do pó, tratamento térmico, caracterização microestrutural e mecânica, usinagem e desgaste dos mesmos. O desenvolvimento objetivou principalmente a redução de custo e a aplicação de elementos menos poluentes, excluindo-se, por exemplo, a aplicação do Co devido ao seu alto custo e do Pb devido aos seus efeitos toxicológicos e prejudiciais ao meio ambiente. A realização de uma pesquisa minuciosa na busca de patentes relacionadas indicou que os materiais estudados apresentam composições particulares, e, portanto inéditas. Os resultados encontrados nos ensaios de dureza e de resistência à compressão radial nas amostras tratadas termicamente apresentaram resultados superiores aos da liga comercial atualmente em uso. Testes de usinabilidade em amostras sem tratamento térmico apresentaram comportamento similar ao da liga comercial, indicando que a usinabilidade do material praticamente não foi afetada com a mudança na composição química. Após a etapa de tratamento térmico, as ligas obtidas apresentaram valores de esforços de corte superiores aos do material comercial. Os resultados dos testes de desgaste abrasivo em amostras tratadas termicamente apresentaram menores valores de coeficientes de atrito e perda de massa em todos os casos em relação ao material comercial. Este comportamento é devido aos benefícios introduzidos pelo tratamento térmico executado e pela adição de alguns elementos resistentes ao desgaste na forma de carbonetos de Nb e Ti/W. Os resultados dos esforços de corte apresentaram boa concordância com os resultados dos ensaios de desgaste. Os materiais produzidos apresentam-se como potenciais candidatos para substituir, com vantagens, inserto para assento de válvula a base de Fe-Co em motores de combustão interna a gasolina. / The aim of this work was the development of materials for automotive applications, in particular, valve seat inserts for gasoline combustion engines. The development involved the following activities: processing by powder metallurgy techniques, heat treatment, mechanical and microstructural characterization, machining and wear of materials. This work was undertaken aiming cost reduction of this component by the use of cheaper and less pollutant elements, eliminating the presence of Co and Pb due to their high cost and toxicological effects, respectively. The accomplishment of a thorough research into patents revealed that the materials studied here present particular compositions and were not yet produced. The results of hardness measurements and the transverse radial strength of the studied materials, after heat treatment, revealed superior properties than the commercial alloys applied at the moment. The machining tests of the material without heat treatment indicated a similar behaviour in comparison to the commercial alloy, suggesting that the new alloy chemistry composition was not deleterious in this sense. After heat treatment, the obtained alloys presented a cutting force increase in relation to the commercial alloy. Wear tests results of heat treated materials presented smaller friction coefficient and mass loss than the commercial alloy, in all cases. This was especially achieved due to the advantages offered by heat treatment allied to the addition of NbC and Ti/W carbides. The materials obtained here showed to be potential candidates to substitute with advantages, valve seat inserts made of Fe-Co alloys for gasoline combustion engines.

Os materiais nanoestruturados vêm sendo extensivamente estudados, não somente pelas novas propriedades e suas possíveis aplicações tecnológicas, mas também pela busca de uma melhor compreensão dos aspectos físicos e químicos causados por suas reduzidas dimensões. A céria (CeO2) tem despertado grande interesse nas últimas décadas, pois tem papel vital em tecnologias emergentes para aplicações em setores que vão desde a área ambiental através do desenvolvimento de novos catalisadores, passando pela área energética com o desenvolvimento de células de combustível em estado sólido e em novas tecnologias como a spintrônica por meio do desenvolvimento de novos materiais, os óxidos magnéticos diluídos. As propriedades físico-químicas da céria são diretamente dependentes do método de síntese e da morfologia das partículas. Nesse contexto, esse trabalho teve como objetivo realizar a síntese através dos métodos dos precursores poliméricos e hidrotérmico assistido por micro-ondas e a caracterização físico-química de nanopartículas do sistema Ce(1-x)MxO2 (M = Cu, Co). Ensaios catalíticos destes pós foram realizados para verificar sua eficácia como catalisadores na reação de oxidação preferencial de monóxido de carbono, e na produção de hidrogênio através da reforma a vapor de etanol. As amostras foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia UV-Visível, EPR, Raman e fotoluminescência, BET, microscopia eletrônica de varredura e transmissão e TPR. As amostras sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos são constituídas por nanopartículas com tamanho da ordem de 30 nm, enquanto que as amostras sintetizadas pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas são constituídas por nanobastões com tamanho da ordem de 10 nm de diâmetro por 70 nm de comprimento. Dentre as amostras sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos, o catalisador Ce0,97Cu0,03O2 foi o que apresentou o melhor resultado na conversão do CO (100%)(CO-PROX), e o catalisador Ce0,80Co0,20O2 apresentou 100% de conversão de etanol. Para as amostras sintetizadas pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas o catalisador Ce0,97Cu0,03O2 foi o que apresentou o melhor resultado na conversão do CO (85%)(CO-PROX), e todos os catalisadores com cobalto apresentaram 100% de conversão de etanol. As caracterizações físico-químicas revelaram que diferentes espécies de cobre/cobalto presentes nos catalisadores, o teor de cobre/cobalto presente e as interações entre o cobre/cobalto e o suporte de CeO2 são os fatores que mais contribuem na eficiência dos catalisadores. / Nanostructured materials have been extensively studied, not only by new properties and their possible technological applications, but also by the search for a better understanding of the physical and chemical aspects caused by its small size. Ceria (CeO2) have attracted great interest in recent decades, because it plays a vital role in emerging technologies for applications in sectors ranging from environmental area through the development of new catalysts, passing by the energy area with the development of solid state fuel cells and in new technologies such as spintronics through the development of new materials, the diluted magnetic oxides. The physico-chemical properties of ceria are directly dependent on the synthesis method and the morphology of the particles. In this context, this study aimed the synthesis via polymeric precursors and microwave-assisted hydrothermal methods and the physico-chemical characterization of nanoparticles from the Ce(1-x)MxO2 (M = Cu, Co) system. Catalytic tests of the powders were carried out to verify its efficiency as catalysts on carbon monoxide preferential oxidation reaction, and hydrogen production by steam reforming of ethanol. The samples were characterized by X-ray diffraction, UV-visible, EPR, Raman and photoluminescence spectroscopies, BET, scanning and transmission electron microscopy and TPR. Samples synthesized by polymeric precursors method consist of nanoparticles with sizes of about 30 nm, while the samples synthesized by microwave-assisted hydrothermal method consist of nanorods with 10 nm average diameter and 70 nm length. Among the samples synthesized by the polymeric precursors method, Ce0,97Cu0,03O2 was the one that presented the best result in the CO conversion (100%)(CO-PROX), and the Ce0,80Co0,20O2 catalyst presented 100% of ethanol conversion. For samples synthesized by microwave-assisted hydrothermal method the Ce0,97Cu0,03O2 catalyst was the one that presented the best result in the CO conversion (85%) (CO-PROX), and all catalysts with cobalt presented 100% of ethanol conversion. The physical-chemical characterizations revealed that different species of copper/cobalt present in the catalysts, the copper/cobalt content and interactions between copper/cobalt and the CeO2 support are the main factors that contribute on the efficiency of the catalysts.

Para uma alimentação saudável, os alimentos consumidos devem conter quantidades adequadas de vários nutrientes. Atualmente, devido às interferências humanas na produção e comercialização de alimentos, os consumidores são incapazes de precisar a composição química e podem não estar ingerindo a quantidade correta de nutrientes. Neste sentido, se faz necessário o monitoramento da composição química dos alimentos e a estimativa de ingestão diária (WHO, 2005b). Deste modo, o objetivo deste trabalho foi, determinar a concentração dos elementos químicos essenciais fósforo (P), zinco (Zn), cálcio (Ca), ferro (Fe), sódio (Na), potássio (K), manganês (Mn), cobalto (Co) e selênio (Se) e a estimativa de ingestão diária no almoço de crianças em idade escolar através dos alimentos fornecidos pela Prefeitura de Ribeirão Preto. A metodologia utilizada no trabalho foi de dupla dieta, no qual os alimentos analisados estão prontos para o consumo. As merendas foram fornecidas por duas escolas municipais (infantil e ensino fundamental) e a cozinha piloto e, foram coletadas durante todos os dias letivos dos meses de março, junho, agosto e novembro de 2011. Os alimentos coletados foram congelados e liofilizados para posterior análise. As análises foram feitas utilizando a espectrometria de massas com plasma acoplado (ICP-MS) com prévia digestão ácida das amostras em ácido nítrico (HNO3)/peróxido de hidrogênio (H2O2). Os alimentos foram avaliados nas categorias arroz, feijão, carnes e verduras/ legumes. A ingestão média de P, Zn, Ca, Fe, Na, K, Mn, Co e Se foi, respectivamente, de 219 mg, 2,3 mg, 67,9 mg, 2,1 mg, 0,39 g, 0,62 g, 0,5 mg, 2,7 ?g e 7,1 ?g na escola de ensino infantil e foi respectivamente de 310 mg, 3,3 mg, 89,7 mg, 2,9 mg, 0,52 g, 0,80 g, 0,68 mg, 3,7 ?g e 10,1 ?g na escola de ensino fundamental. Foi avaliada, ainda, a variação da concentração destes elementos entre os locais de coletas de amostras e entre os períodos de coleta. As carnes foram as amostras em que ocorreram maiores variações estatísticas (p<0.05) entre os elementos estudados, provavelmente devido a associação de verduras e legumes nessas preparações em uma das escolas. Na avaliação sazonal os legumes e verduras apresentaram maior variação estatística nas concentrações dos elementos no decorrer do ano de coleta. / For a healthy eating, foods eaten should contain adequate amounts of various nutrients. Currently, due to human interference in the production and marketing of foods, consumers are unable to specify the chemical composition and cannot be ingesting the correct amount of nutrients. In this sense, it is necessary to monitor the chemical composition of foods and estimated daily intake (WHO, 2005b). Thus, the objective of this study was to determine the concentration of the essential elements phosphorus (P), zinc (Zn), calcium (Ca), iron (Fe), sodium (Na), potassium (K), manganese (Mn), cobalt (Co) and selenium (Se) and the estimated daily intake at lunch to school children through food provided by the city hall of Ribeirão Preto. The methodology used in this study was double-diet, where the foods analyzed are ready for consumption. The meals provided by two local schools and the kitchen pilot were collected during all school days in March, June, August and November of 2011. The food collected was frozen and lyophilized for further analysis. The analyzes were performed using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) after the acid digestion with nitric acid (HNO3) and hydrogen peroxide (H2O2) of the samples. The foods were evaluated in the categories: rice, beans, meat and vegetables. The average intake of P, Zn, Ca, Fe, Na, K, Mn, Co e Se was respectively 219 mg, 2.3 mg, 67.9 mg, 2.1 mg, 0.39 g, 0.62 g, 0.5 mg, 2.7 ?g e 7.1 ?g in elementary school children and was respectively 310 mg, 3.3 mg, 89.7 mg, 2.9 mg, 0.52 g, 0.80 g, 0.68 mg, 3.7 ?g e 10.1 ?g in meddle school. Was also evaluated the variation of the concentration of these elements between the sample collection sites and between sampling periods. The meats were a category in which there were more cases of statistically significant differences (p <0.05) between the elements studied, due to association of vegetables in these preparations at one of the schools. In assessing the seasonal, the vegetables had higher statistical variation in the concentrations of the elements throughout the year collecting.

O presente trabalho descreve o uso de eletrodos de carbono vítreo como eletrodo-base para modificação com hexacianoferratos de Fe (FeHCF), Co (CoHCF) e Ni (NiHCF) por meio da adsorção destes complexos utilizando a técnica de voltametria cíclica. Os eletrodos quimicamente modificados (EQMs) preparados por este método apresentam características diferenciadas tais como robustez e estabilidade ao longo das medidas eletroquímicas, além de boas propriedades redox. Os EQMs com FeHCF e NiHCF foram avaliados em função da sua atividade eletrocatalítica para a reação de oxidação do Ácido Ascórbico em solução de KCl 0,1 mol L-1 (pH 6,6). O EQM com CoHCF foi avaliado nas mesmas condições dos outros filmes, porém não apresentou uma diminuição no sobrepotencial de oxidação do Ácido Ascórbico. Embora não tenha apresentado uma resposta semelhante aos EQMs com FeHCF e NiHCF, o EQM com CoHCF apresentou a melhor sensibilidade da resposta de corrente de pico quando comparado aos demais. A fim de proporcionar a renovação da superfície do eletrodo foi avaliada a utilização de eletrodos de pasta de carbono modificada com FeHCF, CoHCF ou NiHCF. Os parâmetros de composição da pasta, o eletrólito suporte e o pH foram avaliados utilizando o EPCM com FeHCF por meio da técnica de voltametria cíclica e os parâmetros otimizados foram aplicados no uso dos EPCM com CoHCF e NiHCF. Para avaliar a sensibilidade na deteccção da L-Cisteína, do Glifosato e da N-Acetilcisteína, os EPCMs modificados foram submetidos a estudos com a técnica de voltametria de onda quadrada. Todos os analitos apresentaram resposta eletroquímica em todos os EPCMs, porém as melhores respostas foram para o FeHCF na presença de L-Cisteína, CoHCF na presença de Glifosato e NiHCF na presença de N-Acetilcisteína. Na presença de 1 x 10-8 mol L-1 dos analitos os EPCMs com hexacianoferratos apresentaram um boa resposta eletroquímica, embora não tenha sido possível observar uma linearidade entre o aumento da concentração dos analitos propostos e a corrente de pico. Essa sensibilidade demonstrada pelos EPCMs na presença de moléculas com grupos funcionais, como ácidos carboxílicos, aminoácidos e tióis abre novas perspectivas para a análise direta de compostos de interesse clínico, farmacêutico e amostras de interesse ambiental. / This work describes the use of glassy carbon electrodes as the base for electrode modification with hexacyanoferrates of Fe (FeHCF), Co (CoHCF) and Ni (NiHCF) through adsorption of these complexes using cyclic voltammetry. The chemically modified electrodes (CMEs) prepared by this method have specific features such as robustness and stability along the electrochemical measurements, and good redox properties. The CME with FeHCF and NiHCF were evaluated take into accounting their electrocatalytic activity for oxidation reaction of Ascorbic Acid in KCl 0.1 mol L-1 (pH 6.6). The CME with CoHCF was evaluated under the same conditions, but did not show a decrease on the overpotential for Ascorbic Acid oxidation. Although the CME with CoHCF has not showed the same behavior presented by CMEs with FeHCF and NiHCF, the CME with CoHCF presented the best sensitivity in order to relationship between peak current and concentration of Ascorbic Acid when compared to CMEs with either. In order to provide the renewal of the electrode surface was evaluated the use of carbon paste electrodes (CPEs) modified with FeHCF, CoHCF and NiHCF. The CPE parameters such as composition, supporting electrolyte and pH were evaluated using the CPE with FeHCF by cyclic voltammetry and these optimized parameters were applied for CPEs with CoHCF and NiHCF. The studies about the sensitivity of the detection for L-Cysteine, glyphosate and N-acetylcysteine using the modified CPEs with hexacyanoferrates were performed by square wave voltammetry. All analytes showed electrochemical response at all CPEs, but the best electrochemical responses were obtained for FeHCF in the presence of L-Cysteine, CoHCF in the presence of glyphosate and NiHCF in the presence of N-acetylcysteine. The CPEs with hexacyanoferrates in the presence of 1 x 10-8 mol L-1 of L-Cysteine, glyphosate or N-acetylcysteine had showed a good electrochemical response, although were not possible to observe a linear correlation between the concentration of analytes and peak current. This sensitivity demonstrated by CPEs with hexacyanoferrates electrodes in presence of specific functional groups such as carboxylic acids, amino acids and thiols opens new perspectives for the direct analysis of compounds with clinical, pharmaceutical and environmental samples.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver potenciais materiais para aplicações automotivas, em particular como insertos para assento de válvula em motores de combustão interna à gasolina. O desenvolvimento compreendeu as etapas de processamento dos materiais via metalurgia do pó, tratamento térmico, caracterização microestrutural e mecânica, usinagem e desgaste dos mesmos. O desenvolvimento objetivou principalmente a redução de custo e a aplicação de elementos menos poluentes, excluindo-se, por exemplo, a aplicação do Co devido ao seu alto custo e do Pb devido aos seus efeitos toxicológicos e prejudiciais ao meio ambiente. A realização de uma pesquisa minuciosa na busca de patentes relacionadas indicou que os materiais estudados apresentam composições particulares, e, portanto inéditas. Os resultados encontrados nos ensaios de dureza e de resistência à compressão radial nas amostras tratadas termicamente apresentaram resultados superiores aos da liga comercial atualmente em uso. Testes de usinabilidade em amostras sem tratamento térmico apresentaram comportamento similar ao da liga comercial, indicando que a usinabilidade do material praticamente não foi afetada com a mudança na composição química. Após a etapa de tratamento térmico, as ligas obtidas apresentaram valores de esforços de corte superiores aos do material comercial. Os resultados dos testes de desgaste abrasivo em amostras tratadas termicamente apresentaram menores valores de coeficientes de atrito e perda de massa em todos os casos em relação ao material comercial. Este comportamento é devido aos benefícios introduzidos pelo tratamento térmico executado e pela adição de alguns elementos resistentes ao desgaste na forma de carbonetos de Nb e Ti/W. Os resultados dos esforços de corte apresentaram boa concordância com os resultados dos ensaios de desgaste. Os materiais produzidos apresentam-se como potenciais candidatos para substituir, com vantagens, inserto para assento de válvula a base de Fe-Co em motores de combustão interna a gasolina. / The aim of this work was the development of materials for automotive applications, in particular, valve seat inserts for gasoline combustion engines. The development involved the following activities: processing by powder metallurgy techniques, heat treatment, mechanical and microstructural characterization, machining and wear of materials. This work was undertaken aiming cost reduction of this component by the use of cheaper and less pollutant elements, eliminating the presence of Co and Pb due to their high cost and toxicological effects, respectively. The accomplishment of a thorough research into patents revealed that the materials studied here present particular compositions and were not yet produced. The results of hardness measurements and the transverse radial strength of the studied materials, after heat treatment, revealed superior properties than the commercial alloys applied at the moment. The machining tests of the material without heat treatment indicated a similar behaviour in comparison to the commercial alloy, suggesting that the new alloy chemistry composition was not deleterious in this sense. After heat treatment, the obtained alloys presented a cutting force increase in relation to the commercial alloy. Wear tests results of heat treated materials presented smaller friction coefficient and mass loss than the commercial alloy, in all cases. This was especially achieved due to the advantages offered by heat treatment allied to the addition of NbC and Ti/W carbides. The materials obtained here showed to be potential candidates to substitute with advantages, valve seat inserts made of Fe-Co alloys for gasoline combustion engines.

Os objetivos deste trabalho foram processar e caracterizar microestrutural e mecanicamente superligas à base de cobalto do sistema Co-Al-W-Ni-Cr-(Nb,Ta)- C-B com microestrutura ?/?\'. Visando possível aplicação em ferramenta para Soldagem por Atrito com Pino Não Consumível (SAPNC), em inglês Friction Stir Welding (FSW) nas composições: (Co-10Al-7,5W-30Ni-10Cr-3,0Nb-0,6C-0,06B %at. ) - 30Ni-3Nb, (Co-10Al-7,5W-40Ni-10Cr-3,0Nb-0,6C-0,06B %at.) - 40Ni-3Nb, (Co-10Al-7,5W-50Ni-10Cr-3,0Nb-0,6C-0,06B %at.) - 50Ni-3Nb além da liga patenteada (Co-10Al-7,5W-40Ni-10Cr-3,0Ta-0,6C-0,06B %at.) - 40Ni-3Ta considerada padrão para este projeto. A caraterização microestrutural foi feita por microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), medidas de microanálise semi-quantitativa e mapeamento químico por EDS, caracterização por difração de raios X, além do ensaio mecânico de dureza Vickers em todas as amostras. Os resultados da caracterização microestrutural e mecânica para a liga 40Ni-3Ta mostraram-se semelhantes aos encontrados na literatura enquanto que a composição 40Ni-3Nb foi a que apresentou resultados mais próximos em relação à liga padrão. / The objectives of this study were to process and characterize microstructural and mechanical cobalt-based superalloys from Co-Al-W-Ni-Cr-(Nb,Ta)-C-B system with ?/? \' microstructure. Aiming possible application for Friction Stir Welding (FSW) tool in the compositions: (Co-10Al-7.5W-30Ni-10Cr-3.0Nb-0.6C-0.06B %at.) - 30Ni-3Nb, (Co-10Al-7.5W-40Ni-10Cr-3.0Nb-0.6C-0.06B %at. ) - 40Ni-3Nb, (Co-10Al-7.5W-50Ni-10Cr-3.0Nb-0.6C-0.06B %at.) - 50Ni-3Nb, including the patented alloy (Co-10Al-7.5W -40Ni-10Cr-3.0Ta-0.6C-0.06B %at.) - 40Ni-3Ta considered the standard alloy for this project. The microstructural characterization was made by Scanning Electron Microscopy (SEM), Scanning Electron Microscopy with Field Emission Gun (SEM-FEG), semi-quantitative microanalysis measures and chemical mapping by EDS, characterization by X - ray diffraction and mechanical test of hardness Vickers in all the samples. The results of the microstructural and mechanical characterization for 40Ni-3Ta alloy were similar to those found in the literature. The 40Ni-3Nb alloy showed the closest results, among the other alloys studied in comparison with the standard alloy.

A longevidade da prótese e a saúde bucal de usuário de Prótese Parcial Removível (PPR) são muito dependentes de higiene apropriada. O objetivo deste estudo foi comparar o efeito de soluções de Ricinus communis, em diferentes concentrações, com soluções de peróxido alcalino e cloreto de cetilpiridínio, em relação à liga metálica de Cobalto Cromo (Co-Cr) que compõe a estrutura de PPR. A amostra do experimento foi composta por 55 espécimes de Co-Cr, confeccionados a partir de padrões de cera circulares (12 mm x 3 mm) obtidos a partir de uma matriz metálica. Os padrões foram fundidos, numerados aleatoriamente e divididos em 5 grupos de imersão: H2O- água deionizada (controle) (15 minutos); Rc 2%- Ricinus communis 2% (20 minutos), Rc 10% -Ricinus communis 10% (20 minutos), PA- peróxido alcalino (15 minutos) e CCP- cloreto de cetilpiridínio 0,500 mg (10 minutos). Os espécimes foram avaliados quanto à rugosidade de superfície (n=10) no início e após a simulação de 6 meses, 1, 2, 3, 4 e 5 anos tanto pelo microscópio confocal a laser (Sa, &micro;m), como também pelo rugosímetro de superfície (Ra, &micro;m). Um espécime de cada grupo foi analisado quanto à topografia de superfície (Microscopia Eletrônica de Varredura, MEV) e Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS) antes e após simulação de uso por 5 anos. De acordo com os resultados obtidos (&alpha;=0,05) pela microscopia confocal (Sa), não houve diferença para o fator solução (Kruskal-Wallis); para o fator tempo (Friedman) houve diferença estatística em Rc 2% entre T0 e T1, T3, T4 e T6 (p<0,001) e em Rc 10% de T2 para T3 (p=0,007), com diminuição da rugosidade. Com o rugosímetro (Ra), houve diferença estatística (Kruskal- Wallis) para CCP que apresentou menor rugosidade em relação à Rc 10% em T1 (p=0,048) e T6 (p=0,013). Em relação ao tempo (Friedman), a água propiciou diminuição da rugosidade superficial (Ra) de T0 para T2 (p=0,013). Na análise de MEV e EDS podese verificar que as soluções não apresentaram efeitos deletérios sobre as superfícies. Conclui-se que embora tenha sido encontrada diferença estatística para a rugosidade, os resultados são clínicamentes aceitáveis. Deste modo, todas as soluções podem ser utilizadas com segurança pelo período de 5 anos. / Denture longevity and oral health of Removable Partial Denture (RPD) user are highly dependent on proper hygiene. The aim of this study was to compare the effect of solutions of Ricinus communis, in different concentrations, with solutions of alkaline peroxide and cetylpyridinium chloride 0.500 mg, in relation to the Cobalt Chromium (Co-Cr) alloy that composes the structure of RPD. The sample of the experiment consisted of 55 specimens of Co-Cr, made from circular wax patterns (12 mm x 3 mm) obtained in a metal matrix. The patterns were cast, randomly enumerated and divided into 5 immersion groups: H2Odeionized water (control) (15 minutes); Rc 2%- Ricinus communis 2% (20 minutes), Rc 10% -Ricinus communis 10% (20 minutes), PA-alkaline peroxide (15 minutes) and CCPcetylpyridinium chloride 0.500 mg (10 minutes). The specimens were evaluated for surface roughness (n = 10) at the beginning and after the simulation of 6 months, 1, 2, 3, 4 and 5 years by the laser confocal microscope (Sa, &micro;m) and by the rugosimeter of surface (Ra, &micro;m). One specimen from each group was analyzed for surface topography (Scanning Electron Microscopy, SEM) and Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) befofe and after simulation of use for 5 years. According to the results obtained (&alpha;= 0.05) by confocal microscopy (Sa), there was no difference for the solution factor (Kruskal- Wallis); For the time factor (Friedman) there was a statistical difference in Rc 2% in T0 to T1, T3, T4 and T6 (p <0.001) and Rc 10% in T2 to T3 (p = 0.007), with decrease in roughness. With the the rugosimeter (Ra), there was a statistical difference (Kruskal- Wallis) for CCP that presented less roughness in relation to the Rc 10% in T1 (p = 0.048) and T6 (p = 0.013). In relation to the time, (Friedman) the water caused a reduction of surface roughness (Ra) between T0 and T2 (p = 0.013). In the analysis of SEM and EDS it can be verified that the solutions did not present deleterious effects on the surfaces. It was concluded that although a statistical difference was found for roughness, the results are clinically acceptable. Thus, all solutions can be safely used for a period of 5 years.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-19T16:45:48Z No. of bitstreams: 1 WELLINGTON SIQUEIRA LIMA - TESE PPGEQ 2015..pdf: 2629273 bytes, checksum: eb08d915f7af848456b05135a5dca125 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-19T16:45:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WELLINGTON SIQUEIRA LIMA - TESE PPGEQ 2015..pdf: 2629273 bytes, checksum: eb08d915f7af848456b05135a5dca125 (MD5) Previous issue date: 2015 / CNPq / Nos últimos anos, o processo de conversão de gás natural para líquidos (GTL) via síntese de Fischer-Tropsch (SFT) recebeu interesse renovado por motivos que vão desde as vastas reservas de gás natural à excelente qualidade dos combustíveis sintéticos produzidos através desse processo. Por este motivo, se faz necessário a busca por novos catalisadores que possibilitem um aumento da seletividade a produtos de maior valor agregado na reação de Fischer-Tropsch. Sendo assim, este trabalho teve como objetivos: a preparação e caracterização do suporte zeolítico MCM-22 através do método hidrotérmico estático, numa primeira etapa. A segunda parte deste trabalho consistiu na preparação dos catalisadores a base de cobalto e rutênio como promotor da reação, obtidos por impregnação úmida e suportados na zeólita MCM-22. Por fim, avaliar o desempenho dos catalisadores na reação de Fischer-Tropsch para produção de hidrocarbonetos de cadeia longa C5+. Os catalisadores foram caracterizados pelas técnicas de: Difração de Raios X, Espectroscopia Dispersiva de Raios X, Adsorção Física de N2, Redução a Temperatura Programada e Microscopia Eletrônica de Transmissão. Os testes catalíticos foram conduzidos à temperatura fixa de 240 °C, variando as pressões entre 10 e 20 bar e a alimentação H2/CO entre 1-2, em um reator leito de lama durante um período de 6 h. Os resultados mostraram ser possível obter a zeólita MCM-22 em 7, 8, 9 e 10 dias de síntese com elevada cristalinidade e áreas superficiais. Os materiais obtidos com diferentes dias de síntese serviram de suportes para os catalisadores 20%Co0,5%RuMCM-22(7D), 20%Co0,5%RuMCM22(8D) 20%Co0,5%RuMCM-22(9D) e 20%Co0,5%RuMCM-22(10D). Após aplicação na reação de Fischer-Tropsch, estes catalisadores apresentaram alta seletividades a formação de hidrocarbonetos C5+, o que sugere um alto potencial da zeólita MCM-22 como suporte catalítico desta reação. / In recent years, the natural gas conversion to liquids (GTL) via Fischer-Tropsch synthesis (FTS) has received renewed interest for reasons ranging from the vast reserves of natural gas to the excellent quality of synthetic fuels produced by this process. For this reason, if the search is necessary for new catalysts that enable an increase in selectivity to higher value-added products in the Fischer-Tropsch reaction. Thus, this study aimed to: the preparation and characterization of zeolite support MCM-22 through the static hydrothermal method, a first step. The second part of this work consisted in the preparation of the cobalt-based catalysts and ruthenium as a promoter of the reaction, obtained by wet impregnation and supported on MCM-22 zeolite. Finally, to assess the performance of catalysts in the Fischer-Tropsch reaction for the production of long chain C5+ hydrocarbons. The catalysts were characterized by techniques: X-ray diffraction, X-ray dispersive spectroscopy, N2 adsorption of Physics, Temperature Programmed Reduction and Transmission Electron Microscopy. The catalytic tests were conducted at a fixed temperature of 240 °C, pressures ranging between 10 and 20 bar and a H2/CO feed between 1-2, in a slurry bed reactor for a period of 6h. The results proved possible to obtain MCM-22 zeolite 7, 8, 9 and 10 days of synthesis with high crystallinity and surface areas. The materials obtained with different days synthesis served as supports for catalysts 20%Co0,5%RuMCM-22(7D), 20%Co0,5%RuMCM-22(8D) 20%Co0,5%RuMCM-22(9D) e 20%Co0,5%RuMCM-22(10D). After application of the Fischer-Tropsch reaction, these catalysts showed high selectivity for the formation of C5+ hydrocarbons, which suggests a high potential of MCM-22 zeolite as a catalyst support for this reaction.