Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de materiais catalíticos à base de óxidos mistos, de baixo custo, para serem empregados como catalisadores mássicos, na decomposição do peróxido de hidrogênio 90%, em massa, possibilitando múltiplas partidas a frio em um micropropulsor de satélites a monopropelente. Foram utilizados diferentes métodos de síntese de óxidos mistos com altos teores de manganês e cobalto. Os materiais foram avaliados, preliminarmente, na decomposição espontânea do peróxido de hidrogênio em bancada (teste da gota). Em seguida, os catalisadores com melhores desempenhos foram selecionados e testados em um micropropulsor de 2N, onde foram monitorados o empuxo, a pressão e a temperatura da câmara do propulsor. Todos os catalisadores foram caracterizados por Adsorção de Nitrogênio, Termogravimetria, Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios-X, Difratometria de Raios-X e Resistência Mecânica à Compressão Radial, visando correlacionar suas propriedades físico-químicas com suas atividades na decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio concentrado. Os catalisadores denominados MnAl2 e Co4MnAl, sintetizados pelo método da co-precipitação em solução aquosa, foram aqueles que apresentaram os melhores resultados, sendo capazes de decompor espontaneamente o H2O2 sem sofrer desativação ou fragmentação após os testes. / This work aimed to develop mixed oxides, at low cost, to be used as catalysts in the decomposition of hydrogen peroxide, 90% by weight, allowing multiple starts in a microthruster of monopropellant satellites. Different synthesis methods of mixed oxides with high levels of manganese and cobalt oxides were employed. The materials were evaluated, preliminarily, in the spontaneous decomposition of hydrogen peroxide (drop test). Then, the best performing catalysts were selected and tested in a 2N microthruster, where the thrust, the pressure, and temperature in the chamber was monitored. All catalysts were characterized by nitrogen adsorption, thermogravimetry, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray Diffraction, and Mechanical Strength Radial Compression , aiming to correlate their physicochemical properties with their activity in the catalytic decomposition of concentrated hydrogen peroxide.The catalysts called MnAl2 and Co4MnAl, synthesized by co-precipitation in aqueous solution, were those that showed the best results, being able to spontaneously decompose H2O2 without undergoing deactivation or fragmentation after testing.

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de materiais catalíticos à base de óxidos mistos, de baixo custo, para serem empregados como catalisadores mássicos, na decomposição do peróxido de hidrogênio 90%, em massa, possibilitando múltiplas partidas a frio em um micropropulsor de satélites a monopropelente. Foram utilizados diferentes métodos de síntese de óxidos mistos com altos teores de manganês e cobalto. Os materiais foram avaliados, preliminarmente, na decomposição espontânea do peróxido de hidrogênio em bancada (teste da gota). Em seguida, os catalisadores com melhores desempenhos foram selecionados e testados em um micropropulsor de 2N, onde foram monitorados o empuxo, a pressão e a temperatura da câmara do propulsor. Todos os catalisadores foram caracterizados por Adsorção de Nitrogênio, Termogravimetria, Espectroscopia Fotoeletrônica de Raios-X, Difratometria de Raios-X e Resistência Mecânica à Compressão Radial, visando correlacionar suas propriedades físico-químicas com suas atividades na decomposição catalítica do peróxido de hidrogênio concentrado. Os catalisadores denominados MnAl2 e Co4MnAl, sintetizados pelo método da co-precipitação em solução aquosa, foram aqueles que apresentaram os melhores resultados, sendo capazes de decompor espontaneamente o H2O2 sem sofrer desativação ou fragmentação após os testes. / This work aimed to develop mixed oxides, at low cost, to be used as catalysts in the decomposition of hydrogen peroxide, 90% by weight, allowing multiple starts in a microthruster of monopropellant satellites. Different synthesis methods of mixed oxides with high levels of manganese and cobalt oxides were employed. The materials were evaluated, preliminarily, in the spontaneous decomposition of hydrogen peroxide (drop test). Then, the best performing catalysts were selected and tested in a 2N microthruster, where the thrust, the pressure, and temperature in the chamber was monitored. All catalysts were characterized by nitrogen adsorption, thermogravimetry, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray Diffraction, and Mechanical Strength Radial Compression , aiming to correlate their physicochemical properties with their activity in the catalytic decomposition of concentrated hydrogen peroxide.The catalysts called MnAl2 and Co4MnAl, synthesized by co-precipitation in aqueous solution, were those that showed the best results, being able to spontaneously decompose H2O2 without undergoing deactivation or fragmentation after testing.

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Os efluentes de plantas industriais, tais como de couro, plásticos, cosméticos, têxteis, borracha e de papel, assim como de processamento de alimentos e de fabricação de corante, contém um ou mais tipos de poluentes tóxicos. Eles têm sido bastante estudados e está bem estabelecido que a sua presença, mesmo em baixas concentrações, causa danos significativos aos seres vivos e ao meio ambiente. Dessa forma, vários processos têm sido desenvolvidos, com o objetivo de eliminá-los em efluentes industriais. Entre eles, a oxidação catalítica com peróxido de hidrogênio surge como um método promissor e eficiente para tratar esses efluentes. Com o intuito de desenvolver um método eficiente na degradação de corantes tóxicos, foi estudada a oxidação do azul de metileno (molécula modelo) com peróxido de hidrogênio sobre óxido de ferro suportado em nanotubos de carbono, obtidos por spray pirólise e decomposição catalítica a vapor. Os catalisadores foram preparados por impregnação de compostos de ferro nos nanotubos de carbono, através de impregnação úmida incipiente e de impregnação em excesso usando microondas. As amostras foram caracterizadas por fluorescência de raios X, difração de raios X, espectroscopia Raman, medida da área superficial específica e porosidade, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, redução à temperatura programada, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e termogravimetria. Os catalisadores obtidos foram avaliados na oxidação do azul de metileno em temperatura e pressão ambiente. Observou-se que o método de spray pirólise produziu catalisadores com nanotubos de carbono de paredes múltiplas com maior qualidade estrutural, em relação àqueles obtidos por decomposição catalítica a vapor, que mostraram áreas superficiais específicas mais elevadas. Os métodos de purificação e funcionalização (com os ácidos clorídrico e nítrico) promoveram a eliminação de impurezas e a incorporação de grupos funcionais dos nanotubos, respectivamente. Na síntese dos catalisadores, o método de impregnação úmida incipiente foi mais eficiente quando comparada a impregnação por microondas, formando sólidos com teores de ferro mais próximos dos nominais. Foi observada a formação de hematita sobre os nanotubos não funcionalizados e magnetita sobre aqueles funcionalizados. Todos os catalisadores foram capazes de remover o azul de metileno, em presença e ausência de peróxido de hidrogênio (adsorção e oxidação respectivamente). Em todos os casos, a maior contribuição foi dada pela adsorção. Os nanotubos obtidos pelo método spray pirólise e preparados por impregnação úmida foram mais eficientes na oxidação de azul de metileno, enquanto aqueles preparados por decomposição catalítica a vapor foram mais eficientes como adsorvente / The limited reserves and the growing demand for fresh water on the planet, as well as restrictions on the wastewater disposal into the environment, has required the adoption of strategies aiming to rationalize the use of water resources and minimize the negative impacts related to them. The effluents of industrial plants, such as leather, plastics, cosmetics, textile, rubber and paper as well as food processing and manufacturing dye frequently contain one or more types of toxic pollutants. They have been extensively studied and is well established that they cause significant damage to living beings and to the environment even at low concentrations. Therefore, several processes have been developed in order to eliminate them in industrial wastewater. Among them, the catalytic oxidation with hydrogen peroxide emerges as a promising and efficient method to treat wastewaters. With the aim of developing an efficient method for degradation of toxic dyes, the oxidation methylene blue (model molecule) was studied with hydrogen peroxide on iron oxide supported on carbon nanotubes obtained by spray pyrolysis and catalytic vapor decomposition. The catalysts were prepared by impregnation of iron compounds on the surface of carbon nanotubes by incipient wet impregnation and impregnation in excess using microwave. The samples were characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, specific surface area and porosity measurements,Fourier transform infrared spectroscopy, temperature programmed reduction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and thermogravimetry. The samples were evaluated in the oxidation of methylene blue at room temperature and pressure. It was observed that the spray pyrolysis method produced catalysts based on multi-walled carbon nanotubes with higher quality structure as compared to those obtained by catalytic vapor decomposition, which showed higher specific surface areas. The purification and functionalisation methods (with hydrochloric and nitric acids) promoted the removal of impurities and the incorporation of functional groups on nanotubes, respectively. In the synthesis of the catalysts, the wet incipient impregnation method was more efficient than microwave impregnating, producing solids with iron content closer to the nominal values. Hematite was produced on non-functionalized nanotubes while magnetite was formed on functionalized ones. All catalysts were able to remove the methylene blue in the presence and absence of hydrogen peroxide (adsorption and oxidation respectively). For all cases, the largest contribution is given by adsorption. Nanotubes obtained by spray pyrolysis method and prepared by wet impregnation were more efficient in the oxidation of methylene blue, while those prepared by catalytic vapor decomposition were more efficient as adsorbents.

The catalytic decomposition of the methane (DCM) can be recognized as a promising reaction for the production of COx-free hydrogen. At the same time the production of hydrogen formation occurs structured carbonaceous material, carbon nanotubes (NTC), which have intrinsic characteristics, such as flexibility, high thermal and electrical conductivity, high chemical and mechanical stability. This study aimed to the synthesis of catalytic materials for DCM reaction involving two distinct synthesis routes, metal-chitosan complexation preparation support (Al2O3) followed by anchoring (CeO2) and subsequently the active phase Ni or Fe, and replica method for the synthesis support (Al2O3) followed by the docking Ni or Fe. The catalytic activity of the catalysts synthesized were studied varying the temperature of reduction and reaction by checking the effect of conversion into nanostructured carbonaceous material as well as assessing the quality the NTC formed. The results showed that the nickel-containing species had higher methane conversions when compared with the iron catalysts. The variation of reaction conditions yielded different levels of carbon (1.83 to 13.71%), and more favorable at lower temperatures. The presence of nickel catalysts CeO2 inhibit carbon formation on the metal particle due to the redox properties of cerium become promising for hydrogen production. The catalytic activity of the catalysts synthesized by the replica method showed a similar tendency to catalysts synthesized by metal complexation - chitosan, wherein the nickel catalyst results presented satifastórios with carbon contents in the range from 0 to 31%. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A decomposição catalítica do metano (DCM) pode ser reconhecida com uma reação promissora para a produção de hidrogênio livre de COx. Paralelamente à produção de hidrogênio, ocorre a formação de materiais carbonáceos estruturados, os nanotubos de carbono (NTC), que possuem características intrínsecas, tais como, flexibilidade, elevada condutividade térmica e elétrica, alta estabilidade química e mecânica. Este trabalho teve como objetivo a síntese de materiais catalíticos para a reação de DCM envolvendo duas rotas de síntese distintas, complexação metal-quitosana para preparação do suporte (Al2O3) seguido da ancoragem (CeO2) e posteriormente as fases ativas Ni ou Fe, e o método da réplica para a síntese do suporte (Al2O3) seguido da ancoragem de Ni ou Fe. A atividade catalítica dos catalisadores sintetizados foi estudada variando a temperatura de redução e reacional, verificando o efeito da conversão em materiais carbonáceos nanoestruturados, bem como avaliando a qualidade dos NTC formados. Os resultados mostraram que as espécies contendo níquel obtiveram maiores conversões do metano quando comparados com os catalisadores de ferro. A variação das condições reacionais proporcionou diferentes teores em carbono (1,83 a 13,71%), sendo mais favorável em baixas temperaturas. A presença de CeO2 nos catalisadores de níquel inibiu a formação de carbono sobre a partícula metálica devido às propriedades redox do cério, tornando-se promissores para produção de hidrogênio. A atividade catalítica dos catalisadores sintetizados pelo método da réplica apresentou tendência similar aos catalisadores sintetizados via complexação metal – quitosana, no qual o catalisador de níquel apresentou resultados satifastórios com teores de carbono na faixa de 0 a 31%.