REIS, F. E. U. Avaliação das propriedades mecânicas e de resistência a corrosão em ligas modelo de aço inoxidável 25Cr 6Mo 5Ni com e sem adição de Boro. 2015. 135 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-12-16T11:47:50Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_feureis.pdf: 8321442 bytes, checksum: 45ac0d919d3b68b116798b0e3d6832af (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-12-18T12:11:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_feureis.pdf: 8321442 bytes, checksum: 45ac0d919d3b68b116798b0e3d6832af (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-18T12:11:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_feureis.pdf: 8321442 bytes, checksum: 45ac0d919d3b68b116798b0e3d6832af (MD5) Previous issue date: 2015-12-04 / Superferritic stainless steels are widely used in heat exchangers and in petrochemical power plant because of their excellent mechanical properties coupled to corrosion resistance in chloride rich environments. In this research new superferritic alloys with high Cr, Mo, and Ni contents were produced for oil industry applications. Therefore, two superferritic stainless steels model alloys were developed, one with 0.07% B addition and another one without this alloying element. The phase diagrams for both materials were carried out by Thermo-Calc computacional program. Microstructure characterization was performed using the following techniques: optical and scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy, and Xray diffraction. The mechanical properties were assessed by hardness measurements, Charpy impacts and tensile tests. Corrosion resistance of the model alloys in aqueous solution 0.6 M NaCl was investigated by open circuit potential, potentiodynamic cyclic anodic polarization, and electrochemical impedance spectroscopy. Furthermore, critical pitting temperature was determined. The results showed that the superferritic stainless steel model alloy without B addition achieved better mechanical properties than the one of the two commercial superferritic stainless steels alloys. The corrosion resistance of this alloy was similar to the one of the superaustenitic stainless steels, and superduplex in aqueous solution 0.6 M NaCl. However, there was the formation of eutectoid lamellar constituent like perlite for the superferritic stainless steel model alloy with B addition. This eutectoid constituent was deleterious to mechanical properties, as well as to corrosion resistance for the material developed and studied in this thesis. / Os aços inoxidáveis superferríticos são amplamente utilizados em trocadores de calor e em plantas petroquímicas, devido a suas excelentes propriedades mecânicas associadas à resistência à corrosão em ambientes ricos em cloreto. Nesta pesquisa foram produzidas novas ligas superferríticas com elevados teores de Cr, Mo e Ni para aplicação em plantas petrolíferas. Portanto, foram desenvolvidas duas ligas modelo de aço inoxidável superferrítico, uma com 0,07% de B e outra sem adição deste elemento de liga. Os diagramas de fases para os materiais foram construídos a partir do programa computacional Thermo-Calc. A caracterização microestrutural foi realizada usando as técnicas; microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva de raios-X e difração de raios-X. As propriedades mecânicas foram avaliadas por medidas de dureza, ensaios de impacto Charpy e ensaios de tração. A resistência à corrosão das ligas modelo, em solução aquosa de 0,6M NaCl, foi avaliada por monitoramento do potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica cíclica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Além de determinar a temperatura crítica de pite. Os resultados obtidos demonstram que, a liga modelo de aço inoxidável superferrítico sem boro apresentou melhores propriedades mecânicas, comparada com duas ligas de aço inoxidável superferrítico comerciais. A resistência à corrosão dessa liga foi similar a um aço inoxidável superaustenítico e a um aço inoxidável superduplex, em solução aquosa de 0,6M de NaCl. Entretanto, para a liga modelo com boro, ocorreu a formação de um constituinte eutetóide lamelar semelhante à perlita. Este constituinte eutetóide é deletério para as propriedades mecânicas, assim como, na resistência à corrosão do material desenvolvido e estudado nesta tese.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2057.pdf: 2178525 bytes, checksum: bae15905b1a28dca4c844812082d4e3a (MD5) Previous issue date: 2008-07-29 / Universidade Federal de Minas Gerais / It is fundamental the presence of nutrients in the soil to assure its good quality and performance. If the soil is not able to supply the adequate levels of nutrients that the plants need to survive, these nutrients have to be added in the form of salts or organic fertilizers. Vinasse, the main residue produced during alcoholic distillation (13 liters of vinasse to 1 liter of produced alcohol), is mainly constituted of organic matter, elevate amount of nitrate and potassium, and it has been used as a substitute of mineral fertilizers. In this work, the use of sensors that select chemical such as nitrate, ammonium, potassium and phosphate and its associated instrumentation was evaluated in the soil s ions monitoring throughout growing doses of vinasse in an alfalfa culture by using in situ analyses. The vinasse additions effects in the soil s chemical characteristics, in the alfalfa production, and in the ions leaching were evaluated. The use of vinasse to replacement mineral fertilizer in the alfalfa production was also evaluated. During the experiments, performed in a greenhouse, vinasse doses corresponding to 0, 300, 400, 600, and 750 m3 ha-1 were applied in the clay soil (Orthic Ferralsol), and 0, 150, 300, 450, and 600 m3 ha-1 were applied in the sandy soil (Ustoxix Quatzipamment). Doses of 150 mg kg-1 of K as KCl and K2SO4 were provided as mineral fertilizers. The results indicated the viability of the use of sensors installed in the probe in the ions soil monitoring, except of ammonium, which sensor suffers interference of the high amount of potassium present in the vinasse. Multiparametric analysis of the results allowed the view of the qualitative effects of the different treatments. Soils treated with vinasse presented an increase in the potassium, calcium, and magnesium amount, in the exchanged cations capacity, in the bases saturation and in the pH. The foliar amount of potassium harvest in the two kinds of soils also increased, and the vinasse fertilization produced more dry matter when compared with the mineral KCl and K2SO4 treatments. The amount of nitrate and ammonium presented in the leached solution were higher than the allowed by the Conama 357. / A presença de nutrientes no solo é fundamental para garantir sua boa qualidade e seu adequado funcionamento. Se o solo não consegue fornecer nutrientes em níveis adequados para as plantas, estes deverão ser adicionados nas formas de sais ou de adubos orgânicos. A vinhaça, principal resíduo gerado durante a destilação do álcool (13 litros de vinhaça para um litro de álcool), é constituída principalmente de matéria orgânica, possuindo elevadas concentrações de nitrato e potássio, por isso, vem sendo muito utilizada em substituição à adubação mineral. Neste trabalho, o emprego de sensores químicos seletivos a nitrato, amônio, potássio e fosfato e sua instrumentação associada foi avaliado no monitoramento de íons frente à adição de doses crescentes de vinhaça em uma cultura de alfafa utilizando análise in situ. Foram considerados os efeitos da adição de vinhaça nas características químicas do solo, da alfafa e a lixiviação de íons. O uso de vinhaça na substituição à adubação mineral na produção de alfafa também foi avaliado. Durante o experimento, realizado em casa de vegetação, foram aplicadas doses de vinhaça correspondentes a 0, 300, 400, 600 e 750 m3 ha-1 em solo com característica argilosa (Latossolo Vermelho Amarelo distrófico) e 0, 150, 300, 450 e 600 m3 ha-1 em solo com característica arenosa (Neossolo Quartzarênico). Doses correspondentes a 150 mg kg-1 de K como KCl e K2SO4 foram fornecidas como adubo mineral. Os resultados indicaram a viabilidade da utilização dos sensores instalados nas sondas no monitoramento de íons no solo, com exceção de amônio, cujo sensor sofreu interferências de potássio presente em elevada concentração na vinhaça. Análise multiparamétrica dos resultados permitiu a visualização do efeito qualitativo dos diferentes tratamentos. Os solos tratados com vinhaça apresentaram elevação nos teores de potássio, cálcio e magnésio, na CTC, na saturação por bases e no pH. Houve aumento nos teores foliares de potássio da alfafa cultivada nos dois tipos de solo. A adubação com vinhaça provocou elevação na produção de matéria seca quando comparada aos tratamentos com KCl e K2SO4. Os teores de nitrato e amônio encontrados no lixiviado de ambos os solos estudados foram maiores que os permitidos pela Conama 357.

O desenvolvimento de sensores eletroquímicos para glicose integrados a cateteres tem como requisitos básicos a sua miniaturização e funcionamento por períodos relativamente longos no ambiente intravenoso. A função de tais sensores é o acompanhamento de forma continuada e em tempo real, a evolução clínica de pacientes internados em unidades de terapia intensiva (UTIs). Dentre os sensores para glicose, os biossensores amperométricos baseados na reação enzimática de glicose oxidase se mostrou o mais promissor. Diferentes procedimentos para a construção de tais microssensores implantáveis foram desenvolvidos. Um conjunto de eletrodos, constituído fios de platina (mais adiante cobre, com diâmetro 0,18 mm) e de prata (diâmetro 0,20 mm) revestidos com poli-vinil-formol foram posicionados no interior de uma agulha de aço inoxidável (30,0 mm de comprimento e 0,80 a 1,2 mm de diâmetro) e fixados com resina epóxi, constituindo um dispositivo único com os eletrodos de trabalho, referência e auxiliar, respectivamente. A otimização do sensor envolveu a platinização eletroquímica da superfície do eletrodo de trabalho, o que aumentou a sua área efetiva e favoreceu a deposição do material enzimático. A presença de um detergente não iônico favoreceu a formação de um filme uniforme de enzimas e a eletropolimerização de 1,2-diaminobenzeno (em presença de albumina de soro bovino) foi utilizada para a formação de um filme com a característica de minimizar a interferência de espécies neutras. A adição de um filme de Náfion® à superfície do sensor aumentou a seletividade. O sensor resultante caracterizou-se por possuir um tempo de resposta curto (~6 s), linearidade de 1,0 até 12,5 mmol dm-3 com um limite de detecção de 1,0 mmol dm-3 , diminuição na resposta de espécies eletroativas (ácido ascórbico 2,0% e paracetamol 10,5% em relação à glicose) e uma vida útil superior a sete dias, em tampão fosfato 0,05 mol dm-3 . Para possibilitar o implante de tais sensores, foram exploradas diferentes metodologias de esterilização, sendo a mais favorável a irradiação com acelerador de elétrons com doses acumulativas. Sensores revestidos com acetato de celulose e Náfion® (a melhor condição) apresentaram perda de atividade da ordem de 15%, após serem irradiados. / The development of electrochemical sensors for glucose integrated into catheters has as basic requisite its miniaturization and the requirement of functioning for relatively long periods in the intravenous environment. The function of such sensors is the continuous monitoring on real time of the clinical evolution of patients hospitalized in intensive therapy units (UTIs). Amongst the sensors for glucose, amperometric biosensors based on the enzymatic reaction of glucose oxidase has been considered as the most promising ones. Different procedures for the construction of such microsensors to be implanted have been developed. A set of electrodes, constituted by a platinum wire (along this work, it was substituted by copper wires) with 0.18 mm diameter and a silver wire with 0.20 mm diameter coated with poly-vinyl-formol were positioned inside a stainless needle (30.0 mm length and 0.80 to 1.2 mm diameter) and fixed with epoxy resin, resulting in a single device containing the working, reference and auxiliary electrodes, respectively. The optimization of the sensor involved the electrochemical platinization of the working electrode surface, increasing its effective area and favoring the deposition of the enzymatic material. The presence of a non-ionic detergent favored the formation of a uniform film of enzyme and the electropolymerization of 1,2-diaminobenzene (in the presence of albumin and bovine serum) was used for the formation of a film able to ® interference of neutral species. The addition of a Nafion® film to the sensor surface increased its selectivity. The resultant sensor was characterized for its short time -3 response (~6 s), linearity between 1.0 and 12.5 mmol dm-3 with a detection limit of 1.0 mmol dm-3 , reduction in the interference of electroactive species (2.0% ascorbic acid and 10.5% paracetamol in relation to glucose) and a useful life larger than seven days, in 0.05 mol dm-3 phosphate buffer. To make possible the implantation of such sensors, different methodologies of sterilization were explored, being the most favorable the irradiation with electron accelerator using accumulating doses. Sensors coated with cellulose acetate and Nafion® (the best condition) presented loss of activity (around 15%), after the irradiation.

Made available in DSpace on 2014-06-12T22:58:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4271_1.pdf: 1938692 bytes, checksum: 73ff44520696aac2dda02d6cbfecdd83 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / A sinergia entre as propriedades de uma substância orgânica e outra inorgânica pode ser obtida em um único material através do processo sol-gel. O processamento a baixas temperaturas permite a incorporação de substâncias orgânicas em matrizes inorgânicas. Estes materiais híbridos podem possuir interação covalente entre o convidado e o hospedeiro (Classe 2) ou uma interação fraca do tipo eletrostática, van der Waals ou ligações de hidrogênio (Classe 1). Tais materiais apresentam propriedades únicas, compreendendo, por exemplo, a resistência mecânica da matriz inorgânica e a fotoluminescência do corante orgânico. Neste espírito, buscou-se, neste trabalho de dissertação, desenvolver, caracterizar e aplicar materiais híbridos com propriedades de luminescência, condução elétrica e capacitância, onde a matriz inorgânica reside em um gel de polifosfato. O primeiro sistema obtido consistiu de um material híbrido onde o convidado orgânico foi a molécula de rodamina B. Tal molécula sofreu uma lenta fotodecomposição sob irradiação no visível gerando um material com forte luminescência no verde. Testes de ordem química forneceram subsídios para se concluir que houve N-desetilação no corante por ação de radicais oxigenados foto-produzidos. Desta forma, a matriz de polifosfato foi utilizada para obtenção de materiais híbridos com propriedades elétricas a partir de reações fotoquímicas. Híbridos com polianilina e polipirrol foram obtidos. O polipirrol foi sintetizado por via química oxidativa, utilizando-se uma matriz oxidante de polifosfato de ferro, enquanto a PAni foi obtida fotoquimicamente, através da utilização de radiação UV e gama. Todos os polímeros foram obtidos na forma condutora, caracterizada por espectroscopia de absorção UV-Vis- NIR. Medidas de cronoamperometria mostraram que uma maior dose de pirrol e de radiação, no caso da anilina, levou a uma maior contribuição eletrônica à condutividade do material. Uma forte polarização de cargas espaciais foi observada em todos os materiais, reflexo da alta força iônica da matriz de polifosfato. Enquanto houve uma diminuição da condutividade iônica nos compósitos de pirrol, provavelmente devido à perda de água da matriz, um ganho na condutividade protônica foi observado nos híbridos de polianilina, que mantiveram o caráter de gel. Observou-se, através de gráficos master da condutividade imaginária, que os híbridos obtidos por irradiação UV tinham o mecanismo de condução afetado pela síntese, enquanto para todos os híbridos obtidos por irradiação gama não houve modificação no mecanismo de condução, provavelmente devido ao fato de que no primeiro caso há a formação concomitante do gel e do polímero, enquanto no segundo há a polimerização da PAni após a formação do gel. Pela incorporação de carbono grafite em uma matriz de polifosfato de alumínio e ferro, foi obtido um material que atuou como eletrodo para um capacitor eletroquímico. Tal dispositivo apresentou menor capacitância volumétrica em relação a um mesmo compósito acrescido de polianilina polimerizada na matriz inorgânica. Isto se deve à pseudocapacitância oriunda dos processos redox da polianilina

Made available in DSpace on 2014-06-12T22:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4316_1.pdf: 3596641 bytes, checksum: bee613b732decae2947eb1c32de138da (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Materiais híbridos entre géis de polifosfato de alumínio e ferro, polianilina e materiais carbonáceos, foram sintetizados e utilizados como materiais para eletrodos na construção de dispositivos eletroquímicos. Os géis de polifosfato de alumínio e ferro, os materiais carbonáceos, bem como os híbridos formados entre estes materiais e a polianilina, foram caracterizados por diversas técnicas, tais como, análise termogravimétrica, espectroscopia Raman, espectroscopia de UV-vis, espectroscopia de IV, espectroscopia de impedância, difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão e medidas de área superficial BET. Com os materiais de eletrodos sintetizados, foram montados dois tipos de dispositivos eletroquímicos: baterias e capacitores. As baterias foram montadas com os materiais híbridos sendo utilizados como catodos, zinco como anodo e, como eletrólito, NH4Cl e ZnCl2 aquosos e caracterizadas por descarga a corrente constante. A bateria construída com o carbono grafite foi a que apresentou o melhor desempenho. Duas séries de capacitores foram montadas utilizando-se os materiais sintetizados como eletrodos: uma das séries com a presença do polímero condutor e a outra sem o polímero. Os capacitores foram caracterizados por espectroscopia de impedância eletroquímica, ciclagem galvanostática e voltametria cíclica. Os capacitores cujos eletrodos continham a polianilina apresentaram valores de capacitância maiores que os capacitores sem esse polímero, chegando a 117 F·g-1, para o capacitor cujo eletrodo continha o gel de polifosfato de alumínio e ferro, carbono esfera e polianilina. Os capacitores apresentaram energia e potência específicas que os classificam como sendo supercapacitores, cujos valores se aproximam aos de dispositivos semelhantes reportados na literatura. Os resultados demonstraram que os materiais sintetizados são promissores para a confecção dos eletrodos a serem utilizados em baterias e capacitores, tanto devido as suas propriedades, quanto à relativa simplicidade da sua síntese

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:35:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLRD.pdf: 3542566 bytes, checksum: e015fd7ef5aa1d080e3bf6dda8293af6 (MD5) Previous issue date: 2003-09-12 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work we synthetisized and characterized different polymetallated pophyrins, using as precursors 5,10,15,20-piridilporphyrin and [RuCl2(CO(DMF)(PPh3)2], cis-[RuCl2(bipy)(dppb)] and mer-[RuCl3(dppb)(H2O)] as peripherical componds. The internal metals into de macrocyclic porphyrin were Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II). These complexes were characterized by several techciques such as, absorptional spectroscopy in the visible, utraviole and near infrared region, vibracional spectroscopy, cyclic voltammetry, X-ray crystallography and elemental analyses of carbon, hydrogen and nitrogen. Modified electrode was obtained using the porphyrin {Co(II)-[RuCl2(dppb)]4} by cyclic voltammetry. The modified electrode was obtained in carbon vitreos and the proposed mechanism for the formation of the film was consolidated with the existence of the intervalence transition in the near infrared, which one was attributed to intervalence transition Ru(II) → Ru(III). Such modified electrode was used for the determination, using the technique of cyclic voltammetry, of hydroquinone, 1,4-benzoquinone, dopamine, catecol, ascorbic acid and paracetamol. Dopamine and paracetamol were also analyzed in commercial medicines. Dopamine was determined in the µmol concentrations range usin squere wave voltammetry technique. The X-ray structure of to the porphyrin {Ni(II)-[RuCl3(dppb)]4} was determined. Modified electrode, obtained with the pophyron {H2-TPyP[RuCl3(dppb)]4} using the same procedure, was used as potenciometric sensor for pH measures. Langmuir-Blodgett films were obtained with the porphyrin {H2-TPyP[RuCl3(dppb)]4. / In this work we synthetisized and characterized different polymetallated pophyrins, using as precursors 5,10,15,20-piridilporphyrin and [RuCl2(CO(DMF)(PPh3)2], cis-[RuCl2(bipy)(dppb)] and mer-[RuCl3(dppb)(H2O)] as peripherical componds. The internal metals into de macrocyclic porphyrin were Co(II), Ni(II), Cu(II) and Zn(II). These complexes were characterized by several techciques such as, absorptional spectroscopy in the visible, utraviole and near infrared region, vibracional spectroscopy, cyclic voltammetry, X-ray crystallography and elemental analyses of carbon, hydrogen and nitrogen. Modified electrode was obtained using the porphyrin {Co(II)-[RuCl2(dppb)]4} by cyclic voltammetry. The modified electrode was obtained in carbon vitreos and the proposed mechanism for the formation of the film was consolidated with the existence of the intervalence transition in the near infrared, which one was attributed to intervalence transition Ru(II) → Ru(III). Such modified electrode was used for the determination, using the technique of cyclic voltammetry, of hydroquinone, 1,4-benzoquinone, dopamine, catecol, ascorbic acid and paracetamol. Dopamine and paracetamol were also analyzed in commercial medicines. Dopamine was determined in the µmol concentrations range usin squere wave voltammetry technique. The X-ray structure of to the porphyrin {Ni(II)-[RuCl3(dppb)]4} was determined. Modified electrode, obtained with the pophyron {H2-TPyP[RuCl3(dppb)]4} using the same procedure, was used as potenciometric sensor for pH measures. Langmuir-Blodgett films were obtained with the porphyrin {H2-TPyP[RuCl3(dppb)]4. / No presente trabalho foram sintetizadas e caracterizadas diferentes porfirinas polirutenadas, utilizando-se como precursores a 5,10,15,20-tetrapiridilporfirina e os complexos periféricos [RuCl2(CO)(DMF)(PPh3)2], cis-[RuCl2(bipy)(dppb)] e mer-[RuCl3(dppb)(H2O)] tendo com metal interno ao macrocíclo porfirínico Co(II), Ni(II), Cu(II) e Zn(II). Para a caracterização destas porfirinas polirutenadas foram utilizadas diversas técnicas espectroscópicas, tais como: Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho, Espectroscopia de Absorção na Região do Ultravioleta/Visível e Infravermelho Próximo, Voltametria Cíclica, Ressonância Magnética Nuclear de 31P{1H}, Difração de Raios-x e Analise Elementar. Foram obtidos eletrodos modificados utilizando a porfirina {Co(II)-TPyP[RuCl3(dppb)]4} por voltametria cíclica. Os eletrodos modificados foram obtidos em carbono vítreo e o mecanismo proposto para a caracterização dos filmes foi consolidado com a existência da transição de intervalência na região do infravermelho-próximo, à qual atribuiu-se a transição de intervalência Ru(II) → Ru(III). Tal eletrodo modificado foi utilizado para a determinação, utilizando a técnica de voltametria cíclica, de hidroquinona, 1,4-benzoquinona, dopamina, catecol, ácido ascórbico e paracetamol, sendo que a dopamina e o paracetamol também foram determinados em medicamentos comerciais. Determinou-se novamente dopamina utilizando voltametria de onda quadrada para alcançar concentrações na faixa de micromolar. Determinou-se a estrutura de Raios-X para a porfirina {Ni(II)-TPyP[RuCl3(dppb)]4}. Obteve-se também eletrodo modificado com a porfirina {H2TPyP[RuCl3(dppb)]4} utilizando o mesmo procedimento, o qual foi utilizado como sensor potenciométrico para medidas de pH. / No presente trabalho foram sintetizadas e caracterizadas diferentes porfirinas polirutenadas, utilizando-se como precursores a 5,10,15,20-tetrapiridilporfirina e os complexos periféricos [RuCl2(CO)(DMF)(PPh3)2], cis-[RuCl2(bipy)(dppb)] e mer-[RuCl3(dppb)(H2O)] tendo com metal interno ao macrocíclo porfirínico Co(II), Ni(II), Cu(II) e Zn(II). Para a caracterização destas porfirinas polirutenadas foram utilizadas diversas técnicas espectroscópicas, tais como: Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho, Espectroscopia de Absorção na Região do Ultravioleta/Visível e Infravermelho Próximo, Voltametria Cíclica, Ressonância Magnética Nuclear de 31P{1H}, Difração de Raios-x e Analise Elementar. Foram obtidos eletrodos modificados utilizando a porfirina {Co(II)-TPyP[RuCl3(dppb)]4} por voltametria cíclica. Os eletrodos modificados foram obtidos em carbono vítreo e o mecanismo proposto para a caracterização dos filmes foi consolidado com a existência da transição de intervalência na região do infravermelho-próximo, à qual atribuiu-se a transição de intervalência Ru(II) → Ru(III). Tal eletrodo modificado foi utilizado para a determinação, utilizando a técnica de voltametria cíclica, de hidroquinona, 1,4-benzoquinona, dopamina, catecol, ácido ascórbico e paracetamol, sendo que a dopamina e o paracetamol também foram determinados em medicamentos comerciais. Determinou-se novamente dopamina utilizando voltametria de onda quadrada para alcançar concentrações na faixa de micromolar. Determinou-se a estrutura de Raios-X para a porfirina {Ni(II)-TPyP[RuCl3(dppb)]4}. Obteve-se também eletrodo modificado com a porfirina {H2TPyP[RuCl3(dppb)]4} utilizando o mesmo procedimento, o qual foi utilizado como sensor potenciométrico para medidas de pH.

Foram estudados os equilíbrios dos complexos de Mn (II) com íons azoteto, em meio aquoso, por método potenciométrico indireto, através de medidas de pH, em meio de azoteto 0 a 1,8 M, e a 25,0 ºC, utilizando força iônica 2,00 M mantida com perclorato de sódio. Nas diferentes concentrações de íon metálico empregadas, 20, 40, 60, 80 e 100 mM, obteve-se uma mesma curva de formação de número médio de ligantes vs. concentração de ligante livre, o que configura a inexistência de complexos polinucleares nessas condições experimentais. Os valores de número médio de ligantes n¯, e de concentração de ligante livre, [L], foram utilizados para a integração de função de Bjerrum, obtendo-se a função de Fronaeus, F0(L), a partir da qual calcularam-se, por métodos gráficos e matemáticos, as quatro sucessivas constantes globais de equilíbrio: β1 = 4,15 ± 0,02 M-1 , β2 = 6,61 ± 0,04 M-2 , β3 = 3,33 ± 0,02 M-3 , β4 = 0,63 ± 0,01 M-4 . Avaliando os valores das constantes, observa-se que os complexos formados são fracos e, em obediência à regra de Irving e Williams, são menos estáveis que os complexos de cobalto (II) e de níquel (II). Em concentrações de ligante superiores a 1M há condições para lenta oxidação espontânea dos complexos de manganês(II) a manganês(III) com significativas mudanças espectrais. / The equilibria of complex formation between manganese(II) cations and azide anions were studied in aqueous medium by an indirect potentiometric method, at 25°C and ionic strengh 2.0 M (NaClO4). The equilibrium data were based on pH measurements of Mn(II) in N3¯/HN3 buffers. Metal ion concentration changing from 20 to 100 mM have defined one single formation curve of n_ (Bjerrum function) vs. [N 3 ¯ ] which is an evidence that only mononuclear species ara present in the working solutions. Integration of the formation curve from the best n¯vs. [N3¯] data leads to Fronaeus function data. They were properly treated to obtain the formation by a variety of methods (graphic and mathematical). The best set formed is: β1 = 4,15 ± 0,02 M-1 , β2 = 6,61 ± 0,04 M-2 , β3 = 3,33 ± 0,02 M-3 , β4 = 0,63 ± 0,01 M-4 . The complex are weaks and are is agreement with the Irving and Williams rule, i. e., less stable than the corresponding complexes of Ni(II) and Co(II). At ligand concentration higher t than 1,0 M there were conditions for a slow spontaneous oxidation of manganese(II) complexes to manganese to manganese(III), with remarkable spectral changes.

Em uma primeira etapa, os catalisadores eletroquímicos de Pt/C, Pt/C+ATO, Pd/C, Pd/C+ATO, PtPd/C+ATO e PtPdSn/C+ATO, onde foram usadas diferentes razões molares de Pt e Pd, e de Pt, Pd e Sn, respectivamente, foram preparados pelo método de redução por borohidreto de sódio para serem testados na oxidação do etanol. H2PtCl6.6H2O, Pd(NO3)2.2H2O e SnCl2.2H2O foram utilizados como fontes de metais, que corresponderam a 20% em massa do catalisador. A mistura física de 85% de carbono Vulcan XC72 e 15% de Sb2O5.SnO2 (ATO) foi utilizada como suporte. Os catalisadores foram caracterizados por meio da difração de raios X, microscopia de transmissão, voltametria cíclica, cronoamperometria, teste em célula unitária de etanol direto e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier in situ (ATR-FTIR). Os difratogramas de raios X de Pt/C e Pd/C mostraram quatro picos associados com a estrutura cúbica de face centrada (cfc) da platina e do paládio, respectivamente. Já para os catalisadores de Pt, Pd, PtPd e PtPdSn, suportados em carbono e ATO puderam ser visualizados, além dos picos referentes à Pt e ao Pd, outros oito picos associados com a cassiterita e/ou com os óxidos de estanho dopado com antimônio (ATO). A microscopia de transmissão mostrou que todos os catalisadores apresentam suas partículas metálicas homogeneamente distribuídas no suporte e seus tamanhos variaram de 2 a 6 nm. Os estudos eletroquímicos de voltametria e cronoamperometria em meio de H2SO4 indicaram que os catalisadores terciários de PtPdSn(80:10:10)/C+ATO e PtPdSn(90:5:5)/C+ATO, e o binário de PtPd(80:20)/C+ATO apresentaram, nesta ordem, as maiores densidades de corrente para a oxidação eletroquímica do etanol, em relação a Pt/C, no intervalo de potenciais de interesse de 0,05 a 0,9 V vs. ERH. Os experimentos em uma célula a combustível de etanol direto à 100°C mostraram desempenhos de densidade de potência semelhantes para os dois catalisadores terciários e, aproximadamente 6 vezes mais altos que o obtido para Pt/C. Os espectros de FTIR obtidos durante a oxidação eletroquímica do etanol na presença de HClO4 0,1 M mostrou as principais bandas em 2344, 1282 e 933 cm-3, as quais estão associadas à presença de CO2, ácido acético e acetaldeído, respectivamente. Para os catalisadores de Pt/C, PtPd(80:20)/C+ATO e PtPdSn(90:5:5)/C+ATO, o acetaldeído foi o principal produto no intervalo de potenciais estudado, conforme é indicado pelo gráfico das intensidades integradas de bandas; enquanto que para Pt/C+ATO e PtPdSn(80:10:10)/C+ATO, o ácido acétido foi o principal produto. Em uma segunda etapa, os catalisadores de PdPt(80:20)/C+ATO, PdPtSn(80:10:10)/C+ATO e PdPtSn(90:5:5)/C+ATO foram preparados para serem testados eletroquimicamente, por meio de voltametria cíclica e cronoamperometria, em meio alcalino. Os resultados obtidos indicaram que novamente os catalisadores terciários apresentaram as maiores atividades catalíticas no intervalo de -0,850 V a -0,450 V vs. Ag/AgCl. Isso confirmou que o Pd é um excelente catalisador para oxidação do etanol em meio alcalino, pois o valor de corrente em meio alcalino foi cerca de sessenta vezes maior que o valor obtido em meio ácido. Esses resultados sugerem excelentes perspectivas para o uso de catalisadores de Pd para a oxidação de etanol em células alcalinas. / Firstly, Pt/C, Pt/C+ATO, Pd/C, Pd/C+ATO, PtPd/C+ATO and PtPdSn/C+ATO electrocatalysts were prepared by the reduction by sodium borohydride method. H2PtCl6.6H2O, Pd(NO3)2.2H2O and SnCl2.2H2O were used as metal source and a physical mixture of 85% Vulcan Carbon XC72 and 15% Sb2O5.SnO2, so-called ATO, as support. The catalysts were characterized by means of X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) experiments, attenuated total reflectance Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy and tests in direct ethanol fuel cells for ethanol oxidation. XRD analysis of Pt/C and Pd/C showed four peaks associated with the face-centered cubic (fcc) structure of Pt and Pd, respectively. On the other hand, carbon plus ATO supported Pt and Pd based catalysts showed besides the presence of four fcc Pt and Pd reflections others eight peaks associated with antimony-doped tin oxides (ATO). TEM images and the corresponding metal particle size distribution histogram of the catalysts revealed the metallic particles are highly dispersed on the support and their average size ranges were from 2 to 6 nm. The electrochemical measurements characterized by cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) in N2 saturated 0,5 M H2SO4 solutions at room temperatures showed the PtPdSn(80:10:10)/C+ATO and PtPdSn(90:5:5)/C+ATO tri-mettallic catalysts, and the PtPd(80:20)/C+ATO bi-mettallic catalyst presented, in that order, the highest peak current densities with 1 M ethanol, in comparision with Pt/C, in the potential region of 0.05 to 0.9 V vs. RHE. The experiments at 100oC on single direct ethanol fuel cells showed that the power density values for both tri-mettallic catalysts were very similar and at about 6 times higher than that value of Pt/C. The FTIR spectra collected during ethanol electro-oxidation in presence of 0.1 M HClO4 showed the main bands at 2344, 1282 and 933 cm-3, which are characteristic of the presence of CO2, acetic acid and acetaldehyde, respectively. For Pt/C, PtPd(80:20)/C+ATO and PtPdSn(90:5:5)/C+ATO electrocatalysts acetaldehyde was the main product in the potential region observed, as it is shown in the graph of integrated band intensity as a function of the electrode potential. In the case of Pt/C+ATO and PtPdSn(80:10:10)/C+ATO catalysts acetic acid was the main product. At second, PdPt(80:20)/C+ATO, PdPtSn(80:10:10)/C+ATO e PdPtSn(90:5:5)/C+ATO were prepared to be tested by means of CV and CA in alkaline medium. The results obtained again indicated that the tri-mettallic catalysts showed the highest peak current densities in the potential region of -0,850 V to -0,450 V vs. Ag/AgCl. This confirms that Pd-based catalysts are an excellent option for ethanol oxidation in alkaline medium since the current values in alkaline medium were approximately sixty times higher than those ones obtained in acidic medium.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Phdthesis.pdf: 2066544 bytes, checksum: e0228e0a7b8f6d7fd74050413d2db6d3 (MD5) Previous issue date: 2007-05-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico / In this work we develop a three-scale mathematical modeling to describe electro-chemical couplings in clays using the asymptotic homogenization procedure of periodic structures. We consider the porous medium composed of kaolinite particles saturated by an electrolyte solution of water-solvent and four ionic solutes monovalents Na+, H+, Cl-, OH-At the nanoscale we develop the model of the electrical double layer wherein the electric potential and local charge distribution are ruled by the Poisson- Boltzmann problem. In addition we incorporate the protonation/deprotonation chemical reaction between the fluid and the particle surface and consequently we quantify the dependence of the surface charge density of the particles with the pH of the electrolyte solution. At the microscale, or pore-scale, the movement of the aqueous solution is governed by the Stokes problem whereas ion transport by the Nernst-Planck equation. The pore-scale governing equations are supplemented by slip boundary condition in the tangential velocity of the fluid and adsorption interface conditions arising from the averaging of the nanoscale model. We then homogenize the microscopic model to the macroscale and derive effective equations with additional closure relations for the macroscopic coefficients. The macroscopic model is discretized by the finite volume method and numerical simulations of electrokinetical remediation of a contaminated soil are performed. The numerical results illustrate the strong dependence of the remediation efficiency on the pH of the aqueous solution. / Neste trabalho desenvolvemos a modelagem matemática e computacional em três escalas (nano-micro-macro) do acoplamento eletroquímico em um meio poroso argiloso adotando técnicas de homogeneização de estruturas periódicas. Consideramos o meio poroso uma caulinita saturada por uma solução eletrolítica composta por um solvente aquoso e quatro solutos iônicos monovalentes Na+, H+, Cl-, OH-. Na escala nanoscópica adotamos a modelagem da dupla camada elétrica onde o potencial elétrico e a densidade de carga são governados pelo problema de Poisson-Boltzmann. Incorporamos ao modelo nanoscópico as reações de protonação/deprotonação entre o fluido e a superfície da partícula argilosa e quantificamos numericamente a dependência da carga superficial com o pH da solução eletrolítica. Na escala microscópica, ou escala do poro, o movimento da solução aquosa é governado pelo problema de Stokes e o transporte dos íons pelas equações de Nernst-Planck. As equações microscópicas são suplementadas por condições de contorno de deslizamento da componente tangencial do campo de velocidade e de adsorção dos íons que representam a média do modelo posto na escala nanoscópica. A partir dos modelos nanoscópico/microscópico desenvolvemos a homogeneização do problema derivando o modelo na escala de Darcy (macroscópica) com os respectivos problemas de fechamento para os coeficientes das equações efetivas postos na célula periódica. Finalmente discretizamos o modelo macroscópico utilizando o método de volumes finitos e realizamos simulações numéricas em regimes permanente e transitório do processo de descontaminação de um solo argiloso por técnicas de eletrocinética. Os resultados ilustram a forte dependência da eletroremediação com o pH da solução.

Vários trabalhos na literatura reportam a utilização de catalisadores à base de compostos macrocíclicos metálicos no estudo da reação de redução do oxigênio (RRO). Esta reação possui mecanismos complexos que ainda não foram totalmente compreendidos, sendo que os principais produtos gerados são água e peróxido de hidrogênio. A maior parte dos artigos encontrados na literatura estudam estes catalisadores com intuito de se ter como produto único ou majoritário a água, principalmente para aplicações em células a combustível. Porém, este trabalho tem como objetivo principal identificar catalisadores a base de compostos macrocíclicos metálicos, mais em específico ftalocianinas metálicas, que promovam uma geração majoritária de peróxido de hidrogênio. Em trabalhos futuros, os melhores catalisadores encontrados servirão como modificadores em eletrodos de difusão gasosa (EDG) na aplicação em sistemas de degradação de compostos orgânicos através dos processos oxidativos avançados (POA). <br/>Neste trabalho foram avaliados catalisadores contendo vários teores de ftalocianinas de manganês, ferro, cobre e cobalto incorporadas, separadamente, em uma matriz condutora de carbono Printex 6L. Para isto, foram realizadas medidas de fluorescência de raios X (XRF), medidas eletroquímicas de voltametria cíclica e linear utilizando um eletrodo disco/anel rotatório (RRDE) e medidas utilizando a técnica de microscopia eletroquímica de varredura (SECM). Os resultados de XRF obtidos indicaram que o método de incorporação das ftalocianinas metálicas foi eficaz. Os resultados da avaliação do direcionamento da RRO a partir das medidas de voltametria linear, cálculos de eficiência de corrente de H2O2, número total de elétrons trocados e gráfico de Koutecký-Levich indicaram que os catalisadores contendo ftalocianina de cobalto mostram-se promissores para a eletrogeração em grandes quantidades de H2O2, para posteriores aplicações em POA. <br/>Os resultados de SECM evidenciaram o efeito catalítico observado para o catalisador contendo 10 % de ftalocianina de cobalto, bem como revelou que a superfície do catalisador obtida indica uma distribuição não uniforme do modificador sobre a matriz Printex 6L; porém, outras medidas são necessárias para uma melhor compreensão deste fenômeno. / Several papers in the literature report the use of catalysts based on metallic macrocyclic compounds in the study of the oxygen reduction reaction (ORR). This reaction has complex mechanisms that are not yet fully understood, whereas the main products generated are water and hydrogen peroxide. Most articles in literature study these catalysts in order to have water as the major or sole product, particularly for applications in fuel cells. However, this study aims to identify catalysts containing metallic macrocyclic compounds, metallic phthalocyanines more specifically, to promote majority generation of hydrogen peroxide. In future studies, the best catalysts will serve as modifiers in gas diffusion electrodes (GDE) for application of organic compounds degradation systems, via the advanced oxidation processes (AOP). <br/>This study evaluated various contents of catalysts containing manganese, iron, copper and cobalt phthalocyanine incorporated separately into a Printex 6L carbon matrix. It was performed measurements of X-ray fluorescence (XRF), electrochemical experiments of cyclic and linear voltammetry using rotating ring/disk electrode (RRDE) and measurements using the technique of scanning electrochemical microscopy (SECM). XRF results indicated that the incorporation method of metal phthalocyanines was effective. Results of the evaluation of the ORR pathway obtained from linear voltammetry measurements, calculations of current efficiency of H2O2, total number of electrons exchanged and Koutecký-Levich plots indicated that the catalysts containing cobalt phthalocyanine proved to be promising to H2O2 electrogeneration in large quantities for further applications in AOP. <br/>The SECM results evidenced the catalytic effect observed for the catalyst containing 10% cobalt phthalocyanine and revealed its surface indicates a non-uniform distribution of the modifier on matrix Printex 6L. But other measures are necessary for a better understanding of this phenomenon.