VASCONCELOS, Sebastião Junior Teixeira. Catalisadores derivados de hidrotalcita dopados com cobre na transformação química do glicerol. 2014. 70 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2014. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-10-11T18:03:43Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_sjtvasconcelos.pdf: 2964927 bytes, checksum: bb81ba47076b4718708588b791e60c4e (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-10-11T18:23:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_sjtvasconcelos.pdf: 2964927 bytes, checksum: bb81ba47076b4718708588b791e60c4e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T18:23:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_sjtvasconcelos.pdf: 2964927 bytes, checksum: bb81ba47076b4718708588b791e60c4e (MD5) Previous issue date: 2014 / The hydrotalcites are a class of layered double hydroxides with important physical and chemical properties. The use of this class of compounds in catalysis of specific reactions also requires many studies. The literature has exploited these materials in catalytic reactions in liquid phase with glycerol, particularly in hydrogenolysis reactions. The gas phase reactions with glycerol usually make use of acid catalysts. Thus, both the liquid phase reactions involving catalysts derived from hydrotalcite-like gas phase reactions involving basic catalysts require further study. We developed a study to elucidating the combined effects of basic catalytic sites (MgO and amorphous aluminum oxide) and dehydrogenation (derived from copper oxides) in the hydrogenolysis reaction. The materials used were derived from hydrotalcite oxides, and oxides derivatives containing in its composition 2.5% copper (molar ratio) in relation to the metal network hydrotalcite (Mg and Al). The results obtained for the gas phase show an interrelationship between the sites and the major products of the reaction, acetol and acrolein. Was determined conditions under which one or another product is more favored, with conversions that can reach over 90% and selectivities that exceed 99%. In the liquid phase this interrelationship is more difficult to be demonstrated, given the complications arising from the greater contact time between catalyst and reactants to the point of the major products at the reaction gas phase includes both as reaction intermediates in the liquid phase. In the liquid phase, the predominant carbon chain compounds of higher alcohol and ester functional groups, cyclic compounds but also from various functional groups. / As hidrotalcitas são uma classe de hidróxidos duplos lamelares com importantes propriedades físico-químicas. O emprego desta classe de compostos na catálise de reações específicas requer, ainda, muitos estudos. A literatura tem explorado estes materiais na catálise das reações com glicerol em fase líquida, principalmente, em reações de hidrogenólise. As reações em fase gasosa com glicerol normalmente fazem uso de catalisadores ácidos, de modo. Deste modo, tanto as reações em fase líquida envolvendo catalisadores derivados da hidrotalcita como reações em fase gasosa envolvendo catalisadores básicos requerem maiores estudos. Desenvolveu-se um estudo com vistas a elucidação dos efeitos combinados de sítios catalíticos básicos (MgO e óxidos de alumínio amorfo) e desidrogenante (óxidos derivados do cobre) na reação de hidrogenólise. Os materiais empregados foram óxidos derivados da hidrotalcita, e óxidos derivados contendo em sua composição 2,5% cobre (proporção molar) em relação aos metais da rede hidrotalcita (Mg e Al). Os resultados obtidos para a fase gasosa evidenciam uma inter-relação entre os sítios e os produtos majoritários da reação, acetol e acroleina. Determinou-se condições em que um ou outro produto é mais favorecido, com conversões que podem chegar a mais de 90% e seletividades que superam 99%. Em fase líquida esta inter-relação é mais difícil de ser evidenciada, dadas as complicações originadas pelo maior tempo de contato entre catalisador e reagentes a tal ponto dos produtos majoritários verificados na reação fase gasosa figurarem como intermediários da reação em fase líquida. Na fase líquida, predominam compostos de maior cadeia carbônica dos grupos funcionais álcool e éster, mas também compostos cíclicos de grupos funcionais diversos.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / The hydrotalcites are a class of layered double hydroxides with important physical and chemical properties. The use of this class of compounds in catalysis of specific reactions also requires many studies. The literature has exploited these materials in catalytic reactions in liquid phase with glycerol, particularly in hydrogenolysis reactions. The gas phase reactions with glycerol usually make use of acid catalysts. Thus, both the liquid phase reactions involving catalysts derived from hydrotalcite-like gas phase reactions involving basic catalysts require further study. We developed a study to elucidating the combined effects of basic catalytic sites (MgO and amorphous aluminum oxide) and dehydrogenation (derived from copper oxides) in the hydrogenolysis reaction. The materials used were derived from hydrotalcite oxides, and oxides derivatives containing in its composition 2.5% copper (molar ratio) in relation to the metal network hydrotalcite (Mg and Al). The results obtained for the gas phase show an interrelationship between the sites and the major products of the reaction, acetol and acrolein. Was determined conditions under which one or another product is more favored, with conversions that can reach over 90% and selectivities that exceed 99%. In the liquid phase this interrelationship is more difficult to be demonstrated, given the complications arising from the greater contact time between catalyst and reactants to the point of the major products at the reaction gas phase includes both as reaction intermediates in the liquid phase. In the liquid phase, the predominant carbon chain compounds of higher alcohol and ester functional groups, cyclic compounds but also from various functional groups. / As hidrotalcitas sÃo uma classe de hidrÃxidos duplos lamelares com importantes propriedades fÃsico-quÃmicas. O emprego desta classe de compostos na catÃlise de reaÃÃes especÃficas requer, ainda, muitos estudos. A literatura tem explorado estes materiais na catÃlise das reaÃÃes com glicerol em fase lÃquida, principalmente, em reaÃÃes de hidrogenÃlise. As reaÃÃes em fase gasosa com glicerol normalmente fazem uso de catalisadores Ãcidos, de modo. Deste modo, tanto as reaÃÃes em fase lÃquida envolvendo catalisadores derivados da hidrotalcita como reaÃÃes em fase gasosa envolvendo catalisadores bÃsicos requerem maiores estudos. Desenvolveu-se um estudo com vistas a elucidaÃÃo dos efeitos combinados de sÃtios catalÃticos bÃsicos (MgO e Ãxidos de alumÃnio amorfo) e desidrogenante (Ãxidos derivados do cobre) na reaÃÃo de hidrogenÃlise. Os materiais empregados foram Ãxidos derivados da hidrotalcita, e Ãxidos derivados contendo em sua composiÃÃo 2,5% cobre (proporÃÃo molar) em relaÃÃo aos metais da rede hidrotalcita (Mg e Al). Os resultados obtidos para a fase gasosa evidenciam uma inter-relaÃÃo entre os sÃtios e os produtos majoritÃrios da reaÃÃo, acetol e acroleina. Determinou-se condiÃÃes em que um ou outro produto à mais favorecido, com conversÃes que podem chegar a mais de 90% e seletividades que superam 99%. Em fase lÃquida esta inter-relaÃÃo à mais difÃcil de ser evidenciada, dadas as complicaÃÃes originadas pelo maior tempo de contato entre catalisador e reagentes a tal ponto dos produtos majoritÃrios verificados na reaÃÃo fase gasosa figurarem como intermediÃrios da reaÃÃo em fase lÃquida. Na fase lÃquida, predominam compostos de maior cadeia carbÃnica dos grupos funcionais Ãlcool e Ãster, mas tambÃm compostos cÃclicos de grupos funcionais diversos.

A utilização de combustíveis fósseis é um problema a ser contornado visto que sua utilização gera problemas ambientais tais como o aumento do efeito estufa. Como combustível alternativo, ganha destaque o hidrogênio, o qual pode ser utilizado em células à combustível, gerando energia e apenas água como sub-produto. Uma forma de produção de hidrogênio é a partir da reforma a vapor do bio-óleo, proveniente da pirólise da biomassa. Devido à complexidade do bio-óleo, compostos modelo, como o ácido acético e acetol, vêm sendo estudados nos sistemas reacionais. Neste trabalho, estudou-se a reação de reforma a vapor do acetol para obtenção de H2 utilizando-se catalisadores baseados em Ni0 e Co0 derivados de hidróxidos duplos lamelares (HDLs), também chamados de compostos do tipo hidrotalcita. Os HDLs foram sintetizados pelo método de coprecipitação. Análise de difração de raios X (DRX) mostraram a formação dos HDLs e os diferentes teores de Al3+ nas lamelas foram observados através da técnica de espectroscopia na região do infravermelho. Espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDX) indicou que os catalisadores derivados de HDLs calcinados a 750°C possuem quantidades reais de metais ativos próximas aos valores nominais e que possuem diferentes teores de Mg2+. As análises de TPR-H2 mostraram a redução das fases óxidas presentes em altas temperaturas, devido a formação de solução sólida MgNiO2, MgCoO2 e fases espinélios. Nos ensaios catalíticos, catalisadores baseados em Ni0 se mostraram mais seletivos para H2 enquanto que os baseados em Co0 foram mais seletivos para o eteno e compostos líquidos. Ainda, observou-se a tendência de maior seletividade para H2 quanto maior o teor de Mg2+ no catalisador. Para os catalisadores derivados de HDL´s calcinados a 600°C, as caracterizações mostraram resultados semelhantes aos calcinados a 750°C, evidenciando a facilidade de formação das soluções sólida para estes compostos do tipo HDL´s. Para estas amostras também ficou evidenciado que maiores teores de Mg2+ nos catalisadores facilitam a conversão em H2 na reforma a vapor do acetol, o que pode estar associado a propriedade basicidade, que foi quantificada através de termo-dessorção programada de CO2 (TPD-CO2). / The use of fossil fuels is a problem to be circumvented, since its use generates environmental problems such as the increase of the greenhouse effect. As an alternative fuel, hydrogen is highlighted, which can be used in fuel cells, generating energy without the emission of polluting gases. One form of hydrogen production is from the steam reforming of the bio-oil, from the pyrolysis of the biomass. Due to the complexity of the bio-oil, model compounds, present in greater quantity, such as acetic acid and acetol have been studied individually. In this work, the reaction of steam reforming of the acetol to obtain H2 was carried out using catalysts based on Ni0 and Co0 derived from lamellar double hydroxides (HDLs), also called hydrotalcite like compounds. HDLs were synthesized by the coprecipitation method. X-ray diffraction (XRD) analysis showed the formation of HDLs and different Al3+ contents in the lamellae, as well as the Fourier transform infrared spectroscopy technique. X-ray dispersive energy spectroscopy (EDS) has indicated that the catalysts derived from HDLs calcined at 750°C have real amounts of active metals close to the nominal values and that have different levels of Mg2 + and Al3+. The TPR-H2 analysis showed that the reduction of Ni2+ and Co2+ occurs at high temperatures due to the formation of solid solutions MgNiO2, MgCoO2, and spinel phases. In the catalytic tests, Ni2+ based catalysts were more selective for H2, while Co0 based catalysts were more selective for liquid compounds such as acetone. Also, the tendency of greater selectivity for H2 was observed when the Mg2+ content in the catalyst was higher. For the catalysts derived from HDL\'s calcined at 600°C, the characterizations showed results similar to those calcined at 750°C, evidencing the difficult reducibility of oxides derived from HDL\'s. For these catalysts, it was also observed that higher Mg2+ contents facilitate the conversion to H2 in the steam reforming of the acetol, which may be associated with the basicity of the material, which was quantified by means of programmed thermodesorption of CO2 (TPD-CO2).

A utilização de combustíveis fósseis é um problema a ser contornado visto que sua utilização gera problemas ambientais tais como o aumento do efeito estufa. Como combustível alternativo, ganha destaque o hidrogênio, o qual pode ser utilizado em células à combustível, gerando energia e apenas água como sub-produto. Uma forma de produção de hidrogênio é a partir da reforma a vapor do bio-óleo, proveniente da pirólise da biomassa. Devido à complexidade do bio-óleo, compostos modelo, como o ácido acético e acetol, vêm sendo estudados nos sistemas reacionais. Neste trabalho, estudou-se a reação de reforma a vapor do acetol para obtenção de H2 utilizando-se catalisadores baseados em Ni0 e Co0 derivados de hidróxidos duplos lamelares (HDLs), também chamados de compostos do tipo hidrotalcita. Os HDLs foram sintetizados pelo método de coprecipitação. Análise de difração de raios X (DRX) mostraram a formação dos HDLs e os diferentes teores de Al3+ nas lamelas foram observados através da técnica de espectroscopia na região do infravermelho. Espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDX) indicou que os catalisadores derivados de HDLs calcinados a 750°C possuem quantidades reais de metais ativos próximas aos valores nominais e que possuem diferentes teores de Mg2+. As análises de TPR-H2 mostraram a redução das fases óxidas presentes em altas temperaturas, devido a formação de solução sólida MgNiO2, MgCoO2 e fases espinélios. Nos ensaios catalíticos, catalisadores baseados em Ni0 se mostraram mais seletivos para H2 enquanto que os baseados em Co0 foram mais seletivos para o eteno e compostos líquidos. Ainda, observou-se a tendência de maior seletividade para H2 quanto maior o teor de Mg2+ no catalisador. Para os catalisadores derivados de HDL´s calcinados a 600°C, as caracterizações mostraram resultados semelhantes aos calcinados a 750°C, evidenciando a facilidade de formação das soluções sólida para estes compostos do tipo HDL´s. Para estas amostras também ficou evidenciado que maiores teores de Mg2+ nos catalisadores facilitam a conversão em H2 na reforma a vapor do acetol, o que pode estar associado a propriedade basicidade, que foi quantificada através de termo-dessorção programada de CO2 (TPD-CO2). / The use of fossil fuels is a problem to be circumvented, since its use generates environmental problems such as the increase of the greenhouse effect. As an alternative fuel, hydrogen is highlighted, which can be used in fuel cells, generating energy without the emission of polluting gases. One form of hydrogen production is from the steam reforming of the bio-oil, from the pyrolysis of the biomass. Due to the complexity of the bio-oil, model compounds, present in greater quantity, such as acetic acid and acetol have been studied individually. In this work, the reaction of steam reforming of the acetol to obtain H2 was carried out using catalysts based on Ni0 and Co0 derived from lamellar double hydroxides (HDLs), also called hydrotalcite like compounds. HDLs were synthesized by the coprecipitation method. X-ray diffraction (XRD) analysis showed the formation of HDLs and different Al3+ contents in the lamellae, as well as the Fourier transform infrared spectroscopy technique. X-ray dispersive energy spectroscopy (EDS) has indicated that the catalysts derived from HDLs calcined at 750°C have real amounts of active metals close to the nominal values and that have different levels of Mg2 + and Al3+. The TPR-H2 analysis showed that the reduction of Ni2+ and Co2+ occurs at high temperatures due to the formation of solid solutions MgNiO2, MgCoO2, and spinel phases. In the catalytic tests, Ni2+ based catalysts were more selective for H2, while Co0 based catalysts were more selective for liquid compounds such as acetone. Also, the tendency of greater selectivity for H2 was observed when the Mg2+ content in the catalyst was higher. For the catalysts derived from HDL\'s calcined at 600°C, the characterizations showed results similar to those calcined at 750°C, evidencing the difficult reducibility of oxides derived from HDL\'s. For these catalysts, it was also observed that higher Mg2+ contents facilitate the conversion to H2 in the steam reforming of the acetol, which may be associated with the basicity of the material, which was quantified by means of programmed thermodesorption of CO2 (TPD-CO2).

The aim of this thesis is to research how the functional paradigm can be used for hardware acceleration with an emphasis on data-parallel tasks. The level of abstraction of the traditional hardware description languages, such as VHDL or Verilog, is becoming to low. High-level languages from the domains of software development and modeling, such as C/C++, SystemC or MATLAB, are experiencing a boom for hardware description on the algorithmic or behavioral level. Functional Languages are not so commonly used, but they outperform imperative languages in verification, the ability to capture inherent paralellism and the compactness of code. Data-parallel task are often accelerated on FPGAs, GPUs and multicore processors. In this thesis, we use a library for general-purpose GPU programs called Accelerate and extend it to produce VHDL. Accelerate is a domain-specific language embedded into Haskell with a backend for the NVIDIA CUDA platform. We use the language and its frontend, and create a new backend for high-level synthesis of circuits in VHDL.