Este trabalho investigou a obtenção de filmes de TiO2 por sol-gel e dipcoating (SGDC) e sua caracterização microestrutural e como fotocatalisador para a produção de hidrogênio a partir da água. Os precursores e reagentes utilizados foram: propóxido de titânio, ácido acético, etanol anidro, acetilacetona, Triton X-100 e polivinilbutiral (PVB). Foram preparadas 2 soluções precursoras, uma com PVB e outra sem. Foram produzidos filmes com 1, 2 e 3 camadas através da técnica de dip-coating. Os filmes foram tratados termicamente a 400, 500 e 600ºC, com uma taxa de 100ºC/h e um patamar de 2 h. O TiO2 sintetizado e os filmes produzidos foram caracterizados por difração de raios X (DRX) quanto à cristalinidade, fases presentes e tamanho de cristalito; microscopia eletrônica de varredura (MEV), adsorção de nitrogênio (método BET), análises termogravimétricas (ATG) e termodiferenciais (ATD), elipsometria espectroscópica, perfilometria óptica, espectroscopia Raman e de reflectância difusa (determinação do band gap). Após o tratamento térmico os filmes apresentaram uma microestrutura bastante irregular e com muitas trincas, com a presença da fase anatase em todas as temperaturas de tratamento térmico, e um teor de 3,7% de rutilo à 600ºC. O band gap dos filmes aumentou com a quantidade de camadas adicionadas, com a elevação da temperatura de tratamento térmico e adição de PVB. As medidas de fotocorrente foram realizadas no escuro e sob iluminação de lâmpada de Xe com 250W (simulador de luz solar de 1,5AM). A maior fotocorrente medida foi de 12 μA a 0,5V. A produção de H2 aumentou linearmente com o tempo de exposição para ambas as amostras com PVB. Foi possível relacionar a adição do PVB com o favorecimento da fotoatividade dos filmes de TiO2. / This work has investigated the effect of polyvinyl butyral addition in the synthesis of TiO2 films by sol-gel and dip-coating, their microstructural features and their photoelectrochemical activity for water-splitting hydrogen production. The precursors and reagents used were: titanium propoxide, acetic acid, anhydrous ethanol, acetylacetone, Triton X-100 and polyvinyl butyral (PVB). Two precursor solutions were prepared: one with PVB and another without it. The dip-coating technique was used to produce films with 1, 2 and 3 layers. The films were heat treated at 400, 500 and 600ºC, at a rate of 100°C/h and dwelling time of 2h. Afterwards the synthesized films were characterized by X-ray diffraction (XRD); scanning electron microscopy (SEM), nitrogen adsorption (BET method), thermogravimetric (TGA) and differential thermal analysis (DTA), spectroscopic ellipsometry, optical profilometry, Raman and diffuse reflectance spectroscopy (determination of the band gap). The films after heat treatment showed a very irregular microstructure with many cracks. The anatase phase was presented in all temperatures and a small content of rutile at 600 °C (around 3.7%) was identified. The band gap of the films increased with the number of layers, heat treatment and addition of PVB. The photocurrent measurements were carried out in the dark and under illumination with 250W Xe, using a sunlight simulator (1,5AM). The highest photocurrent was 12A at 0.5V. The H2 production increased linearly with time of exposure for both samples with PVB. Therefore, it was possible to relate the addition of PVB with improvement the photoactivity of TiO2 films.

O modelo experimental de Cor pulmonale é caracterizado por um processo de remodelamento vascular pulmonar devido a um insulto inflamatório inicial. O remodelamento vascular é influenciado por apoptose de células endoteliais, hipertrofia da túnica média de arteríolas e pequenas artérias, rarefação vascular e estresse oxidativo. Ao mesmo tempo em que nota-se um remodelamento vascular adverso é importante salientar que o ventrículo direito desempenha um trabalho contra a vasculatura pulmonar, com o objetivo de manter a oxigenação sanguínea. Devido ao aumento de póscarga imposto ao ventrículo direito, essa câmara hipertrofia, na tentiva de manter um débito cardíaco adequado. Entretanto, o exercício físico estimula a angiogênese, atenua o estresse oxidativo e a apoptose celular e melhora a função cardíaca. Assim, o principal objetivo desta tese foi avaliar o impacto de um programa de exercício físico aeróbio sobre as concentrações de peróxido de hidrogênio (H2O2), um importante mediador intracelular, e a influência do estresse oxidativo sobre o sinal para a angiogênese pulmonar. Além disso, se essas alterações podem diminuir a sinalização apoptótica, e assim, exercer alguma influência positiva sobre a estrurura e função do ventrículo direito. Para isso, dividimos os nossos resultados em dois estudos. O experimento I apresenta os resultados obtidos no parênquima pulmonar e a avaliação funcional do ventrículo direito através da ecocardiografia, e o experimento II os resultados obtidos no tecido ventricular direito. experimento I mostrou que o exercício físico aeróbio promoveu um aumento em proteínas envolvidas com a angiogênese dependentes de H2O2/VEGF/Akt, no parênquima pulmonar de ratos com Cor pulmonale. Ao mesmo tempo, o fortalecimento da resposta angiogênica no grupo treinado e com Cor pulmonale esteve associado a benefícios na função do ventrículo direita (tais como a mudança de área fracional, fração de encurtamento e excursão sistólica do plano do anel da tricúspide), avaliados pela ecocardiografia transtorácica. Concomitantemente, o sinal para a angiogênese dependente do H2O2 nos indica uma angiogênese fisiológica, caracterizada por uma resposta antioxidante enzimática preservada (avaliada pela a atividade da glutationa peroxidase e da catalase) e por um aumento de Ang-1 (medida por imunohistoquímica). No experimento II, avaliou-se a influência do exercício físico aeróbio sobre proteínas apopóticas mitocondriais dependentes do H2O2 e sua influência sobre a estrutura e função do ventrículo direito. Notou-se que o exercício físico aeróbio atenuou o sinal apoptótico mitocondrial (relação Bax/Bcl-2) e diminuiu o imunoconteúdo da caspase-3. Simultaneamente, observou-se um aumento do imunoconteúdo da proteína p-Akt, envolvida com a sobrevivência celular e inibição do sinal apoptótico mitocondrial. Ademais, essa melhora no perfil molecular, em termos de apoptose mitocondrial, esteve associado a uma atenuação da resistência vascular pulmonar, avaliada através da ecocardiografia transtorácica. Em síntese, o exercício físico aeróbio aumentou o imunoconteúdo de proteínas envolvidas com a angiogênese pulmonar e diminui o sinal apoptótico mitocondrial no ventrículo direito. Essas respostas parecem estar associadas a uma melhora, promovida pelo exercício aeróbio, na função do ventrículo direito de ratos com Cor pulmonale, um dos principais fatores envolvidos com os altos índices mortalidade e morbidade da hipertensão arterial pulmonar. / E xperimental model of Cor pulmonale is characterized by pulmonary vascular remodeling due to an initial inflammatory insult. Vascular remodeling is affected by endothelial cell apoptosis, hypertrophy of the tunica media of small arteries and arterioles, oxidative stress and vascular rarefaction. At the same time that is noted an adverse vascular remodeling, it is important to know that the right ventricle performs work against pulmonary vasculature in order to maintain blood oxygenation. Due to increased afterload imposed to the right ventricle, this chamber hypertrophy, to try to maintain an adequate cardiac output. However, exercise stimulates angiogenesis, attenuate oxidative stress and apoptosis, and improves cardiac function. Therefore, the main objective of this thesis was to evaluate the impact of aerobic exercise on the H2O2 concentrations, an important intracellular mediator, and the influence of oxidative stress on lung signal for angiogenesis. Also, if these changes can decrease the apoptotic signaling, and thus, exert some positive influence on the structure and function of the right ventricle. For this purpose, we divided our results in two experiments. The experiment I showed the results obtained in the lung parenchyma and the functional assessment of the right ventricle by echocardiography; and the experiment II the results obtained in right ventricular tissue. The experiment I showed that aerobic exercise promoted an increase in H2O2/VEGF/Akt dependent angiogenic signaling in the lung parenchyma of rats with Cor pulmonale. At the same time, the strengthening of the angiogenic response in the TM group was associated with benefits in the function of the right ventricle (such as fractional area change, fractional shortening and tricuspid annular p0:;< =>=?@0CD <GDHI=C@; ), assessed by transthoracic echocardiography. The H2O2 dependent angiogenic signal indicates a physiological angiogenesis, characterized by a maintained enzymatic antioxidant response (as measured by the activity of catalase and glutathione peroxidase) and increased Ang-1 (measured by immunohistochemistry). In the experiment II, it was evaluated the influence of aerobic exercise on H2O2 dependent mitochondrial apoptotic proteins and its influence on the structure and function of the right ventricle. It was noted that aerobic exercise attenuated mitochondrial apoptotic signal (through Bax/Bcl-2 ratio) and decreased immunocontent of caspase-3. Simultaneously, there was observed an increase in immunocontent of p-Akt, a protein involved in cell survival and inhibition of mitochondrial apoptotic signal. Moreover, this improvement in the molecular profile in terms of mitochondrial apoptosis, was associated with a pulmonary vascular resistance attenuation, assessed by transthoracic echocardiography. In short, aerobic exercise increased the immunocontent of proteins involved with physiological pulmonary angiogenesis and decreased mitochondrial apoptotic signal in the right ventricle. These responses appear to be associated with an improvement, promoted by aerobic exercise, in right ventricle function of rats with Cor pulmonale, one of the main factors involved with high rates mortality and morbidity of pulmonary arterial hypertension.

GONDIM, F. A. Efeitos do peróxido de hidrogênio sobre a germinação e na aclimatação de plantas de milho à salinidade. 2008. 116 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Francisco Lacerda (lacerda@ufc.br) on 2015-03-12T10:57:14Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_fagondim.pdf: 2614140 bytes, checksum: 6acc0bd93625516278dbfcd0d8714f5d (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2015-11-27T22:40:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_fagondim.pdf: 2614140 bytes, checksum: 6acc0bd93625516278dbfcd0d8714f5d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-27T22:40:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_fagondim.pdf: 2614140 bytes, checksum: 6acc0bd93625516278dbfcd0d8714f5d (MD5) Previous issue date: 2088 / The aim of this work was to evaluate the effects of the hydrogen peroxide (H2O2) on germination and acclimation of maize plants subject to the saline stress, in order to better understand the physiological and biochemical mechanisms involved. In the three experiments the triple hybrid of maize (Zea mays L) BRS 3003 was used. In the first experiment, the effects of H2O2 on germination of the maize seeds were evaluated; in the second, the effects of pre-treating by soaking maize seeds in H2O2 solution on the activities of antioxidative enzymes and isoenzymes; and as, the effects of the pre-treatment of maize seeds with H2O2 on acclimation of the plants to salinity and the possible mechanisms involved with this process. In the first experiment, which was carried out in a growth room, H2O2 accelerated the germination rate of maize seeds at 100 mM, but, not at 500 mM. In the second experiment, also carried out in growth room, it was observed that the pre-treatment of the seeds induced a pronounced increase in the activities of the enzymes ascorbate peroxidase (APX) and catalase (CAT), after 30 h of soaking in H2O2. It was also observed that the activity of the Guaiacol peroxidase (GPX) was smaller in the seeds soaked in H2O2 for 12, 24, 30, 36 and 42 h, in relation to those soaked in distilled water (control). However, H2O2 treatment for 48 h showed no significant differences as compared with control. The superoxide dismutase (SOD) activity was not affected by the pre-treatment of the seeds, except for the 24 h treatment. In the seeds, it was detected only one isoform of CAT and six of SOD. The pre-treatment of the seeds did not cause great changes in those isoforms, except for the intensity of the band of activity of CAT visualized in the polyacrylamide gel, which was very superior to that of the control, when the seeds were soaked by 36 and 48 h with H2O2. The increases in the activities of APX and, especially, of CAT, could be associated with the acceleration of the germination process. In the third experiment, which was carried out initially at growth room and, later, at the glasshouse, maize seeds were pre-treated for 36 h by soaking in solution of H2O2 100 mM or in distilled water. Those seeds were germinated on filter paper moistened with nutrient solution in the presence or absence of NaCl 80 mM, in a growth room. After six days, the seedling were transferred to the glasshouse and cultivated in trays containing only nutrient solution (control treatment) or nutrient solution with NaCl at 80 mM. Plants were harvest with 6, 11 and 16 days old. The results showed the pre-treatment of the seeds with H2O2 induced acclimation of the plants to the salinity. It decreased the deleterious effects of salt stress on the growth (biomass production and leaf area) of maize. This fact was associated with a higher efficiency of the antioxidative system of plants pre-treated with H2O2. CAT was the most important among the H2O2 scavenging enzymes in leaves, but, its activity was strongly reduced by salinity in plants 6 and 11 days old, however, this effect was totally reverted in the stressed plants originated from seeds pre-treated with H2O2. On the other hand, in the roots of plants submitted to saline stress, the activity of SOD was stimulated by the pre-treatment of the seeds with H2O2, in the three periods of harvest. In general, salinity reduced the photosynthetic parameters (stomatal conductance, net CO2 assimilation rate, transpiration and intracellular CO2 concentration) and the H2O2 pre-treatment of seeds was not capable to revert that effect. In terms of osmotic adjustment, the contents of organic solutes were not positively correlated to the process of acclimation to salt stress of the plants pre-treated with H2O2 to the salinity. However, the smallest values of the Na+/K+ ratio in roots and in leaves were found for the pre-treated plants submitted to salinity, when compared to those originated from of seeds pre-treated with water (control) and submitted to that same treatment, and it may also be a responsible factor for the acclimation of the maize plants to the salinity. / Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos do peróxido de hidrogênio (H2O2) sobre a germinação e a aclimatação de plantas de milho ao estresse salino, estudando os mecanismos fisiológicos e bioquímicos envolvidos. Nos experimentos, em número de três, foi utilizado o híbrido triplo de milho (Zea mays L), o BRS 3003. No primeiro experimento, foram avaliados os efeitos do H2O2 na germinação das sementes de milho; no segundo, foram avaliados os efeitos do pré-tratamento de embebição das sementes de milho com H2O2 nas atividades das enzimas e isoenzimas antioxidativas e, no terceiro, foram avaliados os efeitos do pré-tratamento de sementes de milho com H2O2 sobre a aclimatação das plantas de milho à salinidade e os mecanismos possivelmente envolvidos. No primeiro experimento, o qual foi realizado em sala da germinação, observou-se que o H2O2 na concentração de 100 mM acelerou o processo de germinação das sementes de milho, o mesmo não ocorrendo na concentração de 500 mM. No segundo experimento, o qual também foi realizado em sala de germinação, observou-se que o pré-tratamento das sementes induziu forte aumento nas atividades das enzimas peroxidase do ascorbato (APX) e catalase (CAT), desde o tempo de embebição de 30 h das sementes com H2O2. Já com relação à peroxidase do guaiacol (GPX), observou-se que a atividade dessa enzima foi menor nas sementes embebidas com H2O2 nos tempos de 12, 24, 30, 36 e 42 h, em relação àquelas embebidas em água destilada (controle), porém, nas pré-tratadas por um tempo de 48 h não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos. A dismutase do superóxido (SOD), por sua vez, não foi afetada pelo pré-tratamento das sementes, exceto no tratamento de embebição das sementes com H2O2 por 24 h. Nas sementes, foi detectada apenas uma isoenzima de CAT e seis de SOD. O pré-tratamento das sementes não provocou alterações nessas isoformas, exceto com relação à intensidade da banda de atividade da CAT visualizada no gel de poliacrilamida, que se mostrou muito superior àquela do controle, quando as sementes foram embebidas por 36 e 48 h com H2O2. É possível que os aumentos nas atividades da APX e, especialmente, da CAT, tenham sido responsáveis pela aceleração do processo de germinação. No terceiro experimento, o qual foi conduzido inicialmente em Sala de germinação e, em seguida, em casa de vegetação, foram utilizadas sementes de milho prétratadas por 36 h de embebição em solução de H2O2 a 100 mM ou em água destilada. Essas sementes foram postas para germinar em folhas de papel de filtro umedecidas com solução nutritiva em presença ou ausência de NaCl a 80 mM em sala de germinação. Decorridos seis dias, as plântulas foram transferidas para a casa de vegetação e cultivadas hidroponicamente em presença ou ausência de NaCl a 80 mM, sendo feitas coletas das plantas aos 6, 11 e 16 dias de idade. Como resultado, observou-se que o pré-tratamento das sementes com H2O2 induziu a aclimatação das plantas à salinidade, reduzindo parcialmente os efeitos deletérios da salinidade na produção de matéria e na área foliar. Esse resultado pode ser atribuído, pelo menos em parte, a uma maior eficiência do sistema antioxidativo das plantas oriundas de sementes pré-tratadas com H2O2. A CAT, que se mostrou a principal enzima eliminadora de H2O2, teve sua atividade nas folhas fortemente reduzida pela salinidade, nas plantas com seis dias de idade, sendo este efeito totalmente revertido nas plantas provenientes de sementes pré-tratadas com H2O2. Por outro lado, nas raízes das plantas submetidas ao estresse salino, a atividade da SOD foi estimulada pelo pré-tratamento das sementes com H2O2, nos três tempos de coleta. De modo geral, a salinidade reduziu os parâmetros fotossintéticos (condutância estomática, transpiração, fotossíntese e concentração interna de CO2) e o pré-tratamento das sementes não foi capaz de reverter esse efeito. Não foi possível estabelecer-se uma correlação precisa entre os teores de solutos orgânicos e o processo de aclimatação das plantas pré-tratadas com H2O2 à salinidade, em termos de ajustamento osmótico. No entanto, os menores valores da razão Na+/K+ nas raízes e, especialmente, nas folhas das plantas pré-tratadas e submetidas à salinidade, em relação àquelas oriundas de sementes pré-tratadas com água (controle) e submetidas a esse mesmo tratamento, aos 16 dias de idade, pode também ter sido um fator responsável, pelo menos em parte, pela aclimatação das plantas de milho à salinidade.

O processo de proteção catódica é amplamente utilizada na indústria do petróleo e gás para a prevenção contra a corrosão. Entretanto, devido às reações catódicas induzidas pelo potencial catódico aplicado pode ocorrer a formação de depósito calcário na superfície de componentes protegidos catodicamente em água do mar. Existe certa incerteza na literatura sobre o papel do depósito calcário na absorção de hidrogênio e consequentemente na fragilização pelo hidrogênio. Assim, o presente trabalho visa investigar sua influência a fim de contribuir para o melhor entendimento da participação dessa camada nesse fenômeno. Para isso, foram realizados testes de permeação eletroquímica de hidrogênio, de tração de baixa taxa de deformação (BTD) e de cronoamperometria no aço API 5CT P110 em três soluções diferentes: água do mar sintética (AMS), água do mar sintética sem Ca2+ e Mg2+ e NaCl 3,5%. Além disso, foram aplicados dois potenciais catódicos: -1000 mVECS e -1500 mVECS. Após o ensaio de tração de BTD e de cronoamperometria as amostras foram analisadas em MEV/EDS. A partir dos resultados obtidos verificou-se que o depósito calcário formado em AMS em -1000 mVECS é formado por uma fina camada inicial rica em Mg seguida de cristais de aragonita. A formação dessa camada aparentemente diminuiu o fluxo de hidrogênio no estado estacionário em comparação com as demais soluções avaliadas nesse mesmo potencial. Todavia, essa diminuição não resultou em uma mudança significativa na fragilização do material. O depósito calcário formado em AMS em -1500 mVECS mostrou-se poroso e pulverulento, apresentando principalmente Mg em sua composição. O fluxo de hidrogênio no estado estacionário e a fragilização do material em AMS em -1500 mVECS foi maior do que nas demais soluções nesse potencial. Um possível mecanismo para explicar o efeito do depósito calcário na absorção e na fragilização pelo hidrogênio foi proposto e indica a competição entre o fator superficial ocasionado pela formação do depósito calcário e a sobretensão em hidrogênio. / The process of cathodic protection is widely used in oil & gas industry to corrosion prevention. However, the cathodic reactions induced by the applied cathodic potential can lead to the calcareous deposit formation on the cathodically protected structure surface in sea water. There is uncertainty about the role of calcareous deposit on hydrogen uptake and consequently on hydrogen embrittlement. Hydrogen electrochemical permeations, slow strain rate and chronoamperometric tests were carried out in three different solutions: artificial sea water, artificial sea water without Ca2+ and Mg2+ and 3.5% NaCl solution. Besides that, two cathodic potentials were applied: -1000 mVSCE e -1500 mVSCE. After slow strain rate and chronoamperometric tests the samples were analyzed in SEM/EDS. According to the obtained results it was observed that calcareous deposits formed in artificial sea water at -1000 mVSCE consists on a thin Mg-rich inner layer and an outer layer of aragonite crystals. The deposit formation apparently decreased hydrogen flux at steady state in comparison with other solutions evaluated at the same potential. The calcareous deposit formed in artificial sea water at -1500 mVSCE was porous, powdery and mainly composed by Mg. The hydrogen flux at steady state and the embrittlement of the material were higher in artificial sea water at -1500 mVSCE than in other solutions at the same potential. A possible mechanism to explain the calcareous deposit effect on hydrogen uptake and on hydrogen embrittlement was proposed and it indicates the competition between the surface effect induced by calcareous deposit formation and the hydrogen overpotential.

A possibilidade produzir hidrogênio (H2) a partir da quebra da molécula da água, usando a radiação solar, foi descoberta ha mais de 40 anos e nas ultimas décadas tem recebido grande atenção científica. A síntese de semicondutores nanoestruturados representam um avanço no uso como fotocatalisadores para a produção de H2 a partir da quebra da molécula da água, devido a alta área superficial. Dos semicondutores nanoestruturados desenvolvidos, o TiO2 apresenta grande interesse por se tratar de um material abundante, barato e altamente estável quimicamente. Por outro lado, o TiO2 apresenta uma atividade fotocatalítica limitada devido ao seu alto band gap (~3,2 eV), relativamente alto, e a rápida recombinação do par elétron-buraco gerado pela radiação UV. Neste sentido, a adição de nanopartículas (NPs) de Au ao TiO2 aparece como uma solução viável para aumentar a eficiência do semicondutor na reação de water splitting (WS). Os mecanismos envolvidos no aumento de eficiência na produção de H2 devido as inserção de NPs de Au ainda não estão totalmente entendidos. Atualmente existem dois modelos que descrevem o fenômeno: i) o Au atua como um "reservatório" para os fotoelétrons promovidos pelo processo de transferência de carga do semicondutor quando excitados com radiação UV, fazendo com que as reações de fotocatalíticas de geração de H2 ocorram na superfície das NPs de Au e ii) as NPs de Au apresentam ressonância de plasmon de superfície “injetando” elétrons na banda de condução (BC) do TiO2, assim aumentando a quantidade de elétrons disponíveis para formação do H2, fazendo com que a reação de produção de H2 ocorra na superfície do semicondutor. Neste trabalho são apresentados resultados inéditos da produção e caracterização nanotubos de TiO2 (NTs de TiO2) modificados com Au e utilizados como fotocatalisadores para a produção de H2 a partir do processo de WS. A discussão está centrada na modificação das propriedades do TiO2 através da adição de NPs de Au na estrutura e na superfície, através de dois métodos: i) implantação iônica e ii) sputtering. Os resultados relacionam a atividade fotocatalítica na produção de H2. dos fotocatalisadores em função da posição das NPs de Au. / The possibility to produce hydrogen (H2) from the water splitting using solar radiation, was discovered for more than 40 years and in recent decades has received great scientific attention. The synthesis of nanostructured semiconductor represent an advancement in use as photocatalysts for the production of H2 from the splitting of the water, due to high surface area. Developed nanostructured semiconductors, TiO2 has a great interest in the case of a material abundant, inexpensive and high chemical stability. On the other hand, has a low efficiency TiO2photocatalyst for the H2 production due to its high band gap (~ 3.2 eV) and the rapid recombinant electron-hole pair generated by UV radiation. In this sense, the addition of Au nanoparticles (NPs) to TiO2 appears as a viable solution to increase the efficiency of reaction in the semiconductor water splitting (WS). The mechanisms involved in increased efficiency in H2 because the insertion of Au NPs are not yet fully understood. Currently, there are two models that describe the phenomenon: i) the Au acts as a "reservoir" for the photoemission process promoted by the charge transfer of the semiconductor when excited with UV radiation, causing the reactions of photocatalytic H2generation occur in NPs Au surface and ii) Au NPs surface plasmon resonance "pumping" electrons in the TiO2conduction band (CB), thus increasing the amount of electrons available for the formation of H2, making the reaction H2 production occurs in the semiconductor surface. This work presents the results of the production and characterization of TiO2 nanotubes (TiO2TNs) Au-modified and used as photocatalysts for the H2 production by WS. The discussion is focused on modifying the properties of NTs by the addition of Au NPs in the TiO2 structure or surface by means of two methods: i) ion implantation and ii) sputtering, and comparing its photocatalytic activity influences the position of the NPs in the Au H2 production.

No presente trabalho estudou-se uma nova rota para obter nanopartículas de prata e silício aleatoriamente dispersas em uma matriz nanoporosa de nanotubos de óxido de alumínio sobre alumínio. Além disso, estudou-se a aplicação deste novo material como ânodo em células a combustível alcalinas com etanol como combustível, usando a prata como catalisador na eletroxidação do etanol e da produção de H2. O processo proposto consiste na solidificação rápida mediante melt spinner de uma liga de alumínio-prata rica em alumínio (95.25% em peso de alumínio) para obter uma solução sólida supersaturada. Posteriormente foi feita uma anodização porosa em ácido oxálico e estudo eletroquímico em meio alcalino por meia hora. A morfologia da liga obtida foi caracterizada por Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios-X, Microscopia Eletrônica de Transmissão equipado com Espectrometria de Raios X Dispersiva em Energia e avaliado o desempenho como ânodo mediante ensaios de voltametria cíclica Os resultados obtidos confirmam que o desenvolvimento de um novo processo para produzir nanopartículas cristalinas de prata com um tamanho que varia de 4 a 120 nm, com 95% delas entre 4 e 87 nm. A partir dos estudos eletroquímicos concluiu-se que a liga de Al-Ag produzida exibe um comportamento semelhante ao alumínio puro em NaOH 0.1 M e NaOH 0.1 M com 1 M de etanol. A reação entre o alumínio e o meio alcalino produz uma camada de hidrogênio que impede que a prata catalise a eletroxidação do etanol. Portanto, conclui-se que a liga de alumínio-prata produzida não é um material viável como ânodo em células a combustível alcalinas de etanol direto. Portanto, foi avaliado o método de produção de nanopartículas para uma liga Al-Si eutética (14.2% em peso). Esta liga com nanopartículas de silício apresentou um incremento no desempenho na produção de H2 de 17% comparado à liga Al-Si eutética sem o tratamento térmico. / In the present work a new route to obtain silver nanoparticles randomly dispersed in a porous Al2O3 nanotube matrix layer on aluminum was studied. Moreover, the use as an anode in alkaline fuel cells (AFC) with ethanol as combustible was studied, using the prepared surfaces as a catalyzer for the electrooxidation of ethanol. The developed process consists of the rapid solidification (quenching) through melt spinning of an aluminum-silver alloy (92.25 %wt. Al) to obtain a supersaturated solid solution, followed by a porous anodization in oxalic acid and electrochemical treatment in alkaline medium. The morphology of the alloy was characterized by Scanning Electron Microscopy, X-Ray Diffraction, Transmission Electron Microscopy and Energy Dispersive X. Ray Spectrometry and the performance of the ethanol electrooxidation was tested though cyclic voltammetry The obtained results confirm that this process produces crystalline silver nanoparticles with a size varying from 4 to 120 nm with 95% of the particles between 4 and 87 nm. The electrochemical study showed that the produced alloy exhibits a similar behavior to that of pure aluminum in the tested mediums. The reaction between the aluminum and the alkaline medium produces a gaseous hydrogen layer that impedes the catalytic action of silver on the ethanol oxidation. Moreover, it was concluded that the produced alloy is not a viable material for the use as anode for direct ethanol AFCs. Therefore, the nanoparticle production method was tested for an Al-Si near-eutectic alloy (14.2 %wt.). This alloy with silicon nanoparticles showed an increase in the performance of H2 production rate of 17% compared to that of the regular Al-Si near-eutectic alloy.

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2014-09-09T17:09:12Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO - CLÁUDIO TARANTO.pdf: 18450159 bytes, checksum: 76f9d1c02e4cdba72b38d11a61fcc786 (MD5) / Approved for entry into archive by Fatima Cleômenis Botelho Maria (botelho@ufba.br) on 2014-09-09T17:15:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO - CLÁUDIO TARANTO.pdf: 18450159 bytes, checksum: 76f9d1c02e4cdba72b38d11a61fcc786 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-09T17:15:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO - CLÁUDIO TARANTO.pdf: 18450159 bytes, checksum: 76f9d1c02e4cdba72b38d11a61fcc786 (MD5) / Considerando a busca por tecnologias mais limpas e sustentáveis, o hidrogênio surge como uma das fontes de energia mais práticas e sustentáveis do futuro. Esse combustível é obtido comercialmente pela reforma de gás natural, seguido de uma etapa de purificação, conhecida como conversão de monóxido a dióxido de carbono com vapor d’água (reação de HTS, High Temperature Shift). Os catalisadores comerciais empregados nessa reação são constituídos por hematita (-Fe2O3) contendo cromo hexavalente, um íon tóxico aos seres humanos e ao meio ambiente. Por essa razão, diversas pesquisas têm sido desenvolvidas visando a substituir o cromo nesses sólidos. Com o objetivo de otimizar as propriedades de catalisadores baseados em hematita contendo alumínio (Fe/Al=10) e cobre (Fe/Cu=10) para a reação de HTS, neste trabalho, estudou-se o efeito do agente precipitante sobre as propriedades desses sólidos. As amostras foram preparadas através do processo sol-gel, misturando-se soluções de nitrato férrico e nitrato de alumínio e usando diferentes agentes precipitantes (hidróxido de sódio e hidróxido de amônio), seguida de impregnação com solução alcoólica de cobre. Os sólidos foram caracterizados por termogravimetria, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, difração de raios X, medida de área superficial específica e de porosidade, redução à temperatura programada e espectroscopia Mössbauer. Os catalisadores foram avaliados na reação de HTS a 1 atm e 400 °C. Observou-se a formação da hematita e magnetita nos catalisadores antes e após a reação, respectivamente, não se detectando nenhuma outra fase. Os dopantes foram inseridos na rede do óxido de ferro, o que pode ser explicado pela similaridade dos raios iônicos das espécies Cu+2, Al+3 e Fe+3; esse processo foi facilitado pelo hidróxido de amônio. Quando presentes isoladamente, o alumínio e o cobre aumentaram a área superficial específica dos sólidos obtidos com hidróxido de amônio mas o hidróxido de sódio inibiu a ação textural do cobre e alumínio, juntos ou isoladamente. O hidróxido de amônio favoreceu o desenvolvimento de mesoporos interparticulares nos sólidos macroporosos obtidos. A redutibilidade da hematita foi alterada pela presença dos dopantes e pela natureza do agente precipitante; o alumínio dificultou a formação da magnetita (Fe3O4) e do ferro metálico enquanto o cobre e o hidróxido de amônio facilitaram esses processos. Dessa forma, a presença simultânea dos dopantes favoreceu a formação da fase ativa (magnetita) e a estabilidade do catalisador, retardando sua desativação pela formação de ferro metálico. Todos os catalisadores foram ativos na reação de HTS, mas aqueles contendo cobre, e obtidos com hidróxido de sódio, foram os mais ativos, devido a um aumento na atividade dos sítios ativos e à maior facilidade de formação da fase ativa (magnetita). O papel do alumínio foi relacionado ao aumento da resistência dos catalisadores à redução da fase ativa. O catalisador mais promissor foi aquele preparado com hidróxido de sódio, que apresentou elevada atividade (10,68 x 10-7 mol.s-1.g-1) e alta resistência à redução da fase ativa (magnetita), com a vantagem de não ser tóxico, podendo ser manuseado e descartado sem risco à saúde humana e ao meio ambiente. / Considering the search for cleaner and more sustainable technologies, hydrogen emerges as one of the most practical and sustainable energy source in the future. This fuel is commercially obtained by natural gas reforming, followed by a purification step known as the water gas shift reaction at high temperatures (HTS, High Temperature Shift). The commercial catalysts for this reaction are composed of hematite (-Fe2O3) containing hexavalent chromium, a toxic ion to humans and the environment. For this reason, many studies have been carried out aiming to replace chromium in these solids. In order to optimize the properties of catalysts based on hematite containing aluminum (Fe/Al= 10) and copper (Fe/Cu= 10) for the HTS reaction, the effect of precipitating agent on the properties of these solids was studied in this work. Samples were prepared by sol-gel process by mixing solutions of iron nitrate and aluminum nitrate and using different precipitating agents (sodium hydroxide and ammonium hydroxide) and impregnated with an alcoholic solution of copper. The solids were characterized by thermogravimetry, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, specific surface area and porosity measurement, temperature programmed reduction and Mössbauer spectroscopy. The catalysts were evaluated in the HTS reaction at 1 atm and 400 °C. It was found hematite and magnetite in the catalysts before and after reaction, respectively and no other phase was detected. The dopants were found to be into the iron oxide lattice, a fact that was explained by the similarity of the ionic radii of Cu+2, Al+3 and Fe+3 species, this process being facilitated by ammonium hydroxide. Aluminum and copper alone increased the specific surface area of the solids obtained with ammonium hydroxide but sodium hydroxide inhibited the textural action of copper and aluminum, together or separately. Ammonium hydroxide favored the development of nterparticlemesopores in the macroporous solids obtained. The reducibility of hematite was changed by the dopants and by the kind of the precipitating agent, aluminum hindering the formation of magnetite (Fe3O4) and metallic iron while copper and ammonium hydroxide facilitated this process. Therefore, the dopants favored the formation of active phase (magnetite) and the catalyst stability, delaying its deactivation through the formation of metallic iron. All catalysts were active in HTS reaction, those containing copper and obtained with sodium hydroxide being the most active ones, due to increase in the activity of the active sites and the ease of formation of active phase (magnetite). The role of aluminum was related to increased resistance to reduction of the active phase. The most promising catalyst was the one prepared with sodium hydroxide, which showed high activity (10.68 x 10- 7 mol.s-1.g-1) and high resistance against the reduction of the active phase (magnetite), with the advantage of being non-toxic and can be handled and disposed without risk to human health and the environment.

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2014-10-21T15:52:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de mestrado Paula Lopes.pdf: 3114896 bytes, checksum: 64c14138aec1c0f19b0f9445d7a07625 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2014-10-29T17:29:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação de mestrado Paula Lopes.pdf: 3114896 bytes, checksum: 64c14138aec1c0f19b0f9445d7a07625 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-29T17:29:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação de mestrado Paula Lopes.pdf: 3114896 bytes, checksum: 64c14138aec1c0f19b0f9445d7a07625 (MD5) / Energia e Ambiente ocupam posições de destaque dentre os grandes desafios da hu manidade e a produção de hidrogênio a partir da reforma foto - induzida de solução aquosa de glicerol é uma investigação de grande interesse científico e importância para a sociedade e o meio ambiente , pelo fato de gerar energia limpa a partir de fontes reno váveis e com baixo custo. Neste sentido, o presente trabalho propõe desenvolver semicondutores do tipo sulfetos metálicos e soluções sólidas do tipo Cd (1 - x) Zn x S capazes de absorver luz visível e assim conduzir a reação de decomposição da água e glicerol le vando à produção de hidrogênio assistida por um simulador de luz solar . Para tanto, foi desenvolvido um método sonoquímico de síntese de nanopartículas dos sulfetos com diferentes proporções Cd:Zn:S nas soluções de partida. As análises de difração de raios X confirmaram a obtenção das fases dos sulfetos puros e soluções sólidas. As micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura revelam diferentes morfologias a depender do teor de zinco nas soluções sólidas e a formação de nanoesferas de CdS pu ro em fase hexagonal. Os materiais ainda foram caracterizados por EDX, DRS e análise textural por adsorção de N 2 . A avaliação da atividade fotocatalítica na produção de hidrogênio revelou que todas as amostras contendo Cd em sua composição foram ativas, co m exceção da amostra S 8 ( Cd:S 1:8). O fotocatalisador que apresentou melhor atividade foi a solução sólida obtida com a proporção 1:8:4 (Cd:Zn:S), com uma taxa de produção de hidrogênio de 239  mol g - 1 h - 1 . Os resultados demonstraram que a introdução de zinco na matriz wurtzita de CdS aumenta a atividade fotocatalítica e a estab ilidade do fotocatalisador em me io aquoso. / Energy and Environment are ones of the great challenges of humanity and the production of hydrogen from photo - induced reforming of glycerol aqueous solution is an investigation of great scientific interest and importan t fo r the society and the environment . This process can generate clean e nergy from renewable sources with low cost. In this sense, the present work proposes to develop semiconductor s, metal sulfide type and solid solutions type, Cd (1 - x) Zn x S , able to absorb vis ible light and decompos e water and glycerol leading to hydrogen production assisted by a simulator sunlight. Thus , it was developed a sonochemical method to synthesi ze semiconductor nanopar ticles with different Cd:Zn:S ratios in starting solutions. X - ray d iffraction analysi s confirmed the formation of pure sulfides and solid solutions phase s . The micrographs obtained by scanning electron microscopy reveal different morphologies depending on the zinc content in the solid solutions and the formation of CdS na no - spheres in hexagonal pure phase. The material s w ere also ch aracterized by EDX, DRS and textural analysi s by N 2 adsorption . The assessment of photocatalytic activity in hydrogen production showed that all samples containing Cd were active with respect to hydrogen production , exception S 8 sample ( Cd:S 1:8). The photocatalyst that showed the best activity was the solid solution obtained with the ratio 1:8:4 (Cd:Zn:S), with a hydrogen production rate of 239 μmol g - 1 h - 1 . The results demonstrated that the int roduction of zinc in CdS wurtzite matrix increases the photocatalyt ic activity and stability of the photocatalyst in aqueous medium

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-02-23T12:20:27Z No. of bitstreams: 1 Querino, PS_Tese 2015.pdf: 3230336 bytes, checksum: 33c2944c706fd250987976f66a7aa14e (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-05-10T15:22:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Querino, PS_Tese 2015.pdf: 3230336 bytes, checksum: 33c2944c706fd250987976f66a7aa14e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-10T15:22:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Querino, PS_Tese 2015.pdf: 3230336 bytes, checksum: 33c2944c706fd250987976f66a7aa14e (MD5) / CNPq / O hidrogênio é um importante insumo das indústrias químicas e petroquímicas e vem sendo apontado como um promissor combustível pelo seu emprego em células combustíveis do tipo PEMFC. Isso tem aumentado o interesse pela sua produção e purificação. Neste contexto, foi estudado o efeito do teor de cério e zircônio nas propriedades dos catalisadores baseados em cobre, visando a desenvolver catalisadores mesoporosos para a reação de oxidação preferencial do monóxido de carbono (PROX), uma importante etapa na produção comercial de hidrogênio de alta pureza. A reação visa à remoção de monóxido de carbono (proveniente da reforma a vapor de hidrocarbonetos), que atua como veneno na maioria dos catalisadores metálicos. Os suportes foram obtidos por técnicas de co-precipitação e teve como agente direcionador de poros o brometo de cetiltrimetilamônio e impregnados com o precursor de cobre (2 % p/p). As amostras foram caracterizadas por difração de raios X, análise textural a partir de dados de adsorção/dessorção de nitrogênio, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman e redução termoprogramada. Os suportes preparados apresentaram propriedades mesoporosas, com isoterma do tipo IV. A distribuição média do tamanho de poros dos suportes ficou em torno de 4 a 10 nm. Observou-se pelas micrografias um aspecto esponjoso característico de materiais mesoporosos, a adição de pequenas quantidades de cério (CZ15), ao catalisador de cobre suportado em zircônia, não estabilizou a fase tetragonal desse óxido; nos sólidos com teores mais elevados de cério (CZ85 e CZ50), a fase tetragonal coexistiu com a fase cúbica do óxido de cério. A área superficial específica dos sólidos diminuiu devido à presença de cério e/ou zircônio, independente do seu teor, porém na presença de cobre não foi observado alteração nos valores da área superficial especifica. A redução das espécies Ce4+ foi afetada pela presença de zircônio e de cobre. Todos os suportes e catalisadores preparados serão analisados na reação de oxidação preferencial do monóxido de carbono. O catalisador com razão 2CZ85 apresentou o maior valor de área superficial especifica, sendo promissor para aplicações em células a combustível do tipo PEMFC / Hydrogen is an important raw material for chemical and petrochemical industries and has been touted as a promising fuel for its use in fuel cells PEMFC type. This has increased interest in the production and purification. In this context, the effect of cerium and zirconium content in the properties of catalysts based on copper was studied aiming to develop mesoporous catalysts for the preferential oxidation reaction of carbon monoxide (PROX), an important step in the commercial production of high hydrogen purity. The reaction aims to carbon monoxide removal (from the hydrocarbon steam reforming), which acts as poison in most metal catalysts. The supports were obtained by co- precipitation techniques and scored as directing agent from the pores and cetyltrimethylammonium bromide impregnated with copper precursor (2% w / w). The samples were characterized by X-ray diffraction, textural analysis from data of adsorption / nitrogen desorption spectroscopy in the infrared Fourier transform spectroscopy, scanning electron microscopy, Raman spectroscopy and termoprogramada reduction. The media had prepared mesoporous properties, with type IV isotherm. The average pore size distribution of the supports was around 4 to 10 nm. It was observed by a characteristic spongy micrographs of mesoporous materials, the addition of small amounts of cerium (CZ15), copper catalyst supported on zirconium, not stabilized tetragonal phase of oxide; the solids with higher concentrations of cerium (CZ85 and CZ50) tetragonal phase to cubic phase coexisted with cerium oxide. The specific surface area of solids decreased due to the presence of cerium and / or zirconium, regardless of its contents, but in the presence of copper was not observed change in values of specific surface area. Reducing Ce4 + species was affected by the presence of zirconium and copper. All brackets and prepared catalysts will be analyzed in preferential oxidation reaction of carbon monoxide. The catalyst rightly 2CZ85 had the highest surface area value specifies, being promising for applications in the type PEMFC fuel cells.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste estudo in vivo foi avaliar comparativamente três técnicas de clareamento de dentes polpados quanto ao grau de cor final alcançado, sensibilidade dental e satisfação pessoal de operadores e pacientes. Indivíduos jovens de mesma faixa etária e padrão de higiene bucal foram selecionados e divididos aleatoriamente entre os grupos (G1; n=7) caseiro, com regime de uso de 8 h/dia/4 semanas; (G2; n=7) consultório, com regime de clareamento de 4 sessões semanais de 2 aplicações de 15 min cada e; (G3; n=6) associado, com caseiro e consultório combinados. Para as técnicas caseira e de consultório foram utilizados peróxido de carbamida a 16% (WhitegoldHome/Dentsply) e peróxido de hidrogênio a 35% (Whitegold Office/Dentsply), respectivamente. Os registros de cor foram obtidos por um único operador antes e após o emprego da cada técnica utilizando escala de cores Vita Bleachedguide 3D-Master e máquina fotográfica digital profissional (EOS Rebel XT Canon), com ajustes de iluminação, flash e distância focal padronizados. O nível de clareamento foi avaliado por unidades de mudança de cor (luminosidade) na escala de cores, além do número de tons alcançados nas imagens digitais e mudança de cor no sistema CIE L*a*b* por meio do software ScanWhite. Os dados foram tratados estatisticamente pelos testes não paramétricos de Kruskal Wallis e dos sinais (p&#8804;0,05). Os registros de sensibilidade dental trans e pós operatória e da satisfação pessoal dos operadores e pacientes foram preenchidos individualmente em questionário unidimensional ao final de cada sessão. Foram atribuídos escores para a avaliação final da sensibilidade dental, conforme: 0=ausente; 1=leve; 2=moderada e; 3=severa. Os dados foram tratados estatisticamente pelo teste Kruskal Wallis. As médias das variações de unidades de mudança de cor da escala Vita e do software foram, respectivamente: G1) 4,57 (IC1,34), 27,14 (IC12,03); G2) 2,86 (IC0,99), 21,29 (IC14,27); G3) 4 (IC1,82), 25,33 (IC10,70). Na comparação entre os métodos de avaliação de cor, os p-valores do teste dos sinais foram 0,453, 0,453 e 0,687 para os grupos 1, 2 e 3, respectivamente. As médias da variação total de cor (&#8710;E) foram, respectivamente: G1) 8,79(IC4,18), G2) 7,10(IC3,53) e G3) 9,74 (IC4,07). Não foi determinada diferença estatisticamente significante entre os grupos. Os postos médios do nível de sensibilidade foram: G1 = 9,64; G2 = 11,58; e G3 = 10,43, e o p-valor = 0,807. Não houve diferença estatisticamente significante entre grupos. Conclui-se que as técnicas caseiro, consultório e associada foram igualmente eficazes quanto ao nível de cor final, de acordo com os métodos objetivos e subjetivos utilizados. O nível de sensibilidade dental foi o mesmo independentemente da técnica utilizada. Todos os indivíduos registraram satisfação ao final do clareamento. / The aim of this in vivo study was to evaluated three techniques of vital teeth bleaching on the degree of final color achieved, tooth sensitivity and personal satisfaction of operators and patients. Young individuals of the same age were randomly divided into groups (G1; n=7) at-home: 8h/day/week; (G2; n=7) in-office: 4 weekly sessions of 2 applications of 15 min each one and; (G3; n=6) associated: home/office simultaneously. For at-home and in-office techniques were used carbamide peroxide 16% (WhiteGold Home/Dentsply) and hydrogen peroxide 35 % (Whitegold Office/Dentsply), respectively. The records of color were obtained by a single operator before and after bleaching using the scale Vita Bleachedguide 3D Master and digital camera Canon Rebel XT, with lighting, flash and focal distance standardized. The level of bleaching was evaluated by unit change in color scale and the number of tones achieved and change of color in the CIE L*a*b* by using the software ScanWhite. The data were treated statistically by the nonparametric Kruskal Wallis and signs (p<0,05). The records of tooth sensitivity during and after bleaching and personal satisfaction of operators and patients were filled out in one-dimensional questionnaires at the end of each session, individually. Scores for the final evaluation of tooth sensitivity were assigned: 0=absent, 1=mild, 2=moderate and 3=severe. The data were treated statistically by Kruskal Wallis. The average variation of unit change in color scale Vita and software were: G1) 4.57 (CI 1.34), 27.14 (CI 12.03); G2) 2.86 (CI 0.99), 21.29 (CI 14.27); G3) 4 (CI 1.82), 25.33 (CI 10.70). The p-values of the signal test were 0.453, 0.453 and 0.687 for the 1, 2 and 3 groups, respectively. The average of the total variation in color (&#8710;E) were, respectively: G1) 8.79(CI4.18), G2) 7.10(CI3.53) and G3) 9.74(CI4,07). No statistically significant difference was determined between the groups. The mid-rank of sensitivity of the groups were: G1=9.64, G2=11.58, G3=10.43; and p-valor=0,807. No statistically difference was determined between the groups. All subjects reported satisfaction at the end of the bleaching. We conclude that objective methods (ScanWhite) and subjective (Vita scale) to determine the level of color bleaching were equally effective and no difference between them. The level of tooth sensitivity was the same regardless of the technique.