The photocatalytic water splitting reaction showed to be a promising process to obtain renewable and clean energy, but the efficiency reached in this process is still low and must be improved to be viable. Considering this, the research on improving the efficiency of photocatalysts has attracted a strong interest in the past last years. Cerium oxide (CeO2−, 0 < x < 0.5) is a material recently investigated as a possible photocatalyst to obtain H2 from H2O. In this work, cerium oxide nanoparticles with high surface area (104 < S < 201 m2/g), high pore volume (32 < V < 132 mm3/g) values, wide range of diameter (2 < d < 90 nm) and O vacancies population (0.05 < x < 0.46) were applied to the H2 production photocatalytic reaction. The nanoparticles presented activity of up to 10 times higher than the commercial cerium oxide standard. UV-Vis, X-ray Diffraction, X-ray Absorption Spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy, Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy and Fourier Transform Infrared measurements were performed aiming to elucidate these results and to determine the main structural and electronic properties that can improve the H2 production photocatalytic reaction. It was obtained that the band gap energy depends on the nanoparticle synthesized and can be as low as 2.73 eV. The Ce 4f orbital occupation and the structural disorder presented by the nanoparticles is directly related with the band gap energies obtained. Density Functional Theory (DFT) calculations were performed to obtain the relation between the band structure (DOS) and the O vacancy population in order to explain the dependence of the band gap energy with the Ce 4f orbital occupation. Moreover, the O vacancies population at the surface have a very different effect depending on the presence or absence of mesopores, where a lower O vacancy population at the surface is better (worse) to the photocatalytic activity in the presence (absence) of mesopores. Furthermore O vacancies population at the surface plays a more fundamental role on the photocatalytic activity than the band gap energies for the samples presenting mesopores. The results allowed shedding light on the improvement of the properties of cerium oxide nanoparticles applied to optimize the H2 production photocatalytic activity.

A aplicação da digestão anaeróbia aparece como opção para processamento da vinhaça, visto que por meio deste processo é possível aliar a recuperação de energia (hidrogênio e metano) ao enquadramento ambiental deste resíduo sem interferir em suas qualidades como biofertilizante. Nesse sentido, este trabalho avaliou a aplicação da digestão anaeróbia da vinhaça em sistema combinado acidogênico e metanogênico. Inicialmente, avaliou-se a influência de materiais suportes (argila expandida, carvão vegetal, cerâmica porosa e polietileno de baixa densidade) na produção de hidrogênio, em reatores de leito empacotado (APBR) operados em condição mesofílica (25°C) (Etapa 1). De uma forma geral, apenas traços de hidrogênio foram observados nos reatores preenchidos com partículas de carvão vegetal e cerâmica porosa (2 - 7,9 mL-H2.d-1.L-1 reator). Por outro lado, os valores para a produção volumétrica de hidrogênio (PVH) nos reatores com argila expandida e polietileno de baixa densidade foram dez vezes superior (74,3 - 84,2 mL-H2.d-1.L-1 reator), todavia, estatisticamente iguais. O critério de seleção do material suporte ocorreu com base em relatos na literatura que indicaram rebaixamento do leito e entupimento da saída de reatores APBR preenchidos com argila expandida. Portanto, o polietileno de baixa densidade foi escolhido como melhor opção dentre os suportes avaliados. Não obstante, a baixa relação C/N da vinhaça associada à microaeração do sistema (presença de microrganismos anóxicos) afetou severamente os reatores APBR com diferentes materiais suportes, levando-os à falência. Na segunda etapa, adotou-se a operação dos APBR preenchidos com polietileno de baixa densidade, em condição termofílica (55°C) a fim de diminuir o rendimento da biomassa acidogênica e a solubilidade do oxigênio. Adicionalmente, foi avaliada influência da Carga Orgânica Volumétrica aplicada (COVa - 36,4 - 108,6 kg- DQO.m-3.d-1), por meio da variação do Tempo de Detenção Hidráulica (TDH - 8 - 24 h). Produção contínua de hidrogênio foi observada em todos os reatores operados em condição termofílica (Etapa 2). Nessa etapa, estabeleceu-se a condição ótima de operação com COVa de 84,2 kg-DQO.m-3.d-1 e TDH de 10 h, resultando em PVH de valor 575,3 mL-H2.d-1.L-1 reator e rendimento de hidrogênio (Y1H2) de 1,4 mol-H2.mol-1 carboidratos totais. Na Etapa III, essas condições foram impostas na operação do APBR, resultando em aumento de 18,2% e 14,2% nos valores de PVH e Y1H2, respectivamente, em relação aos dados obtidos na Etapa II. Em paralelo, foram operados dois reatores metanogênicos do tipo manta de lodo (UASB), compondo um sistema único (UASB) e um sistema combinado (APBR/UASB). A produção de energia no sistema combinado foi 25,7% superior ao observado no sistema único. A eficiência de remoção da matéria orgânica total e solúvel aumentou de 60,7 ± 0,3% e 72,6% ± 1,2% no sistema único e 74,6 ± 0,3% e 96,1 ± 1,7% no sistema combinado, respectivamente, sob COVa de 25 kg-DQO.m-3.d-1 (calculada para os sistemas metanogênicos). / Anaerobic digestion application appears as an option for sugar cane vinasse processing, since via this process it is possible to combine the energy recovery (hydrogen and methane) to the environmental framework of this residue without interfering in their qualities as biofertilizer. In this sense, this study evaluated the application of anaerobic digestion of vinasse in two-stage system (acidogenic and methanogenic). Initially, it was evaluated the influence of support material (expanded clay, charcoal, porous ceramics, and low-density polyethylene) on hydrogen production in acidogenic packed bed reactors (APBR) operated under mesophilic condition (25°C) (Phase 1). In general, only traces of hydrogen were observed in APBR filled with charcoal and porous ceramics particles (2 - 7.9 mL-H2.d-1.L-1 reactor). On the other hand, in APBR with expanded clay and low-density polyethylene as support, the values for volumetric hydrogen production (VHP) were ten times higher (74.3 - 84.2 mL-H2.d-1.L-1 reactor), however, statistically equal. The selection criteria of support material was based on reports in the literature that indicated bed lowering and clogging in APBR outlet with expanded clay as support. Therefore, the low-density polyethylene was chosen as the best support among those evaluated. Nevertheless, the low C/N ratio of vinasse associated to microaeration condition in the systems (presence of microorganisms anoxic) severely affected the APBR with different support materials, leading them to bankruptcy. In the second phase, it was adopted the operation of APBR filled with low density polyethylene in thermophilic conditions (55°C) in order to reduce the acidogenic biomass yield and oxygen solubility. Moreover, it was evaluated the influence of organic loading rate (OLR - 36.4 to 108.6 kg-COD.m-3.d-1) by hydraulic retention time varying (HRT - 8 - 24 h). Continuous hydrogen production was observed in all reactors operated at 55°C (Phase 2). In this phase, it was established the optimum condition of operation, OLR of 84.2 kg-COD.m-3.d-1 and HRT of 10 h, resulting in values for PVH and hydrogen yield (Y1H2) of 575.3 mL-H2.d-1.L-1 reactor and 1.4 mol-H2.mol-1 total carbohydrates, respectively. In Phase III, these conditions were imposed on the operation of the APBR, resulting in an increase of 18.2% and 14.2% in the values of PVH and Y1H2, respectively, compared to the data obtained in Phase II. In parallel, two methanogenic reactors were operated (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket UASB type), which composed a single stage system (UASB) and a two-stage system (APBR/UASB). The energy production in the two-stage system was 25.7% higher compared to the single stage system. The values for total and soluble organic matter removal were 60.7 ± 0.3% and 72.6 ± 1.2% to single stage system and 74.6 ± 0.3% and 96.1 ± 1.7% to two-stage system, respectively, at OLR of 25 kg-COD.m-3.d-1 (calculated for the methanogenic reactors).

Este trabalho descreve o estudo da geração eletroquímica do H2O2 em eletrólito ácido (H2SO4 (0,1 mol L-1) + K2SO4 (0,1 mol L-1)) e eletrólito alcalino (KOH 1,0 mol L-1) utilizando eletrodo de difusão gasosa (EDG), sendo este fabricado com carbono Printex 6L e modificado com 3,0; 5,0 e 10,0% de ftalocianina de cobalto (II) ou cobre (II). Os experimentos foram realizados em uma célula eletroquímica de compartimento único contendo eletrodo de referência Ag/AgCl, contra eletrodo de Pt e como eletrodo de trabalho foi utilizado o EDG. Nos testes de eletrólise a potencial constante (-0,4 V &le; E &le; -1,4 V) durante 90 minutos com O2 pressurizado a 0,2 Bar, a concentração de H2O2 alcançou valor máximo de 178 mg L-1 a - 1,0 V (vs. Ag/AgCl) para o EDG não modificado em eletrólito ácido e em eletrólito alcalino, o valor máximo foi de 3.370 mg L-1 a -1,1 V (vs. Ag/AgCl). Quando incorporada a porcentagem de 5,0% de ftalocianina de cobalto (II) à massa do EGD verificou-se que a concentração de H2O2 alcança valor máximo em 331 mg L-1 a -0,7 V (vs. Ag/AgCl), o que representa um aumento de 86,0% no rendimento da produção de H2O2 em meio ácido, além de uma diminuição de 300 mV no potencial aplicado para formação da espécie oxidante. Para o estudo da degradação eletroquímica foram utilizados os corantes amaranto e tartrazina com concentração de 100 mg L-1. Para o estudo do processo eletro-Fenton homogêneo foram utilizados 0,05; 0,1 e 0,15 mmol de Fe2+ ou Fe3+ e para o processo eletro-Fenton heterogêneo em meio alcalino foi utilizado 0,15 mmol das nanopartículas do tipo Fe3-xCuxO4 (0 &le; x &le; 0,25). As eletrólises foram realizadas a potencial constante em -0,7 V (vs. Ag/AgCl) no EDG modificado com 5,0% de ftalocianina de cobalto (II) sob fluxo constante de O2 durante 90 minutos no processo eletro-Fenton homogêneo enquanto no processo eletro-Fenton heterogêneo o EDG não modificado foi utilizado e as eletrólises foram realizadas a -1,1 V (vs. Ag/AgCl). Todos os ensaios eletroquímicos foram realizados em um potenciostato PGSTAT- 302 acoplado a um com módulo de alta corrente BSTR-10A e controlado por meio do software GPES (Metrohm Autolab). As nanopartículas Fe3-xCuxO4 (0 &le; x &le; 0,25) foram caracterizadas por Análise de Ativação de Neutrons (AAN), DRX, BET, XPS e MET. As amostras dos corantes foram analisadas por espectrofotometria UV/Vis, cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e teor de carbono orgânico total (COT). Em termos de descoloração, houve uma pequena diminuição no espectro dos corantes quando utilizado H2O2 eletrogerado em meio ácido o que não ocorre na degradação quando utilizado o processo eletro-Fenton homogêneo sendo mais evidente quando utilizado Fe2+, alcançando uma descoloração máxima de 80,0 e 99,2% respectivamente para os corantes amaranto e tartrazina. O decaimento da concentração por CLAE foi bastante eficiente quando utilizado o processo eletro-Fenton, com melhores resultados para Fe2+ e Fe3-xCuxO4 (x= 0,25) sendo a cinética dos processos de pseudo-primeira ordem. Foram identificados os subprodutos formados durante a degradação dos corantes durante o processo eletro-Fenton homogêneo. Os maiores valores de remoção de COT (67,3%) e consumo energético (CE) (370 kwh kg-1 foram obtidos para o processo utilizando íons Fe2+ e as nanopartículas Fe3-xCuxO4 (x=0,25) respectivamente para o corante amaranto. Os valores da concentração de ferro residual solúvel estão dentro do limite permitido segundo a Resolução CONAMA nº 430/2011. Para o processo eletro-Fenton heterogêneo, a concentração de H2O2 residual e consumida diminuiu e aumentou respectivamente com o aumento do valor de \"x\" na espinela da Fe3-xCuxO4 (0 &le; x &le; 0,25). / This work describes the electrogeneration of H2O2 study in acidic medium (H2SO4 (0.1 mol L-1) + K2SO4 (0.1 mol L-1)) and alkaline medium (KOH 1.0 mol L-1) using gas diffusion electrode (GDE), being these GDE manufactured with the Printex 6L carbon and modified with percentages of 3.0, 5.0 and 10.0% of cobalt (II) phthalocyanine or copper (II) phthalocyanine. The experiments were performed in an electrochemical cell single compartment containing the reference electrode Ag/AgCl, platinum counter electrode and the working electrode was used the GDE. In tests electrolysis at constant potential (-0.4 V &le; E &le; - 1.4 V) for 90 minutes pressurized with O2 at 0.2 Bar, H2O2 concentration reached a maximum value at 178 mg L-1 to -1.0 V (vs. Ag/AgCl) for GDE unmodified in acid electrolyte and alkaline electrolyte, the maximum value was 3,370 mg L-1 at potential -1.1 V (vs. Ag/AgCl).When incorporated percentage of 5.0% of cobalt (II) phthalocyanine to mass GDE, it is verified that the concentration of H2O2 reaches maximum value at 331 mg L-1 at -0.7 V (vs. Ag/AgCl), which represents increase in yield of 86.0% relative to Printex 6L carbon in acidic medium, addition to a decrease of 300 mV at potential applied to the formation of oxidizing species. To study the electrochemical degradation were amaranth and tartrazine dyes with concentration of 100 mg L-1. To study the homogeneous electro-Fenton process were used 0.05; 0.1 e 0.15 mmol de Fe2+ or Fe3+ and to heterogeneous electro-Fenton process in alkaline medium was used 0.15 mmol of Fe3-xCuxO4 (0 &le; x &le; 0.25) nanoparticles. The electrolysis were performed at constant potential -0.7 V (vs. Ag/AgCl) in the GDE modified with 5.0% of cobalt (II) phthalocyanine under constant flow of O2 for 90 minutes in the homogeneous electro-Fenton process while in the heterogeneous electro-Fenton process, GDE unmodified was used and the electrolysis were performed at -1.1 V (vs. Ag/AgCl). All electrochemical tests were performed using a potentiostat/galvanostat model PGSTAT 302 coupled to a BSTR-10A current booster and controlled by GPES software (Metrohm Autolab). The Fe3-xCuxO4 (0 &le; x &le; 0.25) nanoparticles were characterized by Neutron Activation Analysis (NAA), XRD, BET, XPS and TEM. The samples of the dyes were analyzed by spectrophotometry UV/Vis, high performance liquid chromatography (HPLC) and total organic carbon (TOC). In terms of discoloration, was a small decrease in the spectrum of the dye when used H2O2 in acidic medium which doesn\'t occur in the degradation when used homogeneous electro-Fenton process being more evident when used Fe2+, reaching a maximum discoloration of 80.0 and 99.2% respectively for amaranth and tartrazine dyes. The decay concentration by HPLC was very efficient when using the electro-Fenton process with better results for Fe2+ and Fe3-xCuxO4 (0 &le; x &le; 0.25) nanoparticles being the kinetics of the process of pseudo-first order. Were identified by-products formed during the degradation of dyes during the homogeneous electro-Fenton process. The higher values of TOC removal (67.3%) and energy consumption (EC) (370 kWh kg-1) were obtained to process using Fe2+ ions and Fe3-xCuxO4 (x= 0.25) nanoparticle respectively for amaranth dye. The values of residual soluble iron concentrations are within the permissible limit according to CONAMA Resolution nº 430/2011. To the heterogeneous electro-Fenton process, the residual and consumed concentration of H2O2 decreased and increased respectively with increasing value of \"x\" in the spinel of Fe3-xCuxO4 (0 &le; x &le; 0.25).

Neste trabalho foram estudadas ligas La0,7-xPrxMg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (x= 0 a 0,7) no estado bruto de fusão, para utilização em eletrodos negativos de baterias de níquel-hidreto metálico (Ni-HM). A caracterização das ligas foi realizada através das seguintes técnicas: microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios X. Foi também determinada capacidade de absorção de hidrogênio destas ligas. A hidrogenação do material foi realizada em dois processos sendo: o primeiro denominado de baixa pressão (0,2 MPa de hidrogênio e temperatura de 500ºC) e o segundo de alta pressão (1 MPa e de hidrogênio e temperatura de 25ºC). Foi observado que com o aumento do teor de Pr a capacidade de absorção de hidrogênio diminui. Para o estudo da capacidade de descarga das baterias foi utilizado um analisador digital de quatro canais e observou-se um decréscimo na capacidade de descarga das baterias com adição de praseodímio para as composições La0,7-xPrxMg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (x= 0 a 0,3). A maior capacidade de descarga (386 mAhg-1) e estabilidade cíclica foi obtida para a liga La0,2Pr0,5Mg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8. Esta capacidade obtida pode estar relacionada com a maior proporção da fase LaMg2Ni9 encontrada na liga com adição de 0,5 % at. de Pr. / The La0,7-xPrxMg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (x= 0 a 0.7) as-cast alloys to apply in negative electrodes for nickel-metal hydride batteries (Ni-MH). The characterizations of the alloys were realized by: scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS) and X-ray diffraction techniques. A study of hydrogen absorption capacity of the alloys realized. The hydrogenation of the material was performed in two processes: the low pressure (0.2 MPa of hydrogen and temperature of the 773 K) and high pressure (1 MPa of hydrogen and temperature of the 298 K). It was observed that with increasing Pr content occurred a decrease the hydrogen absorption capacity. The capacity of discharge of the batteries was determined utilizing an analyzer digital computerized composed of four channels. It was observed decreases of the discharge capacity of the batteries when increase praseodymium content in La0,7-xPrxMg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (x= 0 a 0.3) alloys. The highest discharge capacity (386 mAhg-1) and stability cyclic were obtained to La0.2Pr0.5Mg0.3Al0.3Mn0.4Co0.5Ni3.8 alloy. This capacity can be related to the higher proportion of phase LaMg2Ni9 in the alloy with the addition of 0.5 at.% Pr.

Neste trabalho foi estudada a atividade eletrocatalítica dos eletrocatalisadores nanoestruturados de Ru, Ir, Hf ou La suportados em carbono Printex 6L frente à Reação de Redução de Oxigênio (RRO) em meio ácido. Inicialmente analisou-se a influência do Método de Impregnação e dos Precursores Poliméricos (MPP), também conhecido como Pechini para os eletrocatalisadores RuO2/C e IrO2/C. Ficou evidente neste estudo, que os materiais obtidos pelo MPP apresentaram uma maior eficiência de corrente para a eletrogeração de H2O2 quando comparado ao método da Impregnação. Na etapa seguinte, os eletrocatalisadores HfO2/C e LaONO3/C foram preparados apenas pelo MPP. As propriedades estruturais, morfológicas e de superfície foram investigadas por meio das técnicas de caracterização DRX, FRX, MET, XPS e TG. De acordo com os dados de DRX e MET, verificou-se que o método de incorporação do metal no carbono Printex 6L favoreceu a formação dos óxidos nanoestruturados. Ademais, foi verificado que os eletrocatalisadores obtidos pelo método de Pechini apresentam menores tamanho de cristalitos (1 a 5 nm), melhor distribuição dos óxidos sobre a matriz de carbono (menos aglomerados) e menores tamanhos de partículas. O comportamento eletroquímico dos eletrocatalisadores foi avaliado através das voltametrias lineares (curvas de polarização) obtidas pelo eletrodo de disco anel rotatório (RRDE). Os resultados obtidos pelas voltametrias lineares, cálculos de eficiência de corrente de H2O2 (H2O2 %), número total de elétrons trocados (nt) e de Koutecký-Levich mostraram que a incorporação dos eletrocatalisadores (Ru e Ir) no carbono Printex 6L obtidos por ambos os métodos de síntese influenciaram negativamente na eletrogeração de H2O2. Neste caso, os eletrocatalisadores de Ru e Ir apresentaram uma tendência ao mecanismo via 4 elétrons, ou seja, geração de H2O como produto final da RRO. Os resultados mostraram ainda que os eletrocatalisadores contendo maiores teores de Hf, apresentaram maiores eficiência de corrente para H2O2 quando comparado ao carbono Printex 6L, uma vez que o catalisador contendo 15 % de Hf apresentou valores de eficiência de corrente de H2O2 próximos a 80 % e número de elétrons de 2,4. Além disso, foi observado também um deslocamento no potencial de aproximadamente 200 mV para valores mais positivos, o que significa um menor consumo energético em termos de eletrogeração de H2O2. Para os eletrocatalisadores à base de La, a amostra contendo 7% apresentou uma melhor eficiência de corrente de H2O2, com valores próximos a 87% e número de elétrons de 2,3, além de um deslocamento do potencial de aproximadamente 250 mV para valores mais positivos. Pode-se inferir então, que os eletrocatalisadores de Hf e La obtidos pelo método de Pechini são promissores para utilização em Eletrodos de Difusão Gasosa (EDG) visando a eletrogeração in situ de H2O2, visto que apresentam uma tendência a mecanismo via 2 elétrons. / In the present work, the electrocatalytic activity of nanostructured electrocatalysts based on Ru, Ir, Hf or La supported in Printex L6 front of Oxygen Reduction Reaction (ORR) in an acid medium were studied. Initially, the influence of impregnation methods and polymeric precursors (MPP), also known as Pechini for the electrocatalysts RuO2/C and IrO2/C, was analyzed. It was evidenced in this study, that the materials obtained by MPP presented bigger efficiency for H2O2 electrogeneration when compared to the impregnation method. In the following stage, the electrocatalysts HfO2/C and LaONO3/C were prepared only by MPP. The structural properties and surface morphology were investigated by means of the characterization techniques DRX, FRX, TEM, XPS and TG. According to the XRD and TEM data, it was found that the method of metal incorporation in Printex 6L carbon promoted the formation of nanostructured oxides. Moreover, it was verified that the electrocatalysts obtained by Pechini\'s method presented smaller crystallite size (1 to 5 nm), better distribution of the oxides on the carbon matrix (fewer clusters) and smaller particle sizes. The electrochemical behavior of the electrocatalysts were evaluated by linear voltammetry (polarization curves) obtained by rotating ring-disk electrode (RRDE). The results obtained by linear voltammetry, calculations of current efficiency of H2O2 (H2O2 %), total number of exchanged electrons (nt) and of Koutecký-Levich showed that the incorporation of the electrocatalysts (Ru and Ir) in Printex 6L carbon obtained by both methods of synthesis influenced negatively on the electrogeneration of H2O2. In that case, the Ru and Ir electrocatalysts showed a tendency to a 4 electrons mechanism, that is, generation of H2O as final product of the ORR. The results also showed that the electrocatalysts containing higher Hf content, presented higher current efficiency for H2O2 when compared to carbon Printex L6, since that the catalyst containing 15% of Hf presented values of current efficiency for H2O2 around 80% and number of electrons of 2.4. Furthermore, a potential displacement for positive values of approximately 200 mV was also observed which means lower energy consumption in terms of H2O2 electrogeneration. For the La based electrocatalysts, the sample containing 7% showed better current efficiency for H2O2, with values near 87% and number of electrons of 2.3, besides a potential displacement of approximately 250 mV for more values positive. It can be inferred that the Hf and La electrocatalysts obtained by Pechini\'s method are promising for use in Gas Diffusion Electrodes (GDE) aiming in situ electrogeneration of H2O2, since they exhibit a tendency to a mechanism via 2 electrons.

Os biossensores são dispositivos empregados para a detecção de um analito específico, podendo assim ser no controle de qualidade nos alimentos para determinar a presença de micro-organismos, toxinas ou metabólitos. O presente estudo objetiva desenvolver um biossensor condutométrico, baseado na imobilização de peroxidasse em membranas de quitosana e quitosana com nanopartículas de ouro (AuNP) para a detecção de peroxido de hidrogênio. O trabalho foi dividido em três etapas. Na primeira etapa foi estudada a obtenção de AuNP empregando agentes redutores biológicos, sendo avaliados três monossacarídeos (glicose, frutose e galactose), três dissacarídeos (sacarose, maltose e lactose), dois biopolímeros (amido e quitosana), assim como os extratos obtidos a partir das folhas de hortelã (Mentha piperita) e cascas de furtas de abacaxi (Ananas comosus), banana (Musa sp. ), maracujá (Passiflora edulis), tangerina (Citrus reticulata). A quitosana mostrou-se como o melhor agente redutor na síntese das AuNP, as quais foram empregadas na segunda etapa para a produção de membranas. Três tipos de membranas foram processadas, membranas de quitosana sem AuNP e membranas de quitosana com AuNP com concentrações de 8 e 11mM., as quais foram caraterizadas morfológica e eletricamente. Finalmente foi avaliada a imobilização da peroxidasse usando quatro tratamentos diferentes, sendo a dispersão da peroxidasse nas soluções filmogênicas precursoras das membranas a mais eficiente. A resposta elétrica destas membranas é dependente da concentração de AuNP e da presença de enzimas, e também foi alterada quando as mesmas foram expostas a soluções de tampão fosfato com diferentes concentrações de peroxido de hidrogênio. Isto constitui o principio de operação dos biossensores condutométricos desenvolvidos neste trabalho. / Biosensors are devices used for detecting a specific analyte, and thus can be used in quality control of food for determining the presence of micro-organisms, toxins or metabolites. The present study aims to develop a conductometric biosensor based on the immobilization of peroxidase in membranes of chitosan and chitosan with gold nanoparticles (AuNP) for the detection of hydrogen peroxide. The work was divided into three stages. In the first stage, methods for obtaining AuNP employing biological reducing agents were studied, evaluating three monosaccharides (glucose, fructose and galactose), three disaccharides (sucrose, maltose and lactose), two biopolymers (starch and chitosan), as well as the extracts obtained from the leaves of mint (Mentha piperita) and husks dost thou pineapple (Ananas comosus), banana (Musa sp), passion fruit (Passiflora edulis), mandarin (Citrus reticulata). Chitosan exhibited the best behavior as reducing agent for the synthesis of AuNP, which were employed in the second step for the production of membranes. Three types of membranes were processed, chitosan membranes without AuNP and chitosan membranes with AuNP with concentrations of 8 and 11mM, which were morphologically and electrically characterized. Finally the peroxidase immobilization was evaluated using four different procedures, being the dispersion of the peroxidase in filmogenic solutions precursor of membranes the more efficient. The electrical response of these membranes, depends on the AuNP concentration and the presence of enzymes, and was also altered when they were exposed to hydrogen peroxide containing phosphate buffer solutions. This constitutes the principle of operation of the conductometric biosensor developed in this work.

Esta dissertação investigou os mecanismos envolvidos na vasodilatação focando no papel das cavéolas e na possível interação com a isoforma endotelial da sintase de óxido nítrico (eNOS)/ óxido nítrico e neuronal (nNOS)/ peróxido de hidrogênio (H2O2) em aorta de camundongos tratados com isoproterenol (ISO). Anéis de aorta foram montados em banho de órgãos para medida de tensão isométrica. A expressão das proteínas foi avaliada a partir da técnica de Western blot. Os resultados demonstraram que o tratamento com ISO: 1) não modifica nem a vasodilatação à acetilcolina (ACh) nem ao nitroprussiato de sódio; 2) aumenta a dependência das cavéolas na resposta vasodilatadora à ACh e ao ionóforo de cálcio e a expressão proteica da caveolina-1, mas não da caveolina-3; 3) aumenta a modulação das NOS, principalmente a nNOS, à ACh; 4) aumenta a participação do H2O2 na vasodilatação à ACh e 5) aumenta a expressão de proteínas da defesa antioxidante. Conclui-se que a hiperativação &beta;-AR com ISO ativa mecanismos vasodilatadores compensatórios em resposta à ACh nas aortas de camundongos. / The aim of this thesis was to investigate the mechanisms involved on the endothelium-dependent vasodilation focusing on the role of caveolae and the possible interaction between endothelial nitric synthase (eNOS)/ nitric oxide and neuronal (nNOS)/ hydrogen peroxide (H2O2) in aorta of ISO-treated mice. Aortic rings were mounted in an organ bath for measurement of isometric tension. The expression of proteins was evaluated using Western blot. The results demonstrated that ISO treatment: 1) did not change acetylcholine (ACh) or NO donor-induced relaxation; 2) increases the caveolae participation in ACh and calcium ionophore-induced relaxation and caveolin-1 protein expression, while did not change caveolin-3; 3) increases the constitutive NOS modulation to ACh-induced relaxation, mainly through nNOS; 4) increases the H2O2 involvement on the vasodilation-induced to ACh and 5) increases the antioxidant proteins. It is concluded that &beta;-AR hyperactivation ISO active vasodilators compensatory mechanisms in response to ACh in the aortas of mice.

No presente trabalho, o desempenho energético e ambiental de potencias rotas de produção de hidrogênio gaseificação da biomassa via leito fixo (LFX) e leito fluidizado (LFL) e de energia solar fotovoltaica foram estudados com base na metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Após a revisão da literatura e a descrição dos procedimentos de análise, os resultados da ACV são apresentados e discutidos em termos de Demanda Acumulada de Energia (CED), Tempo de Retorno de Investimento em Energia (EPBT) e danos relacionados à Saúde Humana (SH), Qualidade do Ecossistema (QE) e Recursos Minerais e Combustíveis Fósseis (RMCF). No cômputo geral, o LFL é mais favorável para a produção de hidrogênio, embora os dois sistemas de gaseificação apresentem desempenho energético e ambiental similares. Comparativamente, o sistema fotovoltaico apresenta um EPBT maior (4,55 anos) do que os encontrados nos dois sistemas de conversão da biomassa (1,65 anos no LFL e 1,77 anos no LFX). Por outro lado, o sistema de energia solar fotovoltaico é o mais ambientalmente recomendável para a produção de hidrogênio, tendo em vista a menor contribuição em relação aos danos majoritários (saúde humana). Dentro do escopo do estudo, os sistemas avaliados apresentam mais características de complementaridade do que competição. Neste caso, enfatiza-se a importância de uma análise dos fatores econômicos e sociais pertinentes a cada país ou região, bem como dos processos posteriores de reforma e/ou purificação e eletrólise da água, considerando também o seu inteiro ciclo de vida. / In the present study, the energy and environmental performance of hydrogen potential routes biomass gasification systems by fixed bed and fluidized bed and the solar photovoltaic power plant were studied based on Life Cycle Assessment (LCA) methodology. After reviewing the literature and analytical procedures description, the results of life cycle assessment are discussed in terms of Cumulative Energy Demand (CED), Energy Payback Time (EPBT) and damages related to Human Health (SH), Ecosystem Quality (QE) and Mineral and Fossil Fuels Resources (RMCF). Although the two gasification systems have similar energy and environmental performance, the LFL is more favorable for hydrogen production. Regarding the photovoltaic system, this has a greater EPBT (4.55 years) than those found in the two systems of biomass conversion (1.65 and 1.77 years in the LFL and LFX, respectively). On the other hand, the solar photovoltaic system is the more environmentally suitable for hydrogen production, since its contribution related to human health impact is smaller than gasification systems. Within the scope of the study, the evaluated systems have more features of complementarities than competition. In this case, we emphasize the importance of analyzing the economic and social factors that are relevant in each country or region, as well as the subsequent process for hydrogen production (purification and water electrolysis) also considering the entire life cycle of systems.

Neste trabalho foram estudadas ligas La0,7-xPrxMg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (x= 0 a 0,7) no estado bruto de fusão, para utilização em eletrodos negativos de baterias de níquel-hidreto metálico (Ni-HM). A caracterização das ligas foi realizada através das seguintes técnicas: microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios X. Foi também determinada capacidade de absorção de hidrogênio destas ligas. A hidrogenação do material foi realizada em dois processos sendo: o primeiro denominado de baixa pressão (0,2 MPa de hidrogênio e temperatura de 500ºC) e o segundo de alta pressão (1 MPa e de hidrogênio e temperatura de 25ºC). Foi observado que com o aumento do teor de Pr a capacidade de absorção de hidrogênio diminui. Para o estudo da capacidade de descarga das baterias foi utilizado um analisador digital de quatro canais e observou-se um decréscimo na capacidade de descarga das baterias com adição de praseodímio para as composições La0,7-xPrxMg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (x= 0 a 0,3). A maior capacidade de descarga (386 mAhg-1) e estabilidade cíclica foi obtida para a liga La0,2Pr0,5Mg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8. Esta capacidade obtida pode estar relacionada com a maior proporção da fase LaMg2Ni9 encontrada na liga com adição de 0,5 % at. de Pr. / The La0,7-xPrxMg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (x= 0 a 0.7) as-cast alloys to apply in negative electrodes for nickel-metal hydride batteries (Ni-MH). The characterizations of the alloys were realized by: scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometry (EDS) and X-ray diffraction techniques. A study of hydrogen absorption capacity of the alloys realized. The hydrogenation of the material was performed in two processes: the low pressure (0.2 MPa of hydrogen and temperature of the 773 K) and high pressure (1 MPa of hydrogen and temperature of the 298 K). It was observed that with increasing Pr content occurred a decrease the hydrogen absorption capacity. The capacity of discharge of the batteries was determined utilizing an analyzer digital computerized composed of four channels. It was observed decreases of the discharge capacity of the batteries when increase praseodymium content in La0,7-xPrxMg0,3Al0,3Mn0,4Co0,5Ni3,8 (x= 0 a 0.3) alloys. The highest discharge capacity (386 mAhg-1) and stability cyclic were obtained to La0.2Pr0.5Mg0.3Al0.3Mn0.4Co0.5Ni3.8 alloy. This capacity can be related to the higher proportion of phase LaMg2Ni9 in the alloy with the addition of 0.5 at.% Pr.

O objetivo do presente trabalho foi determinar as estruturas cristalinas e moleculares de cocristais de 2,4,6-trinitrofenol, ou ácido pícrico, com diversas bases orgânicas, bem como estudar as interações intermoleculares existentes nesses cocristais para tentar estabelecer um padrão de comportamento na formação de ligações de hidrogênio e de preferências estruturais, com a finalidade de contribuir para o entendimento do empacotamento cristalino. Foram sintetizados os seguintes compostos: 1:1 picrato/8-hidroxiquinolina, 1:1 picrato/isonicotinamida, 1:1 picrato/2-azaciclononanona, 1:2 picrato/2-azaciclotridecanona, 1:1 picrato/morfolina, 1:1 picrato/1,3 dimetiluréia, 1:1 picrato/4-metil-morfolina-N-óxido, 1:2 picrato/3-picolina-N-óxido, 1:2 picrato/glicina e 1:1 picrato/prolina. Esses compostos foram caracterizados por análise elementar CHN, para a confirmação da estequiometria, pelos pontos de fusão, e para o cocristal de picrato/prolina foram registrados espectros de emissão na região entre 430 e 650 nm e o espectro de excitação na região entre 360 e 500 nm, onde foi observado que o composto é transparente na região acima de 500 nm, sendo portanto favorável aos experimentos de duplicação de radiação laser Nd/YAG (&#955; = 1.064 nm), uma vez que não absorve na região da radiação duplicada (&#955; =532 nm). A coleta de dados, a obtenção das intensidades dos feixes difratados pelos monocristais, para a determinação das estruturas cristalinas foi realizada em um difratômetro Enraf-Nonius CAD4 Mach 3. As intensidades observadas medidas foram convertidas em fatores de estrutura observados através da correção pelos fatores de Lp e de absorção. As estruturas foram determinadas utilizando os chamados Métodos Diretos e refinadas por cálculos sucessivos de Fourier-Diferença e mínimos quadrados. Ao final da determinação das estruturas dos dez cocristais pôde-se analisar um total de 50 ligações de hidrogênio do tipo O-H...O, N-H...O e C-H...O. Essas ligações de hidrogênio foram analisadas geometricamente em relação às distâncias e ângulos de ligações, e também foram nomeadas e classificadas pelo método Graph-set. Através destas análises pode-se chegar a uma comparação entre as estruturas e a padrões comuns em relação às ligações intermoleculares existentes. Observa-se que as ligações de hidrogênio do tipo O-H...O mais fortes são aquelas formadas entre o grupo doador e os oxigênios fenólicos receptores do picrato. As distâncias d(H...O) das ligações de hidrogênio correspondentes a O-H...O (oxigênio fenólico) estão concentrados na região entre 1,51 e 1,82 &#197;, e os ângulos &#60;OHO concentram-se na região entre 161 e 171&#186;. As distâncias d(O...O) estão compreendidas entre 2,48 e 3,1 &#197;. Para as ligações O-H...O (oxigênio do grupo nitro) as distâncias d(H...O) estão entre 2,41 e 2,54 &#197; e ângulos &#60;OHO na região entre 100 e 121&#186;. Também é observado que as distâncias d(O...O) estão compreendidas entre 2,78 e 3,04 &#197;, mas predominantemente estão na faixa entre 2,4 e 2,55 &#197;. Para as interações do tipo N-H...O, observa-se que as distâncias d(H...O) estão em um intervalo entre 1,85 e 2,52 &#197;; e em relação aos ângulos &#60;NHO, estão distribuídos no intervalo entre 121 e 171&#186;. Um intervalo bastante largo é observado em relação as distâncias d(N...O), que estão compreendidas entre 2,6 e 3,2&#197;. Para as interações do tipo C-H...O, observa-se que as distâncias d(H...O) tem uma leve tendência crescente em função do aumento do ângulo &#60;CHO, e encontram-se no intervalo entre 2,96 e 3,61 &#197;. / The objective of the present work is to determine the crystalline and molecular structures of 2,4,6 trinitrophenol (picric acid ) cocrystals, with several organic bases, as well as to study the intermoleculares interactions existent in those cocristals in order to establish a pattern of behaviour in the formation of hydrogen bonds and structural preferences, with the purpose of contributing for the understanding of crystalline packing. Was synthesized the following compounds: 1:1 picrate/8-hidroxiquinoline, 1:1 picrate/isonicotinamide, 1:1 picrate/2-azacyclononanone, 1:1 picrate/morfoline, 1:1 picrate/1,3 dimethylurea, 1:1 picrate/ 4-methyl-morfoline-N-oxide, 1:2 picrate/3-picoline-N-oxide, 1:2 picrate/glycine, 1:1 picrate/proline. Those compositions were characterized by elemental analysis (CHN) for the stoichiometry confirmation, melting points and, for the picrate/proline cocrystal, the emission and excitation spectra were recorded. It was observed that this compound is transparent above 500 nm, being therefore suitable to experiments of Nd/YAG laser radiation duplication (&#955; = 1.064 nm), since it does not absorb at the wavelength of the duplicated radiation (&#955; = 532 nm). Data collection for crystalline structure determination\'s was accomplished in an Enraf-Nonius CAD4 Mach 3 diffractometer. The observed intensities were transformed into structure factors observed through Lp and absorption corrections. The structures were determined using the direct method and refined by successive Fourier-difference calculations and least-square analysis. At the end of this determination some hydrogen bonds, O-H ...O, N-H ...O and C-H ...O could be analyzed. Those hydrogen bonds were geometrically analysed with relation to bond distances and angle, and they were also nominated and classified by the Graph-set method. Through these analyses it was possible a comparison among the structures and to common patterns in relation to intermolecular bonds. It was observed that the stronger hydrogen bonds are those formed between the donor group and the phenolic picrate oxygen. The O-H ...O (phenolic oxygen) distances d(H ...O) are concentrated in range 1.51 and 1.82 &#197;, and angles &#60;OHO are concentrated between 161 and 171&#197;. The distances d(O...O) are between 2.48 and 3.1 &#197;. The distances of hydrogen bonds O-H ...O (nitro group oxygen), d(H ...0), are in the range 2.41 and 2.54 &#197; and angles &#60;OHO between 100 and 121&#186;. It is also observed that distances d(O ...O) lie between 2.78 and 3.04 &#197;. but predominantly they are in the interval between 2.4 and 2.55 &#197;. For interactions of the type N-H ...O. it is observed that distances d(H ...O) are between 1.85 and 2.52 &#197;, and angles &#60;NHO, are between 121 and 171&#186;. A quite wide area is observed with relation to the distance d(N ...O), that lie between 2.6 and 3.2 &#197;. For interactions of the type C-H ...O. it is observed that distances d(H ...O) increase in function of the angle &#60;CHO; they lie between 2.96 and 3.61 &#197;.