Benzenesulfonates, para-substituted with amine, chloride and methyl groups were successfully incorporated into layered double hydroxides of two different compositions, 2:1 Mg-Al LDH and 2:1 Zn-Al LDH. These parent materials were also doped with small amounts of nickel and the differences in the two systems were studied. The hexamethylenetetramine route of layered double hydroxide synthesis was investigated to verify if the mechanism is indeed homogeneous. This included attempting preparation of 2:1 Mg-Al LDH, 2:1 Zn-Al LDH and 2:1 Zn-Cr LDH with two different concentrations of hexamethylenetetramine. The analytical data of the products suggest that the homogeneous precipitation may not be the true mechanism of reaction involved in LDH synthesis by this method.

This study was to prepare nanoscale MgO using the homogeneous precipitation process and to investigate its destructive adsorption with dye wastewater of reactive black-5 and reactive blue-19. In addition, UV-vis Spectrophotometer, Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time of Flight Mass Spectrometry (MALDI-TOF/MS) and Gas Chromatograph/Mass Spectrometer (GC/MS) were used to analyze the intermediates resulting from destructive adsorption. Based on the results obtained, the destructive adsorption mechanisms for the treatment of dye wasterwater by nanoscale MgO were proposed in this study. In this work, the optimal operating conditions for nanoscale MgO synthesis were determined to be the following: (1) a chemical reaction time of 7 hr, (2) reaction temperature of 125¢J, (3) molar ratio of 9 for urea/MgCl2¡D6H2O, (4) water addition of 250 mL, (5) mixing intensity of 90 strokes per min, (6) calcination at 450¢J for 4 hr, (7) reflux time of 24 hr, (8) freeze-drying method, (9) two stage calcinations. Using these operating conditions one is able to prepare 2-D nanoscale MgO of hexagonal platelets with a thickness of 20-30 nm and BET surface area of 120-125 m2/g. The adsorption model of nanoscale MgO for RB-5 and RB-19 was fitted to the Langmuir equation and their adsorption capacity were 196.08 mg/g and 163.93 mg/g, respectively. Both of them were fitted to the pseudo-second-order kinetic model equation. The optimal operating conditions of nanoscale MgO for destructive adsorption of both dyes were determined to be the following: (1) an initial dye concentration of 1000 mg/L, (2) a nanoscale MgO dose of 15 g/L, (3) a vigorous mixing of 30 min, (4) no need of system pH adjustment. Under such conditions, chemical oxygen demand (COD) and American Dye Manufacturers Institute (ADMI) of RB-5 and RB-19 were lower than the textile effluent standards. According to the UV-vis spectrophotometer scanning results, the color removal of nanoscale MgO for RB-5 and RB-19 was good. At the same time, the absorbance of their second maximal peaks was decreased and some peaks were observed. Therefore, it proved that the model dyes were destroyed. Experimental results have shown that nanoscale MgO has a better performance of destructive adsorption on RB-5 than that of RB-19. This might be ascribed to the following reasons: (1) a greater molecular weight, (2) a longer molecule structure, (3) more sulfate ethyl sulfone groups for RB-5, and (4) a hard to be destroyed structure of anthraquinone for RB-19. The destructive adsorption of dye wastewater by nanoscale MgO presumably took place mainly on the surface active sites of nanoscale MgO, including anion/cation vacancies, superoxide anion, edge, corner, isolated OH, lattice bound OH and assiocited-OH groups. According to the results of MALDI-TOF/MS and GC/MS analysis, the relevant reaction mechanism for RB-5 could be divided into three stages: (1) adsorption and water-soluble groups exfoliation stage, (2) chromophor decomposition and decolorization stage, and (3) further degradation stage for light-color intermediates. On the other hand, the relevant reaction mechanism for RB-19 might involve only the adsorption and auxochrome exfoliation stage and chromophor decomposition and decolorization stage.

Resumo: Neste trabalho avaliou-se o efeito da microestrutura na cintilação de nanopartículas de Y2O3:Eu3+. Neste contexto utilizam-se dois métodos de síntese, o método Pechini, que apresenta matéria orgânica remanescente de síntese, assim como, aglomerados micrométricos constituídos de partículas nanométricas com variação da forma e tamanho. Utilizando o método de precipitação homogênea modificado, estudou-se a influência de partículas com estreita distribuição de tamanho e morfologia esférica. A estrutura apresenta simetria cubica (grupo espacial Ia3) e com os estudos espectroscópicos caracterizou-se a presença de pelo menos dois sítios de simetria sendo eles C2 e S6. Avaliou-se o efeito da temperatura de tratamento térmico de 700 a 1100 ºC na cristalinidade do material através de difratometria de raios x do pó. Por meio da espectroscopia de luminescência com excitação de raios X, avaliou-se o efeito da microestrutura do material na cintilação. Por meio da área integrada da transição 5D0→7F2 observou-se a relação da intensidade de emissão com as temperaturas de tratamento térmico e com o tamanho de cristalito, calculados pela equação de Scherrer. Observou-se o efeito de defeitos na cintilação das partículas, pois, em menores temperaturas de tratamento térmico e/ou menores tamanhos de cristalitos os defeitos presentes no material se apresentam em maiores proporções, deste modo proporcionando mecanismos não radiativos de recombinação. Utilizando as curvas de danos de radiação pode-se caracterizar algumas etapas envolvidas na cintilação, como a criação de defeitos, que apresentaram dependência com o tamanho de cristalito obtido para o método Pechini. Após longos períodos sob radiação X os materiais apresentam intensidade de emissão inalterada ou até mesmo um aumento significativo, comportamento que depende dos mecanismos de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work one consider the effects of microstructure in the scintillations properties of Y2O3:Eu3+. Two preparation methods were used; the Pechini method, which exhibits remaining organic matter derived from the synthesis, and tends to form agglomerates of nanoparticles with variable shape and size. By using a modified method of homogeneous precipitation one studied the effects of spherical particles with narrow distribution of particle size in its scintillation properties. The Y2O3 presents cubic symmetry (Ia3 space group) and with spectroscopy results at least two Y3+ symmetry sites were identified, a C2 and a S6 site. The firing temperature of the samples (700- 1100oC) was correlated with its crystallinity by X-ray diffractometry data. The relation between the integrated emission intensity of 5D0 ® 7F2 transition and the firing temperature or the Scherrer crystallite size were analyzed, and from these results were observed the influence of defects in the scintillation of particles, since in lower firing temperatures and/or lower crystallite sizes defects are presented in higher concentrations, leading to non-radiactive paths of pairs recombination. By using radiation damage measurements it was possible to identify the steps involved in the scintillation process, as the creation of defects, which presents a direct relation with the particles characteristics. After a long exposition time to the incoming ionizing radiation, the materials present constant scintillation intensity or a linear growth by means of recovery processes. Samples prepared by the homogeneous precipitation presented higher scintillation intensity and a higher recovery ability when fired at high temperatures. A comparison between the two methods in relation to crystallinity (firing temperature of 1100oC) revels similar results, however spherical particles presented higher scintillation intensity and... (Complete abstract click eletronic access below) / Orientador: Marian Rosaly Davolos / Coorientador: Marco Aurélio Cebim / Banca: Flávio Maron Vichi / Banca: Vera Regina Leopoldo Constantino / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-25Bitstream added on 2014-06-13T19:38:16Z : No. of bitstreams: 1 krauser_mo_me_araiq.pdf: 1145204 bytes, checksum: 683766857936c0e93d62901593ab5343 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho avaliou-se o efeito da microestrutura na cintilação de nanopartículas de Y2O3:Eu3+. Neste contexto utilizam-se dois métodos de síntese, o método Pechini, que apresenta matéria orgânica remanescente de síntese, assim como, aglomerados micrométricos constituídos de partículas nanométricas com variação da forma e tamanho. Utilizando o método de precipitação homogênea modificado, estudou-se a influência de partículas com estreita distribuição de tamanho e morfologia esférica. A estrutura apresenta simetria cubica (grupo espacial Ia3) e com os estudos espectroscópicos caracterizou-se a presença de pelo menos dois sítios de simetria sendo eles C2 e S6. Avaliou-se o efeito da temperatura de tratamento térmico de 700 a 1100 ºC na cristalinidade do material através de difratometria de raios x do pó. Por meio da espectroscopia de luminescência com excitação de raios X, avaliou-se o efeito da microestrutura do material na cintilação. Por meio da área integrada da transição 5D0→7F2 observou-se a relação da intensidade de emissão com as temperaturas de tratamento térmico e com o tamanho de cristalito, calculados pela equação de Scherrer. Observou-se o efeito de defeitos na cintilação das partículas, pois, em menores temperaturas de tratamento térmico e/ou menores tamanhos de cristalitos os defeitos presentes no material se apresentam em maiores proporções, deste modo proporcionando mecanismos não radiativos de recombinação. Utilizando as curvas de danos de radiação pode-se caracterizar algumas etapas envolvidas na cintilação, como a criação de defeitos, que apresentaram dependência com o tamanho de cristalito obtido para o método Pechini. Após longos períodos sob radiação X os materiais apresentam intensidade de emissão inalterada ou até mesmo um aumento significativo, comportamento que depende dos mecanismos de... / In this work one consider the effects of microstructure in the scintillations properties of Y2O3:Eu3+. Two preparation methods were used; the Pechini method, which exhibits remaining organic matter derived from the synthesis, and tends to form agglomerates of nanoparticles with variable shape and size. By using a modified method of homogeneous precipitation one studied the effects of spherical particles with narrow distribution of particle size in its scintillation properties. The Y2O3 presents cubic symmetry (Ia3 space group) and with spectroscopy results at least two Y3+ symmetry sites were identified, a C2 and a S6 site. The firing temperature of the samples (700- 1100oC) was correlated with its crystallinity by X-ray diffractometry data. The relation between the integrated emission intensity of 5D0 ® 7F2 transition and the firing temperature or the Scherrer crystallite size were analyzed, and from these results were observed the influence of defects in the scintillation of particles, since in lower firing temperatures and/or lower crystallite sizes defects are presented in higher concentrations, leading to non-radiactive paths of pairs recombination. By using radiation damage measurements it was possible to identify the steps involved in the scintillation process, as the creation of defects, which presents a direct relation with the particles characteristics. After a long exposition time to the incoming ionizing radiation, the materials present constant scintillation intensity or a linear growth by means of recovery processes. Samples prepared by the homogeneous precipitation presented higher scintillation intensity and a higher recovery ability when fired at high temperatures. A comparison between the two methods in relation to crystallinity (firing temperature of 1100oC) revels similar results, however spherical particles presented higher scintillation intensity and... (Complete abstract click eletronic access below)

Fez-se a separação, enriquecimento e purificação de iantânio e ítrio partindo-se de um concentrado de terras raras empobrecido em cério, conhecido como LCC, \"low cerium carbonate\", um concentrado de ítrio designado como \"carbonato de ítrio\" e um terceiro concentrado designado como \"oxido de terras ítricas\". Os dois primeiros concentrados foram produzidos industrialmente pela NUCLEMON - Nuclebrás de Monazita e Associados Ltda, usando monazita brasileira. O \"oxido de terras ítricas\" é proveniente do processo de obtenção de Iantânio durante a execução do trabalho experimental desta tese. Fez-se uso das seguintes tecnologias: 1) precipitação fracionada com uréia; 2) lixiviação fracionada do LCC com carbonato de amônio e 3) precipitação dos peroxicarbonatos de terras raras usando-se seus carbonatos complexos. Obtidas frações enriquecidas em terras raras estas foram refinadas por meio de tecnologia de troca iônica em leito de resina catiônica sem uso de ion retentor e eluição com sais de amônio do ácido etilenodiaminotetraacético. Com a associação das técnicas acima mencionadas foram obtidos óxidos puros de ítrio (>97,7%), oxido de Iantânio (99,9%), óxido de gadolínio (96,6 %) e oxido de samário (99,9%). O processo aqui desenvolvido tem viabilidade técnica econômica para a instalação de uma unidade de maior porte visando a industrialização. / In this work, separation, enrichment and purification of lanthanum and yttrium were performed using as raw material a commercial low cerium rare earth concentrate named LCC (low cerium carbonate), an yttrium concentrate named \'yttrium carbonate\', and a third concentrated known as \'yttrium earths oxide. The first two were industrially produced by the late NUCLEMON - NUCLEBRAS de Monazita e Associados Ltda, using Brazilian monazite. The \'yttrium earths oxide\' come from a process for preparation of lanthanum during the course of the experimental work for the present thesis. The following techniques were used: fractional precipitation with urea; fractional leaching of the LCC using ammonium carbonate; precipitation of rare earth peroxycarbonates starting from the rare earth complex carbonates. Once prepared the enriched rare earth fractions the same were refined using the ion exchange chromatography with strong cationic resin without the use of retention ion and elution using the ammonium salt of ethylenediaminetetraacetic acid. With the association of the above mentioned techniques were obtained pure oxides of yttrium (>97,7%), lanthanum (99,9%), gadolinium (96,6%) and samarium (99,9%). The process here developed has technical and economic viability for the installation of a large scale unity.

Fez-se a separação, enriquecimento e purificação de iantânio e ítrio partindo-se de um concentrado de terras raras empobrecido em cério, conhecido como LCC, \"low cerium carbonate\", um concentrado de ítrio designado como \"carbonato de ítrio\" e um terceiro concentrado designado como \"oxido de terras ítricas\". Os dois primeiros concentrados foram produzidos industrialmente pela NUCLEMON - Nuclebrás de Monazita e Associados Ltda, usando monazita brasileira. O \"oxido de terras ítricas\" é proveniente do processo de obtenção de Iantânio durante a execução do trabalho experimental desta tese. Fez-se uso das seguintes tecnologias: 1) precipitação fracionada com uréia; 2) lixiviação fracionada do LCC com carbonato de amônio e 3) precipitação dos peroxicarbonatos de terras raras usando-se seus carbonatos complexos. Obtidas frações enriquecidas em terras raras estas foram refinadas por meio de tecnologia de troca iônica em leito de resina catiônica sem uso de ion retentor e eluição com sais de amônio do ácido etilenodiaminotetraacético. Com a associação das técnicas acima mencionadas foram obtidos óxidos puros de ítrio (>97,7%), oxido de Iantânio (99,9%), óxido de gadolínio (96,6 %) e oxido de samário (99,9%). O processo aqui desenvolvido tem viabilidade técnica econômica para a instalação de uma unidade de maior porte visando a industrialização. / In this work, separation, enrichment and purification of lanthanum and yttrium were performed using as raw material a commercial low cerium rare earth concentrate named LCC (low cerium carbonate), an yttrium concentrate named \'yttrium carbonate\', and a third concentrated known as \'yttrium earths oxide. The first two were industrially produced by the late NUCLEMON - NUCLEBRAS de Monazita e Associados Ltda, using Brazilian monazite. The \'yttrium earths oxide\' come from a process for preparation of lanthanum during the course of the experimental work for the present thesis. The following techniques were used: fractional precipitation with urea; fractional leaching of the LCC using ammonium carbonate; precipitation of rare earth peroxycarbonates starting from the rare earth complex carbonates. Once prepared the enriched rare earth fractions the same were refined using the ion exchange chromatography with strong cationic resin without the use of retention ion and elution using the ammonium salt of ethylenediaminetetraacetic acid. With the association of the above mentioned techniques were obtained pure oxides of yttrium (>97,7%), lanthanum (99,9%), gadolinium (96,6%) and samarium (99,9%). The process here developed has technical and economic viability for the installation of a large scale unity.

Orientador: Fernando Aparecido Sigoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T00:25:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gaspar_RafaelDiLazaro_M.pdf: 2421283 bytes, checksum: 826f5a4d6da00ce1a1f5a12699432d66 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho, foram estudadas a síntese e a caracterização de nanopartículas de óxido de gadolínio dopado com európio(III). Os óxidos de gadolínio foram obtidos pela termodecomposição dos precursores hidroxicarbonatos de gadolínio sintetizados a partir do método da precipitação homogênea, utilizando-se a termólise da uréia como fonte de íons OH e CO3. Modificou-se o método da precipitação homogênea através do uso de misturas água/etanol, água/etilenoglicol e água/terc-butanol nas proporções 80:20 e 60:40% v/v, e utilizou-se nitrato e cloreto como fonte das terras raras. As amostras de hidroxicarbonato e óxido obtidas foram caracterizadas pelas técnicas de espectroscopia vibracional na região do infravermelho, análise elementar, difração de raios X, termogravimetria, espectroscopia de luminescência e microscopia eletrônica de varredura. Pela espectroscopia vibracional na região do infravermelho, observa-se que o íon carbonato está coordenado de forma bidentada ao metal, além da presença de moléculas de água nos precursores de hidroxicarbonato. A difratometria de raios X sugere indícios de mistura entre as composições (Gd2(OH)2(CO3)2.H2O) e (Gd(OH)(CO3).H2O) nos precursores, e os dados de análise térmica e a análise elementar corroboram estas observações. A termodecomposição dos precursores se dá através de uma reação topotática, resultando nas amostras de óxido de gadolínio com a manutenção da morfologia. Os óxidos cristalizam em uma estrutura cúbica de grupo espacial Ia-3, e os espectros vibracionais na região do infravermelho mostram que ocorre absorção de moléculas de CO2 e H2O na superfície. As propriedades luminescentes das amostras de óxido de gadolínio preparadas são atribuídas às transições intraconfiguracionais do íon európio(III). O tamanho médio de partícula das amostras de óxido varia em função do tamanho médio dos respectivos precursores. Parâmetros como a constante dielétrica do meio, a taxa de termodecomposição da uréia, a estabilização dos núcleos de precipitação e a viscosidade das soluções atuam conjuntamente na precipitação das amostras de hidroxicarbonato de gadolínio / Abstract: This work reports on the synthesis and characterization of europium(III)-doped gadolinium oxide and its particle size control. The europium(III)-doped gadolinium oxide samples were obtained by thermodecomposition of the hydroxycarbonate precursors prepared by the homogeneous precipitation method. Water/alcohol mixtures, in the ratio of 80:20 and 60:40% v/v, were used to modify the reaction media where the precipitation occurs. Gadolinium and europium nitrate and chloride were used as rare earth sources. Characterization of both, the precursor gadolinium hydroxycarbonate, and the gadolinium oxide were performed by infrared spectroscopy, elemental analysis, X ray diffractometry, thermogravimetry, luminescence spectroscopy and scanning electron microscopy. Infrared spectra show that the carbonate ion is bidentate when coordinating the gadolinium ions and that water molecules are present in the hydroxycarbonte samples. A mixture of (Gd2(OH)2(CO3)2.H2O) and (Gd(OH)(CO3).H2O) in the precursors is suggested by X ray diffractometry, in agreement with the elemental analysis and thermo gravimetric data. The thermodecomposition of the precursors occurs through a topotatical reaction, resulting in the gadolinium oxide samples with similar morphology to the precursor. The gadolinium oxide crystallizes in the cubic phase with spatial group Ia-3. The infrared spectra of the oxides indicate a possible absorption of water and carbon dioxide molecules on the oxide nanoparticles surface. The luminescent properties of the oxide samples were attributed to intraconfigurational transitions of the europium(III) ion. The oxide mean particle size is function of the mean particle size of its respective precursor. It was observed that reaction parameters such as dielectric constant of the reaction media, the urea thermodecomposition rate, the stabilization of the nuclei during the precipitation and the reaction media viscosities seem to control the particle mean size of europium(III)- doped gadolinium oxide / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química