Esse trabalho consiste na síntese, caracterização e potenciais aplicações de sílicas mesoporosas altamente ordenadas, estáveis térmica e hidrotermicamente. Esses materiais de estrutura cúbica do tipo FDU-1 foram sintetizados, em meio ácido, utilizando como fonte de sílica tetraetilortosilicato (TEOS) e como moldes os copolímeros tribloco B50-6600 (EO39BO47EO39) e Vorasurf 504®. Os géis de síntese foram submetidos a tratamento hidrotérmico em forno de microondas e em seguida as amostras foram calcinados em atmosfera de N2 e ar, ou submetidos à extração por solvente. Os materiais foram caracterizados por termogravimetria (TG), análise elementar, espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios X a baixo ângulo (SAXRD), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), isotermas de adsorção de N2 e espectrometria de retroespalhamento de Rutherford (RBS). Os materiais FDU-1 foram empregados para o desenvolvimento dos seguintes estudos: i) aplicação do planejamento fatorial para definir um novo copolímero tribloco como direcionador de estrutura, o Vorasurf® 504, a fim de substituir o B50-6600 não mais disponível no mercado. As respostas obtidas não foram significativas num nível de 95% de confiança para as variáveis escolhidas (tempo de agitação e tempo de microondas). O estudo demonstrou que é possível diminuir o tempo de síntese do FDU-1 e ainda assim obter materiais com boas propriedades estruturais e texturais. Para os planejamentos fatoriais 22 e 23 observou-se que a variável mais importante foi a temperatura do forno de microondas usada no tratamento hidrotérmico. Contudo, a concentração de HCl e a presença do etanol da mistura de síntese não apresentaram nenhum efeito significativo em um nível de 95% de confiança; ii) encapsulação de complexos luminescentes de európio [Eu(dbm)3.TPPO] e [Eu(pic)3.2.Leu.5H2O] nas sílicas pura e/ou modificadas com 3-aminopropiltrieto-xissilano (APTES). As amostras encapsuladas mantiveram as propriedades óticas e aumentaram a resistência térmica dos complexos, ambas propriedades foram medidas por espectroscocopia de emissão e excitação na região do visível e por TG; iii) incorporação nas sílicas FDU-1 de ácido húmico com diferentes concentrações (1.0; 1.5 e 2.0 mmols) empregando forno de microondas no tratamento hidrotérmico. As amostras foram testadas para remoção de Cd2+ em solução aquosa com pH = 6. Esses materiais apresentaram uma alta capacidade de adsorção dos íons cádmio; iv) síntese uma amostra de FDU-1 utilizando-se 1,3,4 trimetilbenzeno (TMB) como agente dilatador de poros. Esse material apresentou poro com diâmetro de 11,7 nm e foi utilizado para imobilização da enzima glicose oxidase (GOX) na presença de glutaraldeído. Sua atividade, medida por espectrofotometria e quimiluminescência, foi muito próxima para as soluções puras, 601 e 629 µmol g-1, respectivamente. Para a amostra de glicose oxidase imobilizada na sílica FDU-1 a atividade enzimática, medida diretamente por quimiluminescência, foi estimada em 233 µmol g-1; v) incorporação da zeólita TS-1 nas paredes da sílica mesoporosa FDU-1 empregando tratamento hidrotérmico em forno de microondas. As amostras foram tratadas termicamente visando à cristalização da zeólita. O teste para a catálise de fenol em presença de radiação UV e H2O2 indicou que houve cerca de 90% de redução do fenol num período de 120 minutos. / This work consists of the synthesis, characterization and potentials applications of highly ordered mesoporous silica, thermal and hydrothermally stable. These materials of cubic structure of type FDU-1 were synthesized, in acid media, using as silica source tetraetilortosilicate (TEOS) and as poly(ethylene oxide)-poly(butylene oxide)-poly-(ethylene oxide) triblock copolymer B50-6600 (EO39BO47EO39) and Vorasurf 504® templates. The synthesis gels were submitted the hydrothermal treatment in microwaves oven and after that the samples were calcined under N2 and air atmosphere or submitted to the solvent extration. The materials were characterized by thermogravimetry (TG), elementary analysis, infrared spectroscopy absorption, small-angle X ray diffraction (SAXRD), high-resolution transmission electronic microscopy (HRTEM), Nitrogen adsorption measurements and Rutherford Back-scattering spectrometry (RBS). FDU-1 materials were used for the development the following studies: i) application of the factorial design to define a new triblock copolymer as template, Vorasurf 504®, in order to substitute the triblock copolymer B50-6600, that is not more available in the market. The supplied answers were not significant in a reliable level of 95% for the selected variables (stirring time and microwave time). This study demonstrated that is possible to diminish the time of synthesis of the FDU-1 and still to get materials with good structural and texture properties. For the 22 and 23 factorial designs was observed that the most important variable was the microwave oven temperature used in the hydrothermal treatment. However, the concentration of HCl and the presence of etanol of the synthesis mixture did not show no significant effect in a reliable level of 95%; ii) encapsulation of luminescent europium complexes [Eu(DBM3.TPPO] e [Eu(pic)3.2Leu.5H2O] in the pure and/or modified silicas with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). The encapsulated samples kept the optic properties and increased the thermal resistance of the complexes, both properties were measured for Excitation and emission spectra and TG; iii) incorporation of humic acid with different concentrations (1.0; 1.5 and 2.0 mmols) using microwave oven in the hydrothermal treatment. The samples were tested for removal of Cd2+ from aqueous solutions at pH=6. These materials presented high adsorption capacity for cadmium ions; iv) synthesis of the material using 1,3,5-trimethylbenzene (TMB) as pore expanding agent. This material with pore 11.7 nm was used for immobilization of the glucose oxidase (GOX) enzyme in the presence of glutaraldehyde. Its activity, measured by spectrofotometry and quimilumi-nescence, was very near close for the pure solutions, 601 and 629 µmol g-1, respectively. For immobilized glucose oxidase sample in silica FDU-1 the enzymatic activity, measured directly by quimiluminescence, was esteem in 233 µmol g-1; v) incorporation of TS-1 zeolite in the walls of mesoporous silica using hydrothermal treatment in microwave oven. The samples were submitted the thermal treatment for the zeolite crystallization. The test for the phenol catalysis in presence of UV radiation and H2O2 indicated that it had about 90% of phenol reduction after 120 minutes.

Esse trabalho consiste na síntese, caracterização e potenciais aplicações de sílicas mesoporosas altamente ordenadas, estáveis térmica e hidrotermicamente. Esses materiais de estrutura cúbica do tipo FDU-1 foram sintetizados, em meio ácido, utilizando como fonte de sílica tetraetilortosilicato (TEOS) e como moldes os copolímeros tribloco B50-6600 (EO39BO47EO39) e Vorasurf 504®. Os géis de síntese foram submetidos a tratamento hidrotérmico em forno de microondas e em seguida as amostras foram calcinados em atmosfera de N2 e ar, ou submetidos à extração por solvente. Os materiais foram caracterizados por termogravimetria (TG), análise elementar, espectroscopia de absorção no infravermelho, difração de raios X a baixo ângulo (SAXRD), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), isotermas de adsorção de N2 e espectrometria de retroespalhamento de Rutherford (RBS). Os materiais FDU-1 foram empregados para o desenvolvimento dos seguintes estudos: i) aplicação do planejamento fatorial para definir um novo copolímero tribloco como direcionador de estrutura, o Vorasurf® 504, a fim de substituir o B50-6600 não mais disponível no mercado. As respostas obtidas não foram significativas num nível de 95% de confiança para as variáveis escolhidas (tempo de agitação e tempo de microondas). O estudo demonstrou que é possível diminuir o tempo de síntese do FDU-1 e ainda assim obter materiais com boas propriedades estruturais e texturais. Para os planejamentos fatoriais 22 e 23 observou-se que a variável mais importante foi a temperatura do forno de microondas usada no tratamento hidrotérmico. Contudo, a concentração de HCl e a presença do etanol da mistura de síntese não apresentaram nenhum efeito significativo em um nível de 95% de confiança; ii) encapsulação de complexos luminescentes de európio [Eu(dbm)3.TPPO] e [Eu(pic)3.2.Leu.5H2O] nas sílicas pura e/ou modificadas com 3-aminopropiltrieto-xissilano (APTES). As amostras encapsuladas mantiveram as propriedades óticas e aumentaram a resistência térmica dos complexos, ambas propriedades foram medidas por espectroscocopia de emissão e excitação na região do visível e por TG; iii) incorporação nas sílicas FDU-1 de ácido húmico com diferentes concentrações (1.0; 1.5 e 2.0 mmols) empregando forno de microondas no tratamento hidrotérmico. As amostras foram testadas para remoção de Cd2+ em solução aquosa com pH = 6. Esses materiais apresentaram uma alta capacidade de adsorção dos íons cádmio; iv) síntese uma amostra de FDU-1 utilizando-se 1,3,4 trimetilbenzeno (TMB) como agente dilatador de poros. Esse material apresentou poro com diâmetro de 11,7 nm e foi utilizado para imobilização da enzima glicose oxidase (GOX) na presença de glutaraldeído. Sua atividade, medida por espectrofotometria e quimiluminescência, foi muito próxima para as soluções puras, 601 e 629 µmol g-1, respectivamente. Para a amostra de glicose oxidase imobilizada na sílica FDU-1 a atividade enzimática, medida diretamente por quimiluminescência, foi estimada em 233 µmol g-1; v) incorporação da zeólita TS-1 nas paredes da sílica mesoporosa FDU-1 empregando tratamento hidrotérmico em forno de microondas. As amostras foram tratadas termicamente visando à cristalização da zeólita. O teste para a catálise de fenol em presença de radiação UV e H2O2 indicou que houve cerca de 90% de redução do fenol num período de 120 minutos. / This work consists of the synthesis, characterization and potentials applications of highly ordered mesoporous silica, thermal and hydrothermally stable. These materials of cubic structure of type FDU-1 were synthesized, in acid media, using as silica source tetraetilortosilicate (TEOS) and as poly(ethylene oxide)-poly(butylene oxide)-poly-(ethylene oxide) triblock copolymer B50-6600 (EO39BO47EO39) and Vorasurf 504® templates. The synthesis gels were submitted the hydrothermal treatment in microwaves oven and after that the samples were calcined under N2 and air atmosphere or submitted to the solvent extration. The materials were characterized by thermogravimetry (TG), elementary analysis, infrared spectroscopy absorption, small-angle X ray diffraction (SAXRD), high-resolution transmission electronic microscopy (HRTEM), Nitrogen adsorption measurements and Rutherford Back-scattering spectrometry (RBS). FDU-1 materials were used for the development the following studies: i) application of the factorial design to define a new triblock copolymer as template, Vorasurf 504®, in order to substitute the triblock copolymer B50-6600, that is not more available in the market. The supplied answers were not significant in a reliable level of 95% for the selected variables (stirring time and microwave time). This study demonstrated that is possible to diminish the time of synthesis of the FDU-1 and still to get materials with good structural and texture properties. For the 22 and 23 factorial designs was observed that the most important variable was the microwave oven temperature used in the hydrothermal treatment. However, the concentration of HCl and the presence of etanol of the synthesis mixture did not show no significant effect in a reliable level of 95%; ii) encapsulation of luminescent europium complexes [Eu(DBM3.TPPO] e [Eu(pic)3.2Leu.5H2O] in the pure and/or modified silicas with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES). The encapsulated samples kept the optic properties and increased the thermal resistance of the complexes, both properties were measured for Excitation and emission spectra and TG; iii) incorporation of humic acid with different concentrations (1.0; 1.5 and 2.0 mmols) using microwave oven in the hydrothermal treatment. The samples were tested for removal of Cd2+ from aqueous solutions at pH=6. These materials presented high adsorption capacity for cadmium ions; iv) synthesis of the material using 1,3,5-trimethylbenzene (TMB) as pore expanding agent. This material with pore 11.7 nm was used for immobilization of the glucose oxidase (GOX) enzyme in the presence of glutaraldehyde. Its activity, measured by spectrofotometry and quimilumi-nescence, was very near close for the pure solutions, 601 and 629 µmol g-1, respectively. For immobilized glucose oxidase sample in silica FDU-1 the enzymatic activity, measured directly by quimiluminescence, was esteem in 233 µmol g-1; v) incorporation of TS-1 zeolite in the walls of mesoporous silica using hydrothermal treatment in microwave oven. The samples were submitted the thermal treatment for the zeolite crystallization. The test for the phenol catalysis in presence of UV radiation and H2O2 indicated that it had about 90% of phenol reduction after 120 minutes.

Este projeto nasceu inserido num contexto de crescentes pesquisas em direção à construção de um cabedal de conhecimento acerca das ciências ambientais que tratam e estudam a dinâmica dos reservatórios de carbono e suas contribuições para o Efeito Estufa. Extrapolações de novos mapas digitalizados de solos sugerem que os espodossolos hidromórficos da Amazônia podem estar com uma contagem de carbono subestimada em até 12,3 Pg de C e trabalhos anteriores mostram que o carbono imobilizado neste perfil pode sofrer mineralização devido ao corte na rede de drenagem ou rebaixamento do nível freático, podendo assim contribuir em grande parte para o aumento de emissão dos Gases do Efeito Estufa. Nesta circunstância, coube a este trabalho, caracterizar espectroscopicamente, a matéria orgânica estocada em profundidade em 9 perfis de solo da região de São Gabriel da Cachoeira - AM, na floresta amazônica. Foram analisadas 127 amostras em quantidade de carbono e por fluorescência induzida por laser (FIL). A partir destas análises preliminares, foi possível selecionar 12 amostras de 2 perfis para análise mais detalhada através da extração das substâncias húmicas. Foram realizadas análises para obtenção da textura destes perfis, análise dos ácidos húmicos como relação C/N, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), RMN de 13C no estado sólido, fluorescências bidimensional e tridimensional com aplicação do método estatístico análise dos fatores paralelos (PARAFAC) e também análise dos ácidos fúlvicos como carbono orgânico total (TOC), espectroscopia na região do ultra-violeta e visível e fluorescência 3D associada ao PARAFAC. Em geral, as amostras se dividiram em 3 grupos diferentes, onde a matéria orgânica em superfície se mostrou lábil e recente, a matéria orgânica nos horizontes B húmicos se mostraram com características recalcitrantes e a matéria orgânica contida nos horizontes onde existia água livre (lençol freático), se mostraram com características diferentes, indicando não serem tão jovens quanto as em superfície, porém mais jovens do que a armazenada no Bh, devido a uma possível migração por movimentos laterais do lençol freático. A correlação entre os resultados mostrou que a textura do solo é importante para o acúmulo da matéria orgânica e conseqüentemente sua humificação. Os resultados de fluorescência corroboraram a interpretação dos dados de RMN, FTIR e textura, apontando que o Perfil 4 (mais próximo ao rio) por ter C2 maior nos horizontes intermediários, contém maior quantidade de exsudatos microbianos frescos. Para o Perfil 5, que é uma mancha de Espodossolo dentro de um Latossolo e encontra-se mais longe do rio, os fluoróforos mais representativos são oriundos de anéis aromáticos mais antigos e conseqüentemente mais humificados, devido às maiores intensidades de C1 e C3. Vale ressaltar que esta interpretação se alinha com os resultados de datação do 14C desta região. Foi notório que a humificação ocorre a partir do começo do horizonte Bh e que seu acúmulo pode ocorrer tanto nos horizontes intermediários (Bh) quanto mais os profundos (úmidos). Dessa forma, pode-se concluir que uma drenagem excessiva das bordas dos rios nesta região que acumula carbono em profundidade, poderá expor a MO guardada e estocada a longo tempo, contribuindo para o aumento da temperatura global e por conseguinte catalisando um desequilíbrio no clima da sua maior reguladora no mundo: a Floresta Amazônica. / This project was born inserted in a context of increasing research towards building knowledge about environmental science that treat and study the dynamics of carbon reservoirs and their contribution to the greenhouse. Extrapolation of new digital soil maps suggests that Amazonian hydromorphic Spodosols may be with a carbon accounting underestimated by up to 12.3 Pg of C and previous work show that the carbon fixed in this profile may suffer mineralization due to the cut in the drainage network or lowering of the water level and can contribute largely to the increased emission of greenhouse gas. In this circumstance, it was instructed to this work, the spectroscopic characterization, of the stored organic matter in depth at 9 soil profiles of São Gabriel da Cachoeira - AM, in the Amazon rainforest. 127 samples were analyzed for amount of carbon and laser-induced fluorescence (LIF). From these preliminary analyzes, it was possible to select 12 samples of 2 profiles for humic substances extraction and further detailed analysis. Analyzes were conducted to obtain the texture of these profiles, analysis of humic acids as C/N ratio, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), solid state 13C NMR, two and three dimensional fluorescence with applying of the Parallel factors analysis (PARAFAC) statistical method and also fulvic acid analysis as Total Organic Carbon (TOC), ultra-violet and visible region spectroscopy and 3D fluorescence associated with PARAFAC. In general, the samples were divided into 3 different groups, wherein the surface organic matter evinced labile and recent. The B humic horizons organic matter proved recalcitrant characteristics and organic matter contained in horizons which had free water (groundwater), showed different characteristic, indicating they are not so young as the surface, but younger than stored in Bh, because of possible migration by lateral movements of the water table. The correlation between the results showed that soil texture is important for the accumulation of organic matter and therefore its humification. The fluorescence results confirmed the interpretation of the NMR, FTIR and texture datas, indicating that the profile 4 (closest to the river), presenting major C2 in intermediate horizons, contains larger amount of fresh microbial exudates. To profile 5, which is a Spodosol spot within a Ferrasol and is thither from the river, the most representative fluorophores came from older aromatic rings and therefore is more humified, due to higher intensities C1 and C3. It is noteworthy that this interpretation is in accord with the results of 14C dating of samples from this region. It was clear that the humification occurs from the beginning of the Bh horizon and their accumulation can occur both in the intermediate horizons (Bh) and in deeper (wet). Thus, it can be concluded that excessive drainage of the edges of rivers in this region that collects carbon in depth, may expose the OM stored for long time, contributing to increase the overall temperature and therefore catalyzing an imbalance in the climate of the biggest regulatory of it in the world: the Amazon rainforest.

Este projeto nasceu inserido num contexto de crescentes pesquisas em direção à construção de um cabedal de conhecimento acerca das ciências ambientais que tratam e estudam a dinâmica dos reservatórios de carbono e suas contribuições para o Efeito Estufa. Extrapolações de novos mapas digitalizados de solos sugerem que os espodossolos hidromórficos da Amazônia podem estar com uma contagem de carbono subestimada em até 12,3 Pg de C e trabalhos anteriores mostram que o carbono imobilizado neste perfil pode sofrer mineralização devido ao corte na rede de drenagem ou rebaixamento do nível freático, podendo assim contribuir em grande parte para o aumento de emissão dos Gases do Efeito Estufa. Nesta circunstância, coube a este trabalho, caracterizar espectroscopicamente, a matéria orgânica estocada em profundidade em 9 perfis de solo da região de São Gabriel da Cachoeira - AM, na floresta amazônica. Foram analisadas 127 amostras em quantidade de carbono e por fluorescência induzida por laser (FIL). A partir destas análises preliminares, foi possível selecionar 12 amostras de 2 perfis para análise mais detalhada através da extração das substâncias húmicas. Foram realizadas análises para obtenção da textura destes perfis, análise dos ácidos húmicos como relação C/N, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), RMN de 13C no estado sólido, fluorescências bidimensional e tridimensional com aplicação do método estatístico análise dos fatores paralelos (PARAFAC) e também análise dos ácidos fúlvicos como carbono orgânico total (TOC), espectroscopia na região do ultra-violeta e visível e fluorescência 3D associada ao PARAFAC. Em geral, as amostras se dividiram em 3 grupos diferentes, onde a matéria orgânica em superfície se mostrou lábil e recente, a matéria orgânica nos horizontes B húmicos se mostraram com características recalcitrantes e a matéria orgânica contida nos horizontes onde existia água livre (lençol freático), se mostraram com características diferentes, indicando não serem tão jovens quanto as em superfície, porém mais jovens do que a armazenada no Bh, devido a uma possível migração por movimentos laterais do lençol freático. A correlação entre os resultados mostrou que a textura do solo é importante para o acúmulo da matéria orgânica e conseqüentemente sua humificação. Os resultados de fluorescência corroboraram a interpretação dos dados de RMN, FTIR e textura, apontando que o Perfil 4 (mais próximo ao rio) por ter C2 maior nos horizontes intermediários, contém maior quantidade de exsudatos microbianos frescos. Para o Perfil 5, que é uma mancha de Espodossolo dentro de um Latossolo e encontra-se mais longe do rio, os fluoróforos mais representativos são oriundos de anéis aromáticos mais antigos e conseqüentemente mais humificados, devido às maiores intensidades de C1 e C3. Vale ressaltar que esta interpretação se alinha com os resultados de datação do 14C desta região. Foi notório que a humificação ocorre a partir do começo do horizonte Bh e que seu acúmulo pode ocorrer tanto nos horizontes intermediários (Bh) quanto mais os profundos (úmidos). Dessa forma, pode-se concluir que uma drenagem excessiva das bordas dos rios nesta região que acumula carbono em profundidade, poderá expor a MO guardada e estocada a longo tempo, contribuindo para o aumento da temperatura global e por conseguinte catalisando um desequilíbrio no clima da sua maior reguladora no mundo: a Floresta Amazônica. / This project was born inserted in a context of increasing research towards building knowledge about environmental science that treat and study the dynamics of carbon reservoirs and their contribution to the greenhouse. Extrapolation of new digital soil maps suggests that Amazonian hydromorphic Spodosols may be with a carbon accounting underestimated by up to 12.3 Pg of C and previous work show that the carbon fixed in this profile may suffer mineralization due to the cut in the drainage network or lowering of the water level and can contribute largely to the increased emission of greenhouse gas. In this circumstance, it was instructed to this work, the spectroscopic characterization, of the stored organic matter in depth at 9 soil profiles of São Gabriel da Cachoeira - AM, in the Amazon rainforest. 127 samples were analyzed for amount of carbon and laser-induced fluorescence (LIF). From these preliminary analyzes, it was possible to select 12 samples of 2 profiles for humic substances extraction and further detailed analysis. Analyzes were conducted to obtain the texture of these profiles, analysis of humic acids as C/N ratio, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), solid state 13C NMR, two and three dimensional fluorescence with applying of the Parallel factors analysis (PARAFAC) statistical method and also fulvic acid analysis as Total Organic Carbon (TOC), ultra-violet and visible region spectroscopy and 3D fluorescence associated with PARAFAC. In general, the samples were divided into 3 different groups, wherein the surface organic matter evinced labile and recent. The B humic horizons organic matter proved recalcitrant characteristics and organic matter contained in horizons which had free water (groundwater), showed different characteristic, indicating they are not so young as the surface, but younger than stored in Bh, because of possible migration by lateral movements of the water table. The correlation between the results showed that soil texture is important for the accumulation of organic matter and therefore its humification. The fluorescence results confirmed the interpretation of the NMR, FTIR and texture datas, indicating that the profile 4 (closest to the river), presenting major C2 in intermediate horizons, contains larger amount of fresh microbial exudates. To profile 5, which is a Spodosol spot within a Ferrasol and is thither from the river, the most representative fluorophores came from older aromatic rings and therefore is more humified, due to higher intensities C1 and C3. It is noteworthy that this interpretation is in accord with the results of 14C dating of samples from this region. It was clear that the humification occurs from the beginning of the Bh horizon and their accumulation can occur both in the intermediate horizons (Bh) and in deeper (wet). Thus, it can be concluded that excessive drainage of the edges of rivers in this region that collects carbon in depth, may expose the OM stored for long time, contributing to increase the overall temperature and therefore catalyzing an imbalance in the climate of the biggest regulatory of it in the world: the Amazon rainforest.