Polyoxometalates (POMs), which are inorganic metal oxide cluster anions with discrete structures, have been extensively studied in recent years due to their large variety of applications such as medicine, biology, catalysis, material sciences and chemical analysis. Ruthenium polypyridyl complexes have been extensively studied for their applications as photosensitizers in solar energy conversion and photoelectronic materials. Recently, ruthenium heterocyclic ligand complex-based building blocks have been used for the synthesis of hybrid organic-inorganic solids through the self-assembly. We are interested in the synthesis of ruthenium polypyridyl complexes and polyoxometalate anions through different ways such as coordination bonds, hydrogen bonds and ionic bonds to form hybrid organic-inorganic solids. Here, we report four novel hybrid organicinorganic compounds, [Ru(2,2¡¦-bpy)3]2[SiW12O40] (1), [Ru(2,2¡¦- bpy)2(CH3CN)2]2[SiW12O40] (2), [Ru(2,2¡¦-bpy)3][W6O19] (3), and [Ru(2,2¡¦- bpy)3]2[Mo8O26]„ª5H2O (4) ), (2,2¡¦-bpy = 2,2¡¦-bipyridine). Compounds 1, 3, and 4 were synthesized under hydrothermal reaction methods and compound 2 was synthesized by room temperature solution method. These solids were characterized by elemental analysis, UV-vis spectroscopy, fluorescence spectroscopy, thermogravimetric analysis, IR spectroscopy, powder X-ray diffraction, and Single crystal X-ray diffraction. X-ray xii crystallographic study showed that the crystal structures of compounds 1, 2, 3 and 4 were constructed by Coulombic forces and supramolecular interactions. These molecular compounds were further connected and formed 3D structure through Cƒ{H„ª„ª„ªOPOM and other weak interactions. Spectroscopic studies demonstrated that electronic communication occurred between POMs and the sensitizers.

ZnO nanowire arrays (NWAs) and Al-doped ZnO (AZO) cathodes were applied in hybrid organic / inorganic solar cells for lower-cost solar energy. Parameters for the electrodeposition of ZnO NWAs and the fabrication of NWA-free baseline devices were systematically optimized using ITO as the cathodes. High efficiencies of up to 5.4% were achieved. Incorporation of the ZnO NWAs into the baseline devices significantly reduced their efficiencies due to possible shorting in the active layer. Devices fabricated using AZO cathodes were characterized. The AZO-based devices achieved efficiencies of up to ~4.8%, showing promising results for the application of AZO as an ITO alternative. Formation of numerous large nanoplatelets was observed during the electrodeposition of ZnO NWAs on AZO cathodes. The NWAs grown on AZO cathodes were also non-uniform. Future studies were proposed to address the issues with incorporation of ZnO NWAs in hybrid solar cells and their combination with AZO cathodes.

ZnO nanowire arrays (NWAs) and Al-doped ZnO (AZO) cathodes were applied in hybrid organic / inorganic solar cells for lower-cost solar energy. Parameters for the electrodeposition of ZnO NWAs and the fabrication of NWA-free baseline devices were systematically optimized using ITO as the cathodes. High efficiencies of up to 5.4% were achieved. Incorporation of the ZnO NWAs into the baseline devices significantly reduced their efficiencies due to possible shorting in the active layer. Devices fabricated using AZO cathodes were characterized. The AZO-based devices achieved efficiencies of up to ~4.8%, showing promising results for the application of AZO as an ITO alternative. Formation of numerous large nanoplatelets was observed during the electrodeposition of ZnO NWAs on AZO cathodes. The NWAs grown on AZO cathodes were also non-uniform. Future studies were proposed to address the issues with incorporation of ZnO NWAs in hybrid solar cells and their combination with AZO cathodes.

Esta dissertação versa sobre o estudo de filmes híbridos orgânicos-inorgânicos do tipo ormosil com heteropoliânions do tipo Keggin. O heteropoliânion usado nesse trabalho foi: H3PW12O40 enquanto o ormosil foi obtido a partir do processo sol-gel usando tetraetilortossilicato (TEOS) como agente formador da rede 3D de silicatos e organossilanos contendo grupos oxirana e grupos básicos de Lewis nitrogenados. Realizaram-se testes do uso de Poli (dimetilsiloxano), bis (3-aminopropil) terminados (PDMSa) como agentes modificadores nos filmes. Foram obtidos filmes autossuportados e suportados em lâminas de vidro aluminossilicato. O PDMSa e o silano contendo o grupo oxirana levaram a uma queda na rugosidade média quadrática dos filmes como demonstrado nas micrografias obtidas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Medidas de ângulos de contato estático da água sobre os filmes e de Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X mostraram que há segregação do PDMSa ou do silano contendo o grupo oxirana na superfície dos filmes, entretanto os filmes com maior ângulo de contato são aqueles contendo PDMSa. Medidas de Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho (IV) e Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear com Rotação em Ângulo Mágico no Estado Sólido (RMN) mostraram que ormosis contendo silanos com grupo amino levam a parcial decomposição dos heteropoliânions, enquanto ormosis contendo silanos com o o grupo nitrila resultam em menor taxa de decomposição. Nos ormosis contendo igual proporção em número de moles destes dois silanos observou-se que estes dois grupos devem estar muito próximos e interagindo entre si via ligação de hidrogênio o que resultou numa queda ainda maior da taxa de decomposição. Os ormosis com silanos dotados de grupos oxirana e nitrila apresentaram maior sensibilidade a radiação UV, ou seja, a maior variação de absorbância e menor tempo de retorno à cor original. Estes filmes mostraram reprodutibilidade e não perderam sua atividade fotocrômica após serem submetidos a 10 ciclos sucessivos de irradiação com UV. Os filmes mostraram resposta linear da função de refletância com a dose de radiação UVB na faixa de 0,80 até 69 MED. Desta forma nós demonstramos a possibilidade de se obter filmes fotocrômicos reprodutíveis e estáveis e como controlar sua sensibilidade usando o processo sol-gel. / This thesis aim to study the organic-inorganic hybrid films of the organosilanes with heteropolyanions of the Keggin type. The heteropolyanion used in this study was H3PW12O40 while the ormosil was obtained by the sol-gel process using tetraethylortossilicate (TEOS) to build the 3D silicate network and organosilanes bearing the oxirane and Basic Lewis nitrogenated groups. Poly (dimethylsiloxane), terminated with (3-aminopropyl) groups, (PDMSa) was essayed as modifiers agents in the film. The films were supported on aluminosilicate glass substrates and self-suported ones. PDMSa or oxirane bearing silanes addition results on smoother filmes reporting lower mean square root roughness based on electron micrographies obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM). Water static contact angle measurements and X-ray Photoemission Spectroscopy (XPS) pointed out the surface segregation of the PDMSa and oxirane bearing silane, however higher contact angles were observed for the PDMSa based films. InfraRed Absorption Spectroscopy (IR) and Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (MAS NMR) results demonstrate that in ormosis with silanes bearing amino groups there was phosphotungstic acid decomposition while in ormosis with nitrile groups such decomposition is much less pronounced. For mixed ormosis with even proportion of amino and nitrile bearing silanes those functional groups are close enough to interact through hydrogen bonding resulting on even lower decomposition of the Phosphotungstate oxocluster. Those films with nitrile functional groups showed higher photochromic activity and faster bleaching time. The films showed high reproducibility and did not loose their photochromic activity after ten cycles of UV irradiation. The films bearing nitrile functionality showed linear response of the reflectance function as a function of the irradiation dose between 0,80 and 69 MED. Therefore, it was demonstrated the possibility to use sol-gel process to obtain photochromic ormosis.

As atuais condições ambientais tem direcionado o foco de muitas pesquisas para o reaproveitamento de resíduos agroindustriais na obtenção de novos materiais. Entre estes resíduos, destacam-se as fibras naturais, como o bagaço de cana-de-açúcar, principalmente por apresentarem características importantes para as aplicações industriais: de origem renovável, biodegradável e de baixo custo. A celulose extraída de fibras vegetais revela-se como uma alternativa promissora para a produção de materiais híbridos orgânico-inorgânicos com propriedades multifuncionais e amplas aplicações. Este trabalho busca primeiramente à obtenção de híbridos celulose/óxido de alumínio hidratado a partir do tratamento e modificação da celulose extraída do bagaço de cana-de-açúcar e sua posterior aplicação na produção de membranas. As fibras de celulose foram tratadas com clorito de sódio em meio ácido e com a mistura de ácidos nítrico e acético, com objetivo de verificar a influência do tratamento químico da celulose nas propriedades térmicas dos híbridos formados. O Al2O3.nH2O foi preparado pelo método da precipitação convencional partindo-se do alumínio metálico. As celuloses tratadas e o Al2O3.nH2O foram caracterizados por DRX, FTIR, TG, DSC e MEV. O tratamento químico das fibras de celulose não interferiu na estabilidade térmica e no processo de combustão das celuloses. Os híbridos foram produzidos nas proporções de 5, 10, 15 e 20% de óxido hidratado e caracterizados por DRX, TG, DSC, Calorimetria de Combustão e MEV/EDS. Os resultados obtidos mostraram uma boa interação entre as fibras de celulose e o óxido de alumínio hidratado. As análises de calorimetria de combustão e de DSC em ar sintético permitiram observar que o Al2O3.nH2O agiu como um agente retardante de chamas. A proporção definida para a produção de membranas foi 95Cel/05Al2O3.nH2O. Membranas de celuloses puras e dos híbridos 95CelA/05Al2O3.nH2O e 95CelB/05Al2O3.nH2O foram produzidas nos sistemas solventes de NaOH/ureia e NaOH/tioureia e caracterizadas por DRX, TG, DSC e MEV/EDS. A dissolução das fibras de celulose nos sistemas solventes promoveram a conversão da celulose tipo I (nativa) em celulose tipo II (regenerada). As membranas preparadas com os híbridos 95CelA/05Al2O3.nH2O e 95CelB/05Al2O3.nH2O em NaOH/ureia e 95CelA/05Al2O3.nH2O em NaOH/tioureia apresentaram maior estabilidade térmica e resistência à combustão que as membranas de celulose. / The current environmental conditions has directed the focus of much research for the reuse of industrial residues in obtaining new materials. Among these residues, there are the natural fibers such as sugarcane bagasse, mainly because of the important features for industrial applications: source renewable, biodegradable and low cost. Cellulose extracted from plant fibers revealed as a promising alternative for the production of organic-inorganic hybrid materials with multifunctional properties and broad applications. This paper seeks primarily to obtain hybrids cellulose/hydrous aluminum oxide from the treatment and modification of cellulose extracted from crushed sugarcane and its subsequent application in the production of membranes. Cellulose fibers were treated with sodium chlorite in acid and a mixture of nitric and acetic acids, in order to verify the influence of the chemical treatment of cellulose in the thermal properties of hybrids formed. The Al2O3.nH2O was prepared by the conventional precipitation method starting from metallic aluminum. The treated pulps and Al2O3.nH2O were characterized by XRD, FTIR, TG, DSC and SEM. The chemical treatment of cellulose fibers did not affect the thermal stability of the combustion process celluloses. Hybrids were produced in proportions of 5, 10, 15 and 20% hydrated oxide and characterized by XRD, TG, DSC Calorimetry Combustion and SEM / EDS. The results showed a good interaction between the cellulose fibers and hydrated aluminum oxide. Analyses of combustion calorimetry and DSC in synthetic air propose that the Al2O3.nH2O acted as a flame retardant agent. The set ratio for the production of membranes was 95Cel/05Al2O3.nH2O. Pure cellulose membranes and hybrid 95CelA/05Al2O3.nH2O 95CelB/05Al2O3.nH2O and solvent systems were produced in NaOH/urea and NaOH/thiourea and characterized by XRD, TG, DSC and SEM/EDS. The dissolution of cellulose fibers in solvent systems promoted conversion of cellulose I type (native) type II cellulose (regenerated).The membranes prepared from the hybrids 95CelA/05Al2O3.nH2O and 95CelB/05Al2O3.nH2O in NaOH/urea 95CelA/05Al2O3.nH2O in NaOH/thiourea showed higher thermal stability and resistance to combustion the membranes.

O processamento de peles para a fabricação de couro utiliza uma mistura complexa de substâncias - dentre elas, os taninos - que torna o tratamento de águas residuais difícil e oneroso. Vários estudos estão sendo conduzidos na tentativa de melhorar o tratamento e até mesmo reutilizar o efluente tratado. Neste trabalho foi avaliado o desenvolvimento de adsorventes funcionais sintetizados pelo método solgel e dotados de impressão molecular, para adsorção de compostos de taninos. Por serem de fácil preparação, os materiais híbridos obtidos viabilizam a sua produção para o uso como sólidos adsorventes. A caracterização dos materiais híbridos orgânico-inorgânico obtidos foi realizada por análise de Porosimetria de nitrogênio (BET), Espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS), Espectroscopia de refletância difusa no UV-vis (DRS), Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e Potencial Zeta (PZ). As características estruturais e texturais dos materiais híbridos gerados variaram para cada rota sol-gel e processo de extração de template empregado, resultando em materiais com diferentes capacidades de adsorção. As sílicas sem funcionalização não foram capazes de adsorver os compostos de tanino em solução aquosa, enquanto que as sílicas funcionalizadas com APTES demonstraram sua potencialidade como adsorvente para os compostos testados, atingindo remoções superiores a 80%. Diferenças nas capacidades de adsorção entre as sílicas funcionalizadas com e sem impressão molecular também foram observadas, onde a sílica sem impressão apresentou uma adsorção superior de taninos, indicando que mais estudos são necessários para encontrar um processo de extração eficiente do template. É importante salientar que as sílicas que obtiveram a maior capacidade de adsorção, puderam adsorver os compostos de taninos por vários ciclos consecutivos. / The processing of hides for leather manufacturing uses a complex mix of chemicals that makes the wastewater treatment difficult and costly. Several studies are being conducted in attempt to improve the treatment and even reuse the treated effluent. This study evaluated the development of functional adsorbent synthesized by the molecular imprinting method in a sol-gel matrix, for adsorbing tannin compounds. Easy to prepare, hybrid materials obtained enable their production for use as solid adsorbents. The characterization of organic-inorganic hybrid materials obtained was performed by nitrogen porosimetry analysis (BET), small-angle X-ray scattering (SAXS), diffuse reflectance spectroscopy (DRS), Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Zeta Potential (PZ). The structural and textural characteristics of hybrid materials ranged for each sol-gel route and template employed extraction process resulting in materials with different adsorption capacities. The silicas without functionalization were unable to adsorb the tannin compounds in aqueous solution, whereas the silica functionalized with APTES demonstrated the potential of the adsorbent for the tested compounds, with removals above of 80%. Differences in adsorption capacities between functionalized silica with and without molecular imprinting were observed where the unprinted silica had a higher adsorption of tannins, indicating that more studies are needed to find a process of efficient template extraction to improve adsorption capacity to the imprinted materials. Further, the silicas with improved adsorption capacity could adsorb the tannin compounds for several consecutive cycles of adsorption.

O processamento de peles para a fabricação de couro utiliza uma mistura complexa de substâncias - dentre elas, os taninos - que torna o tratamento de águas residuais difícil e oneroso. Vários estudos estão sendo conduzidos na tentativa de melhorar o tratamento e até mesmo reutilizar o efluente tratado. Neste trabalho foi avaliado o desenvolvimento de adsorventes funcionais sintetizados pelo método solgel e dotados de impressão molecular, para adsorção de compostos de taninos. Por serem de fácil preparação, os materiais híbridos obtidos viabilizam a sua produção para o uso como sólidos adsorventes. A caracterização dos materiais híbridos orgânico-inorgânico obtidos foi realizada por análise de Porosimetria de nitrogênio (BET), Espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS), Espectroscopia de refletância difusa no UV-vis (DRS), Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e Potencial Zeta (PZ). As características estruturais e texturais dos materiais híbridos gerados variaram para cada rota sol-gel e processo de extração de template empregado, resultando em materiais com diferentes capacidades de adsorção. As sílicas sem funcionalização não foram capazes de adsorver os compostos de tanino em solução aquosa, enquanto que as sílicas funcionalizadas com APTES demonstraram sua potencialidade como adsorvente para os compostos testados, atingindo remoções superiores a 80%. Diferenças nas capacidades de adsorção entre as sílicas funcionalizadas com e sem impressão molecular também foram observadas, onde a sílica sem impressão apresentou uma adsorção superior de taninos, indicando que mais estudos são necessários para encontrar um processo de extração eficiente do template. É importante salientar que as sílicas que obtiveram a maior capacidade de adsorção, puderam adsorver os compostos de taninos por vários ciclos consecutivos. / The processing of hides for leather manufacturing uses a complex mix of chemicals that makes the wastewater treatment difficult and costly. Several studies are being conducted in attempt to improve the treatment and even reuse the treated effluent. This study evaluated the development of functional adsorbent synthesized by the molecular imprinting method in a sol-gel matrix, for adsorbing tannin compounds. Easy to prepare, hybrid materials obtained enable their production for use as solid adsorbents. The characterization of organic-inorganic hybrid materials obtained was performed by nitrogen porosimetry analysis (BET), small-angle X-ray scattering (SAXS), diffuse reflectance spectroscopy (DRS), Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Zeta Potential (PZ). The structural and textural characteristics of hybrid materials ranged for each sol-gel route and template employed extraction process resulting in materials with different adsorption capacities. The silicas without functionalization were unable to adsorb the tannin compounds in aqueous solution, whereas the silica functionalized with APTES demonstrated the potential of the adsorbent for the tested compounds, with removals above of 80%. Differences in adsorption capacities between functionalized silica with and without molecular imprinting were observed where the unprinted silica had a higher adsorption of tannins, indicating that more studies are needed to find a process of efficient template extraction to improve adsorption capacity to the imprinted materials. Further, the silicas with improved adsorption capacity could adsorb the tannin compounds for several consecutive cycles of adsorption.

As atuais condições ambientais tem direcionado o foco de muitas pesquisas para o reaproveitamento de resíduos agroindustriais na obtenção de novos materiais. Entre estes resíduos, destacam-se as fibras naturais, como o bagaço de cana-de-açúcar, principalmente por apresentarem características importantes para as aplicações industriais: de origem renovável, biodegradável e de baixo custo. A celulose extraída de fibras vegetais revela-se como uma alternativa promissora para a produção de materiais híbridos orgânico-inorgânicos com propriedades multifuncionais e amplas aplicações. Este trabalho busca primeiramente à obtenção de híbridos celulose/óxido de alumínio hidratado a partir do tratamento e modificação da celulose extraída do bagaço de cana-de-açúcar e sua posterior aplicação na produção de membranas. As fibras de celulose foram tratadas com clorito de sódio em meio ácido e com a mistura de ácidos nítrico e acético, com objetivo de verificar a influência do tratamento químico da celulose nas propriedades térmicas dos híbridos formados. O Al2O3.nH2O foi preparado pelo método da precipitação convencional partindo-se do alumínio metálico. As celuloses tratadas e o Al2O3.nH2O foram caracterizados por DRX, FTIR, TG, DSC e MEV. O tratamento químico das fibras de celulose não interferiu na estabilidade térmica e no processo de combustão das celuloses. Os híbridos foram produzidos nas proporções de 5, 10, 15 e 20% de óxido hidratado e caracterizados por DRX, TG, DSC, Calorimetria de Combustão e MEV/EDS. Os resultados obtidos mostraram uma boa interação entre as fibras de celulose e o óxido de alumínio hidratado. As análises de calorimetria de combustão e de DSC em ar sintético permitiram observar que o Al2O3.nH2O agiu como um agente retardante de chamas. A proporção definida para a produção de membranas foi 95Cel/05Al2O3.nH2O. Membranas de celuloses puras e dos híbridos 95CelA/05Al2O3.nH2O e 95CelB/05Al2O3.nH2O foram produzidas nos sistemas solventes de NaOH/ureia e NaOH/tioureia e caracterizadas por DRX, TG, DSC e MEV/EDS. A dissolução das fibras de celulose nos sistemas solventes promoveram a conversão da celulose tipo I (nativa) em celulose tipo II (regenerada). As membranas preparadas com os híbridos 95CelA/05Al2O3.nH2O e 95CelB/05Al2O3.nH2O em NaOH/ureia e 95CelA/05Al2O3.nH2O em NaOH/tioureia apresentaram maior estabilidade térmica e resistência à combustão que as membranas de celulose. / The current environmental conditions has directed the focus of much research for the reuse of industrial residues in obtaining new materials. Among these residues, there are the natural fibers such as sugarcane bagasse, mainly because of the important features for industrial applications: source renewable, biodegradable and low cost. Cellulose extracted from plant fibers revealed as a promising alternative for the production of organic-inorganic hybrid materials with multifunctional properties and broad applications. This paper seeks primarily to obtain hybrids cellulose/hydrous aluminum oxide from the treatment and modification of cellulose extracted from crushed sugarcane and its subsequent application in the production of membranes. Cellulose fibers were treated with sodium chlorite in acid and a mixture of nitric and acetic acids, in order to verify the influence of the chemical treatment of cellulose in the thermal properties of hybrids formed. The Al2O3.nH2O was prepared by the conventional precipitation method starting from metallic aluminum. The treated pulps and Al2O3.nH2O were characterized by XRD, FTIR, TG, DSC and SEM. The chemical treatment of cellulose fibers did not affect the thermal stability of the combustion process celluloses. Hybrids were produced in proportions of 5, 10, 15 and 20% hydrated oxide and characterized by XRD, TG, DSC Calorimetry Combustion and SEM / EDS. The results showed a good interaction between the cellulose fibers and hydrated aluminum oxide. Analyses of combustion calorimetry and DSC in synthetic air propose that the Al2O3.nH2O acted as a flame retardant agent. The set ratio for the production of membranes was 95Cel/05Al2O3.nH2O. Pure cellulose membranes and hybrid 95CelA/05Al2O3.nH2O 95CelB/05Al2O3.nH2O and solvent systems were produced in NaOH/urea and NaOH/thiourea and characterized by XRD, TG, DSC and SEM/EDS. The dissolution of cellulose fibers in solvent systems promoted conversion of cellulose I type (native) type II cellulose (regenerated).The membranes prepared from the hybrids 95CelA/05Al2O3.nH2O and 95CelB/05Al2O3.nH2O in NaOH/urea 95CelA/05Al2O3.nH2O in NaOH/thiourea showed higher thermal stability and resistance to combustion the membranes.

O processamento de peles para a fabricação de couro utiliza uma mistura complexa de substâncias - dentre elas, os taninos - que torna o tratamento de águas residuais difícil e oneroso. Vários estudos estão sendo conduzidos na tentativa de melhorar o tratamento e até mesmo reutilizar o efluente tratado. Neste trabalho foi avaliado o desenvolvimento de adsorventes funcionais sintetizados pelo método solgel e dotados de impressão molecular, para adsorção de compostos de taninos. Por serem de fácil preparação, os materiais híbridos obtidos viabilizam a sua produção para o uso como sólidos adsorventes. A caracterização dos materiais híbridos orgânico-inorgânico obtidos foi realizada por análise de Porosimetria de nitrogênio (BET), Espalhamento de raios-X a baixo ângulo (SAXS), Espectroscopia de refletância difusa no UV-vis (DRS), Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e Potencial Zeta (PZ). As características estruturais e texturais dos materiais híbridos gerados variaram para cada rota sol-gel e processo de extração de template empregado, resultando em materiais com diferentes capacidades de adsorção. As sílicas sem funcionalização não foram capazes de adsorver os compostos de tanino em solução aquosa, enquanto que as sílicas funcionalizadas com APTES demonstraram sua potencialidade como adsorvente para os compostos testados, atingindo remoções superiores a 80%. Diferenças nas capacidades de adsorção entre as sílicas funcionalizadas com e sem impressão molecular também foram observadas, onde a sílica sem impressão apresentou uma adsorção superior de taninos, indicando que mais estudos são necessários para encontrar um processo de extração eficiente do template. É importante salientar que as sílicas que obtiveram a maior capacidade de adsorção, puderam adsorver os compostos de taninos por vários ciclos consecutivos. / The processing of hides for leather manufacturing uses a complex mix of chemicals that makes the wastewater treatment difficult and costly. Several studies are being conducted in attempt to improve the treatment and even reuse the treated effluent. This study evaluated the development of functional adsorbent synthesized by the molecular imprinting method in a sol-gel matrix, for adsorbing tannin compounds. Easy to prepare, hybrid materials obtained enable their production for use as solid adsorbents. The characterization of organic-inorganic hybrid materials obtained was performed by nitrogen porosimetry analysis (BET), small-angle X-ray scattering (SAXS), diffuse reflectance spectroscopy (DRS), Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Zeta Potential (PZ). The structural and textural characteristics of hybrid materials ranged for each sol-gel route and template employed extraction process resulting in materials with different adsorption capacities. The silicas without functionalization were unable to adsorb the tannin compounds in aqueous solution, whereas the silica functionalized with APTES demonstrated the potential of the adsorbent for the tested compounds, with removals above of 80%. Differences in adsorption capacities between functionalized silica with and without molecular imprinting were observed where the unprinted silica had a higher adsorption of tannins, indicating that more studies are needed to find a process of efficient template extraction to improve adsorption capacity to the imprinted materials. Further, the silicas with improved adsorption capacity could adsorb the tannin compounds for several consecutive cycles of adsorption.

Esta dissertação versa sobre o estudo de filmes híbridos orgânicos-inorgânicos do tipo ormosil com heteropoliânions do tipo Keggin. O heteropoliânion usado nesse trabalho foi: H3PW12O40 enquanto o ormosil foi obtido a partir do processo sol-gel usando tetraetilortossilicato (TEOS) como agente formador da rede 3D de silicatos e organossilanos contendo grupos oxirana e grupos básicos de Lewis nitrogenados. Realizaram-se testes do uso de Poli (dimetilsiloxano), bis (3-aminopropil) terminados (PDMSa) como agentes modificadores nos filmes. Foram obtidos filmes autossuportados e suportados em lâminas de vidro aluminossilicato. O PDMSa e o silano contendo o grupo oxirana levaram a uma queda na rugosidade média quadrática dos filmes como demonstrado nas micrografias obtidas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Medidas de ângulos de contato estático da água sobre os filmes e de Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X mostraram que há segregação do PDMSa ou do silano contendo o grupo oxirana na superfície dos filmes, entretanto os filmes com maior ângulo de contato são aqueles contendo PDMSa. Medidas de Espectroscopia de Absorção na Região do Infravermelho (IV) e Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear com Rotação em Ângulo Mágico no Estado Sólido (RMN) mostraram que ormosis contendo silanos com grupo amino levam a parcial decomposição dos heteropoliânions, enquanto ormosis contendo silanos com o o grupo nitrila resultam em menor taxa de decomposição. Nos ormosis contendo igual proporção em número de moles destes dois silanos observou-se que estes dois grupos devem estar muito próximos e interagindo entre si via ligação de hidrogênio o que resultou numa queda ainda maior da taxa de decomposição. Os ormosis com silanos dotados de grupos oxirana e nitrila apresentaram maior sensibilidade a radiação UV, ou seja, a maior variação de absorbância e menor tempo de retorno à cor original. Estes filmes mostraram reprodutibilidade e não perderam sua atividade fotocrômica após serem submetidos a 10 ciclos sucessivos de irradiação com UV. Os filmes mostraram resposta linear da função de refletância com a dose de radiação UVB na faixa de 0,80 até 69 MED. Desta forma nós demonstramos a possibilidade de se obter filmes fotocrômicos reprodutíveis e estáveis e como controlar sua sensibilidade usando o processo sol-gel. / This thesis aim to study the organic-inorganic hybrid films of the organosilanes with heteropolyanions of the Keggin type. The heteropolyanion used in this study was H3PW12O40 while the ormosil was obtained by the sol-gel process using tetraethylortossilicate (TEOS) to build the 3D silicate network and organosilanes bearing the oxirane and Basic Lewis nitrogenated groups. Poly (dimethylsiloxane), terminated with (3-aminopropyl) groups, (PDMSa) was essayed as modifiers agents in the film. The films were supported on aluminosilicate glass substrates and self-suported ones. PDMSa or oxirane bearing silanes addition results on smoother filmes reporting lower mean square root roughness based on electron micrographies obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM). Water static contact angle measurements and X-ray Photoemission Spectroscopy (XPS) pointed out the surface segregation of the PDMSa and oxirane bearing silane, however higher contact angles were observed for the PDMSa based films. InfraRed Absorption Spectroscopy (IR) and Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy (MAS NMR) results demonstrate that in ormosis with silanes bearing amino groups there was phosphotungstic acid decomposition while in ormosis with nitrile groups such decomposition is much less pronounced. For mixed ormosis with even proportion of amino and nitrile bearing silanes those functional groups are close enough to interact through hydrogen bonding resulting on even lower decomposition of the Phosphotungstate oxocluster. Those films with nitrile functional groups showed higher photochromic activity and faster bleaching time. The films showed high reproducibility and did not loose their photochromic activity after ten cycles of UV irradiation. The films bearing nitrile functionality showed linear response of the reflectance function as a function of the irradiation dose between 0,80 and 69 MED. Therefore, it was demonstrated the possibility to use sol-gel process to obtain photochromic ormosis.