Thesis (M.S. in environmental engineering)--Washington State University, August 2010. / Title from PDF title page (viewed on July 30, 2010). "Department of Civil and Environmental Engineering." Includes bibliographical references (p. 13-14).

Universiẗat, Diss., 2003--Bonn.

University, Diss., 2003--Kiel.

Universiẗat, Diss., 2004--Frankfurt (Main).

Orientador: Mario Luiz Teixeira de Moraes / Abstract: The forest fragment and progeny tests, with the function of assisting conservation, rehabilitation of ecological processes and promoting biodiversity conservation, play an important role in the restoration of degraded areas and reduce the negative effects of the destruction of natural environments. This work aimed to know the population structure, spatial distribution and effective size of native tree species present in a cerrado forest fragment, besides estimating the genetic variability in a test of mixed progenies of Myracrodruon urundeuva; Terminalia argentea and Astronium fraxinifolium; from silvicultural characters in Selvíria - MS, with a view to transforming them into an area to subsidize seed collection. In the forest fragment were measured and identified 1187 individuals with DBH ≥ 10 cm, which make up the arboreal forest canopy. In an area of 0,89 ha were sampled, belonging to 60 species distributed in 31 families, with emphasis on the Fabaceae family with 11 species. The Shannon-Weaver index showed a H '= 2,98 nats ind-1, which can be considered as a mean diversity. The species with the highest Import Value Index (IVI) were Copaifera landesdorffii, Diptychandra aurantiaca, Parapiptadenia rigida, Qualea grandiflora, Qualea parviflora, Vochysia tucanorum, Tapirira guianensis, Astronium fraxinifolium, Xylopia aromatica, and Mabea fistulifera. Thus, among the species found with the highest IVI can be classified as potential for the lease of matrix trees to subsidize t... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: O fragmento florestal e os testes de progênies, com a função de auxiliar a conservação, reabilitação dos processos ecológicos e promover a conservação da biodiversidade, tem um papel importante nos processos de restauração de áreas degradadas e diminuir os efeitos negativos da destruição dos ambientes naturais. Este trabalho objetivou conhecer a estrutura populacional, distribuição espacial e tamanho efetivo de espécies arbóreas nativas presente em um fragmento florestal de cerrado, além de estimar a variabilidade genética num teste de progênies misto de Myracrodruon urundeuva; Terminalia argentea e Astronium fraxinifolium; a partir dos carácteres silviculturais em Selvíria – MS, com vistas de transformá-las em área para subsidiar coleta de sementes. No fragmento florestal foram mensurados e identificados 1187 indivíduos com DAP ≥ 10 cm, que compõem o dossel arbóreo da floresta. Em uma área de 0,89 ha foram amostrados, pertencentes a 60 espécies distribuídas em 31 famílias, com destaque para a família Fabaceae com 11 espécies. O índice de ShannonWeaver apresentou um H’ = 2,98 nats ind-1 , o que pode ser considerado como uma diversidade média. As espécies de maior Índice de Valor de Importância (IVI) foram Copaifera landesdorffii, Diptychandra aurantiaca, Parapiptadenia rigida, Qualea grandiflora, Qualea parviflora, Vochysia tucanorum, Tapirira guianensis, Astronium fraxinifolium, Xylopia aromatica, e Mabea fistulifera. Assim, dentre as espécies encontradas com o maior IVI pod... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

A síntese de nanocompósitos de polietileno/nanolâminas de grafeno através de polimerização in situ foi alcançada utilizando o sistema catalítico Cp2ZrCl2/MAO (dicloro bis(ciclopentadienil)zircônioIV)/metilaluminoxano(MAO). Grafite com dimensões nanométricas, previamente tratada com MAO foi adicionada no reator como carga em percentuais que variaram de 1,2 até 20,9% (p/p). A análise de difração de raios-X (DRX) mostrou que os tratamentos térmico e físico empregados preservaram a estrutura das lâminas de grafite. A formação de nanolâminas de grafeno (NG) e dos nanocompósitos foi confirmada por microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (AFM). As micrografias de MET mostraram que o polietileno cresce entre as NG, resultando em nanocompósitos intercalados e esfoliados. As propriedades térmicas, dinâmico-mecânicas, mecânicas e elétricas foram investigadas por análise termogravimétrica (TGA), análise dinâmico-mecânica (DMA), resistência à tração e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), respectivamente. As NG aumentaram a estabilidade térmica do polietileno em 30 °C. Uma leve diminuição na resistência à tração foi verificada com a adição das NG à matriz polimérica. A adição de grafite ao polietileno aumentou o módulo de armazenamento, assim como o valor da temperatura de transição vítrea. A condutividade elétrica apresentou um limite de percolação de 3,8% vol. (8,4% p/p) de NG. Todos os resultados mostraram que o polietileno tornou-se mais rígido e termicamente mais estável e passou de um material isolante para semicondutor na presença das nanolâminas de grafeno. Com o objetivo de estudar outros caminhos para obter grafeno foi estudada a síntese de óxido de grafite (GO) que foi realizada através do protocolo de Staudenmaier. O grafite oxidado foi reduzido nas temperaturas de 600, 700 e 1000 °C. A melhor temperatura de redução foi de 700 °C, pois nessa temperatura a análise de espectroscopia Raman mostrou a presença de grafenos. / The synthesis of polyethylene/graphene nanosheet (PE/GNS) nanocomposites by in situ polymerization was achieved using the catalytic system Cp2ZrCl2/MAO (bis(cyclopentadienyl)zirconium(IV) dichloride)/methylaluminoxane(MAO). Graphite with nano dimensions (GNS), previously treated with MAO, was added into the reactor as filler at percentages from 1.2 to 20.9% (w/w). X-ray diffraction analysis (XRD) showed that the chemical and thermal treatments employed preserved the structure of the graphite sheets. The formation of graphene nanosheets and nanocomposites was confirmed by TEM and AFM. TEM micrographs showed that the polyethylene grew between the graphene nanosheets, giving intercalated and exfoliated graphite nanocomposites. The thermal, dynamic mechanical, mechanical and electrical properties were investigated by thermogravimetric analysis (TGA), dynamic-mechanical analysis (DMA), tensile strength and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), respectively. The GNS increased the thermal stability of polyethylene in 30 °C. A slight decrease in tensile strength was observed with the addition of GNS to the polymer matrix. The addition of graphite to the polyethylene increased the storage modulus, as well as the glass transition temperature. The electrical conductivity showed a percolation threshold of 3.8 vol%. (8.4% w/w) of GNS. All results showed that the polyethylene became stiffer and thermally more stable and it could be transformed from an insulator to a conductor material in the presence of GNS. In order to study other path to obtain graphene, the synthesis of graphite oxide (GO) was performed using the Staudenmaier protocol. The oxidized graphite was reduced at temperatures of 600, 700 and 1000 °C. The best reduction temperature was 700 ° C because Raman spectroscopy analysis showed the presence of graphene.

Neste trabalho, serão apresentados os resultados referentes a síntese e caracterização de nanocompósitos de polietileno reforçados com nanoesferas, nanotubos e nanofitas de TiO2 e do compósito de polietileno reforçado com microesferas de TiO2. A primeira etapa do trabalho envolveu a síntese e caracterização do polietileno e das partículas de TiO2. Inicialmente foi realizado um estudo para se determinar o melhor solvente para a polimerização in situ utilizando como sistema catalítico Cp2ZrCl2/MAO. Após análises de atividade, massa molar e distribuição de massa molar das amostras obtidas em hexano, ciclohexano e tolueno, foi escolhido o tolueno à 60ºC, como melhor solvente. Nano e micropartículas aproximadamente esféricas foram obtidas comercialmente, contudo nanofitas e nanotubos foram sintetizados através de rota química e eletroquímica respectivamente, apresentando pequena distribuição de tamanhos. A segunda etapa envolveu a caracterização dos compósitos. Foram realizadas análises morfológicas, térmicas, estruturais e análises de produto de fotodegradação através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), difração de raio-X (DRX), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC), Análise Dinâmico-Mecânica (DMA), infravermelho (FTIR/ATR) e evolução de CO2. Observou-se que a concentração de TiO2 na matriz polimérica não influencia a temperatura de fusão e cristalinidade dos polímeros e não resulta em melhora na estabilidade térmica e nas propriedades mecânicas dos materiais. Através de análises dos picos de difração dos planos (110) e (200) do polietileno nos nanocompósitos e no compósito quando comparados ao polietileno puro, pode-se observar que a presença das nanopartículas afeta o tamanho dos cristalitos. Para realizar experimentos de fotodegradação, as amostras foram irradiadas com uma lâmpada de Xenônio, simulando a irradiação solar. O monitoramento das amostras irradiadas foi realizado através de análises de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e evolução de CO2, sendo possível observar uma grande influência da carga inorgânica na degradação do polímero. / In this work, we present the results from synthesis and characterization of polyethylene nanocomposites reinforced with TiO2 nanospheres, nanotubes and nanoribbons and composites reinforced with TiO2 microspheres. The primary step was the synthesis and characterization of polyethylene and TiO2 particles. At first it was evaluated the ideal solvent for in situ polymerization using Cp2ZrCl2/MAO as catalyst system. After evaluating activity, molecular weight and molecular weight distribution of the samples obtained in hexane, toluene and cyclohexane, the toluene at 60ºC, was found to be the best solvent. Spherical nano and microparticles were obtained commercially, nanoribbons and nanotubes were synthesized by chemical and electrochemical route, respectively, presenting narrow size distribution. The second part of this work concerned the characterization of the composites. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), x-ray diffraction (XRD), Differential Thermal analyses (DSC), Dynamic-mechanical analysis (DMA), infrared spectroscopy (FTIR/ATR) and CO2 evolution experiments were carried out to analyze the morphology, structure, thermal properties and photodegradation of the materials. According to the results the melting and crystallinity temperatures of polymers is not dependent on the concentration of TiO2 in the matrix and it does not improve thermal stability or mechanical properties. By analyzing the XRD diffraction peaks of the (110) and (200) planes of the polyethylene pure, in the nanocomposites and in the composite, it was observed that the presence of the TiO2 affects the crystallite size. Photodegradation experiments were carried out using Xenon lamp, in order to simulate sunlight irradiation. The irradiated samples were monitored with infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and CO2 evolution. According to the results, it was possible to observe a strong influence of the inorganic load on the polymer degradation.

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Este trabalho objetivou conhecer a estrutura populacional, distribuição espacial e tamanho efetivo de espécies arbóreas nativas presente em um fragmento florestal de cerrado, além de estimar a variabilidade genética num teste de progênies misto de Myracrodruon urundeuva; Terminalia argentea e Astronium fraxinifolium; a partir dos carácteres silviculturais em Selvíria – MS, com vistas de transformá-las em área para subsidiar coleta de sementes. No fragmento florestal foram mensurados e identificados 1187 indivíduos com DAP ≥ 10 cm, que compõem o dossel arbóreo da floresta. Em uma área de 0,89 ha foram amostrados, pertencentes a 60 espécies distribuídas em 31 famílias, com destaque para a família Fabaceae com 11 espécies. O índice de ShannonWeaver apresentou um H’ = 2,98 nats ind-1 , o que pode ser considerado como uma diversidade média. As espécies de maior Índice de Valor de Importância (IVI) foram Copaifera landesdorffii, Diptychandra aurantiaca, Parapiptadenia rigida, Qualea grandiflora, Qualea parviflora, Vochysia tucanorum, Tapirira guianensis, Astronium fraxinifolium, Xylopia aromatica, e Mabea fistulifera. Assim, dentre as espécies encontradas com o maior IVI podem ser classificadas como potenciais para a locação de árvores matrizes para subsidiar a coleta de sementes. Portanto, dispõem de tamanho efetivo que permite a formação de novas populações, a partir da coleta de sementes nessa área de Reserva legal. No teste de progênies misto aos 22 anos, os valores altos observados para o caráter SOB (M. urundeuva - 88,0%, A. fraxinifolium – 85,9% e T. argentea - 59,6%), indicam boa adaptação das espécies em estudo e potencial para uso em reflorestamentos. As estimativas do coeficiente de variação genética oscilaram de 3,03% a 49,50%, estimando o menor valor obtidos para a variável DAP nas três espécies. As herdabilidades individuais variaram de baixa (0,14) para T. argentea, e alta (>0,40) para M. urundeuva e A. fraxinifolium no caráter DAP. A proporção sexual para as duas espécies foi tendenciosa para sexo masculino, sendo que a proporção geral foi de 1,5 machos para 1 fêmea. O tamanho efetivo populacional variou conforme a proporção de machos e fêmeas, sendo que o que mais se aproximou do valor real de indivíduos reprodutivos foi Myracrodruon urundeuva. Portanto, a seleção dos indivíduos dentro dos testes de progênies não deve considerar apenas o caráter de crescimento (DAP), mas também com base na proporção sexual e no tamanho efetivo populacional para a sua futura transformação em um Pomar de Sementes por Mudas. As informações obtidas com este estudo são úteis para fins de conservação e melhoramento genético das espécies, como também para seleção de matrizes potenciais para recuperação ambiental, o que será fundamental para restauração ecológica em áreas do Bolsão Sul-Mato-Grossense. / The forest fragment and progeny tests, with the function of assisting conservation, rehabilitation of ecological processes and promoting biodiversity conservation, play an important role in the restoration of degraded areas and reduce the negative effects of the destruction of natural environments. This work aimed to know the population structure, spatial distribution and effective size of native tree species present in a cerrado forest fragment, besides estimating the genetic variability in a test of mixed progenies of Myracrodruon urundeuva; Terminalia argentea and Astronium fraxinifolium; from silvicultural characters in Selvíria - MS, with a view to transforming them into an area to subsidize seed collection. In the forest fragment were measured and identified 1187 individuals with DBH ≥ 10 cm, which make up the arboreal forest canopy. In an area of 0,89 ha were sampled, belonging to 60 species distributed in 31 families, with emphasis on the Fabaceae family with 11 species. The Shannon-Weaver index showed a H '= 2,98 nats ind-1, which can be considered as a mean diversity. The species with the highest Import Value Index (IVI) were Copaifera landesdorffii, Diptychandra aurantiaca, Parapiptadenia rigida, Qualea grandiflora, Qualea parviflora, Vochysia tucanorum, Tapirira guianensis, Astronium fraxinifolium, Xylopia aromatica, and Mabea fistulifera. Thus, among the species found with the highest IVI can be classified as potential for the lease of matrix trees to subsidize the collection of seeds. Therefore, they have an effective size that allows the formation of new populations, from the collection of seeds in this area of legal reserve. In the progenies test mixed at 22 years, the high values observed for SOB (M. urundeuva – 88,0%, A. fraxinifolium – 85,9% and T. argentea – 59,6%) indicated a good adaptation of the Species and potential for use in reforestation. Estimates of the coefficient of genetic variation ranged from 3,03% to 49,50%, estimating the lowest value obtained for the DAP variable in the three species. The individual heritabilities ranged from low (0,14) for T. argentea, and high (> 0,40) for M. urundeuva and A. fraxinifolium on the DAP character. The sex ratio for both species was biased for males, with the general proportion being 1,5 males for 1 female. The effective population size varied according to the proportion of males and females, and the one that most approached the real value of reproductive individuals was Myracrodruon urundeuva. Therefore, the selection of individuals within progeny tests should not only consider the growth character (DBH), but also on the basis of the sex ratio and the effective population size for its future transformation into a Seedling Seed Orchard. The information obtained from this study is useful for the conservation and genetic improvement of the species, as well as for the selection of potential matrices for environmental restoration, which will be fundamental for ecological restoration in areas of the Bolsão Sul-mato-grossense.

A síntese de nanocompósitos de polietileno/nanolâminas de grafeno através de polimerização in situ foi alcançada utilizando o sistema catalítico Cp2ZrCl2/MAO (dicloro bis(ciclopentadienil)zircônioIV)/metilaluminoxano(MAO). Grafite com dimensões nanométricas, previamente tratada com MAO foi adicionada no reator como carga em percentuais que variaram de 1,2 até 20,9% (p/p). A análise de difração de raios-X (DRX) mostrou que os tratamentos térmico e físico empregados preservaram a estrutura das lâminas de grafite. A formação de nanolâminas de grafeno (NG) e dos nanocompósitos foi confirmada por microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (AFM). As micrografias de MET mostraram que o polietileno cresce entre as NG, resultando em nanocompósitos intercalados e esfoliados. As propriedades térmicas, dinâmico-mecânicas, mecânicas e elétricas foram investigadas por análise termogravimétrica (TGA), análise dinâmico-mecânica (DMA), resistência à tração e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), respectivamente. As NG aumentaram a estabilidade térmica do polietileno em 30 °C. Uma leve diminuição na resistência à tração foi verificada com a adição das NG à matriz polimérica. A adição de grafite ao polietileno aumentou o módulo de armazenamento, assim como o valor da temperatura de transição vítrea. A condutividade elétrica apresentou um limite de percolação de 3,8% vol. (8,4% p/p) de NG. Todos os resultados mostraram que o polietileno tornou-se mais rígido e termicamente mais estável e passou de um material isolante para semicondutor na presença das nanolâminas de grafeno. Com o objetivo de estudar outros caminhos para obter grafeno foi estudada a síntese de óxido de grafite (GO) que foi realizada através do protocolo de Staudenmaier. O grafite oxidado foi reduzido nas temperaturas de 600, 700 e 1000 °C. A melhor temperatura de redução foi de 700 °C, pois nessa temperatura a análise de espectroscopia Raman mostrou a presença de grafenos. / The synthesis of polyethylene/graphene nanosheet (PE/GNS) nanocomposites by in situ polymerization was achieved using the catalytic system Cp2ZrCl2/MAO (bis(cyclopentadienyl)zirconium(IV) dichloride)/methylaluminoxane(MAO). Graphite with nano dimensions (GNS), previously treated with MAO, was added into the reactor as filler at percentages from 1.2 to 20.9% (w/w). X-ray diffraction analysis (XRD) showed that the chemical and thermal treatments employed preserved the structure of the graphite sheets. The formation of graphene nanosheets and nanocomposites was confirmed by TEM and AFM. TEM micrographs showed that the polyethylene grew between the graphene nanosheets, giving intercalated and exfoliated graphite nanocomposites. The thermal, dynamic mechanical, mechanical and electrical properties were investigated by thermogravimetric analysis (TGA), dynamic-mechanical analysis (DMA), tensile strength and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), respectively. The GNS increased the thermal stability of polyethylene in 30 °C. A slight decrease in tensile strength was observed with the addition of GNS to the polymer matrix. The addition of graphite to the polyethylene increased the storage modulus, as well as the glass transition temperature. The electrical conductivity showed a percolation threshold of 3.8 vol%. (8.4% w/w) of GNS. All results showed that the polyethylene became stiffer and thermally more stable and it could be transformed from an insulator to a conductor material in the presence of GNS. In order to study other path to obtain graphene, the synthesis of graphite oxide (GO) was performed using the Staudenmaier protocol. The oxidized graphite was reduced at temperatures of 600, 700 and 1000 °C. The best reduction temperature was 700 ° C because Raman spectroscopy analysis showed the presence of graphene.

Neste trabalho, serão apresentados os resultados referentes a síntese e caracterização de nanocompósitos de polietileno reforçados com nanoesferas, nanotubos e nanofitas de TiO2 e do compósito de polietileno reforçado com microesferas de TiO2. A primeira etapa do trabalho envolveu a síntese e caracterização do polietileno e das partículas de TiO2. Inicialmente foi realizado um estudo para se determinar o melhor solvente para a polimerização in situ utilizando como sistema catalítico Cp2ZrCl2/MAO. Após análises de atividade, massa molar e distribuição de massa molar das amostras obtidas em hexano, ciclohexano e tolueno, foi escolhido o tolueno à 60ºC, como melhor solvente. Nano e micropartículas aproximadamente esféricas foram obtidas comercialmente, contudo nanofitas e nanotubos foram sintetizados através de rota química e eletroquímica respectivamente, apresentando pequena distribuição de tamanhos. A segunda etapa envolveu a caracterização dos compósitos. Foram realizadas análises morfológicas, térmicas, estruturais e análises de produto de fotodegradação através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), difração de raio-X (DRX), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC), Análise Dinâmico-Mecânica (DMA), infravermelho (FTIR/ATR) e evolução de CO2. Observou-se que a concentração de TiO2 na matriz polimérica não influencia a temperatura de fusão e cristalinidade dos polímeros e não resulta em melhora na estabilidade térmica e nas propriedades mecânicas dos materiais. Através de análises dos picos de difração dos planos (110) e (200) do polietileno nos nanocompósitos e no compósito quando comparados ao polietileno puro, pode-se observar que a presença das nanopartículas afeta o tamanho dos cristalitos. Para realizar experimentos de fotodegradação, as amostras foram irradiadas com uma lâmpada de Xenônio, simulando a irradiação solar. O monitoramento das amostras irradiadas foi realizado através de análises de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura e evolução de CO2, sendo possível observar uma grande influência da carga inorgânica na degradação do polímero. / In this work, we present the results from synthesis and characterization of polyethylene nanocomposites reinforced with TiO2 nanospheres, nanotubes and nanoribbons and composites reinforced with TiO2 microspheres. The primary step was the synthesis and characterization of polyethylene and TiO2 particles. At first it was evaluated the ideal solvent for in situ polymerization using Cp2ZrCl2/MAO as catalyst system. After evaluating activity, molecular weight and molecular weight distribution of the samples obtained in hexane, toluene and cyclohexane, the toluene at 60ºC, was found to be the best solvent. Spherical nano and microparticles were obtained commercially, nanoribbons and nanotubes were synthesized by chemical and electrochemical route, respectively, presenting narrow size distribution. The second part of this work concerned the characterization of the composites. Scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), x-ray diffraction (XRD), Differential Thermal analyses (DSC), Dynamic-mechanical analysis (DMA), infrared spectroscopy (FTIR/ATR) and CO2 evolution experiments were carried out to analyze the morphology, structure, thermal properties and photodegradation of the materials. According to the results the melting and crystallinity temperatures of polymers is not dependent on the concentration of TiO2 in the matrix and it does not improve thermal stability or mechanical properties. By analyzing the XRD diffraction peaks of the (110) and (200) planes of the polyethylene pure, in the nanocomposites and in the composite, it was observed that the presence of the TiO2 affects the crystallite size. Photodegradation experiments were carried out using Xenon lamp, in order to simulate sunlight irradiation. The irradiated samples were monitored with infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and CO2 evolution. According to the results, it was possible to observe a strong influence of the inorganic load on the polymer degradation.