A reação peroxioxalato está sendo amplamente utilizada para as mais variadas aplicações analíticas e bioanalíticas, porém, esta transformação é pouco estudada em meios aquosos, importantes principalmente para aplicações bioanalíticas. Neste trabalho foi estudada a reação de oxalato de bis(2,4,6-triclorofenila) (TCPO) com peróxido de hidrogênio (H2O2), em 1,2-dimetoxietano e em água, catalisada por 2,6-lutidina (2,6-dimetilpiridina). Observou-se que a reação ocorre com essa base agindo como um catalisador não-nucleofílico. A reação peroxioxalato foi realizada também em tampão borato onde a espécie reativa é a base conjugada do H2O2. A partir da dependência da constante de velocidade de decaimento da intensidade de emissão (kobs) com a concentração de peróxido de hidrogênio e do tampão borato se obtiveram evidências que a reação neste meio ocorre por catálise básica específica. Por último, a reação foi estudada em meio tampão borato contendo os líquidos iônicos (LIs) tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio (bmimBF4), cloreto de 1-alil-3- metilimidazólio (AmimCl) e acetato de 1-alil-3-metilimidazólio (AmimAc). A presença dos LIs no tampão resulta em um aumento dos rendimentos de formação de estados excitados singlete (Φs). Contrariamente, o aumento da concentração de sais comuns, como cloreto e acetato de tetrabutilamonio e NaCl, causou a diminuição dos valores dos rendimentos quânticos de quimiluminescência. As constantes de velocidade observadas aumentaram tanto com a concentração dos LIs quanto dos sais comuns. Os valores dos rendimentos quânticos de quimiexitação obtidos foram correlacionados com os parâmetros de viscosidade e polaridade das misturas. De maneira geral, foi mostrado neste trabalho que a reação peroxioxalato pode ser conduzida em meios essencialmente aquosos e a presença de LIs leva a um aumento do rendimento quântico de emissão, fatos importantes para potenciais aplicações analíticas. / The peroxyoxalate reaction is being widely used for a variety of analytical and bioanalytical applications, however, this transformation is very little studied in aqueous media, important mainly for bioanalytical applications. In this work was studied the reaction of bis(2,4,6-trichlorophenil) oxalate (TCPO) with hydrogen peroxide (H2O2) in 1,2-dimethoxyethane and water catalyzed by 2,6-lutidine (2,6-dimethylpyridine) was studied and it is observed that it occurs with this base acting as a non-nucleophilic catalyst. The peroxyoxalate reaction was also performed in aqueous borate buffer where the reactive species is the conjugate base of H2O2. Evidence is obtained that this reaction occurs through specific base catalysis from the dependence of the emission decay rate constant (kobs) with the hydrogen peroxide and borate buffer concentration. Finally, the reaction was studied in borate buffer media containing the ionic liquids (ILs) 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (bmimBF4), 1-allyl-3-methylimidazolium chloride (AmimCl) and 1-allyl-3-methylimidazolium acetate (AmimAc). The presence of ILs in the buffer results in a concentration dependend increase of the yields of excited state formation (Φs). In contrast, the increase of the concentration of common salts, such as tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium acetate and NaCl, caused a decrease in the emission quantum yields. The observed rate constants increased with both, the concentration of ILs and common salts. The chemiexcitation quantum yields values obtained were correlated with the viscosity and polarity parameters of the mixtures. In conclusion, it was shown in this work that the peroxyoxalate reaction can be conducted in essentially aqueous media and the presence of ILs leads to an increase in the emission quantum yields, important facts for potential analytical applications.

Líquidos Iônicos eletropolimerizáveis são caracterizados como líquidos iônicos que possuem um grupo eletropolimerizável ligado ao cátion ou ânion, a partir da eletropolimerização destes líquidos iônicos ocorre a imobilização dos íons em uma estrutura polimérica. Neste trabalho é apresentado a síntese de um líquido iônico eletropolimerizável onde anilina foi introduzida como grupo eletropolimerizante no cátion metil-imidazólio. Várias metodologias foram testadas para a eletropolimerização deste líquido iônico, envolvendo a utilização de solventes orgânicos e líquidos iônicos como eletrólitos. A copolimerização com anilina mostrou-se eficiente para obtenção de filmes poliméricos com a presença do monômero sintetizado. A influência deste monômero presente no copolímero foi estudada em relação ao comportamento eletroquímico, demonstrando o aumento da eletroatividade do polímero em líquidos iônicos apróticos. Em relação à morfologia, observou-se que a presença do monômero produz filmes mais compactos diferentemente da polianilina que apresenta uma morfologia dendrítica. Os processos eletrocrômicos para o copolímero não sofrem defasagem em relação aos processos eletroquímicos como observados na polianilina. Os processos redox do material foram acompanhados por EQCM-D demonstrando que a compensação de carga ocorre a partir do fluxo de cátions. Assim a presença monômero sintetizado no copolímero afeta o comportamento da polianilina, assim como qualquer substituinte volumoso, porém o copolímero apresenta propriedades intrínsecas de líquidos iônicos, demonstrando a formação de um material multifuncional. / Electropolymerizable lonic liquids have groups that are susceptible to electropolymerization bounded either to the cationic or anionic structure. In such cases, the ionic species can be immobilized into a polymeric matrix. This work presents the synthesis of an electropolymerizable ionic liquid in which aniline was inserted as the eletrocpolymerizable group in methyl-imidazolium. Several methods were tested for the electropolymerization, involving the use of organic solvents or ionic liquids as electrolytes. The copolymerization with aniline units was effective to obtain polyrnenc films in the presence of the synthesized monomer. The influence of the monomer in the copolymer was studied with respect to the electrochemical behavior, showing the increasing of the polymer electroactivity in aprotic ionic liquid electrolyte. The presence of the monomer produces more compact films than polyaniline which presents a dendritic morphology. The spectroeletrochemical processes for the copolymer do not suffer lag in relation to electrochemical processes as observed in polyaniline. The redox processes were monitored by EQCM-D demonstrating that the charge compensation takes place from the flow of cations. The presence of the synthesized monomer in the copolymer affects the behavior of polyaniline, as well as any substituent in the aniline, however the copolymer shows intrinsic properties of ionic liquids, demonstrating the formation of a multifunctional material

While mixed ionic-electronic conductors (MIECs) show promise in a number of different device structures, their successful application has been inhibited by difficulties with characterization. The simultaneous influence of both ionic and electronic systems often foils attempts to quantify material parameters important for rational device design. In many cases, even general models of MIEC function can prove uncertain or controversial. This dissertation addresses the broader issue of ambiguity in MIEC characterization by exploring near-infrared absorbance as a method of gaining further insight into these systems. In combination with a traditional suite of techniques, this method enables determination of parameters not otherwise accessible. The determination of a concentration-dependant carrier mobility in an MIEC material will be demonstrated, and MIEC conduction in the unipolar regime will be broadly described as a system of electrochemically-supported charge injection. This model will be subsequently expanded to describe an unusual and previously unreported phenomenon of rectification when MIECs are interfaced with otherwise appropriate semiconducting contacts. A model labeled as extracting-electrode space-charge limited current will be described and experimentally demonstrated. Finally, the unique photovoltaic properties of an ionic heterojunction system comprising two MIECs will be examined. The results will be used to gain insight into the role of ionic asymmetry in the behavior of MIEC interfaces. This dissertation contains coauthored, previously published, and unpublished work.

As transformações de fase em cristais de cianeto de potássio (KCN) a 168&#176K e 83&#176K e suas ligas com KC1, foram estudadas através da absorção ótica no infravermelho do íon de impureza OCN&#8254 e dos íons CN&#8254 da rede. Por aplicação de tensão uniaxial foram obtidos pela primeira vez cristais únicos, da KCN-KCl, nas duas fases de mais baixa temperatura. A absorção ótica dicróica devida à vibração interna do íon CN&#8254 nesses monocristais, permitiu a determinação de seu arranjo estrutural direcional, de forma inequívoca, como também correções a modelo recentemente proposto para esse arranjamento, baseado em experiências com cristais de muitos domínios. O estudo do modo de flexão da impureza OCN&#8254 permitiu o seguimento das transformações de fase anteriormente observadas por meio de medidas de calor específico em cristais puros de KCN. A evolução dessas transformações em função da concentração do íon esférico de Cl&#8254 em substituição do íon elipsoidal CN&#8254 foi estudada numa larga faixa de concentrações. Um modelo para a fase de mais baixa temperatura e proposto com arranjo antiferroelétrico dos dipolos CN&#8254 e com distinção na sub-rede dos íons positivos. Em vista do modelo proposto, duas alternativas para as duas transições de fase poderiam ocorrer. Na transição de mais alta temperatura (168&#176K), ocorreria o alinhamento ferroelástico e antiferroelétrico, dos dipolos CN&#8254, e a transição de mais baixa temperatura (83&#176K) corresponderia somente à distorção na sub-rede dos íons positivos (e possivelmente dos negativos). Na outra possibilidade, a 168&#176K ocorreria somente um arranjo ferroelástico e a 83&#176K o arranjo antiferroelétrico e a distorção na rede. / The phase transformations in potassium cyanide crystals (KCN) at 168&#176K and 83&#176K and KCN-KCl mixed crystals, were studied through the I-r optical absorption of the CN&#8254 stretching mode and the OCN&#8254 impurity bending mode and Fermi resonance application of uniaxial stress in KCN-KCl mixed crystals gives, by the first time, oriented single crystals in the lower temperature phases. The dichroic optical absorption of the CN&#8254 stretching mode in these oriented single crystals allowed the explicit determination of the structural arrangement of the C\'N POT.-\' dipole. The results of our measurements are not in agreement recently proposed by Julian and Luty based on electrical experiments with polidomain crystals. The bending mode and Fermi resonances of the substitutional OC\'N POT.\'impurity give further information in agreement with previous specif heat measurements. The evolution of the phase transformation was studied as a function of the spheroidal Cl&#8254 íon concentration replacing the CN&#8254 ellipsoidal íon. A model for the lower temperature phase is proposed with antiferroelectric ordering of the CN&#8254 dipoles and additional distortion on positive and negative sub lattices. As a consequence of the proposed model the phase transitions, may occur in two different ways that can not be distinguished with the used techniques. In the first possibility during the higher temperature phase transition (168&#176K) would occur the ferroelastic and antiferroelectric alignement of the CN&#8254 dipoles and the lower phase transition (83&#176K) would be due to a lattice distortion as necessary to explain our results. In the other possibility the 168&#176K phase transition would occur only the ferroelastic transition;and at 83&#176K the antiferroelectric ordering of the CN&#8254 ions and the lattice distortion would occur

A procura por fontes de energia confiáveis para motores elétricos, levou a grande esforços de síntese de novos eletrólitos para uso em baterias de íon-Li, de modo a aliar eficiência e segurança. Líquidos iônicos têm sido largamente estudados para este propósito. Misturas do sal Li(CF3SO2)2N, LiTf2N, no líquido iônico (LI) formado pelo cátion 1-butil-2,3-dimetilimidazólio, BMMI, e o ânion (CF3SO2)2N-, bis(trifluorometanosulfonil)imideto, Tf2N, foram preparadas em diferentes concentrações. A adição do sal de lítio a este liquido iônico diminuiu a mobilidade de todas as espécies, especialmente o Li+. A condutividade estimada usando os dados de difusão (NMRPGSE), os dados da espectroscopia Raman e as simulações por Dinâmica Molecular sugerem a formação de agregados compostos por ânions Tf2N em torno do Li+, com os oxigênios do Tf2N direcionados para o cátion Li+. Estes agregados aumentam conforme aumenta a concentração de LiTf2N, contribuindo para a diminuição da condutividade. Para contornar este obstáculo, foram sintetizados líquidos iônicos contendo um átomo de oxigênio na estrutura do cátion, de modo a promover a competição com os oxigênios do Tf2N pelo cátion Li+, prevenindo Li+ de formar agregados de grande massa e melhorando sua difusividade. Os cations escolhidos foram o 1,2-dimetil-imidazólio e o N-metilmorfolino. Estes LI´s serão representados por [Et2OMMI][Tf2N] e [Et2OMor][Tf2N], respectivamente. Os resultados mostraram que [Et2OMMI][Tf2N] tem uma menor janela eletroquímica (3,8V) que [BMMI][Tf2N] (4,6V), mas o potencial de redução para ambos é igual, o que os torna resistentes à redução pelo lítio metálico. Estes dois LI´s tem quase a mesma densidade e a viscosidade de [Et2OMMI][Tf2N] é 20% menor que a de [BMMI][Tf2N]. Sendo menos viscoso, é esperado que [Et2OMMI][Tf2N] tenha uma maior condutividade. De fato, sua condutividade é 40% maior que a de [BMMI][Tf2N], o que sugere que o grupo éter adiciona alguma modificação estrutural ao sistema, mostrando que neste caso, as mudanças no transporte de carga não decorrem apenas em função da fluidez. Coeficientes de difusão de [Et2OMMI][Tf2N] são maiores que aqueles de [Et2OMor][Tf2N], mas um pouco menores que aqueles de [BMMI][Tf2N]. Também foram estudadas as mudanças nas propriedades físico-químicas em [BMMI][Tf2N] decorrentes da adição do gás SO2. Todas as propriedades de transporte tiveram aumento e uma diminuição na dinâmica de formação de pares iônicos foi sugerida pelos dados experimentais / The searching for reliable power sources for electrical engines has lead to great efforts in order to synthesize new electrolytes to be used in Li-ion batteries in order to make them powerful and safe. Ionic liquids have been widely studied for this purpose. Lithium salt solutions of Li(CF3SO2)2N, LiTf2N, in a room-temperature ionic liquid (RTIL), 1-butyl-2,3-dimethyl-imidazolium cation, BMMI, and the (CF3SO2)2N-, bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anion, Tf2N, were prepared in different concentrations. The addition of a lithium salt to this RTIL decreases the mobility of all species, especially Li+. Estimated conductivities (NMR-PGSE), Raman spectroscopy and Molecular Dynamics Simulation data suggest the formation of aggregates formed by [Tf2N] anions around Li+, with [Tf2N]´s oxygen atoms pointing toward Li+. These aggregates increase as LiTf2N content is increased, thus contributing to diminish conductivity. To overcome this obstacle, it was synthesized ionic liquids with ether-function-containing cations, so, oxygen atom from the ether group could compete for Li+ against the oxygen atoms from [Tf2N], preventing Li+ to form high mass aggregates improving the Li+ diffusion process. The chosen cations were the 1,2-dimethyl-imidazolium and N-methylmorpholine. RTILs were represented by [Et2OMMI][Tf2N] and [Et2OMor][Tf2N], respectively. Results show that [Et2OMMI][Tf2N] has a lower electrochemical window (3,8V) than [BMMI][Tf2N] (4,6V), but their reduction potential is equal, which makes them resistant to reduction by metallic lithium. These two RTIL´s have almost the same density and the viscosity of [Et2OMMI][Tf2N] is 20% lower than that of [BMMI][Tf2N]. Being less viscous, it is expected that [Et2OMMI][Tf2N] had a higher conductivity. It has in fact a conductivity 40% higher than [BMMI][Tf2N], which suggests that the ether chain add some structural modification to the system, showing that in this case, changes in charge transport is not only a function of the fluidity. Diffusion coefficients of [Et2OMMI][Tf2N] are higher than those of [Et2OMor][Tf2N], but a little bit lower than those of [BMMI][Tf2N]. It was also addressed the physical property changes in [BMMI][Tf2N] with the increasing addition of SO2. All the transport properties have improved and a decrease in ionic pair formation was suggested by experiment data

Realizamos medidas dielétricas a baixas freqüências (10-2-40Hz) em cristais de KCN empregando uma ponte de ultra-baixas freqüências, bem como a altas freqüências (50-104 Hz) empregando uma ponte de capacitância comercial (General Radio). As curvas de perda dielétrica mostraram um bom ajuste entre altas e baixas freqüências. Obtivemos picos de perda dielétrica num intervalo de cinco décadas e entre 53 e 78K. Os picos destas curvas foram ajustados segundo uma equação de Arrhenius, e obtivemos uma energia de ativação de 0,148 eV e um tempo de relaxação característico de 6,53 x 10-15s para os dipolos CN-. Para temperaturas entre 53 e 59K observamos o aparecimento gradual de um segundo pico de perdas de 25Hz. Sua origem ainda não é conhecida, mas isto sugere que o cristal de KCN pode apresentar propriedades de um dielétrico composto, com dois mecanismos de relaxação distintos. / Dielectric measurements were performed at low frequencies (10-2- 40Hz) with an ultra-low frequency bridge in KCN crystals , as well as at high frequencies (50-10-4 Hz) employing a commercial capacitance bridge (General Radio). The dielectric loss curves show a good adjustment between the high and low frequencies. We obtain dielectric loss peaks in a window of five decades and in the range of 53 and 78 K. The peaks of these curves were fitted with an Arrhenius expression giving for the CN- dipoles an activation energy of 0,148eV and an attempt relaxation time of 6,53x10-15. At temperatures between 53 and 59K we observed the gradual appearing of a second loss peak for frequency of 25Hz. Its origin is not yet known butt his suggestt that the KCN, crystal may present compound dielectric properties , with - two distinct relaxation mechanisms.

Usando geometrias do tipo ponta e plano estudou-se as características elétricas da descarga corona positiva e negativa. Mediram-se as distribuições da densidade de corrente elétrica e do campo elétrico sobre o plano coletor dos íons. São discutidos os resultados obtidos para o sistema ponta planos e para o sistema em que o campo elétrico externo é aplicado através de uma placa adicional colocada perto da ponta. Neste último caso os resultados são interpretados com um modelo teórico que supõe que os íons se movem direção perpendicular entre as placas, sob a ação de um campo constante e lateralmente sob o campo de repulsão da carga espacial. / Electric characteristics of a positive and negative corona discharge were studied for geometries of the type point and plane. The electric current density and the electric field distributions on the collector plane were measured. We discuss the results obtained with the point and plane geometry and with the geometry were a external electric field is applied by means of an additional metallic plate fixed near the point. For the latter geometry the results were interpreted by using a theoretical model in which it is assumed that the ions drift in the direction perpendicular to the plates under a constant electric field and laterally under the field of the ionic space charge.

A produção de biodiesel etílico é uma questão estratégica para a política energética nacional, uma vez que o Brasil é um dos maiores produtores de oleaginosas do mundo e o segundo maior produtor de etanol, álcool de origem renovável. Neste sentido, o presente trabalho buscou promover a transesterificação de óleos vegetais por etanol assistido por líquidos Iônicos sob diferentes fontes de aquecimento. O glicerol foi transformado em compostos de valor agregado e de interesse industrial. O mesmo foi modificado in situ após a reação de transesterificação gerando biodiesel aditivado pelos derivados da glicerina, conforme esquema 1. (Ver arquivo) / The production of ethyl biodiesel is a strategic issue for the national energy policy, because Brazil is one of the largest producers of oilseeds and the second largest producer of ethanol, a renewable alcohol. In this way, this work aimed to promote the transesterification of vegetable oils with ethanol assisted by ionic liquids under different heat sources. Glycerol was transformed into valuable compounds of industrial interest. It was also modified in situ after the transesterification reaction generating additive ethyl biodiesel, as shown below. (See file)

A produção de biodiesel etílico é uma questão estratégica para a política energética nacional, uma vez que o Brasil é um dos maiores produtores de oleaginosas do mundo e o segundo maior produtor de etanol, álcool de origem renovável. Neste sentido, o presente trabalho buscou promover a transesterificação de óleos vegetais por etanol assistido por líquidos Iônicos sob diferentes fontes de aquecimento. O glicerol foi transformado em compostos de valor agregado e de interesse industrial. O mesmo foi modificado in situ após a reação de transesterificação gerando biodiesel aditivado pelos derivados da glicerina, conforme esquema 1. (Ver arquivo) / The production of ethyl biodiesel is a strategic issue for the national energy policy, because Brazil is one of the largest producers of oilseeds and the second largest producer of ethanol, a renewable alcohol. In this way, this work aimed to promote the transesterification of vegetable oils with ethanol assisted by ionic liquids under different heat sources. Glycerol was transformed into valuable compounds of industrial interest. It was also modified in situ after the transesterification reaction generating additive ethyl biodiesel, as shown below. (See file)

A reação peroxioxalato está sendo amplamente utilizada para as mais variadas aplicações analíticas e bioanalíticas, porém, esta transformação é pouco estudada em meios aquosos, importantes principalmente para aplicações bioanalíticas. Neste trabalho foi estudada a reação de oxalato de bis(2,4,6-triclorofenila) (TCPO) com peróxido de hidrogênio (H2O2), em 1,2-dimetoxietano e em água, catalisada por 2,6-lutidina (2,6-dimetilpiridina). Observou-se que a reação ocorre com essa base agindo como um catalisador não-nucleofílico. A reação peroxioxalato foi realizada também em tampão borato onde a espécie reativa é a base conjugada do H2O2. A partir da dependência da constante de velocidade de decaimento da intensidade de emissão (kobs) com a concentração de peróxido de hidrogênio e do tampão borato se obtiveram evidências que a reação neste meio ocorre por catálise básica específica. Por último, a reação foi estudada em meio tampão borato contendo os líquidos iônicos (LIs) tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio (bmimBF4), cloreto de 1-alil-3- metilimidazólio (AmimCl) e acetato de 1-alil-3-metilimidazólio (AmimAc). A presença dos LIs no tampão resulta em um aumento dos rendimentos de formação de estados excitados singlete (Φs). Contrariamente, o aumento da concentração de sais comuns, como cloreto e acetato de tetrabutilamonio e NaCl, causou a diminuição dos valores dos rendimentos quânticos de quimiluminescência. As constantes de velocidade observadas aumentaram tanto com a concentração dos LIs quanto dos sais comuns. Os valores dos rendimentos quânticos de quimiexitação obtidos foram correlacionados com os parâmetros de viscosidade e polaridade das misturas. De maneira geral, foi mostrado neste trabalho que a reação peroxioxalato pode ser conduzida em meios essencialmente aquosos e a presença de LIs leva a um aumento do rendimento quântico de emissão, fatos importantes para potenciais aplicações analíticas. / The peroxyoxalate reaction is being widely used for a variety of analytical and bioanalytical applications, however, this transformation is very little studied in aqueous media, important mainly for bioanalytical applications. In this work was studied the reaction of bis(2,4,6-trichlorophenil) oxalate (TCPO) with hydrogen peroxide (H2O2) in 1,2-dimethoxyethane and water catalyzed by 2,6-lutidine (2,6-dimethylpyridine) was studied and it is observed that it occurs with this base acting as a non-nucleophilic catalyst. The peroxyoxalate reaction was also performed in aqueous borate buffer where the reactive species is the conjugate base of H2O2. Evidence is obtained that this reaction occurs through specific base catalysis from the dependence of the emission decay rate constant (kobs) with the hydrogen peroxide and borate buffer concentration. Finally, the reaction was studied in borate buffer media containing the ionic liquids (ILs) 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (bmimBF4), 1-allyl-3-methylimidazolium chloride (AmimCl) and 1-allyl-3-methylimidazolium acetate (AmimAc). The presence of ILs in the buffer results in a concentration dependend increase of the yields of excited state formation (Φs). In contrast, the increase of the concentration of common salts, such as tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium acetate and NaCl, caused a decrease in the emission quantum yields. The observed rate constants increased with both, the concentration of ILs and common salts. The chemiexcitation quantum yields values obtained were correlated with the viscosity and polarity parameters of the mixtures. In conclusion, it was shown in this work that the peroxyoxalate reaction can be conducted in essentially aqueous media and the presence of ILs leads to an increase in the emission quantum yields, important facts for potential analytical applications.