Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-02-04T13:32:20Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Regiane Lopes dos Santos - 2010.pdf: 2296508 bytes, checksum: 8c7da40e51ba04f72f1319279074de08 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-02-11T11:27:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Regiane Lopes dos Santos - 2010.pdf: 2296508 bytes, checksum: 8c7da40e51ba04f72f1319279074de08 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-11T11:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Regiane Lopes dos Santos - 2010.pdf: 2296508 bytes, checksum: 8c7da40e51ba04f72f1319279074de08 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2010-10-01 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Potassium tetratitanate (K2Ti4O9) and sodium trititanate (Na2Ti3O7) were synthesized by solid state reaction at 800°C and wet impregnated using Mg2+/La3+ or nanoparticles of MgO/La2O3 varying ion/oxide content in 1, 5 or 10% of matrix weight. MgO and La2O3 synthesized by precipitation method and their mean crystallite size calculated in 11 nm and 72 nm, respectively. Synthesized materials were characterized by X ray diffractometry, termogravimetry, N2 adsorption, mid-infrared spectroscopy, transmission electron microscopy and they were applied on transesterification reactions using mixtures of methyl acetate/ethanol and ethyl acetate/methanol. Interlayer distance calculated for solids is about 8 Å. Impregnation of ion/oxide in matrices K2Ti4O9 and Na2Ti3O7 produced structural changes like loss of crystallinity for some of them including peak broadening or disappearing. All synthesized materials, after burning in an atmosphere of N2 (g), lost mass related to the exit of surface water and interlamellar water. Materials showed low surface area, with values below 5 m2/g. In general, powder utilized had conversion rates between 10 and 80%. Emphasis should be given to pure matrices which presented conversions rates equal or higher than impregnated powders, and the use of matrix K2Ti4O9 led to better results. Among the oxides chosen for impregnation, higher efficiency was observed for MgO. Some powders were reused for the same reactions and its activity decreased in each reaction cycle. Reaction mixture analysis after reuse tests to K2Ti4O9 revealed partial leaching of K+ ions, however XRD patterns profile analysis did not show structural changes occurrence. A proposal to explain layered titanate activity on transesterification reactions is made based on acid-base properties of layers and output of K+ from interlamellar area. / Tetratitanato de potássio (K2Ti4O9) e trititanato de sódio (Na2Ti3O7) foram sintetizados por meio de síntese no estado sólido a 800°C, impregnados por via úmida utilizando Mg2+/La3+ ou nanopartículas de MgO/La2O3 variando o teor do íon/óxido em 1, 5 ou 10% em relação à massa da matriz. MgO e La2O3 foram sintetizados por precipitação e tiveram seu diâmetro médio de cristalito calculados em 11 nm e 72 nm, respectivamente. Os materiais sintetizados foram caracterizados por difratometria de raios X, termogravimetria, fisissorção de N2(g), espectroscopia na região do infravermelho médio, microscopia eletrônica de transmissão e foram aplicados em reações de transesterificação utilizando misturas reacionais acetato de metila/etanol e acetato de etila/metanol. A distância interlamelar calculada para os sólidos é da ordem de 8 Å. A impregnação dos íons/óxidos nas matrizes K2Ti4O9 e Na2Ti3O7 produziu mudanças estruturais incluindo perda de cristalinidade para algumas delas incluindo alargamento ou desaparecimento de picos. Todos os materiais sintetizados, após queima sob atmosfera de N2(g), perderam massa relativa à saída de água superficial e água interlamelar. Os materiais apresentaram baixa área superficial, com valores abaixo de 5 m2/g. De um modo geral, os pós utilizados tiveram taxas de conversão entre 10 e 80%. Destaque deve ser dado às matrizes puras que apresentaram taxas de conversão iguais ou superiores aos pós impregnados, sendo que o uso da matriz K2Ti4O9 levou aos melhores resultados. Dentre os óxidos escolhidos para a impregnação, a eficiência maior foi observada para MgO. Alguns pós foram reutilizados para as mesmas reações e a atividade diminuiu a cada ciclo de reação. A análise da mistura reacional após os testes de reuso para a matriz K2Ti4O9 revelou lixiviação parcial de íons K+, entretanto a análise do perfil dos padrões de DRX dos pós após reuso não revelou a ocorrência de mudanças estruturais. Uma proposta para explicar a atividade dos titanatos lamelares nas reações de transesterificação é feita baseando-se nas propriedades ácido-base das lamelas e na saída de íons K+ da região interlamelar.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdissonMJ.pdf: 6565731 bytes, checksum: 5d6fdd6db6fc25a30c6100d96fff1edc (MD5) Previous issue date: 2007-08-24 / TiTanate NanoTubes (TTNT) were synthesized by hydrothermal alkali treatment of TiO2 anatase followed by repeated washings with distinct degrees of proton exchange. TTNT samples with different sodium contents were characterized, as synthesized and after heattreatment (200-800?C), by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, electron diffraction, thermal analysis, nitrogen adsorption and spectroscopic techniques like FTIR and UV-Vis diffuse reflectance. It was demonstrated that TTNTs consist of trititanate structure with general formula NaxH2−xTi3O7?nH2O, retaining interlayer water in its multiwalled structure. The removal of sodium reduces the amount of water and contracts the interlayer space leading, combined with other factors, to increased specific surface area and mesopore volume. TTNTs are mesoporous materials with two main contributions: pores smaller than 10 nm due to the inner volume of nanotubes and larger pores within 5-60 nm attributed to the interparticles space. Chemical composition and crystal structure of TTNTs do not depend on the average crystal size of the precursor TiO2-anatase, but this parameter affects significantly the morphology and textural properties of the nanostructured product. Such dependence has been rationalized using a dissolution-recrystallization mechanism, which takes into account the dissolution rate of the starting anatase and its influence on the relative rates of growth and curving of intermediate nanosheets. The thermal stability of TTNT is defined by the sodium content and in a lower extent by the crystallinity of the starting anatase. It has been demonstrated that after losing interlayer water within the range 100-200?C, TTNT transforms, at least partially, into an intermediate hexatitanate NaxH2−xTi6O13 still retaining the nanotubular morphology. Further thermal transformation of the nanostructured tri- and hexatitanates occurs at higher or lower temperature and follows different routes depending on the sodium content in the structure. At high sodium load (water washed samples) they sinter and grow towards bigger crystals of Na2Ti3O7 and Na2Ti6O13 in the form of rods and ribbons. In contrast, protonated TTNTs evolve to nanotubes of TiO2(B), which easily convert to anatase nanorods above 400?C. Besides hydroxyls and Lewis acidity typical of titanium oxides, TTNTs show a small contribution of protonic acidity capable of coordinating with pyridine at 150?C, which is lost after calcination and conversion into anatase. The isoeletric point of TTNTs was measured within the range 2.5-4.0, indicating behavior of a weak acid. Despite displaying semiconductor characteristics exhibiting typical absorption in the UV-Vis spectrum with estimated bandgap energy slightly higher than that of its TiO2 precursor, TTNTs showed very low performance in the photocatalytic degradation of cationic and anionic dyes. It was concluded that the basic reason resides in its layered titanate structure, which in comparison with the TiO2 form would be more prone to the so undesired electron-hole pair recombination, thus inhibiting the photooxidation reactions. After calcination of the protonated TTNT into anatase nanorods, the photocatalytic activity improved but not to the same level as that exhibited by its precursor anatase / Titanatos nanoestruturados, particularmente TiTanatos NanoTubulares (TTNT), foram sintetizados por tratamento hidrot?rmico alcalino de TiO2-anat?sio seguido de repetidas lavagens com diversos graus de troca prot?nica. Amostras de TTNT com diferentes teores de s?dio foram caracterizadas na forma de p? seco e ap?s calcina??o (200-800?C) por difra??o de raios-X, microscopia eletr?nica de varredura e transmiss?o, difra??o de el?trons, an?lise t?rmica, adsor??o de nitrog?nio e t?cnicas espectrosc?picas de infravermelho e de reflet?ncia difusa no UV-Vis?vel. Demonstrou-se que tais materiais de paredes multilamelares s?o trititanatos de f?rmula geral NaxH2−xTi3O7?nH2O, retendo ?gua entre as lamelas. A remo??o de s?dio da estrutura reduz a quantidade de ?gua contraindo o espa?o interlamelar levando, combinado a outros fatores, ao aumento da ?rea e do volume de poros espec?ficos. Os TTNTs s?o materiais mesoporosos com duas contribui??es principais: poros menores que 10 nm devido ao volume interno dos nanotubos e poros entre 5 e 60 nm devido aos espa?os interpart?cula. A composi??o qu?mica e a estrutura cristalina do TTNT n?o dependem do tamanho de cristalito do TiO2-anat?sio precursor, todavia este par?metro afeta significativamente a morfologia e as caracter?sticas texturais do produto nanoestruturado. Tal depend?ncia foi racionalizada atrav?s de um mecanismo de dissolu??o-recristaliza??o que leva em conta a velocidade de dissolu??o do TiO2 de partida e sua influ?ncia sobre a taxa de crescimento de nanofolhas intermedi?rias em rela??o ? taxa de seu curvamento a nanotubos. A estabilidade t?rmica do TTNT ? definida pelo teor de s?dio e em pequena extens?o pelo tipo de anat?sio de partida. Foi demonstrado que o TTNT ap?s perder a ?gua intercalada entre 100 e 200?C se transforma pelo menos parcialmente num hexatitanato NaxH2−xTi6O13 intermedi?rio ainda nanotubular. A transforma??o t?rmica do tri- e hexatitanato nanoestruturados ocorre em maior ou menor temperatura e segue diferentes rotas dependendo do teor de s?dio. No caso de alto s?dio sinterizam e crescem at? grandes cristais de Na2Ti3O7 e Na2Ti6O13 na forma de bast?es e fitas acima de 600?C. No caso da amostra protonizada evoluem para nanotubos de TiO2(B) que facilmente se convertem em nanobast?es de anat?sio acima de 400?C. Al?m de hidroxilas e acidez de Lewis t?picos dos ?xidos de tit?nio, os TTNTs apresentam uma pequena contribui??o de acidez prot?nica capaz de se coordenar com a piridina a 150?C, e que ? perdida ap?s sua calcina??o e transforma??o ? anat?sio. O ponto isoel?trico do TTNT variou dentro da faixa 2,5- 4,0, indicando o comportamento de um ?cido fraco. Apesar de se revelar um semicondutor exibindo banda de absor??o t?pica no espectro de UV-vis?vel com energia de bandgap ligeiramente superior ao do respectivo TiO2-anat?sio precursor, os TTNTs apresentaram baixo desempenho fotocatal?tico na degrada??o de corantes cati?nico e ani?nico. Concluiu-se que a causa fundamental reside em sua estrutura de titanato lamelar que, em rela??o ? forma TiO2, apresentaria maior probabilidade de recombina??o do par el?tron-lacuna (e-/h+), inibindo as rea??es de fotoxida??o. A transforma??o do TTNT prot?nico ? nanobast?es de anat?sio melhorou a atividade fotocatal?tica, por?m ainda sem atingir o mesmo desempenho do TiO2-anat?sio precursor