Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-05-04T18:37:39Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertação Bruno Martins Pimentel.pdf: 23833817 bytes, checksum: 94eecaa5577cf1389dbe6937db8cdbc8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T18:37:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) dissertação Bruno Martins Pimentel.pdf: 23833817 bytes, checksum: 94eecaa5577cf1389dbe6937db8cdbc8 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Óxidos de metal de transição tem propriedades físicas fascinantes que são governadas por interações entre os graus de liberdade de cargas, spins, rede e orbital. Especi camente as perovskitas de LaCoO3 tem atraído muita atenção principalmente devido ao grau de liberdade de spin, onde transições de spin induzidos pela temperatura levam a diferentes comportamentos magnéticos. Já as perovskitas de La0,75Sr0,25MnO3, como são manganitas, tem muitos estudos a respeito de agnetorresistencia colossal e, nas últimas décadas, este material vem sendo proposto para tratamento de câncer via hipertermia magnética. Com isso, o presente trabalho foi separado em dois trabalho, onde a partir do método sol-gel, série de LaCoO3 e nanopartículas de La0:75Sr0:25MnO3 foram sintetizadas para estudos de seus comportamentos. O primeiro trabalho consiste em compostos bulk com falhas estruturais de LaCoO3 . Estes foram sintetizados para a tentativa de simulação das nanopartículas, pois estas possuem um defeito de superfície, que é a provavel causa do ferromagnetismo nelas, o que não é observado na forma bulk. Para isto, foram sintetizados os compostos La1x xCoO3, onde x=0.04, 0.08 e 0.12 e representa a falha. A partir disso, caracterizações por difração de raios-X e medidas magnéticas de MxH e MxT foram feitos. Discussão acerca do comportamento magnético, a partir do peff , p e constante de Curie dos compostos com falha foram realizadas. Foi observado comportamento semelhante dos compostos com falhas no bulk com as nanopartículas de LaCoO3, revelando que o comportamento magnético das nanopartículas provém de falhas no composto. Um modelo básico de 2 sub-redes dispostas anti-paralelamente compostas de Co4+ (devido a vacância do lantânio) e Co3+ foi proposto para este problema. O segundo trabalho consiste em avaliar o comportamento de La0:75Sr0:25MnO3 nanoparticulados quando submetidos à um campo magnético externo AC, para possível aplicação em hipertermia magnética, devido à mecanismos de aquecimento. Para isso, nanopartículas foram sintetizadas e, a partir da difração de raios-X, foi constatado o tamanho médio do cristalito de 43.2 nm. A principal propriedade para um material candidato à aplicação em hipertermia magnética é a sua capacidade em controlar a temperatura, com isso, aliado ao controle da temperatura de Curie, medidas de aquecimento foram feitas, constatando que a temperatura para de aquecer na temperatura de bloqueio, o que permite o controle da temperatura máxima. A estabilização da temperatura em função do campo magnético revelou que, em 100 Oe, a temperatura é aplicável para propósitos médicos. / Transition metal oxides has fascinating properties that are ruled by interaction between charges, spin, lattice and orbital degrees of freedom. Speci cally the LaCoO3 perovskites have attracted much attention mainly due to the spin degree of freedom, where spin transition induced by temperature lead to di erent magnetic behaviors. The La0,75Sr0,25MnO3 perovskite, such as manganites, has many studies on colossal magnetoresistance and, in recent decades, this material has been proposed for cancer treatment throught magnetic hyperthermia. So, the present work was separated in two, where from the sol-gel method, LaCoO3 series and La0,75Sr0,25MnO3 nanoparticles were synthesized to study their behaviors. The rst work consist in bulk compounds with structural failures of LaCoO3. These were synthesized to try simulate nanoparticles, because they have a surface defect, which is probably the cause of their ferromagnetism, which is not observed in bulk form. For this, the compounds La1x xCoO3, where x=0.04, 0.08 e 0.12 and represents the failures were synthesized. From this, characterizations by x-ray di raction and magnetic measurements of MxH and MxT were made. Discussion of the magnetic behavior, from peff , p and Curie constant of the compounds with failure were performed. Similar behavior of bulk compounds with failure with the nanoparticles were observed, revealing that the magnetic behavior of the nanoparticles rise from failures on compounds. A basic 2 su-lattice model arranged anti-parallel composed of Co4+ (due the lanthanum vacancy) and Co3+ was proposed for this problem. The second work consist in evaluating the behavior of La0,75Sr0,25MnO3 nanoparticles when submited to an external magnetic eld AC , for possible maagnetic hyperthermia application, due to heating mecanisms. For this, nanoparticles were synthesized and, from x-ray di raction, the average size of 43.2 nm were found. The main property for a material candidate for application in magnetic hyperthermia is its ability of self-control of temperature, thus, allied to Curie temperature control, heating measurements were made, noting that the temperature stops to rise at blocking temperature, which allows maximum temperature control. The stabilization temperature as a function of magnetic eld revealed that, at 100 Oe, the temperature is applicable for medicinal purposes.

Com o objetivo de encontrar novas matrizes dopadas com terras raras para aplicação em dispositivos como amplificadores ópticos, o estudo da otimização da emissão dos íons de érbio (Er3+) no sistema Y2O3 Al2O3 SiO2 foi realizado. Pós, cuja composição é dada por (100-x) Y3Al5O12 (x) SiO2 (x varia de 0 a 70, considerando porcentagem em mol) e com concentração fixa de Er2O3 igual a 1% em mol, foram sintetizados via método Pechini modificado e tratados termicamente a 900 e 1000 °C. Espectros de fotoluminescência (FL) na região do infravermelho próximo (transição 4I13/2 4I15/2 dos íons de Er3+) e espectros de up-conversion na região visível (2H11/2 + 4S3/2 + 4F9/2 4I15/2) foram medidos considerando excitação em 980 nm. Técnicas de caracterização como TG, DSC, DRX e FT-IR foram utilizadas para avaliar a cristalização e evolução das fases cristalinas em função da concentração de sílica (x) e da temperatura de tratamento térmico. As análises foram baseadas na comparação entre os dois diferentes solventes usados na preparação das resinas poliméricas: água e etanol. As condições ótimas encontradas para etanol são diferentes das condições encontradas quando água é usada como solvente, confirmando que as propriedades de FL na região do infravermelho próximo são bastante sensíveis às mudanças na estequiometria da matriz e às condições de processamento. A maior intensidade da emissão em 1540 nm foi observada em pós com x = 30 para etanol e x = 70 para água, tratados a 900 e 1000 °C, respectivamente. Este resultado pode estar atribuído à combinação de baixa simetria e boa dispersão dos íons de Er3+ nestas matrizes. Os filmes foram preparados por evaporação por canhão de elétrons (PVD) a partir das pastilhas dos pós estudados. O estudo desses sistemas ainda é pouco reportado na literatura. A caracterização estrutural, morfológica e composicional dos filmes foi considerada com o intuito de avaliar a aplicação destes filmes como guias de ondas amplificadores. Além do elevado índice de refração, estes materiais também podem ser usados em estudos envolvendo efeitos fotoinduzidos. / In order to find a new Er-doped host for near infrared (NIR) optical amplifiers, a study on the optimization of the erbium emission ions in the Y2O3 Al2O3 SiO2 system was performed. (100-x) Y3Al5O12 (x) SiO2 powders (x varies from 0 to 70, in mol%) with a fixed Er2O3 concentration of 1.0 mol% were synthesized by a modified Pechini method and heat-treated at 900 and 1000 °C. The photoluminescence (PL) spectra at 1540 nm of the 4I13/2 4I15/2 transition of Er3+ ions and the up-conversion spectra at visible region (2H11/2 + 4S3/2 + 4F9/2 4I15/2) upon 980 nm excitation were evaluated. Different techniques, such as thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray powder diffractometry (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were considered to evaluate crystallization and phase-evolution of the powders as a function of the silica content (x) and annealing temperature. The analyses were based on the comparison between two different solvents used in the preparation of the polymeric resins: ethanol and water. The optimal conditions for ethanol are quite different than the conditions for water used as solvent, confirming that the PL properties at the NIR region are highly sensitive to the changes in the host stoichiometry and processing conditions. The highest emission intensity at 1540 nm was observed for x= 30 for ethanol and x = 70 for water, treated at 900 and 1000 °C, respectively. This result could be attributed to the combination of low symmetry and good dispersion of the Er3+ ions in these hosts. The films were prepared by electron beam evaporation (PVD) from the pellets of the powders studied. The study of these systems is still little reported in the literature. The structural, morphological and compositional characterization of the films was considered in order to evaluate the application of these films as waveguide amplifiers. In addition to the high refractive index, these materials can also be used in conditions involving photoinduced effects.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kethlinn Ramos.pdf: 3306187 bytes, checksum: 9ad9682e26dbce661bb2882e6aee6988 (MD5) Previous issue date: 2014-01-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The fuel cell are an alternative of production clean and efficient energy, because converts chemical energy in electrical energy. A fuel cell is formed basically by an electrolyte, a cathode and an anode. The fuel fed the anode and the oxidant fed the cathode. The fuel cells are classified according to the electrolyte used. The solid oxide fuel cell (SOFC) has all the components in solid state and work in high temperatures. The main electrolyte used for SOFC manufacturing is the ZrO2-Y2O3 owing your high ionic conductivity. The materials for electrode manufacturing must possess thermal expansion characteristics close to electrolyte and have high electrical conductivity in operating temperature, besides chemical and mechanical stability during operate and manufacture. High accomplishment cathodes have been studied, highlighting those with mixed conductivity, most ceramics with perovskite structure and lanthanide ions in your composition. Among these oxides, the perovskite LaFe1-xNixO3-δ has attracted interest for application as cathode in SOFC’s, to operate at intermediate temperatures. Chemical methods of production of ceramic powders are very efficient for obtaining powders with high reactivity and chemical homogeneity. Among the methods of chemical synthesis used to obtain powders, the Pechini method has pointed as a promising alternative process for obtaining nanometric powders. This work aimed to obtain LaFe1-xNixO3-δ powders by Pechini method, studying their behavior when changed processing conditions. The samples were synthetized, calcined and sintered. The characterizations accomplished were thermogravimetric analysis, differential thermal analysis, infrared spectroscopy, x-ray diffraction, scanning energy microscopy, spectroscopy dispersive energy, helium picnometry, surface area measured by BET method, density, porosity and water absorption by Arquimedes method, impedance spectropy and mercury porosimetry.Based on the characterizations performed, the LaFe1-xNixO3-δ obtained by the method based on the Pechini method proved viable for a possible application as cathode fuel cell solid oxide. / As células a combustível são uma alternativa à produção de energia elétrica limpa e eficiente, pois convertem energia química em energia elétrica. Uma célula a combustível é composta basicamente por um eletrólito, um cátodo e um ânodo. O combustível alimenta o ânodo e o oxidante alimenta o cátodo. As células a combustível são classificadas de acordo com o eletrólito utilizado. A célula a combustível de óxido sólido (CaCOS) tem todos seus componentes no estado sólido e opera em altas temperaturas. O principal eletrólito utilizado para a fabricação de uma CaCOS é o ZrO2-Y2O3 devido a alta condutividade iônica. Os materiais para a fabricação dos eletrodos devem possuir características de dilatação térmica próximas a do eletrólito e possuírem alta condutividade elétrica na temperatura de operação, além de estabilidade química e mecânica durante a operação e fabricação. Cátodos de alto desempenho vêm sendo estudados, chamando a atenção aqueles com condutividade mista, em sua maioria cerâmicos com estrutura perovisquita e com íons lantanídeo em sua composição. Entre esses óxidos, a perovisquita LaFe1-xNixO3-d tem atraído o interesse para a aplicação como cátodo nas CaCOSs, para operar em temperaturas intermediárias. Os métodos químicos de obtenção de pós cerâmicos são muito eficientes para a obtenção de pós com alta reatividade e homogeneidade química. Dentre os métodos de síntese química utilizados para a obtenção de pós, o método Pechini tem se destacado como um processo alternativo e promissor para a obtenção de pós nanométricos. Este trabalho teve como objetivo obter pós de LaFe1-xNixO3-d por meio do método Pechini, estudando seu comportamento quando alteradas condições de processamento. As amostras foram sintetizadas, calcinadas e sinterizadas. As caracterizações realizadas foram análise termogravimétrica, análise térmica diferencial, espectrometria no infravermelho, difração de raios x, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de energia dispersiva, picnometria a hélio, medida de área superficial pelo método BET, medidas de densidade, porosidade e absorção de água pelo método de Arquimedes, espectroscopia de impedância e porosimetria de mercúrio. Com base nas caracterizações realizadas o LaFe1-xNixO3-d obtido pelo método baseado no método Pechini, mostrou-se viável para uma possível aplicação como cátodo de células a combustível de óxido sólido.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-23Bitstream added on 2014-06-13T18:41:35Z : No. of bitstreams: 1 domingues_s_dr_bauru_prot.pdf: 3657467 bytes, checksum: 76e7046498caea5b3afd0c62aff5a187 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O objetivo deste trabalho foi preparar, pelo método dos precursores poliméricos, condutores mistos (eletrônico e iônico) de 'Ti IND. x''('Sm IND. 0,2''Ce IND. 0,8') IND. (1-x)''O IND. (2-Б) e estudar o efeito da adição de um íon homovalente (titânio) na propriedade estrutural e elétrica do óxido de cério dopado com samário, visando a sua aplicação como anodo em células a combustível (SOFC) que opera em temperaturas reduzidas. A adição do titânio se deu mantendo a substituição do cério por samário (íon aliovalente) à 20% em mol, constituindo o sistema 'Ti IND. x''('Sm IND. 0,2''Ce IND. 0,8') IND. (1-x)''O IND. (2-Б), na tentativa de prover condutividade eletrônica sem degradar a iônica. A caracterização física dos materiais obtidos foi feita por: análises térmicas (TG/DSC), difratometria de raios X (DRX) com refinamento estrutural pelo método de Rietveld, análise textural por adsorção de nitrogênio a 77K (BET), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise elementar semi-quantitativa por energia dispersiva de raios X (EDX) e espectroscopia de impedância (caracterização elétrica). A análise termogravimétrica mostrou que temperaturas próximas à 700ºC é suficiente para que o material estivesse praticamente livre de orgânicos. A difratometria de raios X, associada ao método de refinamento estrutural de Rietveld, mostrou que a fase principal obtida é a do tipo cerianita e que para temperaturas de tratamento inferiores à 700ºC não há formação de fase secundária (monofásica). A 1000ºC, observa-se a formação das seguintes fases secundárias: titanato de samário quando as composições de 0,05'<OU='x<0,20 e Ti'O IND. 2' rutilo quando x'> OU ='0,20. O levantamento da isoterma de adsorção de nitrogênio a 77 K mostrou que a amostra com composição de titânio à x=0,05 foi a que apresentou maior área superficial... / This work aimed to prepare the electronic and ionic mixed conductor 'Ti IND. x''('Sm IND. 0,2''Ce IND. 0,8') IND. (1-x)''O IND. (2-Б) by polymeric precursor method and study the effect of homovalent ion (titanium) addition on the structure and electric properties of the samarium doped cerium oxide to apply as anode in solid oxide fuel cell (SOFC) operating at lower temperatures. The titanium was added by keeping the cerium and samarium ratio as 4:1, constituting the 'Ti IND. x''('Sm IND. 0,2''Ce IND. 0,8') IND. (1-x)''O IND. (2-Б) system, to provide electronic conductivity without lowering the ionic one. The characterization was carried out by simultaneous thermal analysis (TG/DSC), X ray diffractrometry (XRD) which data were refined by Rietveld method, nitrogen adsorption analysis at 77K (BET), scanning electron microscopy (SEM), semiquantitative elementar analysis by energy dispersive X ray (EDX) and impedance spectroscopy. The thermal analysis showed that a temperature close to 700ºC is enough to eliminate the organic compounds. The X ray diffractrometry showed that the samples are monophase constituted by cerianite when the treatment temperature is lower than 700ºC. When the sample is treated at 1000ºC, the secondary phases of samarium titanate and rutile (Ti'O IND. 2') are observed for the compositions of 0,05'<OU='x<0,20 e Ti'O IND. 2', respectively. The nitrogen adsorption isotherm at 77K showed that the sample with titanium composition of x=0.05 has the highest surface area. For lower concentration, x<0.05, the sintering process is intensified as the sample with x=0.01 showed the highest sinterization. The compositional analysis by energy dispersive X ray (EDX) showed a good agreement with the nominal composition. Porous films were obtained by slurry coating and the morphology was analyzed by scanning electronic microscopy... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-08-10T15:19:49Z No. of bitstreams: 1 SergioAzevedo.pdf: 3063334 bytes, checksum: ac4355642257682013f550aad3b1a89a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T15:19:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SergioAzevedo.pdf: 3063334 bytes, checksum: ac4355642257682013f550aad3b1a89a (MD5) Previous issue date: 2015-07-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Strontium titanate, SrTiO3 (ST) is a mixed oxide from the group of perovskites, has a cubic structure and a band gap of 3.2 eV. In this study systems SrTiO3(ST), SrTi0,90Fe0,10O3(STF), Sr0,90Ag0,10TiO3(SAT) and Sr0,95Ag0,05Ti0,90Fe0,10O3(SATF) were synthesized by the Pechini method in which the same, favor the production of nanostructured materials with a high stoichiometric accordingly. The precursors used were titanium isopropoxide, citric acid, strontium nitrate, ferric nitrate, silver nitrate and ethylene glycol. For the formation of the precursor powder, the resin is calcined at 300 °C for 1 hour with a ramp of 10 °C min-1. The precursor powder was characterized by TG/DTA. For the formation of calcined systems we used different temperatures of 400 °C / 500 °C/ 600 °C/ 700 °C/ 2h with a ramp of 10 °C min-1. The sample composition was calcined in ST 550 °C/ 2h to examine the formation of the phase. The samples were characterized by X-Ray Diffraction (XRD) spectroscopy, FTIR, UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy and B.E.T. the sample STF showed a peak shift DTA higher intensity to lower temperature, resulting in a more rapid decomposition. The x-ray diffractograms show the formation of perovskite phase at low temperature of 600 °C with secondary phase SrCO3 and TiO2, the SAT and SATF samples occurred and formation of metal pranta as a secondary phase. Infrared spectra show that the material exhibits short-range organization and having SrCO3 as a secondary phase. Raman spectra show first order band which is characteristic of tetragonal structure ST. The samples are mesoporous, the substitution Ti / Fe and Sr / Ag promoted the reduction of the surface area of the samples. The addition of iron as a substituent ST caused a reduction of the optical band gap 3.21(2) to 2.31(2) in PBS and 2.16(1) composition in SATF composition. It can be concluded that the method is efficient in the synthesis of structural organization samples with short and long range, using calcination temperatures above 600 °C, and that the substitution by Ti/Fe promotes the reduction of the band gap and the surface area of the ST. / O Titanato de estrôncio, SrTiO3 (ST) é um óxido misto do grupo das perovskitas, apresenta estrutura cúbica e um “band gap” de 3,2 eV. Neste estudo, os sistemas SrTiO3(ST), SrTi0,90Fe0,10O3(STF), Sr0,90Ag0,10TiO3(SAT) e Sr0,95Ag0,05Ti0,90Fe0,10O3(SATF) foram sintetizados pelo método Pechini, o mesmo favorece a obtenção de materiais com alta conformidade estequiométrica. Os precursores utilizados foram: isopropóxido de titânio, ácido cítrico, nitrato de estrôncio, nitrato férrico, nitrato de prata e etileno glicol. Para a formação do pó precursor, calcinou-se a resina a 300ºC por 1 hora com rampa de 10 ºC.min-1. O pó precursor foi caracterizado por TG/DTA. Para a formação dos sistemas calcinados utilizou-se diferentes temperaturas de 400 ºC/500 ºC/600 ºC/700 ºC/2h com rampa de 10 ºC.min-1. A amostra com composição ST foi calcinada em 550 ºC/2h para analisar a formação da fase. As amostras foram caracterizadas por Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia FTIR, Espectroscopia UV-VIS, Espectroscopia Raman e B.E.T. A amostra STF apresentou um deslocamento do pico DTA de maior intensidade, para temperatura menor, resultando em uma decomposição mais rápida. Os difratogramas de Raios-x comprovam a formação da fase perovskita a partir da temperatura de 600ºC, com fase secundaria de SrCO3 e TiO2, nas amostras SAT e SATF ocorreu e formação de pranta metálica como fase secundaria. Os espectros infravermelhos mostram que o material apresenta organização a curto alcance e que apresenta SrCO3 como fase secundária. Os espectros Raman apresentam banda de primeira ordem que é característico da fase tetragonal da estrutura ST. As amostras são mesoporosas, as substituições Ti/Fe e Sr/Ag promoveram a redução da área superficial das amostras. A adição de ferro como substituinte promoveu a redução do band gap óptico do ST de 3,21(2) para 2,31(2) na composição STF e 2,16(1) na composição SATF. Pode se concluir que o método é eficiente na síntese das amostras com organização estrutural a curto e longo alcance, utilizando temperaturas de calcinação acima de 600 ºC, e que a substituição Ti por Fe promove a redução do “band gap” e da área superficial do ST.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-11-30Bitstream added on 2014-06-13T20:50:24Z : No. of bitstreams: 1 amaral_d_me_bauru.pdf: 3079675 bytes, checksum: f8511d65e696a1107b5e2fc901da1073 (MD5) / Materiais cerâmicos supercondutores apresentam propriedades importantes para aplicações tecnológicas. A principal propriedade, resposta magnética depende fortemente da rota de síntese, método de processamento, e principalmente da estequiometria do material. No presente trabalho, foram estudadas algumas variações envolvidas nas condições de síntese de pós cerâmicos do composto Y'Ba IND. 2''Cu IND. 3''O IND. 7'-δ sintetizados do método Pechini. Com a finalidade de verificar-se amostras com o menor teor da fase secundária Carbonato de Bário (Ba'CO IND. 3'), utilizou-se as variações em pH em 3, 7 e 10 em amostras com e sem a utilização do ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) na síntese do precursos polimérico. Buscou-se também melhor compreender os processos físico-químicos presentes nas diferentes etapas da preparação das amostras. Ainda nesse estudo, fez-se tratamentos térmicos em 400 °C, 700 °C e 900 °C para uma avaliação qualitativa das partículas. Foi utilizado como fonte de cátions, óxidos de ítrio e cobre, além de carbonato de bário. Como agente complexante o ácido cítrico (AC) e como agente polimerizante e etilenoglicol (EG). A resina polimérica foi caracterizada usando-se análise térmica diferencial (DTG), Termogravimetria (TG) com acoplamento à espectrofotometria no Infravermelho (IRFT) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Tais caracterizações foram feitas de forma a relacionar a estrutura, condições de síntese e fenômenos que ocorrem em cada intervado de temperatura. O produto da pirólise da resina, denominado de puff, foi desaglomerado e calcinado a diferentes temperaturas, sob atmosfera ambiente, permitindo-se o acompanhamento da evolução das fases cristalográficas por difração de Raio-X (DRX), sendo a morfologia do pós, verificada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por meio dos dados obtidos... / Ceramic superconducting materials present significant properties for technological applications. These properties strongly depend on the synthesis routes, processing methods, and mainly on the chemical stoichiometry of the prepared compounds. In this work some steps and variations on the synthesis conditions on Y'Ba IND. 2''Cu IND. 3''O IND. 7'-δ (YBCO) were studied by using the Sol-Gel technique, known as the Pechini method. The influence of pH and the use of etilenodiaminotetracetic acid (EDTA) in the synthesis of the YBCO phase, as well as a possible formation of Ba'CO IND. 3, as a secondary undesirable phase were tested. Oxides and carbonates were used as metallic salts, acid citric (CA) and the ethylene-glycol (EG) were used as complexing agent and polymerization agent, respectively. The polymeric resin was characterized by differential thermal analysis (DTA/DSC) and thermogravimetric analysis (TG) associated with infrared spectroscopy (IRFT), trying to relate the polymer structure and the synthesis conditions for each temperature. After that, the polymeric gel was pyrolezed in a temperature of 200 °C, ground and heat-treated under different temperatures, allowing the study of the crystallographic phase evolution by using X-ray diffraction (XRD). The powder morphology was also analyzed by means of scanning electron microscopy (SEM). The obtained results indicated that the samples prepared using pH close to 7, without the use of EDTA under a temperature of 900 °C, presented smaller amount of secondary phases.

Com o objetivo de encontrar novas matrizes dopadas com terras raras para aplicação em dispositivos como amplificadores ópticos, o estudo da otimização da emissão dos íons de érbio (Er3+) no sistema Y2O3 Al2O3 SiO2 foi realizado. Pós, cuja composição é dada por (100-x) Y3Al5O12 (x) SiO2 (x varia de 0 a 70, considerando porcentagem em mol) e com concentração fixa de Er2O3 igual a 1% em mol, foram sintetizados via método Pechini modificado e tratados termicamente a 900 e 1000 &deg;C. Espectros de fotoluminescência (FL) na região do infravermelho próximo (transição 4I13/2 4I15/2 dos íons de Er3+) e espectros de up-conversion na região visível (2H11/2 + 4S3/2 + 4F9/2 4I15/2) foram medidos considerando excitação em 980 nm. Técnicas de caracterização como TG, DSC, DRX e FT-IR foram utilizadas para avaliar a cristalização e evolução das fases cristalinas em função da concentração de sílica (x) e da temperatura de tratamento térmico. As análises foram baseadas na comparação entre os dois diferentes solventes usados na preparação das resinas poliméricas: água e etanol. As condições ótimas encontradas para etanol são diferentes das condições encontradas quando água é usada como solvente, confirmando que as propriedades de FL na região do infravermelho próximo são bastante sensíveis às mudanças na estequiometria da matriz e às condições de processamento. A maior intensidade da emissão em 1540 nm foi observada em pós com x = 30 para etanol e x = 70 para água, tratados a 900 e 1000 &deg;C, respectivamente. Este resultado pode estar atribuído à combinação de baixa simetria e boa dispersão dos íons de Er3+ nestas matrizes. Os filmes foram preparados por evaporação por canhão de elétrons (PVD) a partir das pastilhas dos pós estudados. O estudo desses sistemas ainda é pouco reportado na literatura. A caracterização estrutural, morfológica e composicional dos filmes foi considerada com o intuito de avaliar a aplicação destes filmes como guias de ondas amplificadores. Além do elevado índice de refração, estes materiais também podem ser usados em estudos envolvendo efeitos fotoinduzidos. / In order to find a new Er-doped host for near infrared (NIR) optical amplifiers, a study on the optimization of the erbium emission ions in the Y2O3 Al2O3 SiO2 system was performed. (100-x) Y3Al5O12 (x) SiO2 powders (x varies from 0 to 70, in mol%) with a fixed Er2O3 concentration of 1.0 mol% were synthesized by a modified Pechini method and heat-treated at 900 and 1000 &deg;C. The photoluminescence (PL) spectra at 1540 nm of the 4I13/2 4I15/2 transition of Er3+ ions and the up-conversion spectra at visible region (2H11/2 + 4S3/2 + 4F9/2 4I15/2) upon 980 nm excitation were evaluated. Different techniques, such as thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), X-ray powder diffractometry (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were considered to evaluate crystallization and phase-evolution of the powders as a function of the silica content (x) and annealing temperature. The analyses were based on the comparison between two different solvents used in the preparation of the polymeric resins: ethanol and water. The optimal conditions for ethanol are quite different than the conditions for water used as solvent, confirming that the PL properties at the NIR region are highly sensitive to the changes in the host stoichiometry and processing conditions. The highest emission intensity at 1540 nm was observed for x= 30 for ethanol and x = 70 for water, treated at 900 and 1000 &deg;C, respectively. This result could be attributed to the combination of low symmetry and good dispersion of the Er3+ ions in these hosts. The films were prepared by electron beam evaporation (PVD) from the pellets of the powders studied. The study of these systems is still little reported in the literature. The structural, morphological and compositional characterization of the films was considered in order to evaluate the application of these films as waveguide amplifiers. In addition to the high refractive index, these materials can also be used in conditions involving photoinduced effects.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The CaYA3O7(CYAM) is an oxide belonging to the melilite family that shows luminescent properties when doped and/or codoped with rare earth ions. Several applications have been pointed out as temperature sensor, emergency light, sensing structural damage and solid-state light source for white LED’s. This material has been produced via state solid reaction, combustion synthesis (SHS) and sol-gel method. These methods have been shown some problems as high temperatures and huge time of calcination as well as presence of secondary phases. Pechini method was used in the present work to produce CYAM undoped and doped with rare earth ions aiming to solve these problems. The main aims are preparing the material via this method showing that it has advantages, as compared to previous methods, and to study the luminescence properties of CYAM. The optimum synthesis conditions were determined to be at 1000°C/4h. The synthesized particles are within the submicrometers size range with and irregular shape due to coalescence effect. The undoped CYAM presented luminescence emission in the blue region and this is the first time that this feature is reported. The emission spectra analysis pointed that at least six individual bands composed the intrinsic emission of CYAM and that peaks at 2,57, 2,94 and 3,23 eV were responsible for most of the emitted light. The excitation spectra and lifetime measurements analysis showed that the main emissions are due to F and F+ centres in the matrix. The self-trapping emission was found to be located at 4,40 eV with the exciton creation energy at 6,50 eV. The band gap energy was also determined and it was found to be 6,80 eV. The spectra of the doped CYAM samples showed that all rare earth ions prefer to substitute at Ca/Y site exhibiting spectra that are characteristic of low symmetry sites. Finally, the data obtained from the excitation and emission spectra of doped samples supplemented by the exciton and band gap energies allowed to build a diagram with energy position of all 4f n and 4f n-15d1 ground states for divalent and trivalent lanthanides. This model predicted with reasonable accuracy the 4f-5d1 transition for Tb3+ and Pr3+, besides charge transfer band for Sm3+. The energy diagram can be used to interpret various luminescence characteristics of CYAM. / O CaYA3O7 (CYAM) é um material que pertence a família de compostos com estrutura da melilita e apresenta propriedades luminescentes quando dopado e/ou codopado com íons terra raras. Várias aplicações como sensores de temperatura, sinais de emergência, sensores de danos estruturais e para construção de LED’s de cor branca tem sido apontadas para o CYAM. Este material tem sido produzido via síntese do estado sólido, método de combustão e sol-gel convencional. Estas rotas apresentam problemas como altas temperatura, tempos de tratamento térmico ou presença constante de fases indesejáveis. Visando solucionar este problema foi proposto a produção do CYAM dopado e não dopado pela rota Pechini. Análises térmicas combinadas com medidas de difração de raios-X mostraram que a melhor rota de produção para o material era o tratamento térmico da amostra com patamar de 1000°C por 4h. Por esta rota são produzidas partículas submicrométricas com morfologia irregular devido ao efeito de coalescencia. Os estudos ópticos da amostra não dopada mostraram que a mesma apresenta uma emissão luminescente na região do azul. Esta característica não tinha sido relatada na literatura até este trabalho. Através da análise do espectro de emissão foi possível determinar que ao menos 6 bandas componha a emissão intrínseca do CYAM e que os picos em 2,57, 2,94 e 3,23 eV eram responsáveis pela emissão principal. Através da análise dos espectros de excitação e de medidas de tempo de vida mostrou-se que as emissões principais eram devido a presença de centros F e F+ na matriz. Também foi possível mostrar que a emissão do exciton auto-armadilhado é localizada em 4,40 eV e que a energia de formação de éxciton está localizada em 6,50 eV. A energia de gap do CYAM foi determinada em 6.80 eV. Os espectros de emissão e excitação das amostras dopadas mostraram que os íons terra raras tem preferência em ocupar o sítio de Ca/Y que tem baixa simetria. Por fim, com os dados obtidos dos espectros de excitação das amostras dopadas e com os dados de energia de formação do éxciton e da energia de gap foi possível construir um esquema que mostra a posição em energia dos níveis fundamentais e 1º estado excitado das configurações 4f n e 4f n--15d1 para os lantanídeos trivalentes e divalentes na matriz do CYAM. Este modelo previu com razoável exatidão as energias das transições 4f-5d1 para os íons de Pr3+ e Tb3+. O diagrama de energia poderá ser utilizado para facilitar a interpretação dos vários modelos de luminescência para o CYAM.

Orientador: João Carlos Silos Moraes / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo a síntese e caracterização estrutural de filmes finos a base de TeO2 usando o método Pechini. Os filmes finos foram produzidos seguindo a estequiometria 80TeO2–20Li2O (% molar), utilizando como precursores metálicos o ácido telúrico (H6TeO6) e o carbonato de lítio (Li2CO3). Os materiais precursores foram solubilizados em solução aquosa de ácido cítrico sob aquecimento para obtenção de um citrato metálico, o qual foi acrescido de etilenoglicol para polimerização. A resina polimérica obtida foi depositada sobre dois diferentes substratos, vidro e silício cristalino, pela técnica de spin-coating, para a obtenção dos filmes finos. Em substratos de vidro, a pirólise ocorreu a 300°C e o tratamento térmico foi realizado à 400°C e nos substratos de Si, os filmes foram pirolisados a 500°C e tratados termicamente em 600°C. A caracterização dos filmes foi realizada por meio das técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva e Raman. Os filmes obtidos apresentaram espessuras da ordem de micro a nanômetros e, dos dados de Espectroscopia de Energia Dispersiva, foi possível acompanhar a transformação do Te metálico para as fases do TeO2. Dos dados de difração de raios X e Raman foi possível identificar e observar a transição entre as fases γ e α-TeO2. A qualidade dos filmes finos obtidos usando a rota estabelecida neste trabalho, demonstra a viabilidade da produção de filmes finos a base de tel... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this work is the synthesis and structural characterization of thin films based on TeO2 using the Pechini method. The thin films were produced following the stoichiometry 80TeO2-20Li2O (mol%) using telluric acid (H6TeO6) and lithium carbonate (Li2CO3) as metallic precursors. The precursor materials were solubilized in aqueous solution of citric acid under heating to obtain a metal citrate, which was added with ethylene glycol for polymerization. The obtained polymer resin was deposited on two different substrates, glass and crystalline silicon, by the spin-coating technique, to obtain the thin films. On glass substrates, the pyrolysis occurred at 300°C and the heat treatment was performed at 400°C, and on the Si substrates, the films were pyrolyzed at 500°C and thermally treated at 600°C. The films were characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, dispersive energy and Raman spectroscopy. The films obtained presented thicknesses of the order of micro to nanometers and, from the data of Dispersive Energy Spectroscopy, it was possible to follow the transformation of the metallic Te to the phases of TeO2. From the X-ray and Raman diffraction data it was possible to identify and observe the transition between the γ and α-TeO2 phases. The quality of the thin films obtained through the route established in this work, demonstrates the practicability of the preparation of tellurium based thin films by the Pechini method. / Mestre

Neste trabalho investigou-se a influência da adição dos ânions cloreto, fluoreto e sulfato nas propriedades físico-químicas de nanopós de zircônia sintetizada pelo método Pechini. Análises de fluorescência de Raios-X, difração de Raios-X, espectroscopia no infravermelho, área de superfície específica, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica, calorimetria diferencial por varredura, amplitude sônica eletrocinética e dilatometria foram realizadas para caracterizar os pós sintetizados. Os resultados obtidos mostraram que o tratamento térmico realizado para a obtenção dos pós retirou os ânions cloreto e fluoreto da composição química final da zircônia enquanto o ânion sulfato permaneceu. Mesmo sendo retirados os ânions cloreto e fluoreto influenciaram no processo de cristalização da zircônia modificando o tamanho de cristalito obtido. A permanência do ânion sulfato na composição química da zircônia se deve à maior energia de ligação com o cátion Zr 4+ assim, observou-se uma maior influência deste ânion no processo de cristalização. Isso permitiu a formação de cristalitos menores e a estabilização da fase tetragonal da zircônia. Em todos os casos, as análises mostraram que a influência dos ânions se deu por segregação dos mesmos na superfície da zircônia o que, principalmente no caso do ânion sulfato, tende a reduzir a energia da superfície da zircônia através do aumento da área de superfície específica. Verificou-se também que o ânion sulfato pode ser retirado da superfície da zircônia através da lavagem do pó em meio básico. Esse procedimento permitiu aumentar a área de superfície específica e tende a melhorar sua sinterabilidade. / In this study was investigated the influence of the addition of the chloride, fluoride and sulfate anions in the physico-chemical properties of zirconia nanopowders synthesized by the Pechini method. Analyses of X-ray fluorescence, X-ray diffraction, infrared spectroscopy, specific surface area, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry, electrokinetic sonic amplitude and dilatometry were performed to characterize the synthesized powders. The results showed that the heat treatment performed to obtain the powders removed the chloride and fluoride anions from the final chemical composition of the zirconium whereas the sulfate anion anion remained. Despite the chloride and fluoride anions removal, they influenced the crystallization process of the zirconium, modifying the size of the crystallite obtained. The permanence of the sulfate anion in the chemical composition of the zirconia is due to the higher binding energy with the Zr 4 + cation, thus it was observed a greater influence of that anion in the crystallization process. That allowed the formation of smaller crystallites and the stabilization of the tetragonal phase of the zirconia. In all of the cases, the analyses showed that the influence of the anions occurred by their segregation on the surface of the zirconia which, particularly in the case of the sulfate anion, tends to reduce the surface energy of the zirconium by increasing the specific surface area. It was also found that the sulfate anion can be removed from the surface of the zirconia by washing the powder in a basic medium. That procedure increased the specific surface area and it tends to improve its sinterability.