A utilização de novas rotas de síntese de materiais nanoestruturados tem levado à obtenção de materiais apresentando novas propriedades e aplicações. O presente trabalho teve como principal objetivo realizar a síntese e a caracterização de nanopartículas de óxido de vanádio obtidas pelo método da decomposição de peróxido utilizando o tratamento hidrotermal. Por meio do controle do tempo e da temperatura de síntese, foi possível obter nanoestruturas de pentóxido de vanádio com diferentes fases cristalinas e morfologias. Os resultados de espectroscopia Raman e difração de raios X (DRX) mostraram que o tratamento hidrotermal da solução em temperaturas de até 180oC, durante 2 horas, leva à formação da fase V2O5nH2O monoclínica, apresentando uma orientação preferencial na direção 00l. A partir desta temperatura, o material obtido passou a ter a fase ortorrômbica perdendo sua orientação preferencial. Através das medidas de termogravimetria (TG) foi observado que, dependendo da condição de síntese, as amostras apresentam diferentes quantidades de moléculas de água (H2O) intercaladas em sua estrutura. Imagens de microscopia eletrônica mostraram que as nanoestruturas obtidas podem possuir a forma de fitas, fios ou bastões. Utilizando a técnica de espectroscopia de absorção de raios X (XAS), foi possível verificar a presença de íons de V4+ nas amostras de fase monoclínica, o que não foi observado naquelas que possuem estrutura ortorrômbica. Pela técnica de XAS também foi possível constatar que as amostras de estrutura ortorrômbica possuem menor grau de desordem ao redor do átomo de vanádio. O estudo do mecanismo de crescimento da nanoestrutura de V2O5nH2O mostrou que ocorre um crescimento lateral, o qual pode ser descrito pelo mecanismo denominado Coalescência Orientada ou Oriented attachment (OA). Finalmente, através da decomposição do peróxido de vanádio, foi possível obter compostos vanadatos contendo cátions de Na+ em sua estrutura. / The use of new routes for nanostructured materials synthesis has lead to materials with new properties and applications. This PhD project aimed to realize the synthesis and the characterization of vanadium pentoxide nanoparticles obtained by peroxide decomposition using the hydrothermal treatment. By controlling synthesis time and temperature it was possible to achieve vanadium pentoxide nanoparticles with different crystalline phases and orphologies. The results of Raman spectroscopy and X-ray diffraction (XRD) showed that the hydrothermal treatment of the solution at temperatures up to 180oC for two hours leads to formation of the V2O5nH2O monoclinic phase with a preferential orientation on 00l direction. From this temperature on the material obtained began to present the orthorhombic phase misleading its preferential orientation. Through thermogravimetry (TG) measurements it was seen that depending on the synthesis condition the samples contains different amounts of water molecules (H2O) interleaved in their structure. Images of transmission electron microscopy (TEM) showed that the V2O5nH2O compound could have different morphologies such as ribbons, wires and rods. From X-Ray Absorption spectroscopy (XAS) measurements, it was observed the presence of V4+ ions in the monoclinic phase samples, which was not observed on orthorhombic structure samples. Through the XAS technique was also observed that the orthorhombic structure samples have a lower degree of disorder around the vanadium atom. Regarding the growth mechanism of these nanostructures, it was possible to verify that has been a wide growth which can be explained by the mechanism denominated Oriented Attachment (OA). Finally, through vanadium peroxide decomposition vanadates compounds containing Na+ cation in its structure were carried out.

Neste trabalho, investigamos o comportamento da emissão de fotoluminescência (PL) e a evolução estrutural de diferentes sistemas de nanopartículas em função dos parâmetros utilizados em sua obtenção. O mecanismo básico de emissão de PL desses sistemas torna possível enquadrálos em dois grupos básicos. No primeiro caso (Ge implantado em SiO2 e Si implantado em Si3N4), a origem da PL emitida é devido à presença de centros de defeitos radiativos localizados majoritariamente na interface das nanopartículas com a matriz. No segundo (Tb e Eu implantados em SiO2), a PL tem sua origem em transições eletrônicas de níveis atômicos dos íons de Terras Raras implantados. Para o sistema de nanopartículas de Ge imersas em SiO2, íons de Ge foram implantados com uma energia de 120 keV em um filme de SiO2 de 320 nm de espessura, mantido a uma temperatura constante entre RT e 350 ℃. A fluência implantada foi de 0,3 a 2,2 x 1016 Ge/cm². Posteriormente, as amostras foram submetidas a um tratamento térmico a 900 ℃ em uma atmosfera de N2 por 15 a 120 min, para a formação das nanopartículas bem como a passivação dos defeitos presentes no óxido, produzidos durante a implantação. Como consequência, duas bandas de PL foram observadas, uma centrada em 310 nm e a outra, com uma intensidade de PL muito superior à primeira, em 390 nm. Dentre as diferentes combinações de fluência e temperatura de implantação e tempo de recozimento, foi observado que a maior intensidade de PL obtida foi das amostras implantadas a 350 ℃ com 1,2 x 1016 Ge/cm² e recozidas por 2 h. Nessas condições, a intensidade de PL obtida foi cerca de 4,5 vezes superior a resultados publicados anteriormente. Medidas de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) revelaram que, nessas condições, foram formadas nanopartículas com um tamanho médio menor que as obtidas através da implantação a temperatura ambiente RT. Medidas de espectroscopia por retroespalhamento de Rutherford (RBS) evidenciam que os átomos de Ge implantados não difundem significativamente para as interfaces, apesar do recozimento a alta temperatura ao qual as amostras foram submetidas, no entanto, é observado um pequeno estreitamento no perfil de concentração, devido à nucleação das nanopartículas durante o recozimento. Com relação ao sistema de Si em Si3N4, íons de Si foram implantados em um filme de Si3N4 de 340 nm de espessura, com uma energia de 170 keV, com os substratos mantidos a uma temperatura constante entre RT e 400 ℃. A fluência implantada variou de 0,5 a 2,0 x 1017 Si/cm². Posteriormente, as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em uma faixa de temperaturas de 350 a 900 ℃, em diferentes atmosferas (N2, Argônio e forming gas) e por tempos que variaram de 15 a 120 min. A intensidade máxima de PL foi obtida para amostras implantadas com 1 x 1017 Si/cm² a 200 ℃ e recozidas a 475 ℃ por tempos de 30 a 120 min. Os resultados das medidas de TEM indicam a presença de nanopartículas de Si amorfo em toda a extensão do filme. No que diz respeito ao sistema de Terras Raras (Tb e Eu) implantados em SiO2, os íons foram introduzidos na matriz pela implantação realizada a uma energia de 100 keV e uma fluência de 3 x 1015 íons/cm², mantendo a temperatura do substrato entre RT e 350 ℃. Mesmo em amostras como implantadas (sem recozimento) foi observada uma intensa emissão de PL. Medidas de TEM revelaram a formação de nanopartículas para as amostras implantadas a quente. Posteriormente, as amostras foram tratadas termicamente por 1 h em atmosferas de N2, O2 e argônio em uma faixa de temperaturas de 500 a 800 ℃. Medidas de PL mostram que a temperatura de recozimento ideal é 500 ℃ para ambos os tipos de íons implantados. Para o Tb, a melhor temperatura de implantação foi 200 ℃, e a atmosfera de recozimento não influiu nos resultados observados. Para o Eu, a temperatura de implantação não teve papel significativo na PL após os recozimentos. Todavia, a atmosfera de recozimento teve um papel chave. Amostras implantadas em N2 apresentaram uma larga banda de emissão de PL (de 370 a 840 nm). Para amostras recozidas em O2, uma larga banda de emissão na região do azul-verde foi observada, junto com linhas de emissão na região do vermelho. Medidas de PL a baixas temperaturas revelaram a influência da temperatura da amostra na intensidade da PL. / In the present work, we have studied the photoluminescence (PL) emission and the structural properties of two kinds of systems. In the first one (Ge implanted in SiO2 and Si implanted in Si3N4), the PL has its origin in radiative states localized mainly on the interface between the nanoparticles and the matrix. In the second one (Tb and Eu implanted into SiO2), the PL has its origin in the electronic transitions of the atomic energy levels of the implanted rare-earth ions. For the Ge in SiO2 system, Ge was implanted in a 320 nm SiO2 film with an energy of 120 keV and at temperatures ranging from RT up to 600 ℃. The implanted fluence was varied from 0.3 up to 2.2 x 1016 Ge/cm². In order to create the nanostructures, a 900 ℃ anneal was performed with times ranging from 15 to 120 min. As a consequence, two PL bands were observed, one at 305 nm and the second one with a much higher yield at 385 nm. From the different combinations of implanted fluence, implantation temperature and annealing time, we have observed that the most intense PL yield was obtained when the implantation temperature was of 350 ℃, the implanted fluence of 1.2 x 1016 Ge/cm² and the annealing time of 2 h. Under these conditions, the obtained PL yield was 4.5 times larger than the ones obtained at RT implantation. Transmission electron microscopy (TEM) observations indicate that under these conditions, smaller nanocrystals were obtained in comparison with the ones implanted at RT. The RBS results show that the Ge atoms do not diffuse significantly, despite the high temperature of annealing that the sample was submitted. However, a narrowing of the Ge distribution was observed as a result of the clustering process. Concerning the Si in Si3N4 system, the Si excess was introduced in a 340 nm thick Si3N4 matrix by a 170 keV implantation, performed at different temperatures, with fluences of 0.5 to 2 x 1017 Si/cm². The annealing temperature was varied between 350 and 900 ℃ in order to form the Si precipitates. PL measurements show the existence of two superimposed bands centered around 760 and 900 nm. The maximum PL yield was obtained at the following conditions: fluence of 1 x 1017 Si/cm², implantation temperature of 200 ℃, annealing temperature of 475 ℃. TEM observations show the formation of amorphous Si nanoclusters and their evolution with the annealing temperature. Concerning rare-earth ions (Tb and Eu) implanted in SiO2, the ions were introduced in the matrix by a 100 keV implantation performed at different temperatures, with a fluence of 3 x 1015 ions/cm². The as-implanted samples already present a strong PL emission, even before the thermal treatments. Also, nanoparticles were formed during the hot implantation process without further annealing, as revealed by TEM measurements. The annealing was performed for 1 h in atmospheres of N2, O2 or Ar, with temperatures that varied between 500 and 800 ℃. PL measurements show that the optimal annealing temperature is 500 ℃ for both types of ions. For Tb, the optimal implantation temperature was 200 ℃, and the annealing atmosphere did not influenced on the final results. For Eu, the implantation temperature did not play a significant influence in the PL after the thermal annealing. However, the annealing atmosphere played a key role. Samples annealed in N2 presented a broad PL band, ranging from 370 up to 840 nm. For samples annealed in O2, a broad PL band in the blue-green region was observed, together with emission lines in the red region of the spectra. Low temperature PL measurements show the influence of the sample temperature on the PL intensity.

Nowadays, a lot of studies are concentrate on graphene and graphene-like preparation, due to the broad application area of these materials. Preparation of high quality graphene with less impurities and defects is essential for graphene performance on electric, optics and bio-devices. The first study developed in this thesis contribute for high quality CVD graphene growth with continuous surface and impurities-free. Therefore, it was proposed an optimization on PMMA-based transfer process. Results showed that adding a second PMMA layer properly diluted (15% in anisole, which resulted in a 1.35% PMMA layer) produces higher quality graphene with fewer PMMA residues, non-cracked surface and lower sheet resistance. In the second study we reported investigations regarding ALD and spray technique deposition of Al2O3 to produce patterned graphene through area-selective CVD growth. ALD deposition was carried out using 120 and 200 cycles with 30 and 45 seconds of purging time. Al2O3 layers deposited with 200 cycles were stable and higher quality when compared with Al2O3 layers deposited with 120 cycles. Higher quality graphene was grown on copper substrate patterned using 45 seconds of purging time. It was observed that lower purging time lead to copper contamination by by-products which contaminated graphene during growth step. Results regarding AlCl3 spraying in order to deposit Al2O3 layers indicated that precursor concentration and deposition time had great influence on graphene and passivation layer final properties. The optimum concentration was found at 5mg/mL; lower concentration led to deposition of incomplete Al2O3 layers and higher concentration led to solid formation which hindered the precursor solution adhesion on copper foil. High quality graphene was grown on passivated copper using lower deposition times. Finally graphite and graphene-like structures were synthesized from double process which consisted of prior hydrothermal carbonization at 250 .C with subsequent pyrolysis at 500-1500.C. Results showed the determinant role of hydrothermal carbonization on graphitic structures formation with onion-like and graphene- like morphology. Direct pyrolysis of coconut coir dust led to an amorphous carbon material independently of pyrolysis temperature. / Atualmente muitos estudos se concentram na obtenção de grafenos e materiais grafeno-like devido a vasta área de aplicação destes materiais. A preparação de grafenos de melhor qualidade, com menor presença de impurezas e defeitos é crucial para que estes materiais tenham bom desempenho em dispositivos elétricos, ópticos e bio-dispositivos. O primeiro estudo desenvolvido nesta tese pretende contribuir para a obtenção, por deposição química em fase vapor (CVD), de grafenos com superfície contínua livre de trincas e impurezas e melhores propriedades elétricas. Por isso, foi proposto a otimização da rota de transferência baseada em PMMA, via adição de uma segunda camada do polímero diluído em 15% em anisol, o que resultou em uma camada de PMMA 1.35%. Observamos que a adição de uma segunda camada corretamente diluída resultou em um filme de grafeno com maior continuidade, menos impurezas proveninentes do polímero e menor resistência da folha. No segundo estudo reportamos o crescimento de grafeno CVD em substrato de cobre pré-passivado por deposição de camada atômica (ALD) e técnica de spray. Para a técnica de ALD foram feitas deposições com 120 e 200 ciclos com 30 e 45 segundos de purga. As camadas de Al2O3 depositadas com 200 ciclos foram de maior qualidade e resistiram ao processo de transferência. Já o grafeno de maior qualidade foi obtido em substrato no qual o tempo de purga foi realizado com 45 segundos. Observamos que com tempo de purga menor (30segundos) o substrato de cobre sofreu contaminação durante o processo de deposição o que levou a contaminação do grafeno. Pela técnica de spray os resultados indicaram que a concentração da solução do precursor e o tempo de desposicao foram determinantes na qualidade da camada passivante e do grafeno. A concentracao otima encontrada foi de 5mg/mL; concentracoes menores levaram a deposicao de camadas de Al2O3 incompletas e concentracoes maiores levaram a formacao de solido prejudicando a adesao da solucao no substrato. Os grafenos crescidos nos substratos passivados com menor tempo de deposicao apresentaram maior qualidade. Por fim estudamos a obtencao de estruturas grafite/grafeno-like a partir de um processo que consistiu de carbonizacao hidrotermica a 250.C com posterior pirolise de 500-1500.C. Os resultados mostraram o papel determinante da carbonizacao hidrotermica na obtencao de estruturas grafiticas com morfologia onion-like e grafeno-like pirolisadas a 1500.C enquanto que a pirolise direta do po de coco levou a formacao de um material predominantemente amorfo independente da temperatura de tratamento.

Submitted by Kamila Costa (kamilavasconceloscosta@gmail.com) on 2015-08-06T14:48:56Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Zeane V Borges.pdf: 2189307 bytes, checksum: 3fce099edb43ceed11ff4ab744e1f3f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-08-07T14:07:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Zeane V Borges.pdf: 2189307 bytes, checksum: 3fce099edb43ceed11ff4ab744e1f3f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-08-07T14:08:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Zeane V Borges.pdf: 2189307 bytes, checksum: 3fce099edb43ceed11ff4ab744e1f3f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-07T14:08:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Zeane V Borges.pdf: 2189307 bytes, checksum: 3fce099edb43ceed11ff4ab744e1f3f5 (MD5) Previous issue date: 2015-06-08 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / The nanostructured SnSe2 alloy was produced by Mechanical Alloying technique and their structural, thermal and optical properties were investigated by x-ray diffraction (XRD) combined with Rietveld Method (RM), differential scanning calorimetry (DSC), absorbance measurements and photoacoustic absorption spectroscopy (PAS). After characterized in the as milled conditions, the sample was annealed at 450˚C in order to evaluate the influence of the interfacial component in their physical properties. The XRD measurements allowed structurally characterize the samples, as well quantify the volume fractions occupied by crystalline and interfacial components. The DSC measurements showed that the melting process of SnSe2 phase, occurs in two-step for both samples. The UV–Vis absorption spectrum showed direct allowed transitions for milled and annealed samples, with band gap of 1.02 eV and 1.48 eV, respectively. Moreover, electronic transition of type direct forbidden was found in the sample annealed with optical band gap of 0.94 eV. PAS measurements provided the thermal diffusivity (𝛼𝑠) for both samples. A reduction of 45% in the thermal diffusivity value of milled sample was observed, when compared with the annealed sample. / A liga nanoestruturada SnSe2 foi produzida pela técnica Mechanical Alloying e suas propriedades estruturais, térmicas e ópticas foram investigadas por difração de Raios X (DRX) combinado com o Método de Rietveld (MR), calorimetria diferencial de varredura (DSC), medidas de absorbância óptica e espectroscopia de absorção fotoacústica (PAS). Após caracterizada nas condições como moída, a amostra foi tratada termicamente na temperatura de 450˚C a fim de avaliar, a influência da componente interfacial nas suas propriedades físicas. As medidas de DRX permitiram caracterizar estruturalmente as amostras, bem como quantificar as frações volumétricas ocupadas pelas componentes cristalina e interfacial. Medidas de DSC mostraram que o processo de fusão da fase SnSe2, ocorre em duas etapas para ambas as amostras. Os espectros de absorção UV-Vis mostraram transições diretas permitidas para as amostras moída e tratada termicamente, com energias de band gap de 1.02 eV e 1.48 eV, respectivamente. Além disso, transição eletrônica do tipo proibida direta foi encontrada na amostra tratada com energia de band gap de 0.94 eV. Medidas de PAS forneceram o valor da difusividade térmica (𝛼) para ambas as amostras. Uma redução de aproximadamente 45% no valor da difusividade térmica da amostra moída, quando comparada com a amostra tratada termicamente, foi observada.

Este trabalho teve como objetivo a síntese e caracterização de sílicas mesoporosas suportadas com níquel para atuarem como catalisadores na hidrogenação de óleos vegetais. Foram escolhidas as sílicas mesoporosas ordenadas do tipo SBA-15 e FDU-1, sintetizadas a partir de TEOS como fonte de sílica e copolímeros triblocos como agentes direcionadores de estrutura em meio HCl. O Ni(NO3)2.6H2O foi utilizado como fonte de metal, cuja solução aquosa com a concentração de níquel desejada foi adicionada à sílica antes da remoção do molde polimérico, originando os precursores dos catalisadores. Após a impregnação, as amostras foram submetidas à calcinação sob atmosfera de ar, gerando o precursor na forma de óxido que ao ser tratado com H2 é reduzido Nio , forma ativa do catalisador. As técnicas de termogravimetria, termogravimetria derivada, difração de raios X a alto e baixo ângulo, isotermas de adsorção de nitrogênio e absorção atômica foram empregadas para a caracterização destes materiais. A TG/DTG foi utilizada para a simulação das melhores condições de calcinação/redução. As amostras foram calcinadas em um forno tubular com controlador de temperatura. Os ensaios de DRX confirmaram a fase NiO após calcinação e a fase Nio na redução, por termogravimetria. A difração por raios X, confirmou a presença da fase Ni . Os resultados dos ensaios de difração de raios X a baixo ângulo indicaram que com teores de Ni de até 10%, não há modificação na estrutura dos materiais SBA-15 e FDU-1. As isotermas de adsorção de nitrogênio são do tipo IV, características de materiais mesoporosos. Os teores de níquel foram medidos por absorção atômica. Os valores de áreas superficiais dos materiais com 10% de Ni foram superiores a 300 m2 /g, sugerindo que tais materiais são promissores para prosseguir com os estudos e efetivamente testá-los como catalisadores na hidrogenação de óleos vegetais / This work aimed at the synthesis and characterization of mesoporous silica supported with nickel to act as catalysts in the hydrogenation of vegetable oils. The SBA-15 and FDU-1 were chosen as mesoporous ordered silica types, synthesized from TEOS as a source of silica and tribloco copolymers as molded agents of the structure in the midst HCl. The Ni(NO3)2.6H2O was used as a source of metal, whose aqueous solution with the desired concentration of nickel has been added to the silica before the removal of mold polymer, forming the catalytic precursors. After impregnation, the samples were subjected to calcination under air atmosphere, creating the precursor in the oxided form which being treated with H2 is reduced to Nio , active form of the catalyst. The TG techniques, thermogravimetric derived, X-ray diffraction at high and low angles, nitrogen adsorption isotherms, and atomic absorption spectrometry were used to characterize these materials. The TG / DTG were used for the simulation of best calcination / reduction conditions. The samples were calcined in a tubular oven with temperature controller. The DRX tests confirmed the NiO phase after calcination and Nio phase in the reduction by TG. The SAXS results indicated that Ni levels up to 10% do not change the material structures such as SBA-15 and FDU-1. The nitrogen adsorption isotherms are the IV type, characteristics of mesoporous materials . The nickel levels were measured by atomic absorption spectrometry. Surface area values for materials with Ni10% were greater than 300 m2 / g, suggesting that such materials are promising to proceed with the studies and test them effectively as catalysts in the hydrogenation of vegetable oils

Orientadores: Fernando Iikawa, Odilon Divino Damasceno Couto Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-29T15:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MirandaLaHera_VladimirRoger_M.pdf: 7239733 bytes, checksum: 1e843140547afd4fb68e666db8a03911 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho foram estudadas as propriedades ópticas de nanofios (NWs) semicondutores InAsP/InP na fase Wurzita, crescidos pelo método Vapor-Liquid-Solid (VLS) no sistema Chemical Beam Epitaxy (CBE). As medidas ópticas foram realizadas por espectroscopia de fotoluminescência em ensembles e nanofios individuais, por macro e micro-fotoluminescência. O interesse pelas ligas de InAsP é que elas apresentam energia do gap na faixa de infravermelho próximo, uma faixa espectral utilizada para a tecnologia de telecomunicações bem como em fabricação de detetores de compostos de carbono nocivos, pois eles apresentam absorção óptica nessa faixa. Além disso, InAsP na forma de estruturas na escala nanométrica, em particular, em NWs, além de ter a fase cúbica estável, que ocorre em todos os fosfetos e arsenetos de compostos III-V, a fase hexagonal wurtzita é também observada. A maioria de suas propriedades na estrutura wurtzita não ainda foi investigada em detalhes. Os nanofios heteroestruturados contendo InAsP e InP na fase wurtzita não são bem conhecidos também. O ponto principal desta tese é, portanto, investigar as propriedades ópticas desses compostos na forma de nanofios, que estão na fase wurtzita, e estudar a emissão óptica destas heteroestruturas, onde envolve o efeito de confinamento quântico, o qual pode ser utilizado para sintonizar o comprimento de onda da emissão. Investigamos NWs de ligas de InAsP com três composições diferentes, mudando o fluxo de arsina e fosfina, que foram crescidos usando três tamanhos de nanopartículas de catalizadores de Au diferentes de 2, 5 e 20 nm. Observamos que a forma do nanofio depende do tamanho de nanopartículas de Au. Para menores tamanhos, obteve-se uma forma de torre, enquanto que para o maior, a forma de agulha. A concentração de P é de cerca de 50% estimada por espectroscopia de fotoluminescência e de energia dispersiva de raios-X. A emissão óptica é de cerca de 1.5 µm, adequada para aplicação em dispositivos de telecomunicações. Nos NWs heteroestruturados de InAsP/InP, investigamos as amostras com tempos de inclusão diferentes de InAsP (2, 5, 10, 20 e 40 s) no InP, e elas foram crescidas com diferentes tamanhos de nanopartículas de Au (2, 5 e 20 nm) utilizadas como catalisador. Nessas amostras, todos os nanofios apresentam a forma de uma agulha. Os espectros de macro e micro-fotoluminescência mostram fortes emissões ópticas atribuídas à camada de InAsP e variam entre 800-1000 nm. A energia de emissão depende da quantidade de InAsP de acordo com o efeito de confinamento quântico. Também, observamos várias linhas estreitas nos espectros de micro-fotoluminescência de nanofios individuais atribuídos aos estados localizados das camadas InAsP. Essas linhas são provenientes de duas regiões, sendo uma delas da camada de InAsP axial catalisado e uma segunda, da camada lateral de InAsP devido ao crescimento epitaxial. Este resultado mostra que os NWs de InAsP/InP apresentam alta qualidade cristalina e são sistemas promissores para a aplicação em dispositivos ópticos / Abstract: In this work, we studied the optical properties of wurtzite phase InAsP alloy nanowires (NWs) and InAsP/InP heterostructure nanowires grown by Vapor-Liquid-Solid (VLS) method in a Chemical Beam Epitaxy (CBE) system. The optical measurements were carried out by photoluminescence spectroscopy in ensemble and single NWs by macro and micro-photoluminescence techniques. The interest for InAsP alloys is that they present gap energy in the near infra-red, a spectral range commonly used for the telecommunication technology as well as for harmful carbon compounds detection sensors, since their optical absorption is in the same energy range. Furthermore, the InAsP in nanoscale structures, in particular, in NWs, in addition to the stable cubic phase, which occurs in all other phosphide and arsenide III-V compounds, hexagonal wurtzite phase is also observed. Most of the properties of their wurtzite structure has not been investigated in details yet. The heterostructure NWs containing InAsP and InP in wurtzite phase are not deeply known as well. The main purpose of this thesis is, therefore, to investigate the optical properties of this compounds in NW forms, which present wurtzite phase, and to study the optical emission from the heterostructures, where the quantum confinement effect can also be used to tune the emission wavelength. We investigated InAsP alloy NWs with three compositions changing the arsine and phosphine flux and they are grown using three sizes of Au-nanoparticle catalyst, 2, 5 and 20 nm. We note that the NW shape depends on the Au-nanoparticle size. For small size, a tower-like shape was observed, while for large one, the needle-like one. The P content of the samples is around the 50 % estimated by the photoluminescence and by Energy-Dispersive X-ray spectroscopy. The optical emission is around 1.5 µm, appropriate for telecommunication device applications. For InAsP/InP heterostructure NWs, we investigated samples with different InAsP time deposition (2, 5, 10, 20 and 40 s) onto the InP and they were grown with different Au-nanoparticle size (2, 5 and 20 nm) used as catalyst. In these samples, all nanowires present needle-like shape. The macro and micro-photoluminescence spectra show strong optical emissions in 800-1000 nm range attributed to the InAsP layer emissions. The emission energy depends on the amount of InAsP according to the quantum confinement effect. We observed several sharp lines in the micro-photoluminescence spectra of single NWs attributed to the localized states of the InAsP layers. They come from two regions, one of them from the axial catalyst InAsP layer and second one, from the lateral InAsP epitaxial growth layer. The result shows that the InAsP/InP heterostructures NWs grown by VLS method in the CBE system present high crystal quality and are promising structure for optical device applications / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1247651/2013 / CAPES

Este trabalho trata do estudo da eletrodeposição de filmes finos e nanofios magnéticos compostos de cobalto, níquel e molibdênio. Foi avaliada a influência da composição química das soluções utilizadas nas propriedades do material obtido. O uso de uma célula de Hull com eletrodo cilíndrico rotativo permitiu também que fosse estudado com mais detalhe o mecanismo de eletrodeposição da liga CoNiMo. Os filmes finos magnéticos de CoNi e CoNiMo foram eletrodepositados galvanostaticamente utilizando soluções contento citrato ou glicina como aditivo. Composição, microestrutura, morfologia e propriedades magnéticas dos depósitos foram analisados e a influência da composição das soluções e das densidades de corrente aplicadas foi avaliada. Soluções contendo citrato e/ou baixo pH não resultaram em filmes com boas propriedades. O uso de glicina e pH 7 resultou em filmes amorfos e com melhores propriedades magnéticas: magnetização de saturação de 1,2 T e coercividade de 50 Oe. Com o uso da célula de Hull rotativa foi possível avaliar como variava a composição da liga e as densidades de corrente parciais de cada um dos elementos. Notou-se que a deposição de Ni era menor quanto maior a concentração de Co+2 na solução e que o aumento na concentração de glicina favorece a deposição de Co e Mo e prejudica a deposição de Ni. Além disso, a deposição de Mo foi mais influenciada pela concentração de Co+2 do que pela de Ni+2. Tais observações podem ser analisadas com base nos mecanismos já propostos para deposição de Co, Ni e Mo. Nanofios das ligas CoNi e CoNiMo foram preparados através de eletrodeposição potenciostática utilizando membranas comerciais de alumina como molde. Glicina foi utilizada como agente complexante nos eletrólitos. Fios amorfos com diâmetro médio de 200 nm e até 50 µm de comprimento foram obtidos. Em comparação com os filmes finos estudados previamente, os nanofios apresentaram maiores coercividade e cristalinidade. A coercividade medida foi de 220 Oe com o campo magnético aplicado em paralelo aos fios e de 350 Oe com o campo aplicado perpendicularmente. A presença do molibdênio não afetou as características magnéticas dos nanofios. / This work focuses on the electrodeposition of CoNi and CoNiMo thin films and nanowires. The influence of the chemical composition of several tested solutions over the properties of the material were evaluated. A rotating cylinder Hull cell allowed a more detailed study of the deposition mechanism. The thin films were galvanostatic electrodeposited from solutions containing either citrate or glycine as additives. The composition, microstructure, morphology and magnetic properties of the deposits were analyzed and related with the different bath compositions used and the applied current densities. Baths containing citrate and/or at low pH are not suitable conditions to produce magnetic films with reasonable good properties to be used in magnetic devices. Generally, use of glycine in the bath and pH 7 yielded better films. Magnetic saturation values around 1.2 T and coercivities as low as 50 Oe were obtained for films prepared using baths containing glycine. Films electrodeposited with the citrate containing baths showed higher coercivity: 125 Oe. The investigation of a wide variation of parameters the electrodeposition of the CoNiMo alloys was performed using a rotating cylinder Hull cell. Alloy composition, current efficiency and partial currents of each metal were analyzed. The nickel deposition rate decreased by increasing Co ions and glycine in the electrolyte. The latter also resulted in na augmented concentration of Ni-Gly complexed species. Molybdenum induced codeposition was verified for both excess Ni and excess Co electrolytes. The results indicate that Mo reduction was affected by the Co/Ni ratio in the electrolyte. With an excess Ni in solution, Mo wt. % increased with an increase in cobalt ion electrolyte concentration. On the other hand, with an excess of cobalt in solution, Mo wt. % was not significantly affected by nickel ion concentration. These results were analysed based on the current proposed mechanisms for Co, Ni and Mo deposition. CoNi and CoNiMo nanowires were electrodeposited using commercial alumina templates and a pH 7 glycine-ammonia electrolyte. The resulting magnetic properties and composition were compared with thin film counterparts. The nanowires had larger coercivity (220 Oe) and more crystallinity than the thin. The presence of molybdenum had no significant influence over the coercivity and remanence in the nanowires, unlike thin films.

Nesta dissertação, novos nanomateriais à base de hidróxido de níquel aditivados com cério (Nix(OH)2x-Ce1-x, onde x = 0,8; 0,95 e 1) foram preparados e suportados em FTO gerando eletrodos modificados do tipo Nix(OH)2x-Ce1-x/FTO. Tais materiais foram obtidos pelo método sol-gel e caracterizados pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura e de transmissão (SEM e TEM), análise elementar por ICP-OES, espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS), difratometria de raios-X (XRD) e voltametria cíclica (CV). Os resultados foram consistentes com a fase α-Ni(OH)2 para todos os nanomateriais. Os resultados revelaram também que o eletrodo α-Ni(OH)2-Ce(20)/FTO apresentou atividade eletrocatalítica aumentada para oxidação de metanol e glicerol frente ao α-Ni(OH)2 e α-Ni(OH)2-Ce(5), sugerindo um possível efeito sinérgico devido a formação de Ce(IV), mas após 3 dias verificou-se o aparecimento de uma nova fase menos ativa. Acredita-se que o processo de preparação e a composição podem ser otimizados para gerar materiais mais estáveis e minimizar tal processo, aumentando as perspectivas de aplicações para o desenvolvimento de dispositivos eletroquímicos como as células a combustível. / In this work, new nanomaterials based on nickel hydroxide additivated with cerium(III) were prepared and supported on fluorine doped tin Oxide (FTO) (Nix(OH)2x-Ce1-x/FTO), x= 0,8; 0,95 e 1. Such materials were obtained by sol-gel method and characterized by scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), elemental analyses by (ICP-OES), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffractometry (XRD) and cyclic voltammetry (CV) techniques. The results were consistent with the -Ni(OH)2 phase in all nanomaterials. The results revealed also that the α-Ni(OH)2-Ce(20)/FTO electrode exhibited an enhanced electrocatalytic activity towards oxidation of methanol and glycerol than α-Ni(OH)2 and α-Ni(OH)2-Ce(5) but the appearance of a new phase with lower electrocatalytic properties was verified after 3 days. We believed that the preparation process and the composition can be optimized in order to generate stable materials thus overcoming that drawback, increasing the perspectives for the development of electrochemical devices such as sensors and fuel cells.

A química supramolecular representa o caminho mais promissor na rota de desenvolvimento da nanotecnologia devido à maneira especial com que diferentes moléculas interagem, trocando informações e criando estruturas organizadas. Esta tese pretende contribuir para este campo de pesquisa, através do estudo de três derivados terpiridínicos funcionalizados e seus complexos de ferro(II): 4\'-(3- tienil)- 2,2\':6\',2\'\'-terpiridina (titpy), [Fe(titpy)2]2+; 4\'-(4\'-(fenil)- 2,2\':6\',2\'\'-terpiridina (phtpy), [Fe(phtpy)2]2+ e 4\'-(4-bromo-fenil)-2,2\':6\',2\'\'-terpiridina (Br-phtpy), [Fe(Brphtpy)2]2+. A investigação desses complexos foi realizada por métodos espectroscópicos, físico-químicos e computacionais. As propriedades dos complexos sintetizados foram exploradas empregando o conceito de química supramolecular, através da interação dos mesmos com β-ciclodextrina, matriz de gel de pentóxido de vanádio e nanopartículas de ouro. Os novos materiais gerados apresentaram características que tornam possível a sua aplicação em diferentes áreas como: dosimetria UV-Vís, materiais para baterias e armazenamento de cargas e nanoestruturas organizadas. / Supramolecular chemistry is the most promising path on the development of nanotechnology. This is due to the special way that different molecules interact, exchanging information and generating organized structures. This PhD thesis intends to contribute in the supramolecular research field, with the study of three functionalized terpyridines derivates and the correlated iron(II) complexes: 4\'-(3-thienyl)-2,2\':6\',2\'\'-terpyridine, (titpy), [Fe(titpy)2]2+; 4\'-(4\'-(phenyl)- 2,2\':6\',2\'\'-terpirydine (phtpy), [Fe(phtpy)2]2+ and 4\'-(4-bromophenyl)-2,2\':6\',2\'\'- terpirydine (Br-phtpy), [Fe(Br-phtpy)2]2+. The investigations of the prepared compounds were done by spectroscopy, physicochemical and computational methods. The properties of the synthesized complexes were exploited in the supramolecular chemistry sense by the interactions of those compounds with α-cyclodextrin, vanadium pentoxide gel matrix and gold nanoparticles. The originated materials presented features that make possible the employment of them in distinct areas such: UV-Vis dosimeter, batteries and charge storage, and organized nanostructures

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