Neste trabalho foi avaliado o efeito de um tratamento hidrotermal assistido por micro-ondas (HMO) nas propriedades estruturais, térmicas e elétricas de compósitos NiO-YSZ-CeO2 sintetizados pelo método de coprecipitação de hidróxidos. Curvas termogravimétricas e térmicas diferenciais simultâneas (TG/ATD) em conjunto com medidas de difração de raios X (DRX) mostraram que o tratamento HMO contribuiu para uma maior cristalização da fase hidróxido de níquel. A retração linear dos compactos durante o processo de sinterização foi observada por análise termomecânica (ATM) e os resultados obtidos indicaram uma maior sinterabilidade para as amostras submetidas ao tratamento HMO. Compactos cerâmicos foram sinterizados em forno convencional resistivo e micro-ondas. Estes compactos tiveram suas microestruturas analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e propriedades elétricas investigadas por espectroscopia de impedância (EI). As imagens de MEV apresentaram homogeneidade das fases presentes e grãos com tamanho submicrométrico. As medidas de EI mostraram que as amostras tratadas em sistema hidrotermal assistido por micro-ondas, apresentaram aumento de condutividade elétrica para temperaturas acima de 500 ºC, independentemente do tipo de sinterização. / In the present work, it was evaluated the effects of a microwave-assisted hydrothermal (MWH) treatment on structural, thermal and electrical properties of NiO-YSZ-CeO2 composites synthesized by hydroxide coprecipitation method. Simultaneous thermogravimetry and differential thermal analysis (TG/DTA) in conjunction with x-ray diffraction (XRD) measurements showed that MWH treatment contributed to enhanced nickel hydroxide crystallization. The linear shrinkage of the ceramic compacts was observed by thermomechanical analysis (TMA) and the results indicated a higher sinterability for the samples MWH-treated. The compacts were sintered in a conventional resistive and in a microwave furnace. This sintered compacts had their microstructure analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and electrical properties investigated by impedance spectroscopy (IS). The SEM images showed phase homogeneity and sub-micrometric grains with irregular shapes. The IS data revealed that the MWH-treated samples have a conductivity increase for temperatures above 500 ºC regardless the sintering process.

Neste trabalho foi avaliado o efeito de um tratamento hidrotermal assistido por micro-ondas (HMO) nas propriedades estruturais, térmicas e elétricas de compósitos NiO-YSZ-CeO2 sintetizados pelo método de coprecipitação de hidróxidos. Curvas termogravimétricas e térmicas diferenciais simultâneas (TG/ATD) em conjunto com medidas de difração de raios X (DRX) mostraram que o tratamento HMO contribuiu para uma maior cristalização da fase hidróxido de níquel. A retração linear dos compactos durante o processo de sinterização foi observada por análise termomecânica (ATM) e os resultados obtidos indicaram uma maior sinterabilidade para as amostras submetidas ao tratamento HMO. Compactos cerâmicos foram sinterizados em forno convencional resistivo e micro-ondas. Estes compactos tiveram suas microestruturas analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e propriedades elétricas investigadas por espectroscopia de impedância (EI). As imagens de MEV apresentaram homogeneidade das fases presentes e grãos com tamanho submicrométrico. As medidas de EI mostraram que as amostras tratadas em sistema hidrotermal assistido por micro-ondas, apresentaram aumento de condutividade elétrica para temperaturas acima de 500 ºC, independentemente do tipo de sinterização. / In the present work, it was evaluated the effects of a microwave-assisted hydrothermal (MWH) treatment on structural, thermal and electrical properties of NiO-YSZ-CeO2 composites synthesized by hydroxide coprecipitation method. Simultaneous thermogravimetry and differential thermal analysis (TG/DTA) in conjunction with x-ray diffraction (XRD) measurements showed that MWH treatment contributed to enhanced nickel hydroxide crystallization. The linear shrinkage of the ceramic compacts was observed by thermomechanical analysis (TMA) and the results indicated a higher sinterability for the samples MWH-treated. The compacts were sintered in a conventional resistive and in a microwave furnace. This sintered compacts had their microstructure analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and electrical properties investigated by impedance spectroscopy (IS). The SEM images showed phase homogeneity and sub-micrometric grains with irregular shapes. The IS data revealed that the MWH-treated samples have a conductivity increase for temperatures above 500 ºC regardless the sintering process.

Neste trabalho foi estudada a produção, por síntese hidrotermal assistida por microondas, nanoestruturas de pentóxido de nióbio (Nb2O5) a partir do precursor pentacloreto de nióbio (NbCl5). A síntese foi realizada nas temperaturas de 150 e 200 °C durante 130 min, e o produto obtido foi tratado termicamente a temperaturas de 600, 800 e 1000 °C por 60 min com taxa de aquecimento de 10 °C/min. Os produtos obtidos foram caracterizados por análise termogravimétrica (ATG), para detectar a perda de massa com a temperatura; por difração de raios X (DRX), para análise da estrutura cristalina; por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e por espectroscopia Raman, para identificação das fases formadas; por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), para verificação da morfologia do material; e por espectroscopia de refletância difusa (ERD), para identificar as propriedades ópticas do material. Além dessas, foram realizados cálculos do tamanho do cristalito pela equação de Scherrer. Os resultados indicaram a formação de nanoestruturas com diversas fases cristalinas de nióbio (TT, T, B, M e H-Nb2O5). O tamanho do cristalito variou em função da temperatura de tratamento térmico praticado: entre 35,85 e 38,80 nm para as amostras sintetizadas a 150 °C; e entre 34,84 e 40,93 nm para as amostras sintetizadas a 200 °C. Com a análise por refletância difusa foram obtidos os valores de band gaps para as amostras sintetizadas, e os resultados identificaram material semicondutor com uma variação de 3,13 a 3,90 eV. / In this work was studied the production by hydrothermal synthesis assist for microwave, niobium pentoxide nanocrystals (Nb2O5) obtained from the precursor pentachloride niobium (NbCl5). The synthesis was carried out at temperature of 150 and 200 °C for 130 min and the product obtained was calcined at temperatures 600, 800 and 1000 °C for 60 min and heating rate at 10 °C/min. The following characterizations were performed for analysis of the material, among them, thermal gravimetric analysis (ATG) for detecting the lost mass by temperature, X-ray diffraction (XRD) for analysis of the crystal structure, Fourier Transform Infrared spectroscopic (FTIR) and Raman spectroscopic was used for analyze the changes in superficial chemical connections, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electronic microscopic (TEM) for morphology of material and diffuse reflectance spectroscopy (DRS) for identification the material optical properties. Moreover, calculate were realized of crystallite size by Scherrer’s equation. The results showed the formation of nanostrutured with various phases (TT, T, B, M e H-Nb2O5). The crystallite size varied in function of thermal treatment temperature from 35,85 to 38,80 nm for synthesizes samples in 150 °C and 34,84 to 40,93 nm for synthesizes samples in 200 °C. With the analysis by diffuse reflectance were obtained the band gap values for the synthesized samples and the results identify a semiconductor material with a variation from 3,13 to 3,90 eV.

Neste trabalho foi estudada a produção, por síntese hidrotermal assistida por microondas, nanoestruturas de pentóxido de nióbio (Nb2O5) a partir do precursor pentacloreto de nióbio (NbCl5). A síntese foi realizada nas temperaturas de 150 e 200 °C durante 130 min, e o produto obtido foi tratado termicamente a temperaturas de 600, 800 e 1000 °C por 60 min com taxa de aquecimento de 10 °C/min. Os produtos obtidos foram caracterizados por análise termogravimétrica (ATG), para detectar a perda de massa com a temperatura; por difração de raios X (DRX), para análise da estrutura cristalina; por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e por espectroscopia Raman, para identificação das fases formadas; por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), para verificação da morfologia do material; e por espectroscopia de refletância difusa (ERD), para identificar as propriedades ópticas do material. Além dessas, foram realizados cálculos do tamanho do cristalito pela equação de Scherrer. Os resultados indicaram a formação de nanoestruturas com diversas fases cristalinas de nióbio (TT, T, B, M e H-Nb2O5). O tamanho do cristalito variou em função da temperatura de tratamento térmico praticado: entre 35,85 e 38,80 nm para as amostras sintetizadas a 150 °C; e entre 34,84 e 40,93 nm para as amostras sintetizadas a 200 °C. Com a análise por refletância difusa foram obtidos os valores de band gaps para as amostras sintetizadas, e os resultados identificaram material semicondutor com uma variação de 3,13 a 3,90 eV. / In this work was studied the production by hydrothermal synthesis assist for microwave, niobium pentoxide nanocrystals (Nb2O5) obtained from the precursor pentachloride niobium (NbCl5). The synthesis was carried out at temperature of 150 and 200 °C for 130 min and the product obtained was calcined at temperatures 600, 800 and 1000 °C for 60 min and heating rate at 10 °C/min. The following characterizations were performed for analysis of the material, among them, thermal gravimetric analysis (ATG) for detecting the lost mass by temperature, X-ray diffraction (XRD) for analysis of the crystal structure, Fourier Transform Infrared spectroscopic (FTIR) and Raman spectroscopic was used for analyze the changes in superficial chemical connections, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electronic microscopic (TEM) for morphology of material and diffuse reflectance spectroscopy (DRS) for identification the material optical properties. Moreover, calculate were realized of crystallite size by Scherrer’s equation. The results showed the formation of nanostrutured with various phases (TT, T, B, M e H-Nb2O5). The crystallite size varied in function of thermal treatment temperature from 35,85 to 38,80 nm for synthesizes samples in 150 °C and 34,84 to 40,93 nm for synthesizes samples in 200 °C. With the analysis by diffuse reflectance were obtained the band gap values for the synthesized samples and the results identify a semiconductor material with a variation from 3,13 to 3,90 eV.

Neste trabalho foi estudada a produção, por síntese hidrotermal assistida por microondas, nanoestruturas de pentóxido de nióbio (Nb2O5) a partir do precursor pentacloreto de nióbio (NbCl5). A síntese foi realizada nas temperaturas de 150 e 200 °C durante 130 min, e o produto obtido foi tratado termicamente a temperaturas de 600, 800 e 1000 °C por 60 min com taxa de aquecimento de 10 °C/min. Os produtos obtidos foram caracterizados por análise termogravimétrica (ATG), para detectar a perda de massa com a temperatura; por difração de raios X (DRX), para análise da estrutura cristalina; por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e por espectroscopia Raman, para identificação das fases formadas; por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), para verificação da morfologia do material; e por espectroscopia de refletância difusa (ERD), para identificar as propriedades ópticas do material. Além dessas, foram realizados cálculos do tamanho do cristalito pela equação de Scherrer. Os resultados indicaram a formação de nanoestruturas com diversas fases cristalinas de nióbio (TT, T, B, M e H-Nb2O5). O tamanho do cristalito variou em função da temperatura de tratamento térmico praticado: entre 35,85 e 38,80 nm para as amostras sintetizadas a 150 °C; e entre 34,84 e 40,93 nm para as amostras sintetizadas a 200 °C. Com a análise por refletância difusa foram obtidos os valores de band gaps para as amostras sintetizadas, e os resultados identificaram material semicondutor com uma variação de 3,13 a 3,90 eV. / In this work was studied the production by hydrothermal synthesis assist for microwave, niobium pentoxide nanocrystals (Nb2O5) obtained from the precursor pentachloride niobium (NbCl5). The synthesis was carried out at temperature of 150 and 200 °C for 130 min and the product obtained was calcined at temperatures 600, 800 and 1000 °C for 60 min and heating rate at 10 °C/min. The following characterizations were performed for analysis of the material, among them, thermal gravimetric analysis (ATG) for detecting the lost mass by temperature, X-ray diffraction (XRD) for analysis of the crystal structure, Fourier Transform Infrared spectroscopic (FTIR) and Raman spectroscopic was used for analyze the changes in superficial chemical connections, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electronic microscopic (TEM) for morphology of material and diffuse reflectance spectroscopy (DRS) for identification the material optical properties. Moreover, calculate were realized of crystallite size by Scherrer’s equation. The results showed the formation of nanostrutured with various phases (TT, T, B, M e H-Nb2O5). The crystallite size varied in function of thermal treatment temperature from 35,85 to 38,80 nm for synthesizes samples in 150 °C and 34,84 to 40,93 nm for synthesizes samples in 200 °C. With the analysis by diffuse reflectance were obtained the band gap values for the synthesized samples and the results identify a semiconductor material with a variation from 3,13 to 3,90 eV.

Orientador: Silvio Rainho Teixeira / Resumo: Cerâmica com estrutura do tipo perovskita e minério recentemente descoberto, o CaZrO3 se aplica, com destaque, em componentes de circuito para sensores de oxigênio, hidrogênio e umidade, além de poder ser utilizado na adsorção de corantes, como material abrasivo, refratário e como matriz em sólidos fósforos dopados com Eu3+. Devido a este leque de aplicações, torna-se imprescindível o estudo de novos métodos de síntese visando a obtenção deste material, principalmente em escala nanométrica. O método Hidrotermal Assistido por Micro-ondas (HAM) é um excelente candidato para tal, já que é empregado na obtenção de cerâmicas avançadas, utilizando menores tempos e temperaturas durante o processo de síntese. Este trabalho apresenta os primeiros resultados da obtenção do CaZrO3 pelo método HAM, no qual diversos parâmetros de síntese foram variados para uma melhor avaliação de suas características estruturais, morfológicas e ópticas. Partículas CaZrO3 foram nucleados pelo método HAM em 140 ºC durante 1, 10, 40 e 180 min e cristalizados via tratamento térmico de 600 até 1200 ºC. Duas fases principais foram obtidas, uma estequiométrica e outra não estequiométrica, as quais podem ter suas porcentagens modificadas de acordo com os precursores, tempo de síntese e temperatura de tratamento térmico. Três propriedades distintas foram analisadas: (1) sensibilidade à umidade; (2) capacidade de adsorção dos corantes rodamina B, vermelho congo, azul de metileno e alaranjado de metila e; (3) viabi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Ceramic with a perovskite type structure and recently discovered mineral, CaZrO3 is especially used in circuit components for oxygen, hydrogen and humidity sensors, in addition to being able to be used in the adsorption of dyes, as an abrasive, refractory material and as a matrix in solid phosphors doped with Eu3+. Due to this range of applications, it is essential to study new methods of synthesis in order to obtain this material, mainly on a nanometric scale. The Microwave-Assisted Hydrothermal (MAH) method is an excellent candidate for this, since it is usually used to obtain advanced ceramics, using shorter times and temperatures during the synthesis process. This work presents the first results for obtaining CaZrO3 by the MAH method, in which several parameters of synthesis were varied for a better evaluation of its structural, morphological and optical characteristics. CaZrO3 particles were nucleated by the MAH method at 140 ºC for 1, 10, 40 and 180 min and crystallized via heat treatment from 600 to 1200 ºC. Two main phases were obtained, one stoichiometric and the other non-stoichiometric, which can have their percentages modified according to the precursors, synthesis time and heat treatment temperature. Three distinct properties were analyzed: (1) sensitivity to humidity; (2) adsorption capacity of rhodamine B, congo red, methylene blue and methyl orange dyes; (3) viability of this material as an Eu3+ ion matrix (1, 3 and 5%). All these properties were observed, whe... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Phytomining is a promising method for metal recovery, but rare studies have been devoted to metal recovery from hyperaccumulator biomass. The objective of this study was to propose efficient and sustainable methods for treating REE hyperaccumulators, aimed at enhancing REE recovery and obtaining value-added byproducts. Firstly, grass seeds fed with a solution containing Y, La, Ce, and Dy, were found to have the capacity to accumulate around 510 mg/kg (dry basis) of total rare earth elements (TREEs) in grass leaves. With the use of conventional hydrometallurgy, around 95% of Y, La, Ce, and Dy were extracted from the GL using 0.5 mol/L H2SO4 at a solid concentration of 5 wt.%. Subsequently, microwave-assisted hydrothermal carbonization (MHTC) was used to convert the leaching residue into hydrochar to achieve a comprehensive utilization of GL biomass. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed that the original structure of GL was destructed at 180 °C during MHTC, producing numerous microspheres and pores. As the reaction temperature increased, there was a concurrent increase in carbon content, HHV, and energy densification, coupled with a decrease in hydrogen and oxygen contents of hydrochar. The results showed that the waste biomass of the GL after REE extraction can be effectively converted into energy-rich solid fuel and low-cost adsorbent via MHTC. In addition to utilizing conventional hydrometallurgy for REE recovery and employing MHTC to convert leaching residue into hydrochar, MHTC was also applied to directly recover REEs and produce hydrochar from the GL as a more efficient approach. The effects of acid type and acid concentration on REE extraction from GL using MHTC were investigated. The utilization of 0.2 mol/L H2SO4 led to the extraction of nearly 100% of REEs from the GL into the resulting biocrudes. Concurrently, the acid-mediated MHTC system also caused the degradation of amorphous hemicellulose and crystalline cellulose present in the GL, thereby enhancing the thermal stability of the resulting hydrochar. The physiochemical properties of the hydrochar were also influenced by acid type and acid concentration. Using 0.2 mol/L H2SO4 as the reaction medium, MHTC resulted in a yield of 28% hydrochar with enhanced high heating value and energy densification. These results suggest that MHTC in the presence of an appropriate concentration of H2SO4 is an effective way to extract REEs and produce hydrochar from the GL. A process that combines solvent extraction and struvite precipitation was developed for the treatment of biocrudes containing REEs and other elements. In the extraction step, 95.6% of REEs were extracted using 0.05 mol/L di(2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA) with an aqueous to organic (A/O) ratio of 1:1 at pH 3.0. However, other impurity metals were co-extracted into the organic phase with the REEs. To solve this issue, a subsequent scrubbing step using deionized water was applied, with the removal of over 98% of these impurities, while incurring negligible loss of REEs. After the scrubbing step, over 97% of REEs were ultimately stripped out from the organic phase as REE oxalates using 0.01 mol/L oxalic acid. Furthermore, phosphorous (P) was found to be retained in the raffinate after the solvent extraction process. 94.4% of the P was recovered by forming struvite precipitate at pH 9.0 and a Mg/P molar ratio of 1.5. In general, high purity and value-added REE products and struvite precipitate were eventually achieved from biocrudes in environmentally friendly and economically viable ways. In summary, this study contributes a sustainable and efficient framework for REE hyperaccumulator treatment that integrates acid leaching, MHTC, solvent extraction, and struvite precipitation. This work supports a circular economy, minimizing waste and promoting resource reuse. / Doctor of Philosophy / Rare Earth Elements (REEs) are essential for technologies like smartphones and electric vehicles, but traditional mining is environmentally harmful and resource-intensive. Innovations are needed to reduce waste and enhance resource reuse. In this study, grass, a natural accumulator, was found to be able to extract REEs from contaminated soils. Nearly all REEs can be recovered efficiently using a mild sulfuric acid solution, and the residual biomass was also transformed into valuable byproducts such as energy-rich solid fuel and low-cost adsorbents. Furthermore, a more sustainable and efficient method, microwave-assisted hydrothermal carbonization, was also investigated to treat grass aiming at recovering REEs and achieving value-added products. High purity REE product and phosphorous-rich fertilizer were finally produced. This method reduces the environmental impact of REE mining, utilizes renewable resources, and cuts costs, thereby supporting economic sustainability. By turning environmental challenges into opportunities, this research highlights how innovative, greener methods can drive a more sustainable future in resource management.

Submitted by Bruna Andressa Bregadiolli null (brunabregadiolli@hotmail.com) on 2016-11-14T15:01:32Z No. of bitstreams: 1 these Bruna final revisada.pdf: 6701827 bytes, checksum: ff6657984f5cc54c2e587577fbdcfe83 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-11-21T12:28:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bregadiolli_ba_dr_bauru.pdf: 6701827 bytes, checksum: ff6657984f5cc54c2e587577fbdcfe83 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-21T12:28:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bregadiolli_ba_dr_bauru.pdf: 6701827 bytes, checksum: ff6657984f5cc54c2e587577fbdcfe83 (MD5) Previous issue date: 2016-09-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Ce travail vise à étudier et à développer des matériaux pour des applications dans les cellules solaires de troisième génération. Les matériaux synthétisés sont des dérivés de fullerène, l'oxyde de titane et des nanoparticules hybride (polymère@oxyde). Les polymères dérivés de fullerène, de type n, ont été conçues pour contenir C60 dans la chaîne principale. Trois produits différents ont été obtenus, en faisant varier la longueur du comonomère en utilisant une nouvelle voie de polymérisation. Les dispositifs photovoltaïques ont été préparés en utilisant la configuration à hétérojonction en vrac et le rendement le plus élevé atteint était de 1,84 %, ce qui représente une performance prometteuses pour un nouveau matériau. Les nanoparticules de dioxyde de titane ont été synthétisés en utilisant la technique hydrothermique assistée par micro-ondes dans différentes conditions de réaction, tels que le pH, la température et le temps, afin d'obtenir ainsi défini nanométrique morphologie, avec des rendements élevés et une grande surface spécifique. En outre, on a étudié l'influence des ions Na+ sur la croissance cristalline des oxydes et morphologies des oxydes, où c'etait obtenu des nanoparticules, des aiguilles et des structures ressemblant des nanotubes. Les nanoparticules hybrides ont été synthétisés en utilisant l'oxyde synthétisé et un polymére, P3HT, fonctionnalisés afin de lier de manière covalente avec les oxydes. Les nanoparticules sont optiquement caractérisés et ont conclu à être possible d'utiliser pour les études de transfert de charge dans les systèmes hybrides. / Este trabalho tem como objetivo estudar e desenvolver materiais para aplicações em células solares de terceira geração. Os materiais sintetizados são derivados de fulereno, óxido de titânio e nanopartículas híbrido (óxido@polímero). Os polímeros derivados de fulereno, de tipo n, foram planejados para conter C60 na cadeia principal. Três produtos diferentes foram obtidos, variando o comprimento da cadeia alquílica do co-monômero utilizando uma nova rota de polimerização. Os dispositivos fotovoltaicos foram preparados utilizando a configuração de heterojunção no volume e a maior eficiência alcançada foi de 1,84 %, o que representa um desempenho promissor para um novo material. As nanopartículas de dióxido de titânio foram sintetizadas usando a técnica hidrotermal assistida por micro-ondas em diferentes condições reacionais, tais como pH, temperatura e tempo, de modo a obter a morfologia nano dimensionada bem definida, rendimentos elevados e alta área superficial. Além disso, estudou-se a influência dos íons Na+ no crescimento cristalino dos óxidos e em sua morfologia, onde foram obtidas nanopartículas, estruturas tipo agulas e estruturas tipo nanotubos. As nanopartículas híbridas foram sintetizadas utilizando os óxidos sintetizados e um polímero, P3HT, funcionalizado de modo a ligar-se covalentemente aos óxidos. As nanopartículas foram opticamente caracterizadas e concluímos que estas podem ser utilizadas para estudar a transferência de carga em sistemas híbridos. / This work aims to study and develop materials for applications in third generation solar cells. The synthesized materials are fullerene derivatives, titanium oxide, and hybrid (polymer@oxide) nanoparticles. The fullerene derivatives, n-type polymers, were designed to contain C60 in the main chain. Different products were obtained, varying the comonomer alkyl length using a new polymerization route discovery in this work. The photovoltaic devices were prepared using the bulk heterojunction configuration and the highest efficiency reached was 1.84 %, representing a very promising performance for a novel material. The titanium dioxide nanoparticles were synthesized using microwave assisted hydrothermal technique in different reaction condition, such as pH, temperature and time, in order to obtain well defined nano-sized morphologies, high yields and high surface areas. Also, it was investigated the influence of the Na+ ions on the crystalline growth and morphologies of the oxides, where nanoparticles, needles and nanotube-like structures were obtained. The hybrid nanoparticles were synthesized using the prepared oxides and a P3HT functionalized in order to bond covalently with the oxides. The nanoparticles were optically characterized and concluded to be possible to use for studies of charge transfer in hybrid systems. / FAPESP: 2011/02205-3 / CAPES: 11216-12-3

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5622993 bytes, checksum: 5f55f5275c3e644a55c5f60e02cff6ad (MD5) Previous issue date: 2012-05-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Ferrites are well studied materials due to their wide application as: gas detector, optical, electronic and magnetic devices, catalyst and pigments. In the synthesis of materials, the properties are extremely influenced by the synthesis method. In this work, four methods were used in the synthesis of spinel ferrites with composition Zn1-xCuxFe2O4 (x = 0,0; 0,25; 0,50; 0,75; 1,0). These were: microwave assisted hydrothermal method (HMO), polymeric precursor (PP), solid state reaction (ES) and thermal decomposition (CA). The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR), Raman spectroscopy, ultraviolet and visible spectroscopy (UV-Vis), surface area analysis by the BET method e field emission scanning electronic microscopy (FE-SEM). The synthesis realized with different methods presented very distinct results according to the characterization methods. The sample with composition Zn0,75Cu0,25Fe2O4 was selected as standard for comparison among the applied methods. Samples obtained by the hydrothermal method presented high surface area (128 m2.g-1) and using the particle size obtained by BET and crystallite size calculated from the XRD patterns, it was estimated that there is about 1 crystallite per particle. All samples had high short- and long-range disorder. The sample synthesized by de PP method presented the highest crystallinity, with high short and long range order, leading to a high photoconductivity, intermediary surface area due to the sintering among small particles. The CA method presented an intermediate characteristic between the PP and ES methods. Comparing to HMO method, the PP, ES and CA ones presented small surface areas (not exceeding 2 m2.g-1), and about 9 times more crystallites per particle. Generally, the formation of ZnFe2O4 spinel was achieved by all methods applied, with the synthesis of CuFe2O4 was not possible depending on the reaction media or at lower temperatures. / As ferritas são materiais bastante estudados devido às diversas aplicações como: detector de gases, dispositivos ópticos, eletrônicos e magnéticos, catalisadores e pigmentos. Na síntese de materiais, essas propriedades são influenciadas pelo método de síntese. Neste trabalho, quatro métodos foram empregados na síntese das ferritas do tipo espinélio com composição Zn1-xCuxFe2O4 (x = 0,0; 0,25; 0,50; 0,75; 1,0). Estes foram: o hidrotermal assistido por micro-ondas (HMO), o precursor polimérico (PP), reação no estado sólido (ES) e decomposição térmica (CA). As amostras foram caracterizadas por difração de raios-X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho (IV), espectroscopia Raman, espectroscopia na região do ultravioleta e do visível (UV-Vis), análise de área superficial pelo método de BET e microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-EC). Nas sínteses realizadas pelas diferentes metodologias, resultados diferentes foram obtidos em todas as técnicas empregadas. A amostra de composição Zn0,75Cu0,25Fe2O4 foi utilizada como composição padrão como comparação entre os métodos. Amostras obtidas pelo método hidrotermal apresentaram elevada área superficial (128 m2.g-1) e utilizando o tamanho de partícula calculado pelo BET e o tamanho de cristalito calculado pela difração, pode ser estimado que praticamente há cerca de 1 cristalito por partícula. Todas as amostras apresentaram elevada desordem a curto e a longo alcance. A amostra sintetizada pelo método PP apresentou a maior cristalinidade, com elevada ordem a curto e longo alcance, gerando alta fotocondutividade, com área superficial intermediária, devido à sinterização entre partículas pequenas. O método CA, em geral, apresentou comportamento intermediário entre o método PP e ES. Os métodos PP, ES e CA, quando comparados ao método HMO, apresentaram pequena área superficial (não excedendo 2 m2.g-1) e cerca de 9 vezes mais cristalitos por partícula. De um modo geral, a formação do espinélio ZnFe2O4 foi alcançada por todos os métodos utilizados, enquanto a síntese do CuFe2O4 não foi possível em alguns meios reacionais ou em temperaturas mais baixas.

Os materiais nanoestruturados vêm sendo extensivamente estudados, não somente pelas novas propriedades e suas possíveis aplicações tecnológicas, mas também pela busca de uma melhor compreensão dos aspectos físicos e químicos causados por suas reduzidas dimensões. A céria (CeO2) tem despertado grande interesse nas últimas décadas, pois tem papel vital em tecnologias emergentes para aplicações em setores que vão desde a área ambiental através do desenvolvimento de novos catalisadores, passando pela área energética com o desenvolvimento de células de combustível em estado sólido e em novas tecnologias como a spintrônica por meio do desenvolvimento de novos materiais, os óxidos magnéticos diluídos. As propriedades físico-químicas da céria são diretamente dependentes do método de síntese e da morfologia das partículas. Nesse contexto, esse trabalho teve como objetivo realizar a síntese através dos métodos dos precursores poliméricos e hidrotérmico assistido por micro-ondas e a caracterização físico-química de nanopartículas do sistema Ce(1-x)MxO2 (M = Cu, Co). Ensaios catalíticos destes pós foram realizados para verificar sua eficácia como catalisadores na reação de oxidação preferencial de monóxido de carbono, e na produção de hidrogênio através da reforma a vapor de etanol. As amostras foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia UV-Visível, EPR, Raman e fotoluminescência, BET, microscopia eletrônica de varredura e transmissão e TPR. As amostras sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos são constituídas por nanopartículas com tamanho da ordem de 30 nm, enquanto que as amostras sintetizadas pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas são constituídas por nanobastões com tamanho da ordem de 10 nm de diâmetro por 70 nm de comprimento. Dentre as amostras sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos, o catalisador Ce0,97Cu0,03O2 foi o que apresentou o melhor resultado na conversão do CO (100%)(CO-PROX), e o catalisador Ce0,80Co0,20O2 apresentou 100% de conversão de etanol. Para as amostras sintetizadas pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas o catalisador Ce0,97Cu0,03O2 foi o que apresentou o melhor resultado na conversão do CO (85%)(CO-PROX), e todos os catalisadores com cobalto apresentaram 100% de conversão de etanol. As caracterizações físico-químicas revelaram que diferentes espécies de cobre/cobalto presentes nos catalisadores, o teor de cobre/cobalto presente e as interações entre o cobre/cobalto e o suporte de CeO2 são os fatores que mais contribuem na eficiência dos catalisadores. / Nanostructured materials have been extensively studied, not only by new properties and their possible technological applications, but also by the search for a better understanding of the physical and chemical aspects caused by its small size. Ceria (CeO2) have attracted great interest in recent decades, because it plays a vital role in emerging technologies for applications in sectors ranging from environmental area through the development of new catalysts, passing by the energy area with the development of solid state fuel cells and in new technologies such as spintronics through the development of new materials, the diluted magnetic oxides. The physico-chemical properties of ceria are directly dependent on the synthesis method and the morphology of the particles. In this context, this study aimed the synthesis via polymeric precursors and microwave-assisted hydrothermal methods and the physico-chemical characterization of nanoparticles from the Ce(1-x)MxO2 (M = Cu, Co) system. Catalytic tests of the powders were carried out to verify its efficiency as catalysts on carbon monoxide preferential oxidation reaction, and hydrogen production by steam reforming of ethanol. The samples were characterized by X-ray diffraction, UV-visible, EPR, Raman and photoluminescence spectroscopies, BET, scanning and transmission electron microscopy and TPR. Samples synthesized by polymeric precursors method consist of nanoparticles with sizes of about 30 nm, while the samples synthesized by microwave-assisted hydrothermal method consist of nanorods with 10 nm average diameter and 70 nm length. Among the samples synthesized by the polymeric precursors method, Ce0,97Cu0,03O2 was the one that presented the best result in the CO conversion (100%)(CO-PROX), and the Ce0,80Co0,20O2 catalyst presented 100% of ethanol conversion. For samples synthesized by microwave-assisted hydrothermal method the Ce0,97Cu0,03O2 catalyst was the one that presented the best result in the CO conversion (85%) (CO-PROX), and all catalysts with cobalt presented 100% of ethanol conversion. The physical-chemical characterizations revealed that different species of copper/cobalt present in the catalysts, the copper/cobalt content and interactions between copper/cobalt and the CeO2 support are the main factors that contribute on the efficiency of the catalysts.