Mesoporous materials like MCM-41 containing oxides of nickel, palladium or titanium were synthesized to evaluate the effect of these active phases in the structural, morphological and catalytic properties of these materials. The X-ray diffraction indicated that the MCM-41 type material was obtained with hexagonal structure well defined and highly ordered, and also suggest that after the impregnation of the MCM-41 with metal oxide, the MCM-41 structure was preserved and there was formation of particles of oxides of nickel, palladium or titanium, well dispersed on the MCM-41 surface, confirmed by the XRD, TEM and XPS analysis. The results of analysis of N2 adsorption indicate that the MCM-41 obtained has the textural properties relevant to the field of catalysis, such as high specific surface area (805 m2g-1), pore diameter of 3.65 nm and mesoporous volume of 0.48 cm3g-1. The insertion of the palladium, nickel or titanium oxides on MCM-41 resulted in a decrease in specific surface area of the supported catalysts. The catalytic tests revealed that: i) the Ni/MCM-41 presented a conversion of 55% DBT, ii) the Pd/MCM-41 had a performance of 50%, iii) the Ti/MCM-41, showed a conversion of 65% DBT, all with air flow at temperature of 60°C. / Materiais mesoporosos do tipo MCM-41 contendo óxidos de níquel, paládio ou titânio foram sintetizados visando avaliar o efeito dessas fases ativas nas propriedades estruturais, morfológicas e catalíticas desses materiais. Os difratogramas de raios X indicam a obtenção de materiais do tipo MCM-41 com estrutura hexagonal bem definida e altamente ordenada, além de sugerir que após a impregnação com metais a sua estrutura foi preservada e houve a formação de partículas de óxidos de níquel, paládio ou titânio, bem dispersas na superfície do MCM-41, confirmadas através das análises de DRX, MET e XPS. Os resultados da análise de adsorção de N2 indicaram que o MCM-41 obtido possui propriedades texturais relevantes para a área de catálise, tais como, alta área superficial específica (805 m2g-1), diâmetro médio de poro de 3,65 nm e volume de mesoporo de 0,48 cm3g-1. A inserção dos óxidos de níquel, paládio ou titânio no MCM-41 resultou numa diminuição na área superficial específica dos catalisadores suportados. Os testes catalíticos revelaram que: i) o Ni/MCM-41 apresentou uma conversão de 55% de DBT, ii) o Pd/MCM-41 apresentou um desempenho de 50%, iii) o Ti/MCM-41, apresentou uma conversão de 65% de DBT, todos na presença de fluxo de ar à temperatura de 60ºC.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-08-18T13:04:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao-Version-Final.pdf: 16533060 bytes, checksum: 920aa7a96edb1e78d330ff1b83033a68 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-18T13:04:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao-Version-Final.pdf: 16533060 bytes, checksum: 920aa7a96edb1e78d330ff1b83033a68 (MD5) Previous issue date: 2015-07-29 / CAPEs / CNPq / Neste trabalho é realizado um estudo sobre os efeitos das rugosidades nas propriedades magnéticas de nanofios de níquel para os modos de reversão curling e transversal. Para o estudo adotamos a simulação micromagnética como ferramenta fundamental e para ser implementada utilizamos OOMMF. Para mudar a rugosidade utilizamos uma cadeia de elipsóides e uma forma de variar este parâmetro foi fixando o comprimento dos fios em 1 μm e mudando o número de elipsóides na cadeia. Dessa forma a relação de aspecto dos elipsóides foi modificada para ser entendida como câmbios na rugosidade. Nas análises realizamos estudos dinâmicos e estáticos da reversão dos momentos. A simulação se baseia fundamentalmente na resolução da equação LLG. Nos estudos dinâmicos monitoramos a dependência temporal dos mapas de momentos a das componentes transversais da magnetização depois de ser invertido o campo aplicado. Foram simulados os ciclos de histerese através da minimização da energia livre de Gibbs. Nos estudos estáticos monitoramos a dependência ângular do campo coercitivo, campo de comutação e a magnetização remanente. Observamos em modo geral que há grandes efeitos das rugosidades sobre as propriedades magnéticase que nossos resultados reproduzem os reportados na literatura assim como as curvas experimentais. / This work is a study on the effects of roughness on the magnetic properties of nickel nanowires for their reversal modes (curling and transversal). For the study we adopted the micromagnetic simulation as a fundamental tool and we used OOMMF to implemented. To change the roughness use ellipsoids chain and a way to vary this parameter was securing the length of the wires in 1 μm and changing the number of ellipsoids in the sequence. Thus the ellipsoids of the aspect ratio has been modified to be understood as the exchange roughness. In the analyzes we perform static and dynamic studies of the reversal of moments. The simulation is based largely on the resolution of the LLG equation. In dynamic studies we monitor the time dependence of the maps of magnetic moments and the transverse components of the magnetization after being reversed the field applied. The hysteresis cycles were simulated by minimization of Gibbs free energy.In static studies we monitor the angular dependence of the coercive field, the switching field and remanent magnetization. We observe in general that there are major effects of roughness on the magnetic properties and that our results reproduce the reported in the literature as well as the experimental curves.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:41:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiano Carrareto Caliman.pdf: 1377803 bytes, checksum: 0d1fc0aca431a76f5b63c8fea41daa6d (MD5) Previous issue date: 2013-03-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Electrocatalysts of type C/PtSnNiTi were prepared by thermal decomposition of polymeric precursors. The physico-chemical and electrochemical characterization of the electrocatalysts was performed by different techniques: X-ray diffraction, transmission electron microscopy, cyclic voltammetry and chronoamperometry. The X-ray diffraction results showed that the electrocatalysts comprise mainly Pt metal with face-centered cubic crystal structure and particle sizes ranging from 1.8 to 8.3 nm. In transmission electron microscopy analysis the average particle sizes observed were between 4 and 6 nm. The electrocatalysts were evaluated in the absence and presence of ethanol and glycerol in sulfuric acid medium. All showed activity towards alcohols oxidation. Furthermore, the Pt50Sn20Ni25Ti5 electrocatalyst showed the best results of cyclic voltammetry and chronoamperometry in presence of glycerol and ethanol respectively. The greater potency density obtained in cell tests was 20 mW/cm2 for the composition Pt50Sn20Ni25Ti5. Cyclic voltammetry data obtained in this study indicate that the addition of Ni and Ti in PtSn electrocatalysts increases its electrocatalytic activity toward alcohols oxidation / Eletrocatalisadores do tipo C/PtSnNiTi foram preparados por decomposição térmica dos precursores poliméricos. As caracterizações físico-química e eletroquímica foram feitas por diferentes técnicas: Difração de raios X, Microscopia eletrônica de transmissão, Voltametria cíclica, Cronoamperometria, Teste de célula e Teste de energia de ativação. Os resultados de difração de raios X mostraram que os catalisadores são principalmente compostos por Platina cúbica de face centrada e com tamanhos de partícula variando de 1,8 a 8,3 nm. Nas análises de microscopia eletrônica de transmissão foram observados tamanhos médios de partícula entre 4 e 6 nm. Os eletrocatalisadores foram avaliados na presença e ausência de etanol e glicerol em ácido sulfúrico. Todos mostraram atividade na oxidação dos álcoois. Além disso, a composição Pt50Sn20Ni25Ti5 apresentou os melhores resultados de voltametria cíclica e cronoamperometria na presença de glicerol e etanol. A maior densidade de potência obtida nos testes de célula foi de 20 mW/cm2 para a composição Pt50Sn20Ni25Ti5. De modo geral, os dados de voltametria cíclica obtidos nesse estudo indicam que a adição de Ni e Ti em catalisadores PtSn aumenta a atividade catalítica destes frente a oxidação de álcoois

The catalytic decomposition of the methane (DCM) can be recognized as a promising reaction for the production of COx-free hydrogen. At the same time the production of hydrogen formation occurs structured carbonaceous material, carbon nanotubes (NTC), which have intrinsic characteristics, such as flexibility, high thermal and electrical conductivity, high chemical and mechanical stability. This study aimed to the synthesis of catalytic materials for DCM reaction involving two distinct synthesis routes, metal-chitosan complexation preparation support (Al2O3) followed by anchoring (CeO2) and subsequently the active phase Ni or Fe, and replica method for the synthesis support (Al2O3) followed by the docking Ni or Fe. The catalytic activity of the catalysts synthesized were studied varying the temperature of reduction and reaction by checking the effect of conversion into nanostructured carbonaceous material as well as assessing the quality the NTC formed. The results showed that the nickel-containing species had higher methane conversions when compared with the iron catalysts. The variation of reaction conditions yielded different levels of carbon (1.83 to 13.71%), and more favorable at lower temperatures. The presence of nickel catalysts CeO2 inhibit carbon formation on the metal particle due to the redox properties of cerium become promising for hydrogen production. The catalytic activity of the catalysts synthesized by the replica method showed a similar tendency to catalysts synthesized by metal complexation - chitosan, wherein the nickel catalyst results presented satifastórios with carbon contents in the range from 0 to 31%. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A decomposição catalítica do metano (DCM) pode ser reconhecida com uma reação promissora para a produção de hidrogênio livre de COx. Paralelamente à produção de hidrogênio, ocorre a formação de materiais carbonáceos estruturados, os nanotubos de carbono (NTC), que possuem características intrínsecas, tais como, flexibilidade, elevada condutividade térmica e elétrica, alta estabilidade química e mecânica. Este trabalho teve como objetivo a síntese de materiais catalíticos para a reação de DCM envolvendo duas rotas de síntese distintas, complexação metal-quitosana para preparação do suporte (Al2O3) seguido da ancoragem (CeO2) e posteriormente as fases ativas Ni ou Fe, e o método da réplica para a síntese do suporte (Al2O3) seguido da ancoragem de Ni ou Fe. A atividade catalítica dos catalisadores sintetizados foi estudada variando a temperatura de redução e reacional, verificando o efeito da conversão em materiais carbonáceos nanoestruturados, bem como avaliando a qualidade dos NTC formados. Os resultados mostraram que as espécies contendo níquel obtiveram maiores conversões do metano quando comparados com os catalisadores de ferro. A variação das condições reacionais proporcionou diferentes teores em carbono (1,83 a 13,71%), sendo mais favorável em baixas temperaturas. A presença de CeO2 nos catalisadores de níquel inibiu a formação de carbono sobre a partícula metálica devido às propriedades redox do cério, tornando-se promissores para produção de hidrogênio. A atividade catalítica dos catalisadores sintetizados pelo método da réplica apresentou tendência similar aos catalisadores sintetizados via complexação metal – quitosana, no qual o catalisador de níquel apresentou resultados satifastórios com teores de carbono na faixa de 0 a 31%.

Novos eletrodos modificados com nanopartículas de hidróxido misto de níquel e chumbo, foram desenvolvidos para serem empregados em Análises por Injeção em Batelada (BIA) com detecção amperométrica, tendo em vista aplicações analíticas. Para esta abordagem foi obtido o hidróxido de níquel e chumbo pelo processo de solgel, em uma proporção 75 25 % (Ni-Pb, respectivamente). Este novo material foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura, análise termogravimétrica, e difração de raios-X. Os resultados obtidos foram consistentes com a forma polimórfica do hidróxido e com a adequada formação do material misto. Foi confirmada a composição (75/25, Ni/Pb) por espectrometria óptica de emissão por plasma acoplado indutivamente e por espectrometria de fotoelétrons excitados por raios-X. As análises eletroquímicas do &#945;-Ni0.75Pb0.25(OH)2 confirmaram uma maior estabilidade deste hidróxido misto quando comparado com o Ni(OH)2, além de uma maior reversibilidade eletroquímica. Foram desenvolvidos eletrodos modificados com as nanopartículas de &#945;-Ni0.75Pb0.25(OH)2 empregando diferentes suportes condutivos, o primeiro, óxido de estanho dopado com flúor (FTO) e segundo o grafite para preparar eletrodos de pasta de carbono (CPE). Por impressão 3D foram elaboradas células eletroquímicas BIA, de 4 mL de volume máximo, especialmente construídas para cada tipo de eletrodo. O método BIA empregando os eletrodos desenvolvidos mostrou ser adequado para análises, obtendo sinais de corrente estáveis e com rápida dispersão. Eletrodos de FTO modificados com &#945;-Ni0.75Pb0.25</sub:(OH)2 foram satisfatoriamente utilizados nas análises de piroxicam em amostras farmacêuticas. A resposta amperométrica do piroxicam apresentou uma faixa linear de 1 10-5 a 2 10-4 mol L-1 e uma boa frequência analítica (140 amostras por hora). Os limites de detecção e quantificação calculados para este método foram de 2,43 10-6 mol L-1 e 8,09 10-6 mol L-1 respectivamente. Eletrodos de pasta de carbono foram preparados modificando a matriz da pasta com as nanopartículas de &#945;-Ni0.75Pb0.25(OH)2 em forma de pó. Estes eletrodos apresentaram uma boa resposta frente à glicose, uma faixa de linearidade de 1 10-5 a 4 10-4 mol L-1 foi obtida. A frequência de amostragem conseguida foi muito boa, de 200 amostras por hora, com um desvio padrão de 2,05 %. Os limites de detecção e quantificação calculados foram de 1,3 10-6 e 4,4 10-6 mol L-1 / Novel modified electrodes with nanoparticles of nickel and lead mixed hydroxide were prepared for the use in Batch Injection Analyses (BIA) coupled to amperometric detection targeting analytical applications. For this, a nickel and lead mixed hydroxide was obtained using the sol-gel process, in a proportion 75-25% (Ni-Pb). This new material was characterized by scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis and X-ray diffraction. The obtained results are in agreement with the polymorphic form of the Ni(OH)2 and the appropriate formation of the mixed hydroxide. The composition was confirmed (75/25, Ni/Pb), employing inductively coupled plasma optical emission spectrometry and X-ray photoelectron spectroscopy. The electrochemical analysis of &#945;-Ni0.75Pb0.25 (OH)2 support the major stability of this mixed hydroxide in comparison with Ni(OH)2 and an improve on the electrochemical reversibility. Modified electrodes were prepared with nanoparticles of Ni0.75Pb0.25 (OH)2 using different conducting supports, first fluorine doped tin oxide (FTO) and second graffiti for preparation of carbon paste electrodes (CPE). 3D printing was employed to fabricate an electrochemical BIA cell, of 4 mL of maximum capacity, for each electrode. BIA method using the developed electrodes proved to be suitable for analysis, good current response, stable and with fast dispersion were obtained. FTO electrodes modified with &#945;-Ni0.75Pb0.25 (OH)2 were satisfactorily employed in analysis of pharmaceutical samples of piroxicam. The amperometric response of piroxicam present a linear range of 1 10-5 to 2 10-4 mol L-1 and a good analytical frequency (140 samples per hour). Detection and quantification limits were of 2.43 10-6 mol L-1 and 8.09 10-6 mol L-1. Carbon paste electrodes were prepared by modifying the pasta matrix with the nanoparticles of powder &#945;-Ni0.75Pb0.25 (OH)2. This electrode presents a good response for glucose, a linear range of 1 10-5 to 4 10-4 mol L-1 was obtained. An analytical frequency of 200 samples per hour was achieved with a standard deviation of 2.05%. The detection and quantification limits reached were of 1.3 10-6 e 4.4 10-6 mol L-1.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de metodologia para a seleção de catalisadores de maior resistência ao coqueamento para serem aplicados à Tecnologia de Refino e de Petroquímica. Essa metodologia associada a outras determinações ajudará na seleção de catalisadores para as unidades de reforma a vapor e possibilitará maior atividade, estabilidade e menor geração de coque, o que se traduz em otimização do catalisador para a unidade. O catalisador para reforma a vapor é normalmente constituído de uma fase ativa de níquel, promovida ou não com metais refratários, alcalinos e outros, suportado em alumina, aluminato de cálcio ou aluminato de magnésio. Inicialmente os catalisadores foram submetidos ao processo de redução, permitindo uma percentagem e efeito similar, eliminando, portanto a influência da redução dos catalisadores na conversão dos mesmos. O desenvolvimento da metodologia empregou as técnicas termoanalíticas e a associação dessas com outras técnicas físico-quimicas e analíticas, por exemplo, cromatografia gasosa e/ou espectrometria de massa. No planejamento experimental 22 foram determinados e fixados os seguintes fatores para maximizar a formação de coque e, portanto selecionar os catalisadores mais resistentes ao coqueamento: i) massa de amostra: 10 mg; ii) granulometria: 24-48 mesh/Tyler; iii) temperatura do teste: 650°C; iv) razão de aquecimento 20°C.min-1 e tempo de coqueamento de 50 minutos; v) velocidade espacial 220 h-1 e mistura de alimentação (95)CH4/(5) H2 % mol/mol ; e vi) cadinho de Pt°. A análise geral dos resultados sugeriu que a metodologia, com os parâmetros selecionados, pode ser utilizada para a seleção de catalisadores mais resistentes ao coqueamento. No trabalho foram iniciados estudos da cinética do coqueamento, sobre a influência da temperatura no tipo de coque e a avaliação das características do coque nos diferentes catalisadores. / This work consists of the development of a methodology for the selection of catalysts of greater resistance to coking to be applied to the Refining Technology and Petrochemical. This methodology combined with other techniques should help in selection of catalysts for steam reforming units, which have better activity, stability and lower coke production. The catalyst for steam reforming normally is constituted of an active phase of nickel, promoted or not with refractory metals, alkali and others, supported on alumina, calcium aluminate or magnesium aluminate. Initially, the catalysts were subjected to the reduction process to the same degree, eliminating therefore the influence of this effect in their performance. The methodology developed here emploies thermoanalytics techniques and associated to other physical-chemistry and analytical techniques, for example, gas chromatography and / or mass spectrometry. In the experimental 22 planning were certain factors that could influence the results were identified and fixed such as: i) mass of sample: 10 mg; ii) size: 24- 48 mesh / Tyler, iii) test temperature: 650 ° C, iv) rate of heating 20 °C.min-1 And the coking time of 50 minutes, v) space velocity 220 h-1 and mixture of (95)CH4 /(5)H2% mol/mol; and vi) crucible of Pt. The general results suggest that the methodology, with the parameters selected, can be used for the selection of catalysts more resistant to coking. In the work it was initiated studies on the kinetics of coking, influence of temperature on the type of coke and evaluation of the characteristics of coke in different catalysts.

O uso do hidrogênio, como vetor energético, representa uma opção promissora a fim de se reduzir a dependência dos combustíveis fósseis e controlar a emissão de poluentes na atmosfera. Atualmente, uma das rotas mais propícias para produção de hidrogênio envolve a reação de reforma a vapor de álcoois utilizando-se catalisadores de níquel suportados em alumina. O níquel é amplamente utilizado em catálise devido ao baixo custo e à elevada atividade para ruptura da ligação C-C. A alumina, por sua vez, promove maior dispersão do metal ativo devido aos valores elevados de área superficial das estruturas cristalinas de transição, sobretudo da fase gama, característica esta diretamente relacionada às condições de síntese. A incorporação de lantânia, como aditivo, tem sido considerada por moderar a acidez da superfície do suporte e minimizar a deposição de carbono no catalisador durante a reação de reforma. Tendo em vista que a atividade dos catalisadores na reação de reforma é função das características físicas e químicas desses materiais, avaliou-se, no presente trabalho, a rota de síntese por coprecipitação de hidróxidos em associação ao uso de surfactante e tratamento solvotérmico. A rota de mistura de pós de óxido de níquel com alumina, ambos preparados por precipitação individual, foi adotada para comparação dos resultados obtidos por coprecipitação. Nas condições otimizadas do processo, estudou-se o efeito da adição de óxido de lantânio nas propriedades dos materiais sintetizados. Verificou-se que o método de coprecipitação permitiu a obtenção de óxidos mistos com elevada área superficial (na faixa de 170 a 260 m2g-1), ao passo que a mistura de óxidos conduziu à formação de pós constituídos por fases distintas de alumina e óxido de níquel, com menor área superficial (na faixa de 60 a 180 m2.g-1). Após avaliação do comportamento de redução do óxido de níquel contido nesses materiais, as propriedades dos pós obtidos foram correlacionadas com o desempenho na produção de hidrogênio pela reforma do etanol. De acordo com os resultados, o catalisador preparado por coprecipitação apresentou menor atividade na produção de hidrogênio, comparativamente aos materiais obtidos por coprecipitação em associação com tratamento solvotérmico e mistura de óxidos. Em contraste, verificou-se uma menor quantidade de carbono acumulado sobre o catalisador preparado por coprecipitação, indicativo da elevada estabilidade catalítica deste material durante a reação de reforma. / Hydrogen use as an energy vector represents a promising option in order to reduce the dependence on fossil fuels and to control the emission of pollutants into the atmosphere. Nowadays, one of the most important routes for hydrogen production includes steam reforming reactions of alcohols over alumina-supported nickel catalysts. Nickel is largely applied in catalysis because of its low cost and high activity for C-C bond rupture. Alumina, in turn, promotes appropriate dispersion of the active metal due to the high surface area values of its transition crystalline structures, especially gamma phase. These characteristics are related to synthesis conditions. Incorporation of lanthana as an additive has been considered to control alumina surface acidity and to inhibit catalyst deactivation by carbon deposition during reforming reaction. Considering that catalyst activity is a function of materials physical and chemical properties, it was evaluated in this work powder synthesis route by coprecipitation in association with surfactant templating method and solvothermal treatment. Mechanical milling of nickel oxide and alumina powders, which were individually prepared by chemical precipitation, was adopted for comparison purposes. Under optimized preparation conditions, the effect of lanthanum oxide addition on the materials properties was studied. It was verified that coprecipitation allowed the production of high surface area mixed oxides (170-260 m2g-1). Mechanical mixture led to the formation of materials constituted by alumina and nickel oxide phases, with low surface area (60-180 m2.g-1). After evaluation of nickel oxide reduction behavior, in hydrogen atmosphere, a correlation between properties and performance in hydrogen production by ethanol steam reforming was established. According to the results, the catalyst prepared by coprecipitation was less active for hydrogen generation compared to the ones obtained by coprecipitation followed by solvothermal treatment and mechanical milling methods. In contrast, the lowest amount of carbon deposits was found on the catalyst prepared by coprecipitation, which is an indicative of the high catalytic stability during reforming reaction.

Este trabalho compreendeu os estudos de síntese química de pós por via úmida, de processamento cerâmico e de redução do óxido de níquel contido nos compósitos de céria dopada com samária e gadolínia, aplicados, principalmente, como anodos de Células a Combustível de Óxido Sólido. A rota adotada para a preparação dos pós com composição Ce0,8(SmGd)0,2O1,9/NiO e proporção em massa de 40 : 60% foi a coprecipitação de hidróxidos associada ao tratamento solvotérmico, utilizando-se como matérias-primas cloretos de cério, níquel, samário e gadolínio. O surfactante aniônico brometo de cetil trimetil amônio (CTAB) também foi utilizado na etapa de precipitação na relação molar Metal / CTAB entre 1 e 3. A influência do solvente orgânico utilizado no tratamento solvotérmico dos pós foi analisada utilizando o etanol, propanol e o butanol, nas condições de temperatura de 150ºC por 16 h, com e sem calcinação a 600ºC por 1h, e moagem em moinho de bolas. As amostras compactadas foram sinterizadas em temperaturas entre 1200 e 1400ºC por 1h. A redução in situ do NiO-SGDC foi estudada na amostra cerâmica preparada nas seguintes condições: síntese por coprecipitação usando ou não o CTAB, tratamento solvotérmico em butanol, calcinação a 600ºC, prensagem e sinterização a 1350ºC por 1h. O processo de redução das amostras sintetizadas em butanol foi avaliado em forno tubular em atmosfera dinâmica de 4%H2/Ar, fixando-se a temperatura a 900°C e variando-se o tempo entre 10 e 120 minutos. A redução também foi relizada nos compósitos sintetizados utilizando o CTAB na proporção Metal/CTAB = 2, tratados termicamente em etanol e butanol, após calcinação, prensagem e sinterização em forno tubular sob atmosfera de H2/Ar em isotermas de 700, 800 e 900°C por períodos entre 2 e 240 minutos. Os pós, as cerâmicas e os compósitos sintetizados em laboratório foram comparados com os materiais compósitos produzidos com pós de origem comercial. A caracterização dos pós foi realizada por difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), área de superfície específica por adsorção gasosa de nitrogênio (BET), análise térmica (TG/DTA) e distribuição granulométrica por espalhamento de feixe laser (Cilas). As cerâmicas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura, DRX e medidas de densidade pela técnica de imersão em água (método de Arquimedes). As cerâmicas e os compósitos foram caracterizados eletricamente por medidas de resistência elétrica pelo método de quatro pontas DC. Os resultados mostraram que os pós sem calcinação apresentaram as estruturas cristalinas características da céria e do hidróxido de níquel, e elevada área de superfície específica (80 m2/g). As cerâmicas provenientes dos pós tratados com etanol e propanol apresentaram boa homogeneidade química, estrutural e valores de densidade de 99% em relação a densidade teórica. Verificou-se que 80 a 90% do NiO é reduzido e as porosidades atingidas pelos compósitos são da ordem de 30%. A caracterização elétrica mostrou que a condutividade iônica da fase cerâmica do anodo, sintetizado solvotermicamente em butanol, possui valor de 0,03S.cm-1 na temperatura de 600°C, valor superior aos encontrados na literatura. A caracterização elétrica dos compósitos reduzidos revelou alta condutividade elétrica característica do níquel metálico, indicando percolação adequada da fase de níquel e distribuição homogênea de ambas fases cerâmica e metálica. As rotas de síntese e os materiais estudados são, portanto, adequados para a aplicação como anodo das IT-SOFCs. / This work comprises studies of powder chemical synthesis by wet route, ceramic processing and reduction of nickel oxide added to samaria and gadolinia doped ceria ceramic composite, mainly applied as Solid Oxide Fuel Cells anode. The route adopted for the powders preparation with composition Ce0.8(SmGd)0.2O1.9/NiO and mass ratio of 40:60% was hydroxides coprecipitation and solvothermal treatment, using as start materials the cerium, nickel, samarium and gadolinium chlorides. The anionic surfactant cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) was also used in the precipitation stage with the molar ratio Metal/CTAB ranging between 1 and 3. The influence of organic solvent used in the powders solvothermal treatment was analyzed by using ethanol, propanol and butanol at temperature of 150°C for 16h, with and without calcination at 600°C for 1h, and grinding in a ball mill. The compacted samples were sintered at temperatures between 1200 and 1400°C for 1h. The in situ reduction of NiO-SGDC was studied in the samples synthesized by coprecipitation using CTAB and without it, followed by solvothermal treatment in butanol, calcined at 600°C, pressed and sintered at 1350°C for 1h. The reduction procedure was evaluated in a tubular oven and atmosphere of 4% H2/Ar, setting the temperature at 900°C and time range between 10 and 120 minutes. The composites synthesized using the CTAB in the proportion of Metal/CTAB = 2, followed by solvothermal treatment in ethanol and butanol, after calcining, compaction and sintering, was also reduced in a tubular oven and atmosphere of 4% H2/Ar, setting the temperature at 700, 800 and 900°C and time range between 2 and 240 minutes. The powders, ceramics and the sinterized cermets syntesized in laboratory were compared to the materials produced with comercial powders. The powders characterization was performed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), specific surface area by nitrogen gas adsorption (BET), thermal analysis (TG / DTA) and particle size distribution by scattering beam laser (Cilas). Ceramics were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), XRD and density measurements by the technique of immersion in water (Archimedes method). The ceramics and cermets condutivity was characterized by the four probe DC method. The results obtained showed that the powders without calcination presented the crystal structures characteristics of ceria and nickel hydroxide, and high specific surface area (80m2/g) . The ceramic prepared from powders treated with ethanol and propanol had a high chemical and structural homogeneity and density values corresponding to 99% of the theoretical density. It was found that 80 to 90 % of NiO is reduced and the porosity of the composite reached about of 30 %. The anode ceramic phase synthesized solvothermically in butanol presented electrical conductivity of 0.03S.cm-1 at 600°C, higher than found at literature. The reduced cermets electrical characterization showed high electrical conductivity feature of metallic nickel, indicating the nickel phase good percolation and homogeneous distribution of both ceramic and metallic phases. Considering all these results, the synthesis routes and studied materials are suitable for use as the anode IT- SOFCs.

Este trabalho objetiva avaliar o uso de resíduos galvânicos de douração/prateação como fonte de micronutrientes (principalmente cobre e níquel) para as plantas, estudando as reações químicas que determinam os processos de solubilidade e adsorção na interface solo-solução-planta. Para isso, resíduos galvânicos foram caracterizados por ICP OES e FAAS, determinando os teores de Al, B, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Pb, S e Zn após digestão ácida, detectando Cu entre 2 e 35% e Ni entre 0,007 e 9,7% (m/m), e baixas quantidades de Cd, Cr e Pb em relação aos anteriores. Aspectos físico-químicos caracterizam os resíduos como aglomerados quebradiços, com possível ordenação estrutural na forma de sulfatos, óxidos, hidróxidos ou carbonatos, sendo pouco higroscópicos e facilitando, assim, aplicação agronômica na forma pulverizada. Ensaios de solubilidade em meio aquoso por sistema em fluxo indicaram a dependência da solubilidade de cobre e níquel ao pH. Cobre já apresentaria melhor solubilidade em pHs inferiores a 5, o que não ocorreu, mas simulações em software de equilíbrio químico indicaram solubilidade de cobre no formato de brochantita [Cu4SO4(OH)6] em pHs abaixo de 3, e análises por DRX confirmaram sua presença. Dois dos resíduos utilizados apresentaram solubilidade de níquel em água, provavelmente como NiCl2 ou NiSO4, e todos apresentaram boa solubilização quando complexados com DTPA. Estudos de adsorção e difusão de Cu e Ni em solos por percolação de água em colunas de PVC, após adição de pastilhas de resíduos galvânicos ao meio, mostraram baixa mobilidade dos metais e influência da presença destes pela dissolução das pastilhas, intensificando as reações de adsorção e dessorção. Quando combinados com as isotermas de adsorção e extração sequencial, conclui-se que os solos apresentam elevada capacidade máxima de adsorção e que estes metais estão ligados na maior parte às frações menos disponíveis, mas apresentando aumento da disponibilidade após inserção dos resíduos. Ensaios de solubilidade na presença de plantas em sistema similar ao experimento de adsorção, porém, com os resíduos na forma pulverizada, mostraram a presença de Cu e Ni nas raízes por influência da inserção dos resíduos e na parte aérea somente para níquel, talvez por suficiência nutricional de cobre. As principais reações que ocorrem na interface solo-solução-planta, como de adsorção/dessorção, precipitação/dissolução, complexação e oxirredução, explicam os mecanismos da maior ou menor disponibilidade destes micronutrientes, favorecendo determinadas condições pelos conceitos de equilíbrio químico. Ácidos orgânicos exsudados na rizosfera podem acidificar o meio ou complexar os metais, aumentando sua solubilidade e favorecendo seu transporte para as plantas. Por isso, é recomendado que os resíduos sejam aplicados bem próximo às raízes. Ensaios microbiológicos mostraram que os resíduos apresentam baixa toxicidade, e, associado aos fatos da baixa mobilidade de Cu e Ni e da baixa influência dos contaminantes Cd, Cr e Pb no solo, estima-se que oferecem baixo risco ambiental. O conjunto de resultados confere aos resíduos galvânicos de douração/prateação viabilidade para serem utilizados como fertilizantes agrícolas para suprir deficiências de cobre e níquel, concordando com os objetivos da Política Nacional de Resíduos Sólidos, que estimulam a reciclagem de materiais perigosos, para que voltem à cadeia produtiva, evitando, assim, o desperdício de seu potencial por meio do descarte / This work aims evaluate the use of galvanic wastes of gold/silver-plating as micronutrients source (mainly copper and nickel) for plants, by studying the chemical reactions which determine the solubility and adsorption processes on the soil-solution-plant interface. For this purpose, galvanic wastes were characterized by ICP OES and FAAS, determining the levels of Al, B, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Pb, S and Zn after acid digestion, detecting Cu in the range of 2 and 35% and Ni in the range of 0.007 and 9.7% (m/m), and low quantities of Cd, Cr and Pb compared to the previous ones. Physicochemical aspects characterize the wastes as brittle conglomerate, with possible structural ordination in the form of sulfates, oxides, hydroxides or carbonates, low hygroscopicity and facilitating, thus, agronomic application in the pulverized form. Solubility essays in aqueous media by flow system indicating the dependency of copper and nickel solubility with pH. Cupper would present better solubility in pH below 5, what did not happen, but simulations in chemical equilibrium software indicated copper solubility in the form of brochantite [Cu4SO4(OH)6] in pH below 3, and DRX analysis confirmed the their presence. Two of the wastes used presented nickel solubility in water, probably as NiCl2 or NiSO4, and all presented good solubilization when complexed with DTPA. Adsorption and diffusion studies of Cu and Ni in soils by water percolation in PVC column, after addiction of galvanic wastes tablets to the center, demonstrated low metals mobility and influence of their presence by the tablet dissolution, intensifying the adsorption and desorption reactions. When combined with the adsorption isotherms and sequential extraction, it concludes that the soils presented high maximum adsorption capacity and these metals are mostly bonded to less available fractions, but presenting an increasing availability after wastes addition. Solubility essays in the present of plants in a similar system to the adsorption experiment, however, with the wastes in the pulverized form, demonstrated the presence of Cu and Ni in the roots by the influence of the residues insertion and only nickel in the aerial parts, maybe by nutritional sufficiency of copper. The main reactions that occurred in the soil-solution-plant interface, as adsorption/desorption, precipitation/dissolution, complexation and redox, explain the mechanism of the higher or lower availability of these micronutrients, favoring determinate conditions by the chemical equilibrium concepts. Organic acids exuded in the rhizosphere can acidify the medium or complex the metals, increasing their solubility and favoring their transport to the plants. Therefore, it is recommended that the residues must be applied very close to the roots. Microbiological tests have shown that the wastes present low toxicity, and, associated with the low mobility of Cu and Ni and with the low influence of the Cd, Cr and Pb in the soil, it estimated to offer low environmental risk. The results set gives galvanic wastes of gold/silver-plating viability to be used as agricultural fertilizers to supply copper and nickel deficiencies, in line with the objectives of the National Solid Waste Policy, which encourages the recycling of hazardous materials, to get back to productive chain, thus avoiding the waste of its potential by means of the discard

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leilah Delaretti Luongo.pdf: 2162579 bytes, checksum: 76c30f5d2ee2f42b33cf84bd04999ac2 (MD5) Previous issue date: 2015-05-22 / In this work, samples of copper-silver and silver-copper-nickel alloys were synthesized by powder metallurgy. The alloys have received sintering and all of them were characterized metallographically. Different and significant effects were observed in the microstructure and conductivity of the samples studied. The influence of silver on the conductivity of the samples with nickel resulted to be lower than the alloy with chromium and nickel, studied in previous work of the research group, where the same procedures were applied to the same precursors. An interesting result is that the larger crystallite size favored the high electrical conductivity, which is presented in the samples without nickel. The presence of nickel helped to inhibit oxidation and the difference in the amount of nickel influenced the alloys behavior, however, it did not guarantee high conductivity observed in the aforementioned alloys copper-nickel-chromium. The structure of the samples was studied by the Rietveld Method, using data from x-ray diffraction. The differences in microstructure were investigated by comparing the parameters of the pure copper used as a precursor profile. / Neste trabalho foram sintetizadas amostras de ligas metálicas de cobre-prata e cobre-níquel-prata obtidas por metalurgia do pó. As ligas receberam tratamentos térmicos de sinterização e foram caracterizadas metalograficamente. Foram observados efeitos diferentes e significativos na microestrutura e na condutividade das amostras estudadas. A influência da prata na condutividade das amostras com níquel resultou ser inferior à de ligas com cromo e níquel, estudadas em trabalhos precedentes do grupo de pesquisa, onde se aplicaram os mesmos procedimentos aos mesmos precursores. Um resultado interessante é que o maior tamanho de cristalito favoreceu a condutividade elétrica, o qual se apresentou nas amostras sem níquel. A presença do níquel ajudou a inibir a oxidação e a diferença na quantidade de níquel se mostrou importante no comportamento das ligas, porém, não garantiu a alta condutividade verificada nas mencionadas ligas de cobre- níquel-cromo. A estrutura das amostras foi estudada pelo Método de Rietveld, usando dados de difração de raios x. As diferenças na microestrutura foram estudadas através da comparação com os parâmetros de perfil do cobre puro usado como precursor.