Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nonociência e Nanobiotecnologia, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-09-06T15:50:33Z No. of bitstreams: 1 2016_FabianaVieiradaSilva.pdf: 1865090 bytes, checksum: d001b4587a27eddd99d9939f2d9db97e (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-10-22T19:25:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_FabianaVieiradaSilva.pdf: 1865090 bytes, checksum: d001b4587a27eddd99d9939f2d9db97e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-22T19:25:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_FabianaVieiradaSilva.pdf: 1865090 bytes, checksum: d001b4587a27eddd99d9939f2d9db97e (MD5) / A nanotecnologia é uma ciência em expansão e dentre as suas aplicações, destaca-se o uso de nanopartículas (NPs) de óxido de níquel. O objetivo deste estudo foi investigar o efeito citotóxico de diferentes suspensões de nanopartículas de óxido de níquel, frente a viabilidade de células de fibroblastos (linhagem NIH-3T3) e de queratinócitos (linhagem HaCat). Assim, neste trabalho, realizou-se a síntese, caracterização e preparação de suspensões de óxido de níquel por meio de três metodologias, utilizando-se diferentes precursores metálicos (NiCl2, NiCl₂.6H₂O ou Ni(C2H3O2)2·4H2O) e/ou solventes (água ou etanol). As formulações produzidas foram denominadas respectivamente: NiO-Cl, NiO-Et e NiO-OAc e foram caracterizadas por difratometria de raios – X (DRX), termogravimetria (TG), análise textural (B.E.T.), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e espectroscopia de infravermelho (FTIR). As suspensões foram caracterizadas por espalhamento dinâmico de luz (DLS) e foi feito um estudo da estabilidade dessas, usando como parâmetros o potencial zeta, o diâmetro hidrodinâmico, o índice de polidispersão (PDI) e o pH. O teor de níquel em suspensão foi quantificado por espectroscopia de absorção atômica (EAA). Por meio das análises de DR-X notou-se; respectivamente, que NiO-Cl, NiO-Et e NiO-OAc apresentaram diâmetro médio de 13, 19 e 21 nm e, por meio da análise de B.E.T., verificou-se que a área superficial destas NPs foram de 33, 31 e 27 m2/g respectivamente. Em relação à análise TG, verificou-se que a formação de óxido de níquel ocorreu acima de 385 °C para as três formulações investigadas. Também, foi notado que estas formulações apresentaram forma, predominantemente esférica e com tendência à aglomeração. Quanto a estabilidade observou-se que a formulação NiO-Et manteve - se estável em todos os parâmetros avaliados, enquanto que as demais formulações apresentaram estabilidade moderada. Ainda, o efeito citotóxico das três formulações foi avaliado pelo método do MTT e notou-se que todas as formulações induziram maior citotoxicidade com o aumento da dose e tempo de tratamento. ______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Nanotechnology is a science in expansion and among its applications, there is the use of nanoparticles (NPs) of nickel oxide. However, there are few studies on the toxicity of these types of NPs especially those involving occupational risk. The aim of this study was to investigate the cytotoxic effect of different suspensions of nickel oxide nanoparticles front viability of fibroblast cells (NIH-3T3 line) and keratinocytes (HaCaT line). In this work, we carried out the synthesis, characterization and preparation of nickel oxide slurries by using three methods where different metal precursor were used (NiCl2, NiCl₂.6H₂O or Ni (C2H3O2)2•4H2O) and/or solvents (water or ethanol). The produced formulations were called: NiO-Cl, NiO-Et and NiO-OAc and were characterized by - ray diffraction (XRD), thermogravimetry (TG), texture analysis (B.E.T.), transmission electron microscopy (TEM) and infrared spectroscopy (FTIR). The suspensions were characterized by light scattering (DLS) and was made a study of the stability of these parameters using as the zeta potential, the hydrodynamic diameter, the polydispersity index (PDI) and pH. The nickel content of the suspension was quantified by atomic absorption spectroscopy (AAS). Through DR-ray analyzes are noted, respectively, that NiO-Cl, NiO-Et NiO-OAc had an average diameter of 13, 19 and 21 nm, and B.E.T. analysis, it was found that the surface area these NPs were 33, 31 and 27 m2/g respectively. Regarding the TG analysis showed that the nickel oxide formation occurred above 385 °C for three fomulações investigated. Also, it was noted that these formulations exhibited form predominantly spherical and prone to agglomeration. The stability was observed that the NiO-Et formulation maintained - stable in all parameters, while the other formulations showed moderate stability. Also, the cytotoxic effect of the three formulations was evaluated by the MTT method, and it was observed that all formulations induced higher cytotoxicity with increasing dose and duration of treatment. In most cases it was noticed greater cytotoxic effect at 72 h in the NIH-3T3 line.

Orientador: Peterson Luiz Ferrandini / Banca: Luiz Rogério de Oliveira Hein / Banca: Carlos Triveno Rios / Resumo: O nitinol (NiTi) é uma das ligas mais empregadas entre aquelas que apresentam o efeito de memória de forma. A produção da liga por metalurgia do pó é uma alternativa às limitações das ligas fundidas, mas apresenta algumas limitações. O objetivo deste trabalho foi obter a liga NiTi via metalurgia do pó, combinando temperatura e tempo de sinterização para produzir uma liga com baixo volume de fases secundárias e óxidos e a martensita como fase principal à temperatura ambiente. Os pós de níquel e titânio foram pesados na proporção 50,5% Ni - 49,5% Ti (% at) e misturados mecanicamente por 2 horas. A mistura foi compactada uniaxialmente sob três tensões consecutivas: 1000, 750 e 500 MPa, relaxando o sistema em cada carga. Em seguida as amostras foram sinterizadas a 930°C, por períodos de 20, 30, 40 ou 50 horas. Após a determinação da melhor rota de sinterização, as amostras foram submetidas à deformação mecânica a quente, utilizando deformações reais de 31% ou 98%. As amostras foram submetidas a alguns tratamentos térmicos: o recozimento foi realizado a temperaturas de 500 °C e 700 °C e a solubilização a 930 °C. A caracterização das amostras foi realizada por microscopia óptica e MEV, difração de raios X, calorimetria exploratória diferencial e ensaio de microdureza. Em relação à rota de sinterização, o melhor resultado foi obtido utilizando-se tempo de sinterização de 50 horas, com a fase martensítica predominante e ausência de pó residual. As fases intermetálicas secundárias obs... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nitinol (NiTi) is one of the most used alloys that exhibit the shape memory effect and powder metallurgy is an alternative to overcome the casting limitations, but some details need to be checked. The aim of this work is to obtain NiTi by powder metallurgy, determining the best combination of sintering time and sintering temperature to produce an alloy with low volume fraction of secondary intermetallic phases and oxides and martensite as the main phase at room temperature. Ni and Ti elemental powders were weighted in order to get the 49.5% Ti - 50.5%Ni (% at) composition and mechanically mixed for 2 hours. The mixed powder was then uniaxially die compacted under the following condition: 1000 MPa, 750 MPa and 500 MPa. After every stress was applied, the system was relaxed. The sintering was performed under an argon atmosphere at 930°C for: 20, 30, 40 and 50 hours. After determining the best sintering route, hot rolling was applied to the samples, using real deformation of 31% and 98%. The samples were submitted to heat treatments: annealing was performed at 500 °C and 700 °C and solubilization was performed at 930 °C. The samples were characterized using optical microscopy, scanning electron microscope, x-ray diffraction and differential scanning calorimetry (DSC). The best route obtained was 50 hours of sintering time, which resulted in the lowest volume of secondary intermetallic phases and no unreacted powder. The intermetallic phases formed were Ni3Ti and Ni4Ti3. The dens... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: O Brasil ainda não produz a liga Ni - Ti em escala comercial, importando grande parte dos produtos à base de Ni - Ti voltados à área médica. O grande custo envolvido na importação destes produtos estimula a tentativa de desenvolvimento nacional desta liga. Assim, esta pesquisa objetivou a caracterização de ligas Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta e Ni-Ti-Mo-Zr produzidas por meio de moagem de alta energia e subseqüente prensagem a quente. A caracterização dos produtos moídos e prensados a quente foi realizada por meio de microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, espectrometria por dispersão de energia. Os resultados indicaram que a formação dos compostos intermetálicos, como o Ni3Ti, NiTi e NiTi2, ocorreram nos estágios iniciais de moagem. Em todas as misturas constituídas de pós, os tamanhos de suas respectivas partículas foram aumentados, e a distância entre as lamelas foram reduzidas para longos períodos de moagem. Este fato ocorreu devido ao mecanismo de solda fria entre as partículas dúcteis, que foram totalmente revestidas em suas superfícies esféricas. O rendimento da mistura de Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta e Ni-Ti-Mo-Zr aumentou após a moagem molhada. A prensagem a quente contribuiu para a obtenção de estruturas homogêneas e a consolidação dos pós de Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta e Ni-Ti-Mo-Zr moídos. No caso das ligas Ni-45Ti-5Mo e Ni-40Ti-10Mo, o composto Ni-Ti foi identificado na estrutura de ambas as ligas, enquanto que as fases Ni3Ti e NiTi2 foram formadas nas microestruturas das ligas Ni-45Ti-5Mo e Ni-40Ti-10Mo. Estas fases intermetálicas dissolveram teores de molibdênio inferiores a 2,1 %-at. Além disso, foi encontrada a presença de precipitados ricos em molibdênio com teores (%-at) próximos de 16Ni-25Ti-59Mo.Não foi encontrada variação significativa dos valores médios de dureza Vickers relacionadas a estas ligas ternárias, após o aumento da ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Brazil not yet product the Ni - Ti alloy commercially, importing the most products of the Ni-Ti of the medical area. The high cust to wrap up in the importation this products encourage the development national this alloy. In this way, this work aimed the characterization of Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta and Ni-Ti-Mo-Zr alloys produced by high-energy ball milling and subsequent hot pressing. The milled and hot-pressed materials were characterized by, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, energy dispersive spectrometry. Results indicated that the formation of intermetallic compounds such as Ni3Ti, NiTi and NiTi2 occurred at the initial milling stages. For all the powder mixtures, it was noted that the powder sizes were increased and the distance between lamellas were reduced for longer milling times. This fact occurred due to excessive cold welding mechanism between ductile particles, which were coated fully the vial and balls surfaces. The yield of Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta and Ni-Ti-Mo-Zr powders was increased after wet milling. The hot pressing of milled Ni-Ti-Mo, Ni-Ti-Ta and Ni-Ti-Mo-Zr powders contributed for obtainment of homogeneous structures containing amounts of pores lower than 1%. In Ni-45Ti-5Mo and Ni-40Ti-10Mo alloys, the NiTi compound was identified in structure of both the alloys while that the Ni3Ti and NiTi2 were formed in microstructures of the Ni-45Ti-5Mo and Ni-40Ti-10Mo, respectively. These intermetallic phases dissolved molibdenum contents lower than 2.1 at-%. Moreover, it was noted the presence of Mo-rich precipitates with contents close to 16Ni-25Ti-59Mo (at-%). No significant variation of average Vickers hardness values was noted in Ni-Ti-Mo alloys for increased Mo addition up to 10 at-%. In Ni-Ti-Ta alloys, the NiTi and Ni3Ti phases were formed in microstructures of the hot-pressed Ni-48Ti-2Ta and Ni-45Ti-5Ta alloys, while that the Ni3Ti phase was found in ... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Alfeu Saraiva Ramos / Coorientador: Tomaz Manabu Hashimoto / Banca: Marcelino Pereira do Nascimento / Banca: Renata Amadei Nicolau / Mestre

Os precursores catalíticos de níquel do tipo α-diimina revolucionaram a área de polimerização de olefinas. A alta atividade catalítica e a possibilidade de obtenção de polímeros diferenciados com microestrutura controlada são algumas das principais características destes catalisadores. Entretanto, os precursores de níquel são solúveis e atuam na catálise em meio homogêneo. Em virtude desta característica, acabam perdendo competitividade frente aos catalisadores heterogêneos convencionais. A catálise heterogênea é mais vantajosa, pois utiliza menor volume de solventes e plantas industriais mais compactas. Neste sentido, fixar estes precursores em suportes adequados é um passo fundamental. Neste trabalho, foram desenvolvidos três novos precursores catalíticos de níquel contendo grupos funcionais reativos, os quais foram utilizados para fixá-los em suportes inorgânicos como a sílica e sílica mesoporosa MCM-41. Os precursores foram ancorados sozinhos (precursor heterogeneizado simples) ou aos pares (precursor heterogeneizado binário) totalizando cinco novos sistemas heterogeneizados e dois novos sistemas binários. Estes precursores binários permitem agregar no produto final as características dos dois polímeros produzidos. Os precursores binários desenvolvidos neste trabalho apresentaram bom comportamento na reação de polimerização do e atividade catalítica de até 3876 kg PE mol Ni-1 h-1. Alguns precursores heterogeneizados (simples) atingiram atividades superiores a 8300 kg PE mol Ni-1 h-1. As técnicas de caracterização empregadas foram essenciais e puderam comprovar o comportamento dual dos precursores binários. / The α-diimine nickel catalytic precursors revolutionized the field of olefin polymerization. The high catalytic activity and the possibility of obtaining different polymers with controlled microstructure are between the main features of these catalysts. However, the nickel precursors are soluble and act in homogeneous catalysis. Due to this characteristic, lack competitiveness against the conventional heterogeneous catalysts. Heterogeneous catalysis is more advantageous because it uses less volume of solvents and more compact industrial plants. In this regard, attaching these precursors to suitable carriers is a critical step. In this work, were developed three new nickel catalytic precursors containing reactive functional groups, which were used to attach it onto inorganic supports like silica and mesoporous silica MCM-41. The precursors were attached alone (simple heterogeneous precursor) or in pairs (binary heterogeneous precursor) totaling five new heterogenized systems and two new binary systems. These binary precursors allow add in the final product the characteristics of the two polymers produced. The binary precursors developed in this work presented good behavior in ethylene polymerization reaction and catalytic activity up to 3876 kg PE mol Ni-1 h-1. Some of the heterogeneous precursors (simple) reached activities superior than 8300 kg PE mol Ni-1 h-1. The employed characterization techniques were essential and could prove the dual behavior of the binary precursors.

Revestimentos eletrodepositados de cromo duro são amplamente usados em áreas onde se necessite de alta resistência ao desgaste aliado com relativa adequada resistência à corrosão. Apenas alguns micrometros de camada são suficientes para garantir uma redução no coeficiente de fricção e garantir proteção contra corrosão nos mais diversos substratos, possibilitando o uso de materiais base menos nobres em situações severas de aplicação. Um dos principais ramos da indústria que utiliza o cromo duro é a automotiva, e dentre as tantas aplicações podemos citar componentes de motores. Entretanto, durante a última década cresceram os esforços para a substituição do cromo duro devido a sua alta toxicidade. Neste meio tempo, revestimentos de níquel químico ligados ao fósforo (Ni-P) tem ocupado um espaço considerável em aplicações onde a resistência à corrosão e desgaste são primordiais. Baseado nisso, este trabalho visa obter revestimentos em válvulas de escape de motores diesel fabricadas em aço inoxidável de Ni-P com alto teor de fósforo (9-10% de P) aplicando tratamentos térmicos adequados para melhorar suas propriedades. A caracterização foi feita através de ensaios de desgaste, corrosão e avaliação microestrutural comparando com revestimentos de cromo duro atualmente utilizados neste componente mecânico. Resultados obtidos após ensaio tribológico do tipo “ball on plate” utilizando-se uma contra face de Al2O3 e analisando-se o coeficiente de fricção, a microestrutura, o tamanho e a composição química da trilha de desgaste mostram que o tratamento térmico em revestimentos de Ni-P aumenta consideravelmente a sua resistência ao desgaste. Tal resultado possivelmente está ligado a alteração estrutural de uma solução sólida supersaturada amorfa de fósforo em níquel encontrada em depósitos de Ni-P como depositados para a formação de crsitalitos de níquel e precipitados de de fosfeto de nóquel (Ni3P) que ocorrem em temperaturas de 320ºC a 360ºC. Além do mais, os resultados foram amplamente superiores quando comparados ao cromo duro. No que diz respeito a resistência à corrosão, ensaios eletroquímicos de polarização potenciodinâmica e impedância eletroquímica realizados em solução de condensado sintético que reproduz o ambiente do motor mostram novamente que o tratamento térmico age de forma benéfica nos revestimentos de Ni-P, e que até mesmo revestimentos de níquel fósforo não tratados apresentam melhor proteção contra à corrosão se comparados com o depósito de cromo duro. A razão para a melhora em termos de resistência a corrosão provavelmente esteja relacionada ao mesmo fenômeno citado acima. Por fim, revestimentos de Ni-P quando devidamente tratados termicamente se apresentam como promissores na substituição de revestimentos de cromo duro para recobrimento de hastes de válvulas de escape de motores diesel. / Electrodeposited hard chromium coatings are widely used in several areas where wear resistance must be a fundamental property. Only a few microns’ thick layer deposited on a varied range of substrates is capable to reduce considerably their friction coefficient as well as their mass loss during application of a load under dynamic movement. This special ability has always made hard chromium a vital allied of industry, especially in automotive manufacturers. However, over the last decade the efforts to replace hard chromium coatings has increased especially due to environmental concerns related to chemical products involved in the deposition process. Nowadays, several environmental friendly alternatives have been studied in order to substitute hard chromium without loss of the most important properties for a specific case. Following this line of reasoning, one of the most studied coating process in the past 10 years is the electroless nickel plating (Ni-P). In this present study was evaluated the influence of heat treatment on electroless high phosphorus nickel coating (9-10% P wt.) applied on diesel engine exhaust valves. In addition, both untreated and treated Ni-P deposits were then compared to current used electroplated hard chromium coatings in terms of wear, corrosion and microstructural behaviour. The wear behaviour of the Ni-P samples was investigated through a non-lubricated “ball on plate” test carried out against an Al2O3 counter-face. After an analysis of the friction coefficient, microstructure of the worn surface, width and chemical composition of the wear track, was possible to conclude that the heat treatment affect positively the wear resistance of Ni-P coatings, probably due to a structural change from amorphous supersatured solid solution of phosphorus in nickel to a crystalline structure of nickel crystallites and nickel phosphides (Ni3P) occurred between 320ºC and 360ºC. Moreover, Ni-P heat treated coatings showed better results when compared to electroplated hard chromium deposits. In terms of corrosion resistance, heat treated Ni-P coatings showed considerably better results when analyzed in synthetic condensate solution, probably due to the same microstructural phenomena cited above. Finally, Ni-P as-deposited and heat treated coatings showed better corrosion results when compared to electroplated hard chromium deposits in synthetic condensate media, hence acting as a natural alternative for recovering diesel engine exhaust valves instead chromium coatings.

Nanopartículas (NPs) bimetálicas de níquel/irídio do tipo liga e do tipo caroço@casca foram obtidas a partir da decomposição dos precursores organometálicos, Ni(COD)2 e [Ir(COD)OCH3]2, e estabilizadas através do líquido iônico (LI) N trifluorometanosulfonimidato de 1-n-butil-3-metilimidazólio (BMIM.NTf2). As NPs bimetálicas foram caracterizadas através das técnicas de Difração de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS), Espectroscopia de Absorção de Raios X, (EXAFS), Espectrometria de Espalhamento Rutherford (RBS) e por análise do ciclo de magnetização. As NPs apresentaram tamanho médio entre 1,5 nm e 2,0 nm e, de acordo com os dados obtidos, mantiveram-se bem distribuídas e estabilizadas quando estavam em solução de LI. As propriedades catalíticas das NPs foram avaliadas através da decomposição da hidrazina monohidratada e na reação de hidrogenação de compostos α, β – insaturados. A formação de estruturas do tipo caroço@casca e liga foi evidenciada por análises de XPS e EXAFS Verificou-se que o tipo do sistema (liga ou caroço@casca), a composição molar e o excesso de LI são fatores decisivos nas performances catalíticas. Nas reações de decomposição de hidrazina, o excesso de LI e o alto teor de irídio presente nos catalisadores influenciaram tanto a atividade quanto a seletividade da reação. Nas reações de hidrogenação, os maiores teores de irídio foram fundamentais para uma maior atividade. Dentre as NPs síntetizadas, selecionou-se o melhor catalisador para uma completa investigação cinética da reação de hidrogenação seletiva da ligação C=C da 2-ciclohexen-1-ona (CHN) empregando Ni/Ir 1:1. Nesse estudo, observou-se que a reação segue o mecanismo de Langmuir-Hinshelwood. Esse modelo propõe que a hidrogenação ocorre através da adsorção do substrato, dissociação do H2, seguido da reação de superfície e dessorção do produto. As entalpias obtidas pelos gráficos de van’t Hoff mostraram que a adsorção da CHN na superfície do catalisador é um processo exotérmico (-8 kJ.mol-1), enquanto a adsorção do H2 ocorre por um processo endotérmico (12,37 kJ.mol-1). / Alloy-like and core@shell-like bimetallic nanoparticles (NPs) of nickel/iridium were obtained from decomposition of the organometallic precursors Ni(COD)2 and [Ir(COD)OCH3]2 and stabilized by the ionic liquid (IL) 1-Butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (BMIM.NTf2). These NPs were characterized by X-Ray Diffractometry (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS), Rutherford Backscatering Spectroscopy (RBS) and by magnetization analysis. The NPs were obtained in the size range within 1.5 nm and 2.0 nm, remaining well distributed and stabilized in IL. The catalytic properties of the NPs were evaluated through decomposition of hydrazine monohydrate and in the hydrogenation reaction of α, β-unsaturated compounds. The formation of core-shell like and alloy like nanostructures were confirmed by XPS and EXAFS. The type of structure (alloy or core-shell), the molar composition and the excess of IL were found to play and important role on the catalytic performance Concerning hydrazine decomposition, the excess of IL and the high content of iridium present in catalysts were found to influence both catalytic activity and selectivity. In hydrogenation reactions, the higher contents of iridium were fundamental for a higher activity. The best catalyst (Ni/Ir 1:1) was choosen to a throughout kinetic investigation of the selective hydrogenation of the C = C bond of 2-cyclohexen-1-one (CHN), reveling a process governed by a Langmuir-Hinshelwood mechanism. This model proposes that hydrogenation occurs through adsorption of the substrate, dissociation of H2, followed by surface reaction and desorption of the product. The enthalpies obtained by the van’t Hoff graphs showed that adsorption of CHN on the surface of the catalyst is an exothermic process (-8 kJ.mol-1), while the adsorption of H2 occurs by an endothermic process (12.37 kJ.mol-1).

Com os avanços na área de exploração de óleo e gás em ambientes offshore, a seleção de materiais torna-se cada vez mais rigorosa, tendo em vista as condições de serviço extremamente adversas. As superligas à base de níquel (Inconel) vêm sendo utilizadas com sucesso na área de exploração de óleo e gás em águas profundas, como alternativa de substituição aos aços inoxidáveis dúplex. Todavia, componentes e equipamentos estruturais utilizados nestes ambientes podem estar sujeitos a fenômenos de fragilização pelo Hidrogênio, que acarretam em prejuízos às propriedades mecânicas do material. A aplicação desta superliga na indústria do petróleo requer um rigoroso controle microestrutural com restrições quanto à presença de fase δ, sendo que propriedades mecânicas otimizadas são obtidas através de tratamentos térmicos específicos. Os tratamentos térmicos efetuados neste trabalho seguem as recomendações da norma API (American Petroleum Institute). Pesquisas demonstram que a precipitação de fase δ pode ser facilitada quando as amostras solubilizadas são submetidas à deformação plástica, seguida de tratamentos térmicos de envelhecimento. O presente estudo visa avaliar a tenacidade à fratura da superliga Inconel 718 em água do mar sintética sob proteção catódica no potencial de -1050 mVECS. Nesta avaliação, utilizou-se a técnica step loading com incremento de carregamento, em corpos de prova do tipo SE(B) da mecânica da fratura, avaliando, desta forma, quantitativamente o efeito do Hidrogênio nas propriedades do material. Para avaliar o efeito da deformação plástica, foram utilizados dois níveis distintos de sobrecarga aplicada ao corpo de prova, gerando uma acentuada plasticidade (deformação plástica) na região da ponta da trinca. Os resultados evidenciaram que a presença do Hidrogênio no material afeta significativamente a tenacidade à fratura do Inconel 718 no ambiente estudado, alterando o modo de falha, de fratura dúctil para frágil. As análises realizadas nesta pesquisa não permitiram assegurar que a plasticidade gerada pela sobrecarga realmente não promoveram uma precipitação preferencial e mais intensa da fase δ na microestrutura do material. Se de fato ocorreu essa precipitação preferencial, as técnicas de análise empregadas nesta investigação não tiveram resolução para detectar. / With advances in exploration of oil and gas in offshore environments, selection of materials becomes increasingly stringent, given the extremely adverse conditions of service. The nickel-based superalloys (Inconel) have been used successfully in exploration of oil and gas in deep waters, as alternative to replace the duplex stainless steels. However, structural components and equipment used in these environments may be subject to hydrogen embrittlement phenomena, which cause damage to the mechanical properties of the material. The application of this superalloy in the oil industry requires rigorous microstructural control with restrictions on the presence of δ phase, and optimized mechanical properties are obtained by specific heat treatments. The heat treatments performed in this work follow the recommendations of API (American Petroleum Institute) standard. Research shows that the precipitation of δ phase can be facilitated when the solubilized samples are subjected to plastic deformation, followed by thermal aging treatments. The present study aims to evaluate the toughness of superalloy Inconel 718 fracture in synthetic seawater under cathodic protection in potential -1050 mVECS. In this review, we used the technique step loading with increasing load in specimens of type SE (B) of fracture mechanics, assessing thus quantitatively the effect of hydrogen on the properties of the material. To evaluate the effect of plastic deformation, two distinct levels of overload were used, generating a high plasticity (plastic deformation) at the crack tip of the specimen region. The results showed that the presence of hydrogen in the material significantly affects the toughness of Inconel 718 fracture environment studied by changing the failure mode from ductile to brittle fracture. The analyzes performed in this study did not ensure that the plasticity generated by the overload does not really promoted a preferential and more intense precipitation of δ phase in the microstructure of the material. If indeed this preferential precipitation occurred, the analysis techniques employed in this investigation had no resolution to detect.

A produção de hidrogênio, através da eletrólise da água, terá um papel muito importante em países que possuem grande potencial para produção de energia elétrica renovável, como é o caso do Brasil. Além disso, o interesse associado ao uso do hidrogênio não está apenas relacionado com o fato de que seja um combustível alternativo, e depende do processo renovável, mas também está relacionado com o emprego do mesmo como uma importante matéria-prima em processos industriais, como por exemplo, refino do petróleo e produção de amônia. A eletrólise da água apresenta-se como uma excelente alternativa para a produção de hidrogênio, pois é um método tecnicamente testado, de fácil transferência tecnológica e boa eficiência (>70%). No entanto, o alto consumo de energia associado ao processo restringe sua aplicação em larga escala. A fim de tornar essa técnica mais eficiente e econômica, a seleção de materiais para eletrodos de baixo custo com boa atividade eletrocatalítica são necessários. Atualmente, os materiais empregados para elaboração de eletrodos com baixo custo têm sido à base de níquel e suas ligas ou ainda compósitos de níquel. Este trabalho propõe o desenvolvimento de eletrodos de níquel ativos, eficientes, estáveis e baratos, para produção de hidrogênio a partir do processo de eletrólise em meio aquoso, prevendo o desenvolvimento do sistema para uso de subprodutos de processos industriais (glicerina e sacarose) como fonte de hidrogênio. A utilização de glicerina e sacarose na produção de hidrogênio vem sendo vista como um combustível alternativo e ecológico, já que permite aproveitar materiais que seriam descartados ou teriam uma utilização menos nobre. Para isso foram elaborados eletrodos de Ni e Ni-PAni por eletrodeposição. A polianilina é um polímero de interesse científico devido a suas propriedades elétricas sendo obtida facilmente através de síntese química. Avaliou-se a composição química, a morfologia e o comportamento eletroquímico dos eletrodos obtidos. Os resultados mostraram que os eletrodos desenvolvidos de Ni-PAni apresentaram um comportamento mais eficiente para a HER em meio ácido, alcalino, alcalino com glicerina e alcalino com sacarose quando comparados ao eletrodo de Ni. Contudo, a alta atividade eletrocatalítica do eletrodo de Ni-PAni foi atribuída, principalmente ao aumento do número de sítios ativos para o Hads devido à maior área superficial desses eletrodos. Também se observou a diminuição da taxa de corrosão do eletrodo de Ni-PAni em meio ácido comparativamente ao níquel puro. / The production of hydrogen by water electrolysis is very important in countries that have great potential for renewable energy role, as the case of Brazil. Moreover, the interest associated with the use of hydrogen is not only related to the fact that it is an alternative and renewable fuel depending on the process, but also relates to the use thereof as an important raw material in industrial processes such as petroleum refining and ammonia production. The water electrolysis presents itself as an excellent alternative for hydrogen production because it is a technically tested method of easy technology transfer and good efficiency (>70%). However, the high energy consumption associated with the process restricts its application in large scale. In order to make this technique more efficient and economical, material electrode selection for low cost with good electrocatalytic activity are needed. Currently, the materials used for electrodes preparation with low cost has been nickel based alloys and composites. This work proposes the development of active electrodes, efficient, stable and inexpensive to produce hydrogen from the electrolysis process in aqueous medium, providing the development system for use of industrial processes by-products (glycerol and saccharose) as hydrogen source. The use of glycerol and saccharose in the hydrogen production has been regarded as an ecological alternative fuel, as it is one way to make materials that would probably discarded or would have a noble less use. Ni and Ni - polyaniline electrodes were prepared by electrodeposition. The polyaniline is a scientific interest polymer because of their electrical properties and is easily obtained by chemical synthesis. We evaluated the chemical composition, morphology and electrochemical behavior of the electrodes obtained. The results showed that the developed electrodes showed a more efficient behavior for the HER in acid, alkaline, alkaline with glycerol and alkaline with saccharose when compared with the Ni electrode. The high electrocatalytic activity was mainly attributed to the Hads increased number of active sites due the high surface area of the electrodes. Was also observed the corrosion rate decrease to Ni-PAni in acid medium, when compared to pure nickel.

Este trabalho descreve o estudo da reação de acoplamento de Suzuki do brometo de vinila e do (E)-bromoestilbeno com ácidos arilborônicos empregando precursores catalíticos de níquel. Um sistema catalítico eficiente para a síntese de estireno foi desenvolvido, por meio da reação de acoplamento de Suzuki catalisada pelo complexo NiCl2(PPh3)2, atingindo-se ótimo rendimento após a otimização. Em nosso conhecimento, este é o primeiro método a empregar Ni(II) para síntese de estirenos substituídos por reação de acoplamento de Suzuki. A metodologia foi utilizada para a obtenção de derivados funcionalizados do estireno, usando-se ácidos arilborônicos substituídos, e mostrou-se eficaz quando da utilização de substituintes retiradores de elétrons nos ácidos arilborônicos, atingindo rendimentos superiores aos obtidos com paládio (F, CF3). O método não foi eficiente para obtenção de estirenos substituídos com grupos doadores de elétrons, resultando geralmente em grandes quantidades do subproduto de desboronação. O estudo dos efeitos eletrônicos (correlação de Hammett) para este sistema mostrou que ácidos arilborônicos com substituintes doadores de elétrons são mais reativos. Evidências cinéticas sugerem que a transmetalação possa ser a etapa limitante da velocidade da reação de Suzuki do brometo de vinila catalisada por NiCl2(PPh3)2. Embora o acoplamento de Suzuki do (E)-bromoestilbeno com ácido fenilborônico seja mais lento e mais sensível aos efeitos estéreos quando se comparam os catalisadores de níquel com os de paládio, o níquel apresenta a vantagem de ser um metal mais acessível e barato. Finalmente, um reagente de Grignard foi empregado na tentativa de efetuar o acoplamento do (E)-bromoestilbeno pela reação de Kumada-Corriu catalisada por níquel, mas testes preliminares não conduziram a resultados satisfatórios. / This work describes a study on the Suzuki cross-coupling reaction between vinyl bromide and (E)-bromo stilbene and arylboronic acids using nickel complexes. An efficient catalytic system for styrene synthesis in excellent yield was developed using the Suzuki cross-coupling reaction catalyzed by NiCl2(PPh3)2. As far as we are concerned this is the first method to use Ni(II) to synthesize substituted styrenes by the Suzuki reaction. The methodology developed was employed to obtain functionalized derivatives of styrene from substituted arylboronic acids and it was efficient for electron withdrawing groups on the arylboronic acids. Nevertheless this method was not efficient when electron donating groups where used and it resulted in great quantities of the deboronation product. The study on the electronic effects (Hammett correlation) for this system showed that arylboronic acids with electron donating groups are more reactive. Kinetic evidences suggest that the transmetalation step could be the limiting step of the Suzuki cross-coupling reaction between vinyl bromide and arylboronic acids catalyzed by NiCl2(PPh3)2. Despite the fact that Suzuki cross-coupling reaction between (E)-bromo stilbene and arylboronic acids is slower and more sensitive to steric hindrance when comparing nickel catalysts with palladium ones, nickel has the advantage of being a cheaper and more accessible metal. Finally a Grignard reagent was employed in attempt to perform the coupling of (E)-bromo stilbene by the Kumada-Corriu cross-coupling reaction catalyzed by nickel, but preliminary tests have not led to satisfactory results.

Neste trabalho, uma nova classe de catalisadores de NiII contendo ligantes imina-furano tais como NiCl2{N-((5-metilfurano-2-il)metileno)-2-fenoxietanimina} (1), NiCl2{N-((5- metilfurano-2-il)metileno)-2-fenoxibenzimina} (2), NiCl2 {2-metoxifenil-N-((5-metilfurano-2- il)metileno) metanimina} (3), NiCl2{N-((furano-2-il)metileno)-2-fenoxibenzimina} (4) foram sintetizados e caracterizados por espectrometria de massas de alta resolução e espectroscopia na região do infra-vermelho. Estes catalisadores de níquel, quando ativados com metilaluminoxano (MAO), apresentaram freqüências de rotação (FRs) entre 14.700 e 206.100(mol C2H4)×(mol Ni−1 h−1) com boa seletividade para produção de buteno-1 (63,2 – 83,2%). O complexo 2, na presença de MAO, apresentou maior FR com relação a atividades catalíticas apresentadas pelos complexos 1, 3 e 4 este resultado pode estar associado a maior rigidez do ligante imina-furano, que confere ao catalisador mais estabilidade. Considerando a maior atividade de 2, o mesmo foi utilizado em reações de otimização, nas quais foram avaliados os efeitos das condições reacionais como solvente, razão molar [Al/Ni], tipo/procedência de cocatalisador, quantidade de catalisador e temperatura) sobre a FR e seletividade. Este estudo mostrou que estas variáveis exercem forte influência sobre a FR e a seletividade do sistema, principalmente no que tange ao tipo de cocatalisador empregado nas reações de oligomerização. Neste caso, o emprego de sesquicloreto de etilalumínio (Et3Al2Cl3, EASC) produz um sistema catalítico mais ativo que 2/MAO [FR = 206.100 vs. 57.300 (mol C2H4)×(mol Ni−1 h−1)]. Por outro lado, o uso deste cocatalisador ocasiona uma drástica redução na seletividade para buteno-1, chegando apenas a 11,9 % e associado a produção de uma grande quantidade de butenos internos (88,1 %) e hexenos (12,3 %). Sob condições otimizadas ([Ni] = 10μmol, 50°C, tempo = 20 min, 20 bar de etileno, [Al/Ni] = 500), precatalisador 2 apresentou uma FR = 56.100 (mol C2H4)×(mol Ni−1 h−1) e seletividade de 82,0% para produção de buteno-1. / In this work, a set of four new NiII catalysts based on imine-furane ligands such as NiCl2{N- ((5-metilfurano-2-il)metileno)-2-fenoxietanimine} (1), NiCl2{N-((5-metilfurano-2-il)metileno)- 2-fenoxibenzimine} (2), NiCl2 {2-metoxifenil-N-((5-metilfurano-2-il)metileno) metanimine} (3), NiCl2{N-((furano-2-il)metileno)-2-fenoxibenzimine} (4) was synthetized and characterized by high-resolution mass spectra and infrared spectroscopy. All nickel precatalysts, activated with methylaluminoxane (MAO), exhibited high activities for ethylene oligomerization [TOF = 14,700 – 57,300 mol(ethylene)(mol(Ni))−1 h−1)] with good selectivities for 1-butene produced (63.2 – 83.2%). The catalytic performance was substantially affected by the ligand environment regarding the imine pendant group, and the substituents on the furfural group. For this case, the precatalyst 2 showed higher activity related to those presented by precatalysts 1, 3 and 4. Based on these preliminary results, precatalyst 2 was selected for further optimization, investigating the influence of temperature, oligomerization time, ethylene pressure, [Al/Ni] ratio, amount of catalyst, and cocatalyst type. This study showed that these parameters has strongly influence on TOF and selectivity. For instance, the activation of nickel precatalyst 2 with ethylaluminum sesquichloride (Et3Al2Cl3, EASC) instead of MAO produced a significantly better catalyst system than 2/MAO (TOF = 206,100 vs. 57,300 (mol C2H4)×(mol Ni−1 h−1); however, the 1- butene selectivity was drastically reduced, attaining only 11.8% with a concomitant production of larger amounts of internal butenes (88.1%) and hexenes (12.3%). Under optimized conditions ([Ni] = 10μmol, 50°C, oligomerization time = 20 min, 20 bar ethylene, [Al/Ni] = 500), precatalyst 2 led to TOF = 56,100 (mol C2H4)×(mol Ni−1 h−1) and 82.0% selectivity for 1- butene.