Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-02-24T13:34:20Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1531456 bytes, checksum: 409ec9c593bb353cf07e9ee62d27c69b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T13:34:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1531456 bytes, checksum: 409ec9c593bb353cf07e9ee62d27c69b (MD5) Previous issue date: 2016-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanotubos de carbono (CNTs) têm sido estudados nos últimos anos devido às suas propriedades químicas, físicas e eletrônicas únicas. Estas nanoestruturas podem interagir com várias moléculas, como proteínas e corantes, para formar novos materiais com aplicações diversas. Por exemplo, nanoestruturas híbridas contendo CNTs têm sido utilizadas como adsorventes eficientes, transportadores de fármacos específicos ou para o desenvolvimento de células a combustível e sensores eletroquímicos. Consequentemente, compreender as interações CNT-proteínas e CNT-corantes é importante para modular as propriedades destes materiais. Diversos trabalhos têm estudado estas interações, entretanto os aspectos termodinâmicos associados a elas permanecem escassos. Assim, neste trabalho avaliou-se a termodinâmica da interação entre nanotubos de carbono e diferentes moléculas, combinando dados de isotermas de adsorção e de titulação microcalorimétrica isotérmica. O estudo foi dividido em dois artigos: no primeiro, avaliou-se o fenômeno de adsorção da proteína albumina do soro bovino (BSA) sobre a superfície de nanotubos de carbono de parede simples (SWCNT) e de paredes múltiplas (MWCNT), bem como o efeito de cossolutos sobre esse processo. No segundo, descreveu-se a termodinâmica da interação entre os azocorantes vermelho ponceau (PR), vermelho do congo (CR) e vermelho 40 (AR) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs). A interação entre os azocorantes e a superfície de carvão ativado (AC) também foi avaliada para comparação. Acerca da interação entre a proteína BSA e a superfície dos nanotubos de carbono, o processo de adsorção dependeu das propriedades superficiais do CNT, do pH e da força iônica do meio, sendo que maiores capacidades de adsorção foram observadas em valor de pH próximo ao ponto isoelétrico da proteína. Para todos os sistemas estudados os valores de ∆H ads em condição de diluição infinita foram muito negativos (∆H ∞ < -918,6 kJ mol-1). Este resultado indica ads que os CNTs são capazes de induzir variações conformacionais na BSA durante o processo de adsorção, as quais estabilizam a proteína sobre a superfície hidrofóbica do nanomaterial. O efeito de íons da série de Hofmeister foi avaliado sobre o processo de adsorção da BSA em MWCNT, sendo este efeito dependente da natureza dos íons. Quanto à interação CNT-azocorante, os dados de isotermas de adsorção foram bem ajustados ao modelo de Freundlich. Uma abordagem termodinâmica forneceu toda a caracterização do processo de adsorção para diferentes coberturas superficiais do adsorvente. Para ambos MWCNT e AC, a quantidade de corante adsorvida (Γ D ) aumentou na ordem Γ D (PR) < Γ D (AR) < Γ D (CR) e a adsorção normalizada pela área superficial específica do adsorvente foi maior para o MWCNT. A quantidade máxima adsorvida (Γ D,máx ) atingiu valores de até 2,00 μmol m-2 para a adsorção de CR em MWCNT. O processo de adsorção dos corantes foi entalpicamente dirigido e entropicamente desfavorável para ambos os adsorventes. Os valores de variação de entalpia de adsorção (∆H ads ) determinados por ITC foram superiores a -137,0 kJ mol-1 e dependeram da cobertura superficial do adsorvente e das estruturas dos corantes e dos adsorventes. Os dados de ∆H ads em função da quantidade de corante adsorvida sugeriram que os sítios de adsorção sobre MWCNT e AC são heterogêneos. / Carbon nanotubes (CNTs) have been studied in the last years due to their unique chemical, physical, and electronic properties. These nanostructures can interact with several molecules, such as proteins and dyes, to form new materials with amazing applications. For instance, hybrid nanostructures containing CNTs have been used as powerful adsorbents, specific drug carriers or in the development of fuel cells and electrochemical sensors. Consequently, understanding the CNT-protein and CNT-dye interactions is very important to modulate the properties of these nanostructures. Several papers have studied these interactions, but the thermodynamic aspects associated with them remain scarce. Then, in this work, we evaluated the thermodynamics of the interaction between carbon nanotubes and different molecules combining adsorption isotherms and isothermal titration microcalorimetry data. Our study was divided in two papers: In the first one, we evaluated the adsorption phenomenon of the protein bovine serum albumin (BSA) on the surfaces of single-walled (SWCNT) and multi-walled (MWCNT) carbon nanotubes. In the second one, we described the thermodynamics of the interaction between the Ponceau Red (PR), Congo Red (CR) and Allura Red (AR) azo-dyes and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). Activated carbon (AC)-dye interaction has been also evaluated for comparison. On the interaction between the BSA and the CNT surface, the adsorption process depended on the surface properties, pH and ionic strength. Higher adsorption capacities were observed at pH around the isoelectric point of the protein. For all studied systems the ∆ ads H values at infinite dilution condition were very negative (∆H ∞ < -918.6 kJ mol-1). This finding has led us to propose that the ads CNTs are capable of inducing conformational changes in BSA for the adsorption process, stabilizing the protein on the hydrophobic surface of the nanomaterial. The effect of ions of the Hofmeister series was evaluated on the BSA adsorption in MWCNT, and this effect was dependent on the nature of the ion evaluated. Regarding the CNT-(azo-dye) interaction, isotherm adsorption data were well fitted to the Freundlich model. A thermodynamic approach provided the entire characterization of the adsorption process as a function of the surface coverage. For both MWCNT and AC, the amount of adsorbed dye (Γ D ) increased in the order Γ D (PR) < Γ D (AR) < Γ D (CR) and the adsorption capacity normalized by adsorbent specific area was higher for MWCNT. The maximum adsorbed amount (Γ D,max ) attained values up to 2.00 μmol m-2 for CR adsorption on MWCNT. The adsorption process of the dyes was enthalpically driven and entropically unfavorable for both adsorbents. The values of adsorption enthalpy change (∆ ads H) determined by ITC were higher than -137.0 KJ mol-1 and they depended on the surface coverage and structures of both dye and adsorbent. ITC data suggested that adsorption sites on MWCNT and AC are heterogeneous.

PASCHOAL, Alexandre Rocha. A microscopia Raman de alta resolução e suas aplicações na ciência dos materiais. 2011. 159 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2016-10-03T22:40:32Z No. of bitstreams: 1 2011_tes_arpaschoal.pdf: 41231131 bytes, checksum: fcf915f1a850f389f260cf7ae08fcd33 (MD5) / Approved for entry into archive by Giordana Silva (giordana.nascimento@gmail.com) on 2016-10-03T22:40:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_tes_arpaschoal.pdf: 41231131 bytes, checksum: fcf915f1a850f389f260cf7ae08fcd33 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-03T22:40:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_tes_arpaschoal.pdf: 41231131 bytes, checksum: fcf915f1a850f389f260cf7ae08fcd33 (MD5) Previous issue date: 2011 / The quest for miniaturization of the structures has always been a constant effort of science and technology and today engineering can be thought on the atomic scale. Nowadays, the Abbe diffraction limit has been exceeded and superresolutions are achieved by many optical microscopy techniques. The combination of microscopy techniques with vibrational spectroscopy greatly expanded the set of information that can be obtained in a measurement. In this thesis, we work on several materials using confocal Raman microspectroscopy (MRC), but greater attention is given to the study of carbon nanotubes at high resolutions (15-25 nm) using tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS). Using MRC, we studied the penetration of the dye toluidine blue orto (TBO) in decayed human teeth, the distribution of sodium dodecyl sulfate (SDS) in the hybrid material ORMOSIL and the ferroelastic domains of the vanadates Pb8O5(VO4)2 (PVO) and BiVO4. The penetration of the TBO was studied at different focal planes within the tooth. We spatially mapped a specific Raman band of the dye along the z-axis and this way we estimated its minimum penetration. Next, we investigated the distribution of SDS in ORMOSIL. A characteristic peak of SDS was spatially mapped and led us to the conclusion that the size and distribution of the dopant SDS in ORMOSIL is not uniform. Besides, our results suggested that the inclusion of the SDS in the ORMOSIL membrane is only physical. We observed that the orientational states of the PVO have unique forms and features, and further, in some cases they form right angles with each other. The phase transitions and structural variations of the domains of PVO were spectroscopically mapped. The ferroelastic domains BiVO4 were spectroscopically mapped as well and, in addition, we applied analytical and numerical techniques in order to understand how the transition between adjacent domains happens. Single- and double-walled carbon nanotubes were investigated using TERS. The research on metallic SWNTs was carried out in conjunction with SERS and our results showed clearly the influence of a metal particle on the enhancement of the Raman spectrum. We investigate the effects of C ion irradiations on DWNTs. We observed that the shift of the G band of the C ion implanted DWNT bundle is dependent on the exciting laser energy. We also investigated isolated and small DWNT bundles and several near-field Raman images of the G, G’ and D bands were presented. We also spatially mapped the ID=IG ratio. We found that, regardless of the ion-implantation dose, the generated defects in the DWNTs can be punctual or extended. We analyzed the acquired TER spectra and observed no spectral signature of the induced defects. The variations of the ID=IG was investigated along many isolated DWNTs and, in some case, we noted a very high spatial localization, in the order of our spatial resolution (∼ 15 nm). The nearfield spatial maps of the Raman bands and the ratio ID=IG in the region of the highly localized defects allowed us to suggest a Raman scattering electron-relaxation length much lower than 15-10 nm for the defective region of the carbon nanotube. / A busca pela miniaturização das estruturas sempre foi um esforço constante da ciência e tecnologia e atualmente a engenharia pode ser pensada de maneira atômica. Hoje, o limite de difração de Abbe já foi superado e superresoluções são alcançadas por várias técnicas de microscopia óptica. A união de técnicas de microscopia com a espectroscopia vibracional ampliou muito o conjunto de informações que se pode obter. Nesta tese, desenvolvemos trabalhos usando microespectroscopia Raman confocal (MRC) em materiais variados, mas uma maior atenção é dada ao estudo dos nanotubos de carbono a altas resoluções (15-25 nm) usando a espectroscopia Raman intensificada por ponta (TERS). Empregando a MRC, estudamos a penetração do corante azul de ortotoluidina (TBO) em dentes humanos cariados, a distribuição do dodecil sulfato de sódio (SDS) no material híbrido ORMOSIL e as estruturas de domínios ferroelásticos nos vanadatos Pb8O5(VO4)2 (PVO) e no BiVO4. A penetração do TBO foi estudada em diferentes planos focais dentro do dente. Mapeamos espacialmente uma banda específica do corante ao longo do eixo z e assim estimamos a sua penetração mínima. Em seguida, investigamos a distribuição do SDS no ORMOSIL. Mapeamos espacialmente um pico característico do SDS e concluímos que os tamanhos e a distribuição dos agregados deste dopante no ORMOSIL não são uniformes e que a inclusão do SDS na membrana de ORMOSIL é somente física. Vimos que os estados orientacionais do PVO têm características e formas particulares e, ademais, os domínios em alguns casos formaram ângulos retos entre si. As transições de fase e as variações nas estruturas dos domínios do PVO foram mapeadas espectroscopicamente. Os domínios ferroelásticos do BiVO4 também foram mapeados espectroscopicamente e, além disso, efetuamos cálculos analíticos e teóricos no BiVO4 para entender como os domínios diferentes transitam. Nanotubos de carbono de parede simples e de parede dupla foram investigados usando TERS. O estudo dos SWNTs metálicos foi realizado em conjunto com SERS e nossos resultados evidenciaram a influência de uma partícula metálica na intensificação do espectro Raman. Pesquisamos DWNTs submetidos a bombardeamentos por diferentes fluências de íons de carbono usando diferentes linhas de laser. Observamos que o deslocamento da banda G dos DWNTs agregados é dependente da energia do laser de excitação. Também estudamos DWNTs isolados e em pequenos grupos e apresentamos vários mapeamentos espaciais das bandas G, G’, D e da razão ID=IG. Observamos que, independentemente da densidade de íons por cm2 usada na implantação, os defeitos gerados nos DWNTs podem ser pontuais ou extendidos. Analisamos os espectros Raman medidos com TERS e nenhuma assinatura espectral dos defeitos induzidos foi identificada. A variação da razão ID=IG foi investigada ao longo de vários DWNTs e, em alguns casos, observamos uma localização espacial da ordem da resolução da nossa medida (∼ 15 nm). Através do estudo dos mapas espectroscópicos espaciais dos picos Raman e da razão ID=IG na região do defeito localizado, sugerimos um comprimento de relaxação eletrônica do espalhamento Raman muito abaixo de 15-10 nm para a região defeituosa na estrutura do CNT.

ANDRADE, Nádia Ferreira de. Os efeitos da temperatura sobre a oxidação de nanotubos de carbono. 2010. 106 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-15T18:38:50Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_nfandrade.pdf: 8775604 bytes, checksum: 52e5270a1d9edc625ab64487b7ce9af5 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-10-21T20:40:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_nfandrade.pdf: 8775604 bytes, checksum: 52e5270a1d9edc625ab64487b7ce9af5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-21T20:40:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_nfandrade.pdf: 8775604 bytes, checksum: 52e5270a1d9edc625ab64487b7ce9af5 (MD5) Previous issue date: 2010 / Carbon nanotubes exhibit remarkable physico-chemical properties which have been exploited for applications ranging from materials science to biology. However, most of the aplications requires the chemical modification of the nanotubes in order to exploit their maximum potential. In this context, the development of protocols for treatment and purification is very important. The purpose of this study is to contribute for the understand on how the change of a particular purification parameter, temperature, affects the physico-chemical properties of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) during the purification. One gram (1g) of MWNTs (Ctube 100, CNT Co. Ltd., Incheon - South Korea) were subjected to a reflux with nitric acid 9 mol/L for 12 hours at temperatures 25°C, 75°C, 125°C and 175°C. After refluxed, the samples were cooled down in a heat bath, filtered in vacuum condition using a PTFE membrane of 0, 2 µm and washed with deionized water until the neutral pH of the filtrate was reached. Afterwards, the oxidized MWCNTs were dried in vacuum for 48 h. The experimental techniques used in this work to perform the samples characterization provide results that allow to get information from macro and surface characteristics to those associated with the atomic level. Thermal stability was analyzed by TGA measurements, since many of the functional groups created during the treatment are thermally unstable. Oxidation resulting from treatment introduces polar groups on the surface of MWNTs thus creating the electrostatic stability required for a stable dispersion in aqueous medium. The stability was evaluated for each sample by zeta potential measurements. The amount and type of catalytic residues present in the samples before and after treatment were analyzed by means of EDX and UV-VIS. Techniques confocal Raman spectroscopy measurements allowed the specific analysis of the structural defects created on the surface of the tubes as a consequence of oxidation process. It was found that Raman experiments should be performed on may points of the sample in order to access their average properties. The adsorption capacity of the surface of each sample after treatment, were inspected through specific surface area measurements (BET method). By comparing the results of different techniques it was possible to access the effects of temperature on the treatment on the relevant physico-chemical properties thus allowing us to have well characterized samples that will be useful for further studies in biorelated areas. / Os nanotubos de carbono apresentam extraordinárias propriedades físico-químicas que têm sido exploradas para aplicações que vão desde a ciência de materiais até a biologia. No entanto, a maioria das aplicações requer modificações químicas dos nanotubos de modo a explorar ao máximo seu potencial. Neste contexto, o desenvolvimento de protocolos de tratamento e de purificação é muito importante. O objetivo deste estudo é contribuir para o entendimento de como a mudança de uma variável específica, a temperatura, afeta as propriedades físico-químicas dos nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWNTs) durante a purificação. Um grama (1g) de MWNTs (Ctube 100, CNT Co. Ltd., Incheon - Coréia do Sul) foram submetidos a um refluxo de ácido nítrico 9 mol/L por 12 horas em temperaturas de 25ºC, 75ºC, 125ºC e 175ºC. Após o refluxo, as amostras foram resfriadas em um banho térmico, filtradas em condições de vácuo com uma membrana de PTFE de 0, 2 µm e lavadas com água deionizada até que o pH neutro do filtrado foi atingido. Por último, os MWNTs oxidados foram secos em vácuo durante 48 h. As técnicas utilizadas neste trabalho para a realização das caracterizações forneceram resultados que tratam desde características macro e de superfície até as associadas ao nível atômico. A estabilidade térmica foi analisada por meio de medidas de TGA, uma vez que muitos dos grupos funcionais criados no tratamento são termicamente instáveis. A oxidação resultante do tratamento introduz grupos polares na superfície dos MWNTs e assim cria a estabilidade eletrostática necessária para uma dispersão estável em meio aquoso. A estabilidade foi avaliada para cada amostra por meio de medidas de potencial zeta. A quantidade e o tipo de resíduos catalíticos presentes nas amostras antes e depois do tratamento foram analisados através de medidas de EDX e UV-VIS. Medidas de espectroscopia Raman Confocal permitiram a análise específica dos defeitos estruturais criados sobre a superfície dos tubos, em conseqüência do processo de oxidação. Constatou-se que os experimentos Raman devem ser realizados sobre muitos pontos para poder acessar as propriedades médias das amostras. A capacidade de adsorção da superfície de cada amostra após o tratamento foi inspecionada através de medidas de área superficial específica (método BET). Ao comparar os resultados de diferentes técnicas, foi possível acessar os efeitos da temperatura do tratamento sobre as propriedades físico-químicas relevantes, permitindo assim a obtenção de amostras bem caracterizadas que serão úteis para futuros estudos em áreas biorrelacionadas.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-01-21T19:20:18Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_AdsorçãoDiclofenacoEstradiol.pdf: 2242383 bytes, checksum: f8ca16c1544f9ccd3fe475d343d986b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-01-22T14:55:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_AdsorçãoDiclofenacoEstradiol.pdf: 2242383 bytes, checksum: f8ca16c1544f9ccd3fe475d343d986b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-22T14:55:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_AdsorçãoDiclofenacoEstradiol.pdf: 2242383 bytes, checksum: f8ca16c1544f9ccd3fe475d343d986b6 (MD5) Previous issue date: 2014 / Neste trabalho foram determinados os parâmetros cinéticos e termodinâmicos da adsorção de três fármacos (sulfametoxazol (SMX), diclofenaco (DCF) e estradiol (E2)) em três tipos de carvão ativado em pó (pinus, CAPI; mineral, CAPII; e casca de coco, CAPIII) e nanotubos de carbono (NTC). Os resultados indicaram que não houve a formação de NTC de boa qualidade e por consequência a adsorção em NTC foi desfavorável para os fármacos estudados, ao passo que o CAPI foi o melhor carvão dentre os testados, provavelmente porque é básico e apresenta diâmetro médio dos poros (12,09 Å) compatível com o tamanho (10 a 12 Å) dos fármacos testados. A adsorção dos três fármacos com CAPI se mostrou favorável, com energia livre de Gibs na faixa de -28 a -30 kJ.mol-1. Os ensaios de adsorção com CAPI conduzidos a 25 oC indicaram valores de capacidade máxima (QMAX) de 135,94; 259,63 e 73,83 mg.g-1 para SMX, DCF e E2, respectivamente. Langmuir foi o melhor modelo de equilíbrio para descrever a adsorção de SMX, sendo que para, DCF e E2, o modelo de Freundlich foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Os dados indicam que, provavelmente, houve interação eletrostática entre o CAPI e os fármacos SMX e DCF, ao passo que para o E2 a adsorção ocorreu por fracas forças de van der Waals. Para os estudos cinéticos o modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou a todos os fármacos, com tempo de equilíbrio de 120 min. O estudo de competição adsortiva mostrou que a adsorção de E2 foi prejudicada pela presença do SMX e DCF, que, comparado aos estudos monocomponentes, foram adsorvidos em menor quantidade pelo CAPI, com valores de QMAX de apenas 16 e 14 mg.g-1, respectivamente. ____________________________________________________________________________ / ABSTRACT: In this study it was determined the kinetic and thermodynamic parameters of adsorption of three drugs (sulfamethoxazole (SMX), diclofenac (DCF) and estradiol (E2)) in three types of powdered activated carbon (pinus, PACI; mineral, PACII and coconut shell, PACIII) and carbon nanotubes (CNT). The results indicated that the adsorption with CNT was unfavorable for the studied drugs due to the fact of bad quality of CNT produced while PACI was the best adsorbent among the cabons, probably because it is basic, and has an average pore diameter (12.09 Å) consistent with the size (10 to 12 Å) of the tested drugs. The adsorption of the three drugs with PACI proved favorable with Gibbs free energy in the range of -28 to -30 kJ.mol-1. The adsorption isotherm models lead to values of maximum capacity (QMAX) of 135.94; 259.63 and 73.83 mg.g-1 at temperature of 25oC for SMX, DCF and E2, respectively. Langmuir was the best model to describe the SMX adsorption, however for DCF and E2, the Freundlich model best fited the experimental data. The results indicate there was probably an electrostatic interaction between PACI and SMX and DCF drugs, while E2 adsorption seemed to have occurred by weak van der Waals forces. For kinetic studies the model of pseudosecond order was the one that best fitted to all drugs adsorption data. The ideal contact time found for the adsorption process was 120 min. About the competition study, it was observed that the adsorption of E2 was hampered by the presence of SMX and DCF, so that the adsorption capacity (QMAX) was much lower (16 and 14 mg g-1, respectively) when compared to monocomponent studies.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:26:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304585.pdf: 5914184 bytes, checksum: e219e92366cff420384043d5de7dbabc (MD5) / A modificação do cimento Portland pela nanoengenharia é um campo em expansão. Por ser um material de importância econômica relevante, a melhoria nas características dos produtos a base de cimento Portland é de interesse da indústria e da sociedade. Sua estrutura complexa, o torna candidato natural para a nanomanipulação e,, a utilização de nanoobjetos é uma alternativa para o aprimoramento de suas características. Nanotubos de carbono, com suas características químicas e físicas singulares vem ganhando relevância na produção dos mais diversos tipos de compósitos. Estudou-se neste trabalho as modificações causadas pela presença de nanotubos de carbono na matriz de cimento. Foram estudadas também duas metodologias de funcionalização para melhorar a interação dos nanotubos com os hidratos presentes na pasta e aprimorar sua dispersão na matriz. Utilizaram-se quatro tipos de nanotubos e um tipo de nanofibra com os quais foram produzidas pastas de cimento de alta resistência. Avaliaram-se as características reológicas das pastas através do squeeze flow, e foi acompanhada a cinética de hidratação através de calorimetria por condução. A resistência mecânica foi medida através de ensaios de resistência à compressão e resistência à flexão e puderam ser estudados ainda os efeitos da presença dos nanotubos no comportamento termofísico das matrizes. Os processos de funcionalização mostraram-se capazes de alterar as características dos nanotubos, porém não foram eficientes em melhorar sua dispersão e a interação com a matriz de cimento. A resistência mecânica não foi afetada de forma significativa pelos nanotubos que modificaram a reologia das pastas provocando aumento da viscosidade e da tensão de escoamento para todas as misturas. As características termofísicas foram alteradas de forma bastante acentuada chegando a aumentos de 20 vezes na difusividade térmica de algumas composições. Os ensaios de difusividade térmica mostraram-se ainda uma potencial ferramenta para identificar o grau de dispersão dos nanotubos na matriz / The changing of nano-structure of Portland cement is a growing field. Due to their economic importance, the improvement of the characteristics of Portland cement-based products is highly interesting for the industry and society. Its complex structure, makes it a natural candidate for nanomanipulation and, the use of nano-objects is an alternative for the improvement of their characteristics. Carbon nanotubes, with their singular physical and chemical characteristics are gaining importance in the production of the most varied types of composites. The modifications caused by the presence of carbon nanotubes in the cement matrix were studied in this work. Two kind of functionalization were tested to improve nanotubes interaction with cement hydrates. Four types of nanotubes and one type nanofiber were used to produce high-strength cement pastes. The rheological characteristics of the pastes were assessed through the squeeze flow method, and cement hydration kinetics was followed by conduction calorimetry. Flexural and compressive strength and thermophysical properties were also assessed.. Results showed that although the functionalization processes were able to change the nanotubes characteristics, these treatments have not been effective in improving their dispersion and interaction with the cement matrix. Thus, mechanical strength was not significantly affected. However viscosity and yield stress were increased by carbon nanotubes for all mixtures. The thermophysical properties, as diffusivity, were highly affected by the presence of nanotubes: up to 20 times increase for some compositions. Thermal diffusivity also showed a potential tool to estimate the degree of dispersion of carbon nanotubes in the cement matrix

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2401.pdf: 2203723 bytes, checksum: 42910fbb271c3ce58fb1a8b8b4571d88 (MD5) Previous issue date: 2008-12-11 / Financiadora de Estudos e Projetos / The electrodes based on carbon nanotubes (CNTs) were prepared in the form of paste of CNTs/Graphite and film on glassy carbon electrode. These electrodes were electrochemically characterized by their response in potassium ferricyanide and hydroquinone. Considering the obtained results, the electrode in the form of paste was selected for analytical applications. In this work, the paste electrode was also prepared of pure CNTs, ie, without addicting of graphite. For the evaluation of analytical capabilities of the CNTs paste electrode, studies were performed about quantification of paraquat, rutin and quercetin, using differential pulse voltammetry. Regarding the quantification of paraquat, an analytical curve was obtained, with a detection limit of 2.8 x10-6mol L-1. The performance of the carbon nanotubes paste electrode in the determination of rutin, an analytical curve was obtained, with a detection limit of 3.39 x10-8 mol L-1. The content of rutin was determined in pharmaceutical formulations with relative error lower to 5%. For the quantification of quercetin, an analytical curve was obtained with a detection limit of 5.43 x10-7 mol L-1. Chemical modifiers, such as copper microparticles and acetylcholinesterase enzyme, were incorpored in the CNTs paste electrode. The CNTs paste electrode odified with copper microparticles (Cu-CNTs) was used for quercetin determination and the results indicated the formation of quercetin-Cu (II) complex on the electrode surface. The analytical curve obtained for this system presented a detection limit of 2.36 x10-7 mol L-1. The determination of quercetin in a sample of industrialized apple juice was carried out observing the recovery between 98.8 and 102.9%. The biosensor CNTs-AchE was optimized with respect to the work potential, concentration of acetylthiocoline iodide substrate and the incubation time and analytical curve was obtained for chlorfenvinphos with a detection limit of 1.15 x10-7 mol L-1. Even with respect to chlorfenvinphos, its determination was possible in samples containing the pesticide, with relative error lower to 2.5%. / Os eletrodos de CNTs foram preparados na forma de pasta de CNTs/Grafite e filme sobre eletrodo de carbono vítreo. Estes eletrodos foram caracterizados eletroquimicamente por meio de sua resposta em ferricianeto de potássio e hidroquinona. Considerando os resultados obtidos, o eletrodo na forma de pasta foi selecionado para aplicações analíticas. Neste trabalho também foi confeccionado eletrodo de pasta de CNTs puro, ou seja, sem a adição de grafite. Para a avaliação das potencialidades analíticas do eletrodo de pasta de CNTs, foram realizados estudos de quantificação de paraquat, rutina e quercetina, utilizando-se voltametria de pulso diferencial. Em relação à quantificação de paraquat foi obtida uma curva analítica, com limite de detecção de 2,8x10-6mol L-1. Avaliando-se o desempenho do eletrodo quanto à quantificação de rutina foi obtida uma curva analítica com limite de detecção de 3,39x10-8mol L-1. O teor de rutina foi determinado em formulações farmacêuticas com variação inferior a 5%. Para a quantificação de quercetina foi obtida uma curva analítica com limite de detecção de 5,43x10-7 mol L-1. Modificadores químicos, como micropartículas de cobre e a enzima acetilcolinesterase, foram imobilizados na matriz do eletrodo de pasta de CNTs. O eletrodo de pasta de CNTs modificado com micropartículas de cobre (CNTs-Cu) foi utilizado para a determinação de quercetina e os resultados indicaram a formação de complexo quercetina-Cu (II) sobre a superfície do eletrodo. Nesse caso a curva analítica para o sistema apresentou um limite de detecção de 2,36x10-7 mol L-1. A determinação de quercetina em amostra de suco de maçã industrializado foi efetuada observando-se recuperação entre 98,8 e 102,9%. O biossensor CNTs-AchE foi otimizado em relação ao potencial de trabalho, concentração de substrato iodeto de acetiltiocoilna e tempo de incubação e foi obtida uma curva analítica para o carrapaticida clorfenvinfos com limite de detecção de 1,15x10-7 mol L-1. Ainda com relação ao clorfenvinfos, foi possível a sua determinação em amostra de carrapaticida, com variação inferior a 2,5%.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2089.pdf: 1211314 bytes, checksum: c22788b9fde90216e55a56218b5ddc84 (MD5) Previous issue date: 2008-03-12 / Financiadora de Estudos e Projetos / This work is summarized in the evaluation of the acting of different types of carbon nanotubes (CNTs) in the determination of metallic íons. The appraised electrodes differ amongst themselves for the form of synthesis of the carbon nanotubes, that they take the formation of different types of NTCs with varied diameters. The multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) present diameters of 20-40 nm and of 110-190 nm. The single walled carbon nanotubes (SWCNT) present a smaller diameter than 2 nm. Already the electrodes of aligned multi-walled carbon nanotubo (AMWCNT) possess a diameter of 10-20 nm. The used technique was the one of anodic stripping differential pulse for the determination of a quartet of metallic íons, very known in the literature: Zn (II), Cd (II), Pb (II) and Cu (II). The metals were determined simultaneously, in a solution of acetate buffer 0.1 mol L-1, pH 4.8, containing íons Hg2 2+ in solution for the formation of one amalgam in the surface of the electrode, facilitating with that the deposition metallic íons. The parameters used for this study were: time of deposition of 120 s, in a potential of -1.2 V, time of preequilibrium of 10 s, scan rate of 20 mV s-1, width of pulse of 50 mV and potential range from -1.3 to 0.1 V. Observed that so much the electrode of NTCPMs (20-40 nm) as the electrode of NTCPU (< 2nm), they were the ones that presented better values of detection limits, quantification limits and sensibility, for Cd (II), Pb (II) and Cu (II). Already the best results for the determination of the ion Zn (II) they are in the electrode of NTCPMs of larger diameters (110-190 nm). An brief study, it was also accomplished, for the determination of a biological composition in phosphate buffer, pH 7.1, the mefenamic acid, a medicine that presents activities anti-inflammatory, analgesic, and anti-thermal and they were obtained good results. / Este trabalho resume-se na avaliação do desempenho de diferentes tipos de nanotubos de carbono (NTCs) na determinação de íons metálicos. Os eletrodos avaliados diferenciam-se entre si pela forma de síntese dos nanotubos de carbono, que levam a formação de diferentes tipos de NTCs com diâmetros variados. Os nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPMs) apresentam diâmetros na faixa de 20-40 nm e de 110-190 nm. Os nanotubos de parede única (NTCPU) apresentam um diâmetro menor do que 2 nm. Já os eletrodos de nanotubos de carbono de paredes múltiplas sintetizados alinhadamente (NTCPMA) possuem um diâmetro de 10-20 nm. A técnica utilizada foi a de voltametria de redissolução anódica de pulso diferencial, para a determinação de um quarteto de íons metálicos bem conhecidos na literatura: Zn (II), Cd (II), Pb (II) e Cu (II). Os metais foram determinados simultaneamente, em uma solução de tampão acetato 0,1 mol L-1, pH 4,8, contendo íons Hg2 2+ em solução para a formação de um amalgama na superfície do eletrodo, facilitando com isso a deposição dos íons metálicos. Os parâmetros utilizados para este estudo foram: tempo de deposição de 120 s, em um potencial de -1,2 V, tempo de equilíbrio de 10 s, velocidade de varredura de 20 mV s-1, amplitude de pulso de 50 mV e janela de potencial de -1,3 a 0,1 V. Observamos que tanto o eletrodo de NTCPMs (20-40 nm) quanto o eletrodo de NTCPU (< 2nm), foram os que apresentaram melhores valores de limites de detecção, limites de quantificação e sensibilidade, para Cd (II), Pb (II) e Cu (II). Já os melhores resultados para a determinação do íon Zn (II) se encontram no eletrodo de NTCPMs de maiores diâmetros (110-190 nm). Um breve estudo, também foi realizado, para a determinação de um composto biológico em tampão fosfato pH 7,1, o ácido mefenâmico, um medicamento que apresenta atividades anti-inflamatórias, analgésicas, e anti-piréticas e foram obtidos bons resultados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5804.pdf: 2301088 bytes, checksum: bfae82eb89c6fb493cfb0e0bfe25ad8d (MD5) Previous issue date: 2013-01-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / The objective of this work is the development of a carbon nanotubes past electrode (CNTs) as electrochemical sensors in the analysis of flavonoids, (+) catechin and rutin, and Cr (III) and Cr (VI) ions, by differential pulse voltammetry (DPV). The electrodes were prepared with 60% w/ w multiple walls CNTs with diameter of 20 to 40 nm and 40% w/w of mineral oil, nujol. The analytical curves for organic compounds (+) catechin and rutin were performed in phosphate buffer pH 6.0 while those for Cr (III) and Cr (VI) the electrolyte was a mixture of HCl and KCl 0.1 mol L-1 and tetrabutylammonium bromide 0.15 mmol L-1. The (+) catechin showed a limit of detection (DL) of 5.4 x 10-8 mol L-1 and rutin 9.37 x 10-8 mol L-1. The standard addition method was used to analyse the samples of tea species Camellia sinensis (black, white and green) and pomegranate fruit (bark, leaf and fruit). The total content of flavonoids was determined, since it was not possible separate the analytical signal of the two organic species. The values found with the addition of (+) catechin or rutin standard solutions are close to those reported in the literature and agree with those obtained from UV-vis technique. From analytical curve of the Cr (VI) ion was obtained a DL of 1.1 x10-9 mol L-1 and a recovery factor (Frec) of 98.1%. For Cr (III) none analytical signal was obtained in the conditions used in this work. However, for the mixture of Cr (III) and Cr (VI) the total chromium content was determined with a Frec of 100.4%, at low ions concentrations. The method was not able to specialty the different chromium ions species. / Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento do eletrodo de pasta de nanotubos de carbono (NTCs) como sensores eletroquímicos na análise dos flavonoides, (+) catequina e rutina e dos íons Cr(III) e Cr(VI), utilizando a técnica de voltametria de pulso diferencial (DPV). Os eletrodos foram confeccionados com 60% m/m de NTCs de múltiplas paredes com diâmetro de 20 a 40 nm e 40% m/m de óleo mineral, nujol. As curvas analíticas para os compostos orgânicos (+)catequina e rutina foram realizadas em solução tampão fosfato pH 6,0 e para o Cr(III) e Cr(VI) o eletrólito foi a mistura de HCl e KCl 0,1 mol L-1 e 0,15 molL-1 de brometo de tetrabutilamonio. A (+)catequina apresentou o limite de detecção (LD) de 5,4 x 10-8 mol L-1 e a rutina de 9,37 x 10-8 mol L-1. A metodologia de adição-padrão foi utilizada para determinar, em amostras de chás de espécie Camellia sinensis (preto, verde e branco) e na fruta romã (casca, folha e fruto), o conteúdo total de flavonoides, uma vez que não foi possível separar o sinal analítico das duas espécies orgânicas. Os valores encontrados tanto com a adição de solução padrão de (+)catequina ou rutina estão próximos aos observados na literatura e concordam com os obtidos pela técnica de UV-vis. Da curva analítica para o íon Cr(VI) foi obtido o LD de 1,1x10-9 mol L-1 e um fator de recuperação (Frec) de 98,1%. Para o Cr(III) não se obteve sinal analítico neste meio, entretanto, para a mistura de Cr(III) e Cr(VI) foi possível obter um Frec de 100,4% em baixas concentrações. O método não permitiu a especiação das diferentes espécies de íons cromo.

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:53:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-01-30Bitstream added on 2015-05-14T16:59:05Z : No. of bitstreams: 1 000825248.pdf: 2617755 bytes, checksum: d33b1e0e24ef50f07023fc78c225d13e (MD5) / Neste trabalho, compósitos de poli(sulfeto de fenileno) reforçados com nanotubos de carbono (MWCNT) puros e funcionalizados foram obtidos a partir da técnica de mistura em fusão. Os compósitos nanoestruturados foram caracterizados através de ensaios elétricos, térmicos, mecânicos reológicos e morfológicos. A condutividade elétrica do PPS apresentou um aumento de 11 e 9 ordens de magnitude quando 3,0 e 4,0% em massa de MWCNT puros e funcionalizados foram incorporados na matriz polimérica, respectivamente. Além disso, os limites de percolação elétrica encontrado para esses sistemas foram de 2,1 e 3,6 m/m%, o que sugere a formação de uma rede tridimensional condutora no interior da matriz polimérica. A temperatura máxima de cristalização do PPS apresentou aumentos de 19°C e 13°C devido a incorporação dos reforços puros (p-MWCNT) e funcionalizados (f-MWCNT), respectivamente, evidenciando o efeito nucleante das nanopartículas. A análise dinâmico mecânica mostrou um aumento no módulo de armazenamento e na temperatura de transição vítrea a partir do aumento da concentração de MWCNT, com um incremento maior para o sistema p-MWCNT/PPS. A temperatura máxima de degradação do PPS aumentou 14°C e 6°C devido a incorporação de 4,0 e 2,0% em massa de p-MWCNT e f-MWCNT, respectivamente, sugerindo a formação de sistemas termicamente mais estáveis. O módulo de armazenamento (G’) do PPS apresentou um aumento de 2 ordens de magnitude quando 2,0 e 3,0% em massa de MWCNT puros e funcionalizados foram considerados, com a formação de uma estrutura interconectada de nanotubos, destacando o comportamento pseudoplástico das amostras. A formação de uma rede percolada de nanotubos foi atingida para concentrações de 1,5 e 2,3, m/m% em compósitos de p-MWCNT/PPS e f-MWCNT/PPS, respectivamente. As análises de microscopia ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / In this work, pristine and functionalized multiwalled carbon nanotubes reinforced poly (phenylene sulfide) composites were successfully obtained by melt mixing technique. The nanostructured composites were characterized by means of electrical, thermal, mechanical, rheological, and morphological methods. The electrical conductivity of neat PPS showed an increase by 11 and 9 orders of magnitude when 3.0 and 4.0 wt% of pristine MWCNT and functionalized MWCNT were incorporated in polymeric matrix, respectively. Moreover, the electrical percolation thresholds found on these systems were 2.1 and 3.6 wt%, suggesting the formation of three-dimensional conductive network within the polymeric matrix. The maximum crystallization temperature of PPS increased by about 19°C and 13°C due the incorporation of pristine (p-MWCNT) and functionalized filler (f- MWCNT), demonstrating the nucleating effect of the nanoparticles. Dynamic mechanical analysis showed an increase in storage modulus and glass transition temperature, due the incorporation of p-MWCNT and f-MWCNT in PPS matrix. However, it is worth to mention that the increment was bigger in p-MWCNT/PPS system. The maximum degradation temperature of PPS increased by about 14°C and 6°C due to the incorporation of 4,0 and 2,0 wt% of p-MWCNT and f-MWCNT, respectively, suggesting the formation of more thermally stable systems. The storage modulus (G’) of neat PPS presented an increase by 2 orders of magnitude when 2.0 and 3.0 wt% of pristine MWCNT and functionalized MWCNT were considered, with the formation of an interconnected nanotube structure, indicative of ‘pseudo-solid-like’ behavior. Percolation networks formed when the loading levels achieve up to 1.5 and 2.3 wt% for the composites with pristine MWCNT (p-MWCNT/PPS) and functionalized MWCNT (f-MWCNT/PPS), respectively. In addition, for ... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:33:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:47:41Z : No. of bitstreams: 1 000829583.pdf: 2617933 bytes, checksum: ba7e5dda0026faacb2b1c924901eac4e (MD5) / As propriedades especiais dos nanotubos de carbono (CNTs) inspiraram pesquisadores em diversas aplicações tecnológicas. Diversos produtos macroscópicos que são feitos ou contém nanotubos de carbono já existem como raquetes de tênis, tacos de beisebol, quadros de bicicletas, pás de turbinas eólicas e cascos de embarcações. A fim de de obter mais conhecimento sobre o comportamento desses produtos e materiais, seja para o desenvolvimento de novas aplicações ou melhorar as já existentes, é importante continuar investigação das propriedades físicas individuais dos nanotubos de carbono. Neste trabalho, utilizando ferramentas de simulação de dinâmica molecular, apresentamos os resultados para o coeficiente de expansão térmica de três nanotubos de carbono de duas camadas (DWCNTs Double Walled (CNTs) (5,5)@(10,10), sem e com defeitos. Os defeitos considerados nesse estudo são de dois tipos: átomos de carbono intersticial e ligações do tipo sp entre as camadas. Validamos nossos métodos calculando o coeficiente de expansão térmica do nanotubo de carbono de uma camada (SWCNT Single Walled CNT) (10,10) e comparando os resultados com os presentes na literatura. Nós mostramos que os defeitos reduzem, em módulo, o coeficiente de expansão térmica do (5,5)@(10,10) DWCNT. Discutimos esse resultado em comparação com o valor do coeficiente de expansão térmica do diamante / The special properties of carbon nanotubes (NTs) have inspired researchers in many technological applications. Examples of macroscopic products that contain or are made of CNTs are tennis rackets, baseball bats, bicycle frames, ligthweiht wind turbine blades and boat hulls. In order to get more knowledge about the behavior of these products and materials, either to develop new applications or improve the actual ones, it is important to investigate the physical properties of individual CNTs in diverse situations. In this work, using tools of molecular dynamics simulations, we present three results for the coefficient of thermal expansion of the Double Walled CNTs (DWCNTs) (5.5)@(10,10) with and without defects. The types of defects considered here are carbon atoms at interstitial sites and sp connections between the walls of the (5,5)@(10,10) DWCNT. Our methods are, first, validate by the calculation of the coefficient of thermal expansion of the Single Walled CNT (SWCNT) (10,10) and the camparison of the result with that from the literature. We show that the coefficient of thermal expansion of the (5,5)@(10,10) DWCNT. This result is discussed in terms of the coefficient of thermal expansion of the diamond