Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-16T18:59:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_JoseFranciscoZavagliaMarques.pdf: 2049396 bytes, checksum: 211f0a7be1dce3b826d2fc80c01e126e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-16T18:59:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_JoseFranciscoZavagliaMarques.pdf: 2049396 bytes, checksum: 211f0a7be1dce3b826d2fc80c01e126e (MD5) Previous issue date: 2014-03-27 / The photocatalytic and photoelectrochemical degradation of Rhodamine 6G dye was studied using TiO2 , TiO2 doped with N , TiO2 thin films prepared by thermal decomposition of polymeric precursors and titanates prepared by hydrothermal synthesis method. The materials synthesized by thermal decomposition of polymeric precursor method were heat-treated at 450 ° C and in the hydrothermal synthesis TiO2 in anatase phase in 40 g / L NaOH at 20 bar was thermally treated at 200 ° C. The obtained compounds were characterized by X- ray diffraction, nitrogen adsorption using the BET method and the morphology was observed by using atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The results demonstrate that the obtaining nanostructures are titanium dioxide in the pure anatase phase and titanates, with specific areas ranging from 45 to 63 m2/g for TiO2 and 120 to 510 m2/g for titanates. Adsorption tests were performed to determine the equilibrium parameters and with the photocatalytic tests the kinetic parameters were determined. The adsorption capacity was correlated with the specific area and TiO2 in the anatase phase exhibits the higher efficiency for dye degradation and in removal of total organic carbon. The galvanostatic method with the TiO2 electrode illuminated with UV radiation shows higher degradation rate and higher removal of total organic carbon. / Neste trabalho foi estudada a degradação fotocatalítica e fotoeletroquímica do corante rodamina 6G utilizando TiO2, TiO2 dopado com N, filmes finos de TiO2 preparados pelo método da decomposição térmica de precursores poliméricos e titanatos preparados por síntese hidrotermal. Os materiais sintetizados pelo método da decomposição térmica de precursores poliméricos foram tratados termicamente a 450 °C e na síntese hidrotermal o TiO2 anatase foi tratado em meio de NaOH 40 g/L a 20 bar e 200 °C. Os compostos obtidos foram caracterizados por difração de raios-X, adsorção de nitrogênio pelo método BET e a morfologia foi observada por microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados comprovam a obtenção de nanoestruturas de dióxido de titânio na fase anatase pura e titanatos, com áreas específicas variando entre 45 a 63 m2/g para o TiO2 e 120 a 510 m2/g para os titanatos. Foram realizados testes de adsorção com a determinação dos parâmetros de equilíbrio e testes fotocatalíticos com a determinação dos parâmetros cinéticos. A capacidade de adsorção esta correlacionada com a área específica e TiO2 na fase anatase puro apresentou maior eficiência na degradação do corante e na remoção do carbono orgânico total. O processo galvanostático com o eletrodo de TiO2 iluminado com radiação UV mostrou maior velocidade de degradação do corante e maior remoção do carbono orgânico total.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Estudamos nesta DissertaÃÃo as propriedades vibracionais, estruturais e morfolÃgicas de nanoestruturas de triÃxido de MolibdÃnio. O estudo focou em nanoestruturas com dois tipos de morfologia: nanobastÃes e nanotubos. Usando medidas de espalhamento Raman em nanobastÃes mostramos que estas nanoestruturas experimentam uma mudanÃa de morfologia no intervalo de Temperatura de 150 ÂC a 350 ÂC sem ocorrer mudanÃa de fase estrutural. A fase ortorrÃmbica à mantida estÃvel desde a temperatura ambiente (nanobastÃes) atà 650 ÂC, onde temos a formaÃÃo de grandes placas (tipo âbulkâ) atravÃs da coalescÃncia dos nanobastÃes. A interpretaÃÃo dos dados Raman (frequÃncia e largura de linha) em funÃÃo da Temperatura à reforÃada pelas imagens de microscopia eletrÃnica de varredura que revelam de forma direta as mudanÃas morfolÃgicas. Os nanotubos de MoO3 mostraram-se extremamente sensÃveis à potÃncia do LASER usado no experimento Raman. Variando a Temperatura de tratamento tÃrmico e realizando medidas in situ, nÃs observamos que em torno de 210 ÂC os espectros Raman dos nanotubos de MoO3 de uma Ãnica camada mudam completamente e o novo espectro à identificado como sendo da fase ortorrÃmbica do MoO3 âbulkâ. Medidas de espectroscopia Raman ex situ confirmam o colapso dos nanotubos por volta de 210 ÂC. Imagens de microscopia eletrÃnica de varredura para amostras tratadas em diferentes temperaturas confirmam as mudanÃas morfolÃgicas nos nanotubos de MoO3 de uma Ãnica camada. Mostramos que a espectroscopia Raman à uma ferramenta importante para investigar as mudanÃas estruturais e morfolÃgicas das nanoestruturas de MoO3.

Submitted by Lúcia Brandão (lucia.elaine@live.com) on 2015-07-15T15:41:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Julio Rodolfo Pessoa Iank.pdf: 1520296 bytes, checksum: 1a18bad919bdfcbc7a82826ae5107cc5 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-20T15:18:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Julio Rodolfo Pessoa Iank.pdf: 1520296 bytes, checksum: 1a18bad919bdfcbc7a82826ae5107cc5 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-20T15:16:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Julio Rodolfo Pessoa Iank.pdf: 1520296 bytes, checksum: 1a18bad919bdfcbc7a82826ae5107cc5 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-20T15:21:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Julio Rodolfo Pessoa Iank.pdf: 1520296 bytes, checksum: 1a18bad919bdfcbc7a82826ae5107cc5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-20T15:21:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Julio Rodolfo Pessoa Iank.pdf: 1520296 bytes, checksum: 1a18bad919bdfcbc7a82826ae5107cc5 (MD5) Previous issue date: 2014-01-29 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The current study of carbon nanostructures, among which we can cite the buckyballs and carbon nanotubes, have generated a great interest in theoretical and experimental researchers due to the application of chemical and physical properties of these structures. Among these is the ability to encapsulate different chemicals inside, especially gases under specific conditions of reaction temperature, pressure and speed rating. This work analyzed the stability of carbon nanostructures like buckyballs, as the storage of gases. We used a theoretical-computational level PM3 (Parametric Method 3). For that we used a set of Quad Core processors with computational package GAUSSIAN existing at the Laboratory of Theoretical and Computational Chemistry in UFAM. The structures of buckyballs analyzed with gas molecules inserted (H2O, CO2, O2 and N2) showed different stabilities against the maximum storage of gases: C60@9H2O, C60@4CO2, C60@5O2 and C60@4N2; C70@6H2O, C70@3CO2, C70@6O2 and C70@7N2; C78@10H2O, C78@6CO2, C78@8O2 and C78@7N2; C80@14H2O, C80@5CO2, C80@8O2 and C80@10N2; C82@9H2O, C82@5CO2, C82@7O2 and C82@9N2. These results show the maximum storage of buckyballs analyzed in relation to the gases mentioned and these may be used as models for possible gas storage systems. / O estudo atual de nanoestruturas de carbono, dentre as quais se podem citar as buckyballs e os nanotubos de carbono, tem gerado um grande interesse em pesquisadores teóricos e experimentais devido à aplicação das propriedades químicas e físicas destas estruturas. Entre estas se encontra a capacidade de encapsulamento de diferentes substâncias químicas em seu interior, especialmente gases, sob condições específicas de reação, temperatura, pressão e taxa de velocidade. Neste trabalho se analisou a estabilidade das nanoestruturas de carbono do tipo buckyballs, como meio de armazenagem de gases. Foi utilizada uma abordagem teórico-computacional, em nível PM3 (Parametric Method 3). Para tanto se utilizou um conjunto de processadores Quad Core com o pacote computacional GAUSSIAN, existente no Laboratório de Química Teórica e Computacional na UFAM. As estruturas das buckyballs analisadas com moléculas de gases inseridas (H2O, CO2, O2 e N2) apresentaram diferentes estabilidades frente ao limite máximo de armazenamento de gases: C60@9H2O, C60@4CO2, C60@5O2 e C60@4N2; C70@6H2O, C70@3CO2, C70@6O2 e C70@7N2; C78@10H2O, C78@6CO2, C78@8O2 e C78@7N2; C80@14H2O, C80@5CO2, C80@8O2 e C80@10N2; C82@9H2O, C82@5CO2, C82@7O2 e C82@9N2. Estes resultados mostram o limite máximo de armazenamento das buckyballs analisadas em relação aos gases mencionados e os mesmos poderão ser utilizados como modelos para possíveis sistemas de armazenamento de gases.

Etanol é um combustível químico promissor como uma fonte de geração de energia in situ para a aplicação em células a combustível de baixa temperatura (25 °C). Entretanto, o desenvolvimento das células a combustível utilizando etanol no ânodo têm sido prejudicado devido à baixa eficiência na oxidação eletroquímica do etanol para dióxido de carbono. Com isso, esta tese tem como objetivo sintetizar novos eletrocatalisadores nanoestruturados e investigar a sua atividade catalítica para a eletro-oxidação do etanol; além de avançar no conhecimento do mecanismo reacional envolvido. Para o estudo em eletrólito ácido, os eletrocatalisadores foram formados por nanoestruturas do tipo casca-núcleo, core-shell, constituída de uma casca de Pt sobre núcleos de Rh, Cu e Ni, e de nanoestruturas de Pt com núcleo oco, hollow. Para o eletrólito alcalino, os catalisadores foram formados por eletrodos policristalinos de Pt, Pd e Rh. Os produtos reacionais formados durante a eletro-oxidação do etanol nos diferentes eletrocatalisadores foram monitorados por medidas de espectrometria de massas on-line, Differential Electrochemical Mass Spectrometry - DEMS. Os resultados de DEMS on-line revelaram que o catalisador constituído de uma nanoestrutura de Pt depositada sobre um núcleo de Rh/C, com recobrimento em torno de 70 %, apresentou uma maior eficiência de conversão eletroquímica do etanol para CO2 quando comparado com o eletrocatalisador de Pt/C. Neste caso, os átomos de Rh expostos atuaram como sítios atívos para a adsorção dissociativa do etanol. Por outro lado, o eletrocatalisador constituído de uma casca de Pt e uma estrutura oca no núcleo mostaram maiores taxas reacionais globais de oxidação do etanol quando comparado com o eletrocatalisador de Pt/C, o que foi atribuído à menor força de adsorção do etanol e dos intermediários formados sobre a superfície metálica. Isso é devido ao menor valor de energia (εd) do centro da banda d da Pt, que é causado pela contração da rede cristalina da Pt, devido à formação de uma nanoestrutura oca no núcleo (Efeito geométrico), e pela interação eletrônica dos átomos de Pt superficiais com átomos de Ni remanescentes nas camadas mais internas da nanopartícula (Efeito ligane). Os resultados em eletrólito alcalino mostraram que o eletrocatalisador de Pt apresenta a maior taxa reacional global de oxidação do etanol quando comparado com os eletrodos policristalinos de Pd e Rh. Os experimentos de DEMS on-line, por outro lado, mostraram que o Rh apresenta uma maior eficiência de conversão eletroquímica do etanol para CO2 e o Pd catalisa a reação, preferencialmente, pela via de formação de ácido acético. Além disso, o eletrodo policristalino de Pd revelou que a produção de CO2 ocorreu predominantemente por uma via divergente à observada para os eletrodos de Pt e Rh. Contudo, o entendimento do mecanismo de reação envovido e das propriedades eletrocatalíticas podem propulsionar, futuramente, a comercialização generalizada das células a combustível de etanol direto. / Ethanol is a promissing chemical fuel as an in situ source of energy generation for low-temperature fuel cells application (25 °C). However, due to the dominance of the paralell reaction pathway, the development of direct ethanol fuel cells (DEFC) has been impeded by the low activity of existing electrocatalysts for oxidizing ethanol to CO2. Based on this, the thesis aims to synthesize novel nanostructured electrocatalysts for ethanol electro-oxidation, besides deeper understanding of the reaction mechanism which takes place. The ethanol electro-oxidation reaction (EOR) was studied in acid electrolyte on carbon-supported core-shell electrocatalysts, consisting of Pt shell on Rh, Cu and Ni cores or on hollow-core nanostructure. On the other hand, in alkaline electrolyte, the reaction was investigated on electrodeposited polycristallines Pt, Pd, Rh electrodes. The reaction products during EOR on differents electrocatalysts were monitored by means of on-line DEMS (Differential Electrochemical Mass Spectrometry) measurements. By on-line DEMS measurements, the Pt1.0/Rh/C electrocatalysts revealed the highest efficiency for oxidizing ethanol to CO2 in acid electrolyte, which was ascribed to its faster and more extensive ethanol deprotonation on the Pt-Rh sites, producing adsorbed intermediates in which the C-C bond cleavage is facilitated. On the other hand, potentiodynamic and potentiostatic curves showed the higher overall reaction rate for ethanol oxidation on Pt hollow nanostructure than that observed for Pt1.0/Rh/C and commercial Pt/C electrocatalysts, which might be attributed to the weaker adsorption strength of ethanol and intermediate species, such as CO and CHx. This improvement is achieved by the hollow-induced lattice contraction (Geometric effect) and the presence of Ni atoms located at the underneath Pt shell (Electronic effect). Both of these structural features may result in a decrease of the Pt 5d-band center - a great way for enhancing both the catalysts\' activity and Pt mass activity for ethanol oxidation in acid fuel cells. In the case of ethanol electro-oxidation in alkaline electrolyte, the results showed that the highest overall reaction rate occurred on Pt electrocatalyst when compared with polycrystalline Pd and Rh electrodes. On-line DEMS experiments revealed that the polycrystalline Rh electrode exhibited greater efficiency for oxidizing ethanol to CO2, but Pd showed higher amounts of acetic acid (ethylacetate). Furthermore, in the case of Pt and Rh electrocatalysts, the CO2 formation proceeded via the COad and CHx,ad species oxidation, however, on Pd electrode, the reaction occured via a divergent pathway. Therefore, a deeper understanding for both catalysts\' activity and reaction mechanism seems to be a promising way for resolving the major obstacles to the widespread commercialization of low-temperature fuel cells.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-27T14:25:47Z No. of bitstreams: 1 dhienifferferreiradecarvalho.pdf: 5689053 bytes, checksum: fec45b3ef7e9df5f96e4b20d31f2177e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-13T13:02:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dhienifferferreiradecarvalho.pdf: 5689053 bytes, checksum: fec45b3ef7e9df5f96e4b20d31f2177e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-13T13:02:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dhienifferferreiradecarvalho.pdf: 5689053 bytes, checksum: fec45b3ef7e9df5f96e4b20d31f2177e (MD5) Previous issue date: 2011-12-14 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação foi utilizada a espectroscopia Raman intensificado por superfície (Surface Enhanced Raman Scattering – SERS) para monitorar a adsorção de moléculas de interesse biológico em superfície metálica de ouro ou cobre. Foram sintetizadas diferentes nanopartículas metálicas de ouro, variando-se a concentração, a ordem de adição dos reagentes e a temperatura em que as sínteses foram feitas. Através dos espectros de extinção dos coloides metálicos foi possível estimar a distribuição de tamanhos obtida em cada uma das sínteses, e as amostras foram também analisadas por medidas de microscopia eletrônica de varredura e espalhamento dinâmico de luz. As nanopartículas de cobre foram obtidas em meio aquoso, sofrendo oxidação da superfície com formação de óxido de cobre (II), cuja cinética foi acompanhada por espectros de extinção. Quando um adsorbato com caráter redutor foi adicionado à superfície metálica, houve redução do óxido de cobre, presente na superfície da nanopartícula, permitindo a obtenção do espectro SERS da forma oxidada da espécie adsorvida. A molécula que possibilitou o estudo deste mecanismo redox foi a p fenilenodiamina, sendo obtido o espectro SERS da espécie oxidada radical cátion. Serotonina, adrenalina, L-carnosina, melatonina, rifampicina e albumina sérica bovina foram os adsorbatos utilizados para a obtenção dos espectros SERS em coloide de ouro. Estas moléculas apresentam anéis aromáticos, que contribuem para uma elevada polarizabilidade molecular e por isso se espera elevado sinal SERS. Estas espécies também possuem átomos de nitrogênio e oxigênio, os quais estão disponíveis como sítios de coordenação para a interação com a superfície metálica. Para obtenção dos espectros SERS foram utilizadas diferentes radiações excitantes, na busca da ressonância com as transições do plasmon de superfície localizado das nanopartículas de ouro. Foi ainda realizado o cálculo teórico vibracional para cada um dos adsorbatos estudados, isolados ou coordenados a um ou mais átomos de ouro ou cobre, através dos quais foi realizada a atribuição dos espectros Raman e SERS dos sólidos e dos complexos de superfície formados, respectivamente. Através desta atribuição e das regras de seleção de superfície foi possível determinar a geometria de adsorção da biomolécula à superfície da nanopartícula metálica. / In this dissertation the Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) spectroscopy was used to monitor molecules with biological interest adsorbed on gold or copper metallic surfaces. Different gold metallic nanoparticles were synthesized varing the concentration, the addition order of the reagents and the temperature in which the syntheses were made. The size distributions were estimated for each colloid synthesis by the extinction spectra of the suspensions, and the samples were also analyzed by scanning electronic microscopy and dynamic light scattering techniques. Copper nanoparticles were obtained in aqueous media, undergoing surface oxidation with the formation of Cu(II) oxide, whose kinetic was followed by extinction spectra. When a reducer adsorbate was added to the nanoparticle suspension, the copper oxide, present in the metallic surfaces, undergoing reduction, allowing the achievement of SERS spectrum of the adsorbate in the oxidized form. The molecule which allowed the study of this redox mechanism was p-phenylenediamine, and the SERS spectrum was obtained from the radical cation species. Serotonin, adrenaline, L-carnosine, melatonin, rifampicin and bovine serum albumin were the adsorbates selected to obtain the SERS spectra in gold colloids. These molecules exhibit aromatic rings, whose is expected high contribution for the molecular polarizability, and in consequence of this a great SERS signal. Such species also have nitrogen and oxygen atoms, which are available coordination sites for interaction with the metallic surface. Different exciting radiations were used for searching of the resonance with the localized surface plasmon transitions of the gold nanoparticles. It was made the vibrational theoretical calculations for each studied adsorbate, isolated and coordinated to one or more gold or copper atoms, that were used for the assignment of Raman and SERS spectra of the solid and the surface complex, respectively. Through such assignment and the surface selection rules it was possible to determinate the adsorption geometry of biomolecule on the metallic surface.

Orientador: Oswaldo Luiz Alves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T03:04:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simoes_MateusBatista_M.pdf: 4986679 bytes, checksum: 2b115e73f65ae444a8545b2ab4b05173 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: As diferenças nas propriedades observadas considerando um material no seu estado bulk e na sua escala nanométrica são, possivelmente, a característica mais marcante e fascinante da nanotecnologia. Os carbon dots são nanomateriais baseados em carbono que apresentam fluorescência quando menores do que 10 nm, mas que podem fluorescer após tratamento da sua superfície, quando em partículas da ordem de até 100 nm. É interessante notar que o comprimento de onda no qual ocorrerá a fluorescência é dependente do tamanho das partículas. Assim, é possível modular a fluorescência controlando o tamanho dos carbon dots, os quais apresentam grande potencial para aplicação em fotocatálise, bioimagem, sensores e optoeletrônica, sendo possível funcionalizar estes materiais, objetivando uma aplicação in vivo, a fim de aumentar sua biocompatibilidade. As sínteses hidrotérmicas vêm despertando interesse para a obtenção dos carbon dots, por ser uma técnica simples, econômico e eficiente. Além disto, é possível obter materiais com grande homogeneidade e com controle de morfologia e tamanho, fatores estes que irão influenciar a fluorescência. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo estudar a influência das condições de síntese hidrotérmica na fluorescência dos carbon dots, realizar a funcionalização deste material e avaliar a capacidade de utilização in vivo do material por meio de ensaios de hemólise. Carbon dots foram obtidos por meio da carbonização hidrotérmica de glicose e as condições de síntese foram otimizadas utilizando-se um planejamento fatorial. Observou-se que temperatura e tempos de síntese elevados e uma menor concentração inicial da fonte de carbono leva a nanopartículas com maior rendimento quântico (variando entre 3,3 e 5,8%). Os carbon dots foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, espectroscopia na região do ultravioleta-visível, microscopia eletrônica de transmissão, além de ter seu perfil de fluorescência estudado, sendo que o máximo de excitação ocorre na região do ultravioleta e o máximo de emissão na região do azul. Testes hemolíticos foram realizados com as nanopartículas que apresentaram maior rendimento quântico e mostraram que não há indução de hemólise, demonstrando que o material tem elevado potencial para aplicação in vivo. Por fim, utilizando-se as condições ótimas de síntese, carbon dots também foram obtidos por meio da carbonização hidrotérmica de pectina, demonstrando que o método de síntese é robusto e válido para fontes de carbono alternativas. Os carbon dots obtidos de pectina apresentam um rendimento quântico de 3,6% e foram caracterizados pelas mesmas técnicas utilizadas para os carbon dots de glicose / Abstract: The differences in observed properties considering a material in its bulk state and its nanoscale are possibly the most striking and fascinating feature of nanotechnology. Carbon dots are carbon-based nanomaterials that present fluorescence when smaller than 10 nm, but may fluoresce after treatment of its surface considering particles of the order of until 100 nm. Interestingly, the wavelength at which the fluorescence occurs is dependent on the particle size. Thus, it is possible to modulate the fluorescence controlling the size of the carbon dots, which have great potential for application in photocatalysis, bioimage, optoelectronics and sensors, being possible to functionalize these materials, aiming an application in vivo, in order to increase its biocompatibility. The hydrothermal syntheses have attracted interest for obtaining the carbon dots, being a simple, cheap and efficient technique. Moreover, it is possible to obtain materials with high homogeneity and controlled morphology and size, factors that will influence the fluorescence. Thus, the present work aimed to study the influence of the conditions of hydrothermal synthesis in the fluorescence of carbon dots, perform the functionalization of this material and evaluate the ability to in vivo use of the material by hemolytic trials. Carbon dots were obtained by hydrothermal carbonization of glucose and the synthesis parameters were optimized by a factorial design of experiments. It was observed that higher temperature and time of synthesis and a lower initial concentration of the carbon source leads to nanoparticles with a higher quantum yield (varying between 3.3 and 5.8%). The carbon dots were characterized by infrared spectroscopy, ultraviolet-visible spectroscopy, transmission electron microscopy, beyond to have its fluorescence profile studied, and it was observed that the maximum excitation occurs at the ultraviolet range and the maximum emission at the blue range of the spectrum. Hemolytic trials were performed with the nanoparticles of highest quantum yield, and the results showed that no hemolysis was provoked, demonstrating that he material have a raised potential to in vivo applications. Lastly, with the optimized synthesis parameters, carbon dots were also obtained by hydrothermal carbonization of pectin, evidencing that the synthesis protocol is robust and effectual to alternatives carbon sources. The carbon dots of pectin presented a quantum yield of 3.6% and were characterized by the same techniques utilized to the carbon dots of glucose / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

IV Resumo Título: Nanoestruturas de Dissulfeto de Molibdênio: Síntese e caracterização para produção de Hidrogênio Mestrando: André Luís Silveira Fraga Orientador: Prof. Marcos José Leite Santos Palavras Chave: nanoestruturas de MoS2, nanopartículas de ouro, semicondutores, produção de hidrogênio. Neste trabalho é apresentada a síntese e caracterização de nanoestruturas de MoS2 e nanoestruturas de MoS2 decoradas com nanopartículas de ouro. O MoS2 foi obtido através de rota hidrotermal a 200 °C durante períodos de síntese de 2, 6, 12 e 24 horas. Como precursores foram utilizados molibdato de sódio, ácido 3-mercaptopropiônico, cisteamina e L-cisteína. Para avaliar o efeito da presença dos ligantes nas estruturas, as amostras de MoS2 foram tratadas térmicamente a temperaturas de 250, 550 e 750 °C, em atmosfera de argônio. Com o objetivo de avaliar o efeito da presença de nanopartículas de ouro nas propriedades fotocatalíticas do material, foi realizada a síntese in situ de nanopartículas de ouro aderidas às estruturas de MoS2. Os materiais foram caracterizados através das técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia do ultravioleta e visível (UV-Vis). As áreas superficiais e quantidade de poros foram avaliadas através das técnicas de BET (Brunauer, Emmett and Teller) e DFT (density functional theory). O precursor ácido 3-mercaptopropiônico resultou na formação de aglomerados de nanofolhas com cerca de 500 nm de diâmetro na sua maior dimensão. Ao usar cisteamina e L-cisteína foram obtidas nanoestruturas com formato de nanoflores com cerca de 300 nm de diâmetro formadas por pétalas com cerca de 30 nm. Um resultado interessante foi a rápida formação das nanoflores na presença de L-cisteína. As estruturas de nanoflores apresentaram produção de hidrogênio de até 9,6 mmol/gh. / In this work the synthesis and characterization of MoS2 nanostructures and MoS2 nanostructures decorated with gold nanoparticles is presented. The materials were obtained by hydrothermal route at 200 °C during synthesis periods of 2, 6, 12 and 24 hours. Sodium molybdate was used as Molybdenium precursor and 3-mercaptopropionic acid, cysteamine and L-cysteine as sulfur precursors. To evaluate the effect of ligands on the structures, the MoS2 samples were thermally treated at 250, 550 and 750 °C under argon atmosphere. The effect of gold nanoparticles on the photocatalytic properties of the material was evaluated by obtaining and materials with gold nanoparticle adhered to the MoS2 structures. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD) techniques, transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM) and ultraviolet and visible spectroscopy (UV-Vis). The surface areas and amount of pores were evaluated using BET (Brunauer, Emmett and Teller) and DFT (density functional theory) techniques. The precursor 3-mercaptopropionic acid resulted in the formation of nano-foil agglomerates of about 500 nm in diameter. On the other hand, when using cysteamine and L-cysteine, flower-shaped nanostructures of about 300 nm in diameter formed by petals of about 30 nm were obtained. An interesting result was the rapid formation of nanoflores in the presence of L-cysteine. Nanoflower structures showed hydrogen production up to 9.6 mmol / gh.

Orientador: Vivian Vanessa França / Banca: Erica regina Filletti Nascimento / Banca: Tamiris trevisani Negri / Resumo: A superfluidez convencional, cuja descrição foi desenvolvida em 1957 por Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS), é fundamentada em um sistema não polarizado e na ausência de campos magnéticos. Porém outros regimes de superfluidez foram propostos na presença de campos magnéticos ou de população de spin desbalanceada. Neste caso, haveria a coexistência de magnetismo e superfluidez. Tais fenômenos de superfluidez heterogênea têm atraído a atenção de diversas áreas da ciência, pois também podem explicar a existência de propriedades não-convencionais como, por exemplo, variações súbitas no período de rotação de estrelas de nêutrons. Devido às diversas propostas existentes para o fenômeno de superfluidez heterogênea, há grande controvérsia em relação aos regimes de parâmetros em que o fenômeno se manifesta e se mantem estável. Diversos cálculos exatos e aproximados têm sido realizados a fim de detectar e descrever tais fases, como DMRG (Density Matrix Renormalization Group) e DFT (Density Functional Theory). Nessa monografia, através de cálculos exatos de DMRG, exploramos as propriedades de superfluidez exótica em modelos de nanoestruturas. Investigamos em particular a propriedade de emaranhamento quântico, conhecida por revelar os parâmetros em que transições de fase quânticas ocorrem. Nossos resultados demonstram que o emaranhamento de sistemas superfluidos é um bom parâmetro para a detecção da fase FFLO e que pode ser quantificado experimentalmente em superfluidos através de sua surpre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Conventional superfluidity, whose description was developed in 1957 by Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS), is based on a non-polarized system and the absence of magnetic fields. However, other superfluidity regimes were proposed in the presence of magnetic fields or spin-imbalanced population. In this case, there would be the coexistence of magnetism and superfluidity. Such phenomenon of heterogeneous superfluidity has attracted attention of several scientific areas, as they may also explain the existence of unconventional properties such as, for example, sudden variations in the period of neutron stars rotation. Due to the several proposals for the phenomenon of heterogeneous superfluidity, there is great controversy regarding the parameter regimes in which the phenomenon manifests itself and remains stable. Several exact and approximate calculations have been performed to detect and describe such phases, such as DMRG (Density Matrix Renormalization Group) and DFT (Density Functional Theory). In this monograph, through exact DMRG calculations, we explore the properties of exotic superfluidity in nanostructures models. We investigate in particular the quantum entanglement property known to reveal the parameters in which quantum phase transitions occur. Our results demonstrate that entanglement of superfluid systems is a good parameter for detecting the FFLO phase and that it can be quantified experimentally in superfluids by exploring its surprising linear relation with the magn... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Olivia Maria Berengue / Banca: Eduardo Gonçalves Ciapina / Banca: Erica Freire Antunes / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas rotas de crescimento de micro- e nanoestruturas de Sb2O3 e Sb2O4 através de métodos de deposição de fase vapor. Para análise das amostras obtidas foram utilizadas técnicas de difratometria de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman. A análise dos resultados obtidos permitiu identificar corretamente as algumas das características estruturais e morfológicas das amostras bem como definir uma rota de crescimento de qualidade e reprodutibilidade. Após a produção e caracterização das amostras dos óxidos de antimônio foi feita a funcionalização e decoração superficial das nanoestruturas de Sb2O3 com nanopartículas de paládio. As nanoestruturas funcionalizadas foram devidamente caracterizadas pelas mesmas técnicas aplicadas as amostras puras dos óxidos, com isso foi possível verificar a eficácia do processo de decoração superficial bem como obter informações sobre a estrutura do produto final desse processo. A síntese de Sb2O3 gerou amostras com 3 tipos de morfologias diferentes, a primeira possui fase cristalina ortorrômbica e consiste de micro e nanofitas ramificadas, as outras duas morfologias são constituídas por seguimentos de micro octaedros empilhados e aglomerados de micrestruturas octaédricas e microesferas, ambas apresentam fase cristalina cúbica. O processo de decoração superficial das amostras de Sb2O3 com nanopartículas de paládio se mostrou eficaz, porém levou a uma grande alteração na morfologia das amostra... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work, Sb2O3 and Sb2O4 micro- and nanostructures were synthesized by a vapor phase deposition method. Aiming to provide data on the structure of these samples, Xray diffraction, scanning electron microscopy and Raman spectroscopy techniques were used. The data analysis allowed to correctly identify the characteristics of the samples as well as to define a good and reproductible growth process. The as-grown Sb2O3 was submitted to palladium nanoparticles functionalization and superficial decoration process. The functionalized nanostructures were duly characterized by the same techniques applied to the pure oxide samples, with the purpose of verifying the effectiveness of the surface decoration process as well as obtaining information on the structure. The Sb2O3 synthesis provide 3 types of different morphologies, the first one has an orthorhombic crystalline phase and consists of branched micro and nanobelts, the other two morphologies are followed by stacked micro octahedron and agglomerate of octahedrons and sphere microstructures, both morphologies have orthorhombic crystalline phase. The palladium nanoparticles functionalization and superficial decoration process proved to be effective, but led to a great morphology change of the Sb2O3 samples. The as-grown Sb2O4 are mainly composed by micro- and nanowires mixed with branched micro-belts structures, both morphologies have orthorhombic crystalline phase / Mestre

Nanomateriais apresentam propriedades ajustáveis pelo seu tamanho e forma, como o fenômeno de superparamagnetismo em nanopartículas magnéticas ou o confinamento quântico dos portadores de carga em pontos quânticos (quantum dots). Assim, a síntese de nanopartículas esféricas monodispersas torna-se um fator extremamente importante, haja visto que tais propriedades podem ser ajustáveis para diferentes aplicações na área de tecnologia e biomedicina. Nanopartículas magnéticas e quantum dots podem ser apontados como promissores materiais para diagnóstico e terapia de neoplasias (câncer), e o desenvolvimento desses sistemas busca, atualmente, intensificar a magnetização e a eficiência de emissão, respectivamente, relativo às propriedades magnéticas e ópticas, além de outros requisitos. Neste trabalho, nanopartículas esféricas de cobalto metálico foram sintetizadas com diâmetro médio de 5,3 nm e desvio padrão de 0,4 nm, distribuição de tamanhos lognormal. A equação de Langevin modificada pelo modelo de partículas interagentes foi utilizada no ajuste da curva de magnetização M(H) para obtenção do diâmetro magnético médio e desvio padrão, 4,7 nm e 1,0 nm, respectivamente. Comparando os dois diâmetros, encontra-se uma camada morta de magnetização de aproximadamente 3,0 Å a qual, praticamente, não contribui para a magnetização da amostra, sendo a magnetização de saturação de 125 emu g-1. Nanoestruturas core/shell de Co/Au apresentaram a propriedade de ressonância plamon de superfície, uma propriedade adicional também desejada para aplicações biomédicas, sendo este sistema denominado magnetoplasmônico. Quantum dots de CdSe foram sintetizados como elevado controle de tamanho e forma. Utilizando rotas de síntese diferentes dos clássicos procedimentos denominados TOP-TOPO, e dióxido de selênio como precursor, estudos mostraram que na presença de um agente redutor no meio de reação e do solvente 1-octadeceno, as amostras apresentaram melhores propriedades óticas. A estrutura cristalina das amostras de CdSe corresponde à formação da fase blenda de zinco, diferentemente das sínteses TOP-TOPO que levam à formação da fase hexagonal wurtzita. A cinética de crescimento dos quantum dots de CdSe também foram avaliadas através de alíquotas retiras com o tempo de reação mostrando um crescimento exponencial do diâmetro das partículas, como previsto pelas teorias de nucleação e crescimento. Estudos por microscopia de fluorescência mostraram que os quantum dots apresentaram o comportamento de intermitência de fluorescência relatado na literatura como um dos fatores que levam a uma diminuição do rendimento quântico de fluorescência. Nanoestruturas core/shell de CdSe/ZnS foram obtidas com elevado controle da espessura da camada de recobrimento e a intensificação das propriedades de fotoluminescência foram mostradas. Os objetivos do trabalho foram alcançados com sucesso, onde foi possível observar a estabilização e a intensificação da magnetização da fase de cobalto metálico, pouco relatado na literatura. Ainda, foi possível conferir maior estabilidade química, versatilidade de funcionalização da superfície e uma segunda propriedade de ressonância plasmônica com o recobrimento com ouro, sem grande prejuízo da propriedade magnética. Em relação aos sistemas ópticos, os semicondutores de CdSe foram obtidos por nova rota de síntese com expressivo controle de tamanho e forma, recobertos com ZnS intensificando as propriedades ópticas do sistema.  / Nanomaterials properties are size- and shape-controlled, such as the superparamagnetism phenomenon of magnetic nanoparticles or the quantum confinement of charge carriers of quantum dots. Therefore, synthesis of monodisperse spherical nanoparticles became extremely important over the past few deacades, since nanoparticles can be used for plenty of applications in technology and biomedicine. Magnetic nanoparticles and quantum dots are promising materials for diagnosis and therapy of cancer. Spherical nanoparticles of metallic cobalt were synthesized with mean diameter of 5,3 nm and standard deviation of 0,4 nm, lognormal distribution. A modified Langevin equation using the interacting superparamagnetic model was used to fit magnetization curves obtaining the mean magnetic diameter and standard deviation, 4,7 nm and 1,0 nm, respectively. The difference between these two diameters was assigned to the magnetic dead layer (∼3.0 Å), which does not contribute to the sample magnetization, being the saturation magnetization of cobalt nanoparticles around 125 emu g-1. Co/Au core/shell nanostructures were synthesized and the surface plasmon ressonance property was observed, an additional property also desired for biomedical applications, being the Co/Au core/shell system called magnetoplasmonic. CdSe quantum dots were synthesized with high size- and shape-controlled. Using different synthetic routes from the classic TOP-TOPO synthesis, and selenium dioxide as a precursor, the results show that and reducing agent is necessary and 1-octadecene solvent leads to better optical properties. CdSe samples showed a zinc blend (cubic phase) crystal structure, different from TOP-TOPO syntheses that leads to wurtzite structure (hexagonal phase). The growth kinetics of CdSe particles were also evaluated through aliquots from reaction showing exponential growth of particles diameter, as predicted on the theory of nucleation and growth. Fluorescence microscopy studies showed that quantum dots exhibited fluorescence intermittence behavior already reported in the literature as one fo the reasons for the quantum yield decrease. CdSe/ZnS core/shell nanostructures were obtained with high control of the coating layer thickness and the increase of the photoluminescence properties were shown.