Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / Ingeniero Civil Químico / Las películas delgadas cerámicas se pueden utilizar como recubrimiento y como membranas para la separación de gases. Por otro lado, nanopartículas de cobre poseen variadas funcionalidades, como propiedades anti-bacterianas o capacidad catalítica para el reformado de metanol, que aportarían a las películas estas propiedades específicas. En este contexto, el objetivo del presente trabajo es desarrollar una metodología capaz de producir películas delgadas de sílice, con nanopartículas de cobre metálico en el material resultante. La síntesis de estas películas delgadas se logra por medio de la técnica Sol-Gel, utilizando tetraetilortosilicato (TEOS) como precursor de la sílice y basándose en el método de dos pasos: hidrólisis del TEOS y envejecido del Sol. Durante este segundo paso se realizan modificaciones que afectan a la película resultante: presencia de un surfactante (CTAB) para producir mesoporos, y síntesis in-situ de nanopartículas de cobre metálico. Se utilizó un proceso de dip-coating, el cual fue corregido debido a que los soportes no eran recubiertos en toda su superficie. Para ello, se adoptó la aplicación de recubrimientos múltiples en cada muestra junto con la optimización de la viscosidad del Sol. También se eliminó la presencia de micropartículas, presentes debido al uso de soluciones básicas en la síntesis. A pesar de esto las membranas aún presentan grietas en su superficie, asociadas a defectos internos presentes debido al mayor espesor de película, limitando su uso en separación de gases. Las películas de sílice obtenidas cuentan con un espesor controlado del orden de los 1-3 μm. En cuanto a las nanopartículas de cobre, se comprobó por medio de UV-vis que en el Sol estas se encuentran en estado reducido, presentando un pico en los 570 nm. Por medio tanto de SEM como de TEM se observó la distribución de tamaño de estas partículas, entre los 50 y 600 nm. Con respecto a las membranas nanocompuestas, por medio de Reducción por Temperatura Programada (TPR) se estimó su potencial catalítico. Este indicó que cerca de un décimo del cobre cargado en la síntesis sería cobre activo en el nanocompuesto. Sin embargo, en las pruebas de reformado no se logró medir hidrógeno como producto de reacción, indicando baja o nula actividad, que puede deberse al corto tiempo de contacto con el catalizador dentro del reactor. Por otro lado, se realizaron pruebas para conocer su capacidad anti-bacteriana. En la prueba de liberación de iones de cobre se observó potencial actividad, sin embargo la prueba de halo inhibitorio no indicó diferencia medible entre las muestras cargadas con cobre y las de control. Se concluye que, aunque la cantidad de cobre resultante sea muy baja para las aplicaciones planteadas (en su máximo de 340 µg, 3,6% de la masa de las películas), la metodología planteada es apropiada para formar películas de 1 μm de sílice con nanopartículas de cobre metálico con la metodología planteada.

Orientador: Ivana Cesarino / Resumo: O glifosato é o agrotóxico mais usado no mundo e atualmente é detectado em amostras por métodos cromatográficos. A fim de contribuir com as limitações desta técnica, este trabalho apresenta uma nova alternativa para a análise deste pesticida através de uma técnica eletroanalítica. Trata-se de uma molécula não eletroativa e que, portanto, não é detectada voltametricamente com sua estrutura básica, seja na forma molecular ou iônica. No entanto, é possível detectá-la de forma indireta devido à sua propriedade de formar complexos com íons cúpricos. Um sensor foi desenvolvido para a detecção de glifosato, usando a técnica de voltametria de pulso diferencial (DPV) e um eletrodo de carbono vítreo (GC) modificado com um compósito de óxido de grafeno reduzido (rGO) e nanopartículas de cobre (CuNPs), sintetizado por método químico. O comportamento eletroquímico dos eletrodos GC/rGO-CuNPs foi caracterizado por voltametria cíclica (CV) em solução tampão fosfato (PBS) pH 7,4no intervalo de -0,3 a +0,2 V vs. Ag/AgCl/KCl (3,0 mol L-1), com velocidade de varredura de 50mV s-1. Foram observados processos de oxidação em 30 mV e redução em -180 mV, que comprovam que rGO foi modificado com as CuNPs.Por DPV, a diminuição na corrente de pico anódica do cobre em presença de glifosato, atribuída formação do complexo Cu(II)-glifosato, foi usada para quantificar o analito em amostras. Assim, o eletrodo desenvolvido foi avaliado e otimizado na detecção glifosato por DPV, e os melhores resultados obtido... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Glyphosate is the most widely used pesticide in the world and is currently detected in samples by chromatographic methods. In order to contribute to the limitations of this technique, this work presents a new alternative for the analysis of this pesticide through an electroanalytical technique. It is a non-electroactive molecule and therefore is not detected voltammetrically with its basic structure, either in molecular or ionic form. However, it is possible to detect it indirectly because of its property of forming complexes with cupric ions. A sensor was developed for the detection of glyphosate using the differential pulse voltammetry (DPV) technique and a modified graphene oxide (GC) electrode with reduced graphene oxide (rGO) and copper nanoparticles (CuNPs), synthesized by chemical method. The electrochemical behavior of the GC / rGO-CuNPs electrodes was characterized by cyclic voltammetry (CV) in phosphate buffered saline (PBS) pH 7.4 in the range of -0.3 to +0.2 V vs. Ag / AgCl / KCl (3.0 mol L-1), with a scanning speed of 50mV s-1. Oxidation processes were observed at 30 mV and reduction at -180 mV, which proved that rGO was modified with CuNPs. By DPV, the decrease in the anodic peak current of copper in the presence of glyphosate, attributed the formation of Cu (II) -glyphosate, was used to quantify the analyte in samples. Thus, the electrode developed was evaluated and optimized for glyphosate detection by DPV, and the best results were obtained in the following c... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Las nanopartículas de metales de transición han surgido en los últimos años como una nueva familia de catalizadores capaces de promover eficientemente una gran variedad de reacciones de interés en síntesis orgánica1 debido a las características que poseen, en muchos casos los requisitos que hoy en día demanda la llamada Catálisis Verde,2 y especialmente una elevada relación superficie/volumen.3 La síntesis de nanopartículas por reducción de sales metálicas con metales alcalinos activados ha sido ampliamente desarrollada en esta última década en el Departamento de Química Orgánica de la Universidad de Alicante.4 Estas nanopartículas de diferentes metales se han utilizado en diferentes reacciones de interés en química orgánica tanto en suspensión,4d,5 como soportadas sobre soportes inorgánicos.6 Por lo expuesto anteriormente, en la presente tesis se propuso como objetivo la preparación y caracterización de nanopartículas de cobre soportadas sobre diferentes materiales inorgánicos, y su aplicación como catalizadores en distintas reacciones multicomponente. En primer lugar se abordó la síntesis multicomponente de aminas propargílicas a partir de aldehídos, aminas y alquinos terminales. Se prepararon nanopartículas de cobre sobre diferentes soportes inorgánicos, a partir de litio metálico y un areno (como agente de transferencia electrónica), y se probaron en una reacción modelo, con el fin de optimizar las condiciones de reacción y de reutilizar el catalizador. Las condiciones de reacción optimizadas se utilizaron para la generación de una amplia variedad de aminas propargílicas partiendo de distintos sustratos. Se llevaron a cabo estudios mecanísticos, utilizando para ello diversos tipos de test y reacciones de marcaje isotópico. También se estudió la reacción con cetonas en lugar de con aldehídos. Después se estudió la síntesis multicomponente de indolizinas a partir de derivados de piridin-2-carbaldehído, aminas y alquinos terminales. En este caso se siguió una metodología similar a la anterior, se optimizó el catalizador y las condiciones de reacción tratando de conseguir un proceso lo más eficiente posible. Variando el derivado de piridin-2-carbaldehído, amina y alquino, se prepararon una serie de indolizinas con diferentes sustituyentes. Igualmente, se estudió la reactividad de las indolizinas preparadas en este trabajo. Se comenzó por la transformación de indolizinas en indolizidinas a través de métodos de reducción, incluyendo la hidrogenación catalítica homogénea y heterogénea, y la transferencia de hidrógeno. Se obtuvieron diferentes indolizidinas con excesos diastereoméricos a partir de la hidrogenación catalítica en ácido acético de las indolizinas y utilizando PtO2 como catalizador. También se estudió la reactividad de la indolizina en distintos medios ácidos y básicos, obteniendo en esta parte un procedimiento muy novedoso de transformación de indolizinas 1,3-disustituidas en indolizinas 1,3,7-trisustituidas de mayor complejidad estructural que, por su elevada conjugación, absorben radiación en el espectro visible. Por último se llevó a cabo la síntesis de chalconas a partir de alquinos terminales y aldehídos utilizando como catalizador nanopartículas de cobre soportadas. Al igual que en las síntesis anteriores se optimizaron las condiciones de reacción y se obtuvieron diferentes chalconas, heterocíclicas y no heterocíclicas, con modestos rendimientos y estereoquímica E. Se llevaron a cabo diferentes experimentos para estudiar el mecanismo de reacción. Los catalizadores basados en nanopartículas de cobre soportadas sobre diferentes soportes fueron efectivos para la síntesis de diferentes aminas propargílicas, indolizinas y chalconas, en diferentes condiciones de reacción. Además, se obtuvieron indolizidinas e indolizinas trisustituídas a partir de algunas indolizinas obtenidas en este estudio.

Orientador: Celso Valentim Santilli / Resumo: Atualmente, os problemas associados ao uso de combustíveis fósseis têm sido um tema de grande preocupação, gerando interesse em processos baseados no uso de energia limpa e renovável. O etanol produzido de fontes renováveis vem se mostrando vantajoso em vários aspectos e promissor na substituição e/ou complementação da petroquímica no futuro, na obtenção de diversos produtos de valor agregado. Os hidróxidos duplos lamelares (HDL) e seus derivados têm recebido muita atenção nas últimas décadas devido a importantes aplicações, particularmente em catálise, com vantagens relacionadas à uniforme distribuição dos cátions metálicos em sua estrutura, a nível atômico, além da flexibilidade de composições. Além disso, quando submetidos a um tratamento térmico, os HDL dão origem a nanopartículas metálicas estáveis e altamente dispersas em uma matriz de óxido misto com forte interação metal-suporte. Neste trabalho foram sintetizados catalisadores derivados de CuZnAl-HDL contendo 0, 5, 10 e 20% m/m de cobre, avaliando suas características e sua eficiência na reação de desidrogenação do etanol (EDR). Os catalisadores foram analisados por um conjunto de técnicas, com destaque para a caracterização por quick-XAS das espécies de Cu e Zn envolvidas nas etapas de formação do catalisador e reação em condições operando. Por meio do uso de ferramentas quimiométricas, como MCR-ALS no tratamento dos conjuntos de dados, foi observado que o teor de cobre no catalisador influencia na composição das fas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Nowadays, the problems associated with the use of fossil fuels have been a topic of great concern, generating interest in processes based on the use of clean and renewable energy. Ethanol produced from renewable sources has proved to be advantageous in several aspects and promising in the replacement and/or complementation of the petrochemistry in the future, in obtaining several value-added products. Layered double hydroxides (LDH) and their derivatives have received much attention in the past decades due to important applications, particularly in catalysis, with advantages related to the uniform distribution of metallic cations in their structure, at the atomic level, in addition to the flexibility of compositions. Furthermore, when subjected to a thermal decomposition, LDH give rise to stable and highly dispersed metallic nanoparticles in a mixed oxide matrix, showing strong metal-support interaction. In this work, catalysts derived from CuZnAl-LDH containing 0, 5, 10 and 20% wt. copper were synthesized, evaluating their characteristics and their efficiency in the ethanol dehydrogenation reaction (EDR). The catalysts were analyzed by a set of techniques, with emphasis on the characterization by quick-XAS of the Cu and Zn species involved in the stages of formation of the catalyst and reaction under operando conditions. Through the use of chemometric tools, such as MCR-ALS in the treatment of datasets, it was observed that the copper content in the catalyst influences the p... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2018-06-15T11:35:12Z No. of bitstreams: 1 tamiresmartinhaomachado.pdf: 4666656 bytes, checksum: b71e71df107c39709c20a42e1c35c2c6 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-09-03T16:06:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tamiresmartinhaomachado.pdf: 4666656 bytes, checksum: b71e71df107c39709c20a42e1c35c2c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-03T16:06:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tamiresmartinhaomachado.pdf: 4666656 bytes, checksum: b71e71df107c39709c20a42e1c35c2c6 (MD5) Previous issue date: 2018-03-02 / Vidros transparentes do sistema vítreo 0.95TeO2-(0.05-x)Sb2O3–xCuO contendo nanopartículas de cobre foi preparado com sucesso pelo método convencional de fusão – resfriamento dos materiais precursores, utilizando a rota redox do óxido de antimônio. Esta técnica de preparação de vidros permite a produção de nanopartículas metálicas durante a fusão dos materiais, através da reação de oxidação Sb3+ → Sb5+ + 2e-, que permite a redução de íons metálicos. A investigação estrutural foi realizada por calorimetria exploratória diferencial (DSC), difração de raios X (DRX) e espectroscopia Raman. Imagens de microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e espectroscopia UV-visível evidenciaram a formação de clusters de nanopartículas de cobre cúbicas, distribuídas aleatoriamente em meio a matriz vítrea. A eficácia dos efeitos plasmônicos das nanopartículas de cobre promoveu a intensificação da fluorescência dos íons érbio. A interação da radiação excitante e amostra levou ao processo de excitação térmica, promovendo o aumento da população de níveis de energia específicos dos íons érbio, com consequente resposta óptica, evidenciada pela estrutura vibrônica presente no espectro de fluorescência dos vidros de teluritos contendo nanopartículas de cobre dopados com íons érbio. Além disso, os efeitos plasmônicos das nanopartículas de cobre na intensificação das emissões no infravermelho e conversão ascendente nos vidros de teluritos co-dopados com íons Yb3+/Ce3+/Er3+ sob excitação em 980 nm também foram investigados. As contribuições dos íons Yb3+ e Ce3+ também foram discutidas. A eficiência da ressonância do plasmon de superfície localizado (LSPR) das nanopartículas de cobre promoveu um melhoramento de cerca de 47% da emissão em 1550 nm dos íons Er3+. Além disso, o tempo de decaimento da transição Er3+: 4I13/2 → 4I15/2 aumentou em cerca de 50% na amostra contendo nanopartículas de cobre. Finalmente, os vidros de teluritos contendo nanopartículas de cobre apresentaram resultados interessantes quando utilizados como substratos para obtenção de espectros Raman intensificados por superfície (espectros SERS), sendo obtidos satisfatoriamente espectros SERS para soluções de 2,2’-bipiridina 1,0 × 10-5 mol.L-1 e do corante azul do Nilo 1,0 × 10-7 mol.L-1. / Transparent 0.95TeO2-(0.05-x)Sb2O3-xCuO glassy system containing copper nanoparticles were successfully prepared by the conventional melt quenching method of starting materials, using the antimony oxide redox route. This technique allows the production of metallic nanoparticles during melting, through the reaction Sb3+ → Sb5++ 2e-, which leads to the reduction of metallic ions. The structural investigation was carried out by differential scanning calorimetry (DSC), X ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy. Transmission electron microscopy image (TEM) and UV-visible spectroscopy evidenced the formation of cubic copper nanoparticles, randomly embedded in the glassy matrix. The effectiveness of the plasmonic effects of the copper nanoparticles provided the enhancement of the fluorescence of the erbium ions. The interaction between excitant radiation and sample led to the thermal excitation, which increased the population of specific energy levels of erbium ions, with consequent optical response into vibronic structure, as can be seen in the erbium-doped tellurite glasses containing copper nanoparticles. Furthermore, the plasmonic effects of the copper nanoparticles on the enhancement of the infrared and upconversion emissions intensities in the Er3+/Yb3+/Ce3+ co-doped transparent tellurite glasses under 980 nm laser diode excitation were investigated. The roles of Yb3+ and Ce3+ as sensitizers are also discussed. The effectiveness of localized surface plasmon resonance (LSPR) of the copper nanoparticles provided an improvement about 47% of the 1550 nm luminescence intensity of the Er3+ ions. Moreover, the lifetime of the Er3+: 4I13/2 → 4I15/2 transition increased around 50 % in the copper nanoparticle containing samples. Finally, the tellurite glasses containing copper nanoparticles showed interesting results as substrates for obtainment of surface enhanced Raman spectra (SERS spectra) and SERS spectra were satisfactorily obtained for 2,2'-bipyridine 1.0 × 10 -5 mol.L-1 and Nile blue dye 1.0 × 10-7 mol.L-1 solutions.

A lo largo del año 2020, hemos sido testigos de una de las pandemias mundiales más grandes de la historia, un virus llamado COVID-19 se ha llevado vidas, sin distinguir raza, sexo, estatus social ni religión. Como consecuencia, hoy en día estamos viviendo la llamada “Nueva normalidad” la cual trae consigo un cambio radical en el consumidor, con un gran impacto en la economía mundial y una acelerada transformación digital. El Perú no ha sido ajeno a esta coyuntura, pues ha sido uno de los países más golpeados de Latinoamérica, con pérdidas irreparables en nuestros indicadores económicos y una población que día a día se encuentra atemorizada de no contagiarse. Por ello, ha nacido una nueva necesidad, y con ello una diversidad de productos que buscan limitar el nivel de contagios, entre ellos el alcohol en gel. Doctor Copper es la marca que representa un producto innovador en el mercado peruano, el cual posee un componente capaz de eliminar el 99.9% de virus y bacterias: Nanopartículas de cobre. Este componente hace que los productos Doctor Copper sean el mejor aliado en la prevención del contagio a través de la desinfección de manos. El presente trabajo, explica el proceso de composición del negocio y las etapas que atraviesa el producto hasta llegar al consumidor final, la composición de la empresa y lo más importante, las estrategias que usaremos para lograr la consolidación de la marca y la participación de mercado. / Throughout 2020, we have witnessed one of the largest global pandemics in history, a virus called COVID-19 has taken lives, without distinguishing race, sex, social status or religion. As a consequence, today we are living the so-called “New normal” which brings with it a radical change in the consumer, with a great impact on the world economy and an accelerated digital transformation. Peru has not been alien to this situation, as it has been one of the hardest hit countries in Latin America, with irreparable losses in our economic indicators and a population that day by day is afraid of not getting infected. That is why a new need has been born, and with it a diversity of products that seek to limit the level of contagion, including gel alcohol. Doctor Copper is the brand that represents an innovative product in the Peruvian market, which has a component capable of eliminating 99.9% of viruses and bacteria: copper nanoparticles. This component makes Doctor Copper products the best ally in the prevention of contagion through hand disinfection. This paper explains the process of composition of the business and the stages that the product goes through until it reaches the final consumer, the composition of the company and, most importantly, the strategies that we will use to achieve the consolidation of the brand and market share. / Trabajo de investigación