No presente trabalho propõe-se o uso de substratos de Au poli e monocristalinos modificados superficialmente com Pt para o estudo da reação de oxidação de etanol. Serão apresentados os resultados obtidos no estudo da influência da concentração superficial de Pt depositada na distribuição dos produtos da eletrooxidação de etanol. Os resultados mostram que no caso do sistema Pt/Au-poli, a superfície de Au que possui o menor teor superficial de Pt depositada tem uma habilidade maior para quebrar a ligação C-C. Porém quanto menor a quantidade de Pt depositada na superfície de Au, maior o efeito de desativação. Estes comportamentos são explicados pelas estruturas superficiais formadas pelos depósitos. Adicionalmente, são apresentados os resultados obtidos no estudo sistemático da influência de defeitos superficiais nos substratos de Au na atividade catalítica de camadas de Pt. Os resultados sugerem que, mesmo que os substratos de Au não estejam em contato com a solução eletrolítica devido ao grau de cobertura utilizado, a presença de defeitos nos substratos de Au induzem variações na distribuição de produtos resultantes da eletrooxidação de etanol. Mais especificamente, quanto maior é a densidade de defeitos nos substratos de Au a via de produção de ácido acético é favorecida, com a consequênte inibição na produção de CO2. / In this work we propose the use of poly and single crystalline Au surfaces modified with Pt as a model system of core-shell nanoparticles to study the ethanol oxidation reaction (EOR). Results regarding the study of the influence of Pt coverage on the product yields of EOR are presented. The results show that the in the case of the Pt/Au-poly system, the Au surface modified with lower amounts of Pt has a higher ability to break the C-C bond present in the ethanol molecule. On the other hand, deposits having small amounts of Pt suffer a faster deactivation due to CO poisoning. This behavior is explained by the structure adopted by the catalytic layer. Additionally, results regarding the study of the influence of defects on the Au surfaces on the catalytic behavior of Pt layer will be shown. The results suggest that, even though Au active site are not in contact with electrolityc solution, the defects lying under the Pt layer influence the catalytic response of the layer. Specifically, as the step density in the Au substrate increases, the acetic acid path is privileged over the CO2 production path.

No presente trabalho propõe-se o uso de substratos de Au poli e monocristalinos modificados superficialmente com Pt para o estudo da reação de oxidação de etanol. Serão apresentados os resultados obtidos no estudo da influência da concentração superficial de Pt depositada na distribuição dos produtos da eletrooxidação de etanol. Os resultados mostram que no caso do sistema Pt/Au-poli, a superfície de Au que possui o menor teor superficial de Pt depositada tem uma habilidade maior para quebrar a ligação C-C. Porém quanto menor a quantidade de Pt depositada na superfície de Au, maior o efeito de desativação. Estes comportamentos são explicados pelas estruturas superficiais formadas pelos depósitos. Adicionalmente, são apresentados os resultados obtidos no estudo sistemático da influência de defeitos superficiais nos substratos de Au na atividade catalítica de camadas de Pt. Os resultados sugerem que, mesmo que os substratos de Au não estejam em contato com a solução eletrolítica devido ao grau de cobertura utilizado, a presença de defeitos nos substratos de Au induzem variações na distribuição de produtos resultantes da eletrooxidação de etanol. Mais especificamente, quanto maior é a densidade de defeitos nos substratos de Au a via de produção de ácido acético é favorecida, com a consequênte inibição na produção de CO2. / In this work we propose the use of poly and single crystalline Au surfaces modified with Pt as a model system of core-shell nanoparticles to study the ethanol oxidation reaction (EOR). Results regarding the study of the influence of Pt coverage on the product yields of EOR are presented. The results show that the in the case of the Pt/Au-poly system, the Au surface modified with lower amounts of Pt has a higher ability to break the C-C bond present in the ethanol molecule. On the other hand, deposits having small amounts of Pt suffer a faster deactivation due to CO poisoning. This behavior is explained by the structure adopted by the catalytic layer. Additionally, results regarding the study of the influence of defects on the Au surfaces on the catalytic behavior of Pt layer will be shown. The results suggest that, even though Au active site are not in contact with electrolityc solution, the defects lying under the Pt layer influence the catalytic response of the layer. Specifically, as the step density in the Au substrate increases, the acetic acid path is privileged over the CO2 production path.

[pt] As nanopartículas fluorescentes são uma classe de compostos bastante recente e fascinante. Entre estas nanopartículas, têm-se os semicondutores quantum dots - QD (nanopartículas de confinamento quântico) e, as novas nanopartículas carbono dots, CD (nanopartículas de confinamento quântico baseadas em carbono). As nanopartículas fluorescentes podem ter várias utilidades, particularmente em análises químicas, como sensores e em biotecnologia. Ao contrário dos semicondutores QD, que possuem metais tóxicos no seu núcleo, nanopartículas de carbono não contêm componentes tóxicos, sendo vantajosas biologicamente e biodegradáveis. Os CDs têm área superficial muito alta (até 3600 m2/g) com vários grupos funcionais, que podem ser usados para imobilização na superfície de um suporte. Estes vários grupos funcionais influenciam as propriedades óticas dos CDs. Como estas propriedades podem ser mudadas em função do ambiente químico, conferem aos CDs uma característica notável na aplicação em sensores. CDs formam suspensões muito estáveis em meio aquoso, podendo ser sintetizados a partir de vários compostos moleculares, tais como sacarose, glicose, ureia, ácido cítrico, entre outros. Como as propriedades físico-químicas e óticas dos CDs dependem de seus precursores, tem-se em vista neste trabalho: a exploração do uso de aminofenol como precursor na síntese de CDs via solvólise hidrotérmico até os nanomateriais obtidos atingirem fluorescência vermelha dos nanomateriais obtidos; efetuar a purificação dos nanomateriais sintetizados, no seu limite; realizar a caracterização morfológica e estrutural dos CDs obtidos, através de diferentes técnicas físico-químicas, avaliando as suas propriedades fotoluminescentes; desenvolver a metodologia de imobilização covalente dos CDs na superfície de sílica gel mesoporosa; e estudar se o material híbrido pode ser aplicado como adsorvente. Imagens de Microscopia de Força Atômica indicam partículas entre 1,0 e 7,0 nm, e dependem do solvente, já que as partículas menores aparentam dispersão melhor em solvente menos polares. Os espectros de UV-Vis e de Fluorescência confirmam a presença de CDs com transições pi - pi asterisco em acetato de etila, a 290 nm, e em heptano, a 278 nm. O deslocamento batocrômico com o pico de emissão variando de 501 nm a 535 nm com a mudança de solvente, indica que este pode ser utilizado para avaliar a polaridade local, por exemplo, em biopolímeros. Variados suportes de sílica–gel (octadecil, mercaptopropil, aminopropil e SiO2) foram utilizados no estudo de adsorção. Os resultados apontam para um processo de cinética de segunda ordem, sob o modelo de Langmuir, indicando maior afinidade dos CDs com a aminopropil-sílicagel. No estudo foi apresentado que o tratamento térmico da aminopropil-sílicagel (SiO2-NH2) com CDs adsorvidos leva à imobilização de CDs à superfície de suporte através de ligações covalentes. Como este material híbrido (SiO2-NH2/CDs) exibe propriedades de adsorção para metais e compostos poliaromáticos, foi estudada a adsorção de uma mistura contendo 23 cátions metálicos em SiO2-NH2/CDs e o efeito da acidez do meio na sorção de íons. Os resultados obtidos em solução aquosa demonstraram que íons com afinidade por ligantes oxigenados, tais como Bi, Tl, Cr, Al, Fe, são melhor adsorvidos no material sintetizado. / [en] Fluorescent nanoparticles are a very new and fascinating class of compounds. Among these are the semiconductors quantum dots (quantum confinement nanoparticles - QD) and also the new types of nanoparticles that are generally called carbon dots, CD (carbon based quantum confinement nanoparticles). Fluorescent nanoparticles can have several uses, particularly in chemical analysis: as sensors and in biotechnology for drug delivery and theranostics. Unlike QD semiconductors that have toxic metals in their core, carbono nanoparticles do not contain toxic components, being biologically beneficial and biodegradable. CDs have a very high surface area (up to 3600 m2/g) with various functional groups and can be used for immobilization on the surface of a support. Due to their functional groups, optical properties of CDs can be changed depending on the chemical environment, a notable feature of CDs in sensor applications. CDs form very stable suspensions in aqueous media and can be synthesized from molecular compounds such as sucrose, glucose, urea, citric acid and so on. It is worth noting that physicochemical and optical properties of CDs depend on their precursors. The aim of this work is to explore the use of aminophenol as a precursor in the synthesis of CDs via hydrothermal solvolysis to achieve red photoluminescence of the obtained nanomaterials; carrying out the purification of synthesized nanomaterials, at its limit; perform the morphological and structural characterization of the obtained carbon dots, through different physicochemical techniques, evaluating their photoluminescent properties; to develop the methodology of covalent immobilization of CDs on the surface of mesoporous silica gel, and to study the hybrid material as adsorbent. Atomic Force Microscopy images indicate particles between 1.0 to 7.0 nm depending on the solvent, as smaller particles appear better dispersibility in less polar solvents. The UVVis and Fluorescence spectra confirm the presence of CDs with pi-pi asterisk transitions at 290 nm in ethyl acetate and at 278 nm in heptane, they also indicate a bathochromic shift with the emission peak going from 501 nm to 535 nm with a solvent change, which can be used to assess local polarity, eg in biopolymers. Adsorption was verified using various silica-gel supports (Octadecyl, Mercaptopropyl, Aminopropyl and SiO2) indicating greater affinity with aminopropylsilica-gel, indicating a second-order kinetic process under the Langmuir model. It has been shown that the thermal treatment of aminopropyl-silica (SiO2-NH2) with adsorbed CDs leads to covalent immobilization of CDs to the support surface. This hybrid material (SiO2-NH2/CDs) could exhibit adsorption properties for metals and polyaromatic compounds. Therefore, the adsorption of a mixture containing 23 metals ions on SiO2-NH2/CDs was studied. The effect of the acidity of the medium on ion sorption was studied. It has been shown that ions with affinity for oxygenated ligands (such as Bi, Tl, Cr, Al, Fe) are better collected.

[pt] A obtenção de nanopartículas bimetálicas envolve parâmetros de síntese que quando são controlados, promovem o ajuste das propriedades físico-químicas das nanopartículas potencializando as suas aplicações. Neste contexto, nanopartículas bimetálicas de ouro e platina têm mostrado grande potencial para aplicações em diversas áreas científicas, devido ao ajuste das propriedades ópticas induzida pela sinergia dos dois metais. Embora a obtenção das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina possa acontecer em uma única etapa, neste trabalho empregou-se a rota de síntese em duas etapas para que fosse possível controlar um dos parâmetros essenciais envolvidos na síntese, o núcleo de ouro (AuNPs). Além disso, a platina na forma de ácido cloroplatínico (H2PtCl6 . 6H2O) foi o precursor escolhido para que em diferentes razões molares de Pt/Au, fossem avaliados os seus efeitos e sua influência na formação das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina. Ademais, parâmetros como o estabilizante, tempo e temperatura de síntese também foram avaliados. Para caracterizar as nanopartículas bimetálicas de ouro e platina foram empregadas as seguintes técnicas de caracterização: espectroscopia UV-vis, DLS, potencial zeta, TEM e TEM/EDS e a partir dos resultados obtidos foram realizadas as correlações entre os efeitos dos parâmetros e as propriedades físico-químicas apresentadas pelas nanopartículas bimetálicas de ouro e platina. Ao variar a concentração do precursor de Pt, observou-se que a casca formada por PtNPs se tornava mais densa e isso refletiu em mudanças nos perfis ópticos das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina. Além disso, a banda de ressonância plasmônica das AuNPs (LSPR) apresentou alargamento para maiores comprimentos de onda à medida que aumentava a razão molar Pt/Au, aumentando também a estabilidade das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina. A compreensão entre a correlação do efeito do aumento da densidade da casca de PtNPs com o alargamento da banda de LSPR das AuNPs potencializa as aplicações das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina em tratamentos fototérmicos. As nanopartículas bimetálicas de ouro e platina foram formadas em 1 h de síntese e a partir de 4 h se observaram mudanças sutis nas propriedades ópticas, sugerindo o tempo ótimo da reação. As sínteses foram conduzidas em temperatura de 30 graus C e o aumento de 10 graus C não apresentou alterações em relação as propriedades ópticas das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina. Além disso, todas as sínteses foram realizadas sem o uso de surfactantes e a avaliação do efeito de estabilizantes como o citrato de sódio e o ácido cítrico não apresentaram mudanças expressivas nas propriedades físico-químicas das Au@PtNPs. Em relação aos núcleos de ouro, o alargamento da banda de LSPR para maiores comprimentos de onda pode ser controlado através da variação do tamanho das AuNPs. O núcleo com 7 nm de diâmetro foi o que sofreu mais o efeito da concentração de Pt em relação às mudanças no perfil plasmônico, enquanto os núcleos com 25 e 32 nm de diâmetro apresentaram o alargamento da banda de LSPR mais controlado. Com este estudo, a correlação sistemática entre parâmetros de síntese e as propriedades finais das nanopartículas bimetálicas de ouro e platina proporcionou uma maior compreensão sobre a influência dos efeitos que esses parâmetros podem promover na obtenção de potenciais nanopartículas bimetálicas de ouro e platina, quando são controlados, potencializando o direcionamento delas para tratamentos biomédicos. / [en] Obtaining bimetallic nanoparticles involves synthesis parameters that, when controlled, enhance the physicochemical properties of the nanoparticles, thus broadening their applications. In this context, bimetallic gold and platinum nanoparticles have shown great potential for applications in several scientific fields due to the adjustment of optical properties induced by the synergy of the two metals. Although bimetallic gold and platinum nanoparticles can be obtained in a single step, a two-step synthesis route was used in this work to control one of the essential parameters involved in the synthesis: the gold core (AuNPs). Additionally, platinum in the form of chloroplatinic acid (H2PtCl6 . 6H2O) was chosen as the precursor to evaluate its effects and influence on the formation of bimetallic gold and platinum nanoparticles at different Pt/Au molar ratios. Parameters such as synthesis time, temperature, and stabilizer were also evaluated. To characterize the bimetallic gold and platinum nanoparticles, the following characterization techniques were used: UV-vis spectroscopy, DLS, zeta potential, TEM and TEM/ED. Based on the results obtained, correlations were made between the effects of the parameters and the physicochemical properties exhibited by bimetallic gold and platinum nanoparticles. By varying the concentration of the Pt precursor, it was observed that the shell formed by PtNPs became denser, which resulted in changes in the optical profiles of the bimetallic gold and platinum nanoparticles. Furthermore, the AuNPs plasmon resonance band (LSPR) broadened to longer wavelengths as the Pt/Au molar ratio increased, thereby increasing the stability of bimetallic gold and platinum nanoparticles. Understanding the correlation between the effect of increasing the density of the PtNPs shell and the broadening of the LSPR band of AuNPs enhances the applications of bimetallic gold and platinum nanoparticles in photothermal treatments. The bimetallic gold and platinum nanoparticles were formed in 1 h of synthesis, and after 4 h, subtle changes in optical properties were observed, suggesting the optimal reaction time. The syntheses were carried out at a temperature of 30 degrees C, and an increase of 10 degrees C did not result any changes in the optical properties of the bimetallic gold and platinum nanoparticles. Moreover, all syntheses were conducted without the use of surfactants, and the evaluation of the effect of stabilizers such as sodium citrate and citric acid did not show significant changes in the physicochemical properties of Au@PtNPs. Regarding gold cores, the broadening of the LSPR band to longer wavelengths can be controlled by varying the size of the AuNPs. The 7 nm diameter core was most affected by the Pt concentration in terms of changes in the plasmonic profile, while the 25 and 32 nm cores showed more controlled LSPR band broadening. This study systematically correlated synthesis parameters with the final properties of bimetallic gold and platinum nanoparticles, providing a greater understanding of the influence of these parameters when controlled, enhancing their potential for biomedical treatments.

[pt] Estudos com nanopartículas magnéticas têm sido realizados no âmbito da medicina tanto para tratamento de tumores e câncer, quanto para fins de diagnósticos ou ainda para transporte de fármacos. Nanopartículas magnéticas podem ser administradas a alvos específicos e mantidas no local adequado por meio de um campo magnético aplicado. Com este propósito, as nanopartículas com um núcleo de material magnético são recobertas com material adequado para sua funcionalização. Neste trabalho sintetizamos nanopartículas de óxido de ferro e funcionalizamos sua superfície com uma bicamada que permitiu criar um compartimento adequado à solubilização de fármacos hidrofóbicos. Nesse compartimento foi solubilizada uma ftalocianina que se mostrou promissora como fotossensibilizante em terapia fotodinâmica. Fotossensibilizantes são moléculas que, ao interagir com a luz, formam espécies altamente reativas, como o oxigênio singlete, que destroem células e tecidos adjacentes. Este processo é utilizado em Terapia Fotodinâmica (PDT). A geração de oxigênio singlete pela ftalocianina no compartimento hidrofóbico foi avaliada usando como sonda o 1,3-difenil isobenzofurano (DPBF), em formulações com os surfactantes não iônicos, Tween 80 e Pluronic 127. Com o objetivo de controlar a liberação de fármacos, construímos um circuito eletrônico para produzir um campo magnético AC que atua sobre as partículas magnéticas e produz um aumento local de temperatura. O aumento de temperatura modifica a difusão das moléculas localizadas na camada que recobre as nanopartículas, o que permite variar a taxa de liberação. Foi estudada a variação de temperatura produzida na presença do campo magnético AC. Foi estudado também o efeito da temperatura na produção de oxigênio singlete. / [en] Magnetic nanoparticles have been studied aiming at medical applications, such as treatment of tumors and cancer, for diagnostic purposes and drug delivery. Magnetic nanoparticles can be administered to specific targets and maintained in the proper location by means of an applied magnetic field. For this purpose, nanoparticles with a core of magnetic material are coated with suitable material for functionalization. In this work, we synthesized nanoparticles of iron oxide and functionalized their surface with a bilayer that served as an appropriate compartment for hydrophobic drugs. A promising phthalocyanine derived photosensitizer was solubilized in this compartment. Photosensitizers are molecules that interact with light to form highly reactive species such as singlet oxygen, which destroy cells and surrounding tissues. This process is used in photodynamic therapy (PDT). The generation of singlet oxygen by the phthalocyanine in the hydrophobic compartment was evaluated using the probe 1,3- diphenyl isobenzofuran (DPBF) in formulations with the nonionic surfactants Tween 80 and Pluronic F-127. Aiming to control the release of drugs, we build an electronic circuit to produce an AC magnetic field which acts on the magnetic particles to produce a local temperature increase. This increase in temperature modifies the diffusion of molecules at the surface layer of the nanoparticles, and allows to control the rate of release. Temperature variation produced in the presence of the AC magnetic field was studied. The effect of temperature on the singlet oxygen production was also studied.

[pt] Superfícies superanfifóbicas poliméricas tem atraído grande interesse dentro da comunidade científica e da indústria por conseguirem combinar todas as características vantajosas dos polímeros, com propriedades de superfície únicas, como repelência à líquidos e autolimpeza. Uma variedade de polímeros possui potencial de uso em aplicações que requerem superfícies superanfifóbicas, dentre eles a poliamida (PA). Embora a repelência a água possa ser facilmente atingida, a produção de materiais repelentes a óleo é mais difícil por conta de sua baixa tensão superficial. Como qualquer avanço em pesquisa e inovação, o desenvolvimento de superfícies superanfifóbicas poliméricas requer sua caracterização. Uma maneira rápida de caracterizar a superfície superanfifóbica é por meio da medição do ângulo de contato por análise da forma da gota. Apesar dos progressos na computação e nos dispositivos ópticos, o uso de métodos ópticos para uma avaliação acurada, robusta e profunda das propriedades interfaciais ainda é restrito. Assim, o presente trabalho teve duas frentes de desenvolvimento: (i) construir um sistema de análise da forma da gota acessível, versátil e confiável para a avaliação de propriedades superficiais, e (ii) modificar a superfície da poliamida de modo que se obtenha uma superfície superanfifóbica por um método de fabricação/modificação simples e industrialmente viável. Em relação a primeira frente de trabalho, uma solução gratuita e completa para a investigação de gotas, chamada ZeDrop, foi criada. Em relação a segunda frente de trabalho, uma superfície anfifóbica na PA 6 foi alcançada por meio da combinação de uma rugosidade adequada, obtida pela aplicação de um revestimento formado por nanopartículas e ligante polimérico, e de uma baixa energia de superfície, resultante da ativação da superfície por UVO previamente a sua fluorosilanização. / [en] Polymeric superamphiphobic surfaces have attracted great interest within the scientific community and industry because they combine all the advantageous characteristics of polymers with unique surface properties, such as liquid repellency and self-cleaning. A variety of polymers have potential for use in applications that require superamphiphobic surfaces, among them polyamide (PA). Although water repellency can be easily achieved, the production of oil-repellent materials is more difficult due to oil low surface tension. Just like any advance in research and development, progress in polymeric superamphiphobic surfaces requires characterization. A fast way to characterize superamphiphobicity is measuring the contact angle of a drop shape in touch with the surface. Despite advances in computing and optical devices, the use of optical methods for an accurate, robust and in-depth evaluation of interfacial properties is still limited. Thus, the present work had two development fronts: (i) build an accessible, versatile and reliable droplet shape analysis system for the evaluation of surface properties, and (ii) modify the polyamide surface to reach superamphiphobicity by a simple and industrially viable fabrication/modification method. Regarding the first work front, a free and complete solution for drop research, called ZeDrop, was created. Regarding the second work front, an amphiphobic surface on PA 6 was achieved by combining an adequate roughness, obtained by the application of a coating formed by nanoparticles and polymeric binder, and a low surface energy, resulting from the activation of the surface by UVO prior to its fluorosilanization.

[pt] Os mosquitos são os principais vetores de transmissão de doenças como zika, dengue e chikungunya, causando mais de 700 mil casos por ano. O uso de repelentes, principalmente formulações tópicas, é uma das melhores medidas de proteção para reduzir e/ou prevenir a transmissão de muitas doenças transmitidas por insetos. Neste trabalho, formulamos emulsões de DEET/óleo em água para liberação controlada de repelentes como estratégia para desenvolver formulações repelentes com tempo de proteção superior a 6 h. Investigamos os efeitos do valor de HLB na estabilidade e viscosidade das emulsões, usando uma mistura de surfactantes (Span 80 e Tween 80) para formular emulsões em uma faixa de HLB entre 4-14. Também avaliamos o tamanho das gotas, comportamento reológico, método de mistura e índice de estabilidade da emulsão. As emulsões de DEET-óleo-em-água desenvolvidas contendo N, N-dietil-3-metilbenzamida (DEET) foram estabilizadas usando dois nanomateriais carregados negative e positivamente, nanopartículas de sílica (SiNP) e nanofibrilas de celulose catiônica (CCNF), e uma mistura de surfactantes não iônicos de grau para evitar a precipitação por agregação eletrostática. Os resultados indicam que no HLB 10, esta mistura pode estabilizar as emulsões independentemente do tipo de óleo (mineral ou vegetal), e as emulsões apresentam comportamento newtoniano independentemente do método de mistura. As formulações foram estáveis por mais de quatro meses à temperatura ambiente, mostrando-se fortemente resistentes à desestabilização por estresse centrífugo e térmico quando se utiliza nanomateriais em combinação com surfactantes. O CCNF e o SiNP mantiveram a distribuição granulométrica estável devido ao aumento da viscosidade da fase contínua. A ação combinada desses materiais na estabilização da fase oleosa contendo DEET diminuiu significativamente a taxa de liberação do composto ativo em comparação com o DEET não emulsificado, produzindo uma liberação sustentada de DEET nas primeiras 6 h. / [en] Mosquitoes are the main vectors of transmission of diseases such as zika, dengue and chikungunya, causing more than 700,000 cases per year. The use of repellents, mainly topical formulations, is one of the best protective measures to reduce and/or prevent the transmission of many insect-borne diseases. In this work, we formulated DEET/oil-in-water emulsions for the controlled release of repellents as a strategy to develop repellent formulations with a protection time greater than 6 h. We investigated the effects of the HLB value on the stability and viscosity of the emulsions, using a blend of surfactants (Span 80 and Tween 80) to formulate emulsions in an HLB range between 4-14. We also evaluated droplet size, rheological behavior, mixing method and emulsion stability index. The developed DEET-oil-in-water emulsions containing N, N-diethyl-3-methylbenzamide (DEET) were stabilized using two positively and negative charged nanomaterials, silica nanoparticles (SiNP) and cationic cellulose nanofibrils (CCNF), and a blend of food-grade nonionic surfactants to prevent precipitation by electrostatic aggregation. The results indicate that at HLB 10, this mixture can stabilize the emulsions regardless of the type of oil (mineral or vegetable), and the emulsions present Newtonian behavior regardless of the mixing method. The formulations were stable for more than four months at room temperature, showing to be strongly resistant to destabilization by centrifugal and thermal stress when using nanomaterials in combination with surfactants. The CCNF and SiNP kept the droplet size distribution stable due to the increase in the viscosity of the continuous phase. The combined action of these materials in stabilizing the DEET-containing oil phase significantly decreased the rate of active compound release compared to non-emulsified DEET, producing a sustained release of DEET within the first 6 h.

[pt] A poliacrilamida parcialmente hidrolisada (HPAM) é amplamente empregada no processo de recuperação avançada de petróleo (EOR). No entanto, sua eficácia é prejudicada pela degradação das moléculas do polímero durante o fluxo através das linhas de injeção, válvulas e reservatório. Essa degradação leva a uma diminuição do peso molecular médio e, consequentemente, reduza viscosidade e as propriedades viscoelásticas da solução, afetando sua eficácia no deslocamento do petróleo. Para abordar essas questões, nossa pesquisa caracterizou o grau de degradação mecânica das soluções de HPAM usando reologia de cisalhamento e extensional. Induzimos a degradação fazendo as soluções fluírem por uma válvula com constrição e diferentes vazões através deum modelo microfluídico de um médio poroso. Os resultados revelam que aadição de nanopartículas de sílica (SiO2) tem um efeito insignificante sobreas viscosidades de cisalhamento e extensional de soluções frescas e minimiza a degradação mecânica das soluções de HPAM. As propriedades reológicas das soluções de HPAM com nanopartículas de SiO2 não são significativamente afetadas pela degradação mecânica, o que sugere que a incorporação de nanopartículas poderia aumentar a eficiência da injeção de polímeros em processosde EOR por meio da estabilização das soluções de HPAM. Além disso, nosso estudo explorou escoamento de deslocamento de óleo usando soluções de polímero HPAM frescas e degradadas em dispositivos microfluídicos usados como modelos de meios porosos. Os resultados sugerem que o HPAM fresco é mais eficiente na produção de óleo do que o HPAM degradado. Além disso, a adição de nanopartículas de sílica em soluções degradadas de NPs-HPAM resultou em um aumento de 9-13 por cento na recuperação de petróleo, destacando o enorme potencial das nanopartículas no aprimoramento dos processos de EOR. / [en] Partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) is widely employed in enhanced oil recovery (EOR) process. However, its effectiveness is hindered by degradation of polymer molecules during flow through injection lines, valves and reservoir. This degradation leads to a decrease in average molecular weight and subsequently reduces the solution’s viscosity and viscoelastic properties, impacting its effectiveness on displacing oil. Our research characterized the degree of mechanical degradation of HPAM solutions using shear and extensional rheology. We induced degradation by flowing the solutions through a valve with varying constriction and flow rates and through a microfluidic porous medium model. Our findings reveal that the addition of silica (SiO2) nanoparticles has a negligible effect on the shear and extensional viscosities of fresh solutions and minimizes the mechanical degradation of HPAM solutions. The rheological properties of HPAM solutions with SiO2 nanoparticles are not significantly affected by mechanical degradation, suggesting that incorporating nanoparticles could enhance the efficiency of polymer injection in EOR processes by stabilizing HPAM solutions. In addition, our study explored oil displacement flow using both fresh and degraded HPAM polymer solutions in microfluidic devices used as models of porous media. The findings suggest that fresh HPAM is more efficient in displacing oil than degraded HPAM. Furthermore, the addition of silica nanoparticles into degraded NPs-HPAM solutions resulted in a 9-13 percent increase in oil recovery, highlighting the enormous potential of nanoparticles in enhancing EOR processes.

[pt] A síntese de nanopartículas (NP) de níquel metálico via rota solvotérmica foi estudada com o intuito de produzir estruturas híbridas destas NP ancoradas na superfície de titanatos nanoestruturados. Inicialmente os parâmetros ideais para a formação das NP com os menores e monodispersos diâmetros foram determinados com o auxílio das técnicas de difração de raios X e de microscopia eletrônica. Em seguida, nanotubos de titanatos foram sintetizados via rota hidrotérmica alcalina. Esses titanatos foram adicionados à rota solvotérmica já estudada, buscando a nucleação heterogênea das NP de Ni metálico em sua superfície. Os produtos das sínteses foram analisados por diversas técnicas de caracterização a fim de determinar a nanoestrutura dos produtos formados, a estabilidade térmica das NP, assim como identificar os subprodutos da síntese solvotérmica e medir as eficiências catalíticas e fotocatalíticas dos materiais. Os resultados permitiram concluir sobre as características estruturais dos materiais e a eficácia da ancoração, bem como os mecanismos envolvidos na síntese solvotérmica para a redução do Ni2, presente no precursor organometálico, para Ni0, apresentando uma nova rota para a produção destas NP. / [en] The synthesis of metallic nickel nanoparticles (Ni-NP) via a solvothermic route was studied to produce hybrid structures of these NP anchored to the surface of nanostructured titanates. Initially the ideal parameters for the formation of NP with the smallest and monodisperse diameters were determined with the aid of Xray diffraction and electron microscopy techniques. Then, titanate nanotubes were synthesized via alkaline hydrothermal route. These titanates were added to the studied solvothermic route, seeking the heterogeneous nucleation of Ni-NP on its surface. The synthesis products were analyzed by several characterization techniques to determine the nanostructure of the products, the thermal stability of the NP, to identify the by-products of the solvothermic synthesis and to measure the catalytic and photocatalytic efficiencies of the materials. The results include the structural characteristics of the materials and the anchoring efficiency, as well as the mechanisms involved in the solvothermic synthesis to reduce the Ni2 ion, a component of the organometallic precursor, to Ni0, introducing a new route for the synthesis of these NPs.

[pt] O controle de parâmetros físicos e químicos das nanopartículas, tais quais, forma, composição e tamanho, além da interação entre metal e suporte, são fatores determinantes no desenvolvimento de um nanocatalisador com uma boa performance. Desse modo, nanopartículas de ouro foram incorporadas em nanofios de céria e utilizados como nanocatalisador para a oxidação seletiva do tioanisol. Sendo a sua morfologia 1D, com grande área superficial específica, diâmetros finos, alta concentração de vacância de oxigênio e pequenas NPs de Au uniformemente distribuídas na superfície do CeO2, além de espécies oxidadas de ouro, temos em nosso material características que o torna favorável a reação de oxidação. Os nanofios de CeO2-Au demonstraram uma melhora na performance da oxidação seletiva do tioanisol quando comparados aos nanofios de céria puros, e ao material comercial com e sem a deposição de NPs de Au. Os nanofios de céria obtiveram uma seletividade de 100 porcento para o metil fenil sulfóxido, e uma conversão de 53 porcento em 2 h de reação. O impacto da temperatura também foi observado, demonstrando que esse é, também, um fator importante na análise da atividade de um catalisador. / [en] The control over physical and chemical parameters of nanoparticles, such as shape, composition and size as well as the interactions between metal and support, are important factors in the development of a nanocatalyst with high activity. In this context, gold nanoparticles were incorporated the surface of ceria nanowire for application as nanocatalysts towards the selective oxidation of thioanisole. Considerin their one-dimensional morphology, high specific surface area, thin diameters, significant concentration of oxygen vacancies, and small Au NPs uniformly deposited at the CeO2 nanowires surface, our material displayed characteristics that makes them favorable for oxidations reactions. The CeO2-Au nanowires showed improved catalytic performances in the selective oxidation of thioanisol relative to pure CeO2 nanowires and commercial CeO2 with and without Au NPs deposited. CeO2-Au nanowires catalyzed the desired product with 100 percent of selectivity and 53 percent of conversion. The impact of temperature, such as the solvent, were also observed revealing that these factors also influences in the activity of these nanocatalyst.