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Síntese e dopagem com érbio de forsterita nanoestruturada e sua caracterização microestrutural e de propriedades óticas

Zampiva, Rubia Young Sun January 2017 (has links)
A forsterita é um óxido ternário que pertence ao grupo mineral das olivinas. Sua formula empírica é Mg2SiO4, sendo principalmente composta pelo ânion SiO44- e pelo cátion Mg2+ na proporção molar de 1:2. A estrutura do Mg2SiO4 consiste de tetraedros de (SiO4)4- isolados, onde cada um dos oxigênios do tetraedro é compartilhado por três cátions octaédricos (MgO6). Os sítios octaédricos possuem duas conformações cristalográficas não equivalentes, sendo uma maior e menos organizada em relação à outra, ambos os sítios podem ser substituídos por íons tais como metais de transição e terras raras. Esta conformação estrutural faz da forsterita um promissor hospedeiro para aplicações óticas. Entre as terras raras, destaca-se o érbio que já é amplamente aplicado em telecomunicações. O íon Er3+ apresenta conversão ascendente (absorção de dois fótons de menor energia, com emissão em regiões de maior energia) quando excitado no infravermelho próximo emitindo no UV-vis, mantendo esta propriedade de conversão de energia como dopante em diferentes hospedeiros. Conforme o hospedeiro, as linhas de absorção e emissão podem variar em intensidade e posição no espectro. Em outras palavras, o íon dopante pode apresentar propriedades óticas distintas dependendo do hospedeiro em que for inserido. Devido ao leque de possibilidades que se abrem quando as estruturas de forsterita são dopadas, principalmente quando se trata das suas propriedades óticas, e aproveitando das interessantes propriedades das terras raras, em especial do érbio, neste trabalho foram produzidas diferentes nanoestruturas de forsterita dopadas com érbio (nanopartículas, nanofilmes, estruturas unidimensionais e bulk a partir das nanopartículas) para aplicação em três emergentes distintos campos: Biomedicina, produção de energias limpas e lasers de estado sólido com aplicabilidade em macro e nanodispositivos. O sistema Mg2SiO4:Er3+ é apresentado pela primeira vez nesta tese. As análises de conversão ascendente e descendente para todas as estruturas compostas por este sistema apresentaram atividade na faixa ótica de interesse das aplicações sugeridas. Estas somadas a possibilidade de produção a baixo custo com elevada qualidade, quantidade e reprodutibilidade, tornam o sistema Mg2SiO4:Er3+ um material com potencial aplicação industrial. / Forsterite is a ternary oxide that belongs to the olivine mineral group. Its empirical formula is Mg2SiO4, mainly consisting of SiO44- anions and Mg2+ cations in the molar ratio of 1: 2. The structure of Mg2SiO4 consists of isolated (SiO4)4-tetrahedra, where each of the tetrahedral oxygens is shared by three octahedral cations (MgO6). The octahedral sites have two non-equivalent crystallographic conformations, one being larger and less organized relativily to the other, and both sites can be replaced by ions such as transition metals and rare earths. This structural conformation makes forsterite a promising host for optical applications. Among rare earths, the erbium, which is already widely applied in telecommunications, stands out. The Er3+ ion presents the upconversion phenomenon (absorption of two photons of lower energy, with emission in higher energy regions) when excited in the near infrared with emission in the UV-vis, keeping the upconversion property as dopant in different hosts. According to the host, the absorption and emission lines can vary in intensity and position in the spectrum. In other words, the dopant ion can present distinct optical properties depending on the host in which it is inserted. Based on the forsterite and erbium properties, this present thesis proposes the synthesis of erbium doped forsterite nanostructures (nanoparticles, nanofilms, one-dimensional structures and bulk from nanoparticles) for application in three different emerging fields: Biomedicine, clean energy and solid state lasers with applicability in macro and nanodevices. The Mg2SiO4: Er3+ system is presented for the first time in this thesis, for the best of our knowledge. The upconversion and downconversion analyses for all erbium concentrations studied in this system showed activity in the optical range of interest of the suggested applications. These results, combined with the possibility of low cost production with high quality, quantity and reproducibility make the Mg2SiO4: Er3+ system a material with potential for industrial application.
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Detecção de nano-partículas calcificantes (NPC) em materiais biológicos / Detection of calcifing nano-particles (CNP) in biological materials

David, Cintia de January 2006 (has links)
Nanobactérias (NB) são estruturas não convencionais, com tamanho de 100 a 1000 vezes menor do que bactérias comuns; além disso, sua taxa de crescimento é muito lenta, o que torna sua detecção difícil pelos métodos convencionais. Estas estruturas têm sido isoladas do meio ambiente e, também, em amostras de sangue e urina de animais e humanos, com um envoltório de apatita (fosfato de cálcio) em sua parede celular, relacionando-as à formação de cálculos renais e de outras calcificações patológicas. Os objetivos deste estudo foram analisar diversos materiais biológicos por diferentes metodologias para se verificar a presença de estruturas morfologicamente semelhantes a NB, às quais denominamos de Nano-Partículas Calcificantes (NPC), além de padronizar um teste de ELISA para detecção de anticorpos contra estas estruturas. As amostras foram analisadas utilizando-se as técnicas de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, imunofluorescência indireta e ELISA. O uso de microscopia ótica e eletrônica permitiu a observação de partículas com morfologia muito semelhante às NB nas amostras de linhagens celulares, de soro fetal bovino comercial e de cálculos renais humanos. Utilizando-se soros de animais imunizados com NPC, resultados preliminares evidenciaram que o teste de ELISA mostrou boa especificidade. / Nanobacteria (NB) are unconventional agents, 100 to 1000-fold smaller than common bacteria; furthermore, their multiplication rate is very slow, making their detection difficult using standard microbiological methods. These structures have been isolated as from environment as human and animal blood and urine. They produce a carbonate apatite (calcium phosphate) layer and they have been associated to kidney stone formation and other pathological calcifications. The aims of this study were analyze various biological materials using different methods to verify the presence of these structures morphologically similar to NB, named as Calcifing Nano-Particles (CNP), and to develop an ELISA test to detect antibodies against these structures. The samples were analyzed using optical microscopy, scanning electron microscopy, indirect immunofluorescence and enzyme-linked immunossorbent assay (ELISA). The optical and electron microscopy allowed us to observe particles with morphology closely similar to NB on cell lineages, commercial fetal bovine sera and human kidney stones samples. Using sera collected from animal immunized with CNP, preliminary results displayed a good specificity of ELISA test.
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Síntese e dopagem com érbio de forsterita nanoestruturada e sua caracterização microestrutural e de propriedades óticas

Zampiva, Rubia Young Sun January 2017 (has links)
A forsterita é um óxido ternário que pertence ao grupo mineral das olivinas. Sua formula empírica é Mg2SiO4, sendo principalmente composta pelo ânion SiO44- e pelo cátion Mg2+ na proporção molar de 1:2. A estrutura do Mg2SiO4 consiste de tetraedros de (SiO4)4- isolados, onde cada um dos oxigênios do tetraedro é compartilhado por três cátions octaédricos (MgO6). Os sítios octaédricos possuem duas conformações cristalográficas não equivalentes, sendo uma maior e menos organizada em relação à outra, ambos os sítios podem ser substituídos por íons tais como metais de transição e terras raras. Esta conformação estrutural faz da forsterita um promissor hospedeiro para aplicações óticas. Entre as terras raras, destaca-se o érbio que já é amplamente aplicado em telecomunicações. O íon Er3+ apresenta conversão ascendente (absorção de dois fótons de menor energia, com emissão em regiões de maior energia) quando excitado no infravermelho próximo emitindo no UV-vis, mantendo esta propriedade de conversão de energia como dopante em diferentes hospedeiros. Conforme o hospedeiro, as linhas de absorção e emissão podem variar em intensidade e posição no espectro. Em outras palavras, o íon dopante pode apresentar propriedades óticas distintas dependendo do hospedeiro em que for inserido. Devido ao leque de possibilidades que se abrem quando as estruturas de forsterita são dopadas, principalmente quando se trata das suas propriedades óticas, e aproveitando das interessantes propriedades das terras raras, em especial do érbio, neste trabalho foram produzidas diferentes nanoestruturas de forsterita dopadas com érbio (nanopartículas, nanofilmes, estruturas unidimensionais e bulk a partir das nanopartículas) para aplicação em três emergentes distintos campos: Biomedicina, produção de energias limpas e lasers de estado sólido com aplicabilidade em macro e nanodispositivos. O sistema Mg2SiO4:Er3+ é apresentado pela primeira vez nesta tese. As análises de conversão ascendente e descendente para todas as estruturas compostas por este sistema apresentaram atividade na faixa ótica de interesse das aplicações sugeridas. Estas somadas a possibilidade de produção a baixo custo com elevada qualidade, quantidade e reprodutibilidade, tornam o sistema Mg2SiO4:Er3+ um material com potencial aplicação industrial. / Forsterite is a ternary oxide that belongs to the olivine mineral group. Its empirical formula is Mg2SiO4, mainly consisting of SiO44- anions and Mg2+ cations in the molar ratio of 1: 2. The structure of Mg2SiO4 consists of isolated (SiO4)4-tetrahedra, where each of the tetrahedral oxygens is shared by three octahedral cations (MgO6). The octahedral sites have two non-equivalent crystallographic conformations, one being larger and less organized relativily to the other, and both sites can be replaced by ions such as transition metals and rare earths. This structural conformation makes forsterite a promising host for optical applications. Among rare earths, the erbium, which is already widely applied in telecommunications, stands out. The Er3+ ion presents the upconversion phenomenon (absorption of two photons of lower energy, with emission in higher energy regions) when excited in the near infrared with emission in the UV-vis, keeping the upconversion property as dopant in different hosts. According to the host, the absorption and emission lines can vary in intensity and position in the spectrum. In other words, the dopant ion can present distinct optical properties depending on the host in which it is inserted. Based on the forsterite and erbium properties, this present thesis proposes the synthesis of erbium doped forsterite nanostructures (nanoparticles, nanofilms, one-dimensional structures and bulk from nanoparticles) for application in three different emerging fields: Biomedicine, clean energy and solid state lasers with applicability in macro and nanodevices. The Mg2SiO4: Er3+ system is presented for the first time in this thesis, for the best of our knowledge. The upconversion and downconversion analyses for all erbium concentrations studied in this system showed activity in the optical range of interest of the suggested applications. These results, combined with the possibility of low cost production with high quality, quantity and reproducibility make the Mg2SiO4: Er3+ system a material with potential for industrial application.
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Síntese e dopagem com érbio de forsterita nanoestruturada e sua caracterização microestrutural e de propriedades óticas

Zampiva, Rubia Young Sun January 2017 (has links)
A forsterita é um óxido ternário que pertence ao grupo mineral das olivinas. Sua formula empírica é Mg2SiO4, sendo principalmente composta pelo ânion SiO44- e pelo cátion Mg2+ na proporção molar de 1:2. A estrutura do Mg2SiO4 consiste de tetraedros de (SiO4)4- isolados, onde cada um dos oxigênios do tetraedro é compartilhado por três cátions octaédricos (MgO6). Os sítios octaédricos possuem duas conformações cristalográficas não equivalentes, sendo uma maior e menos organizada em relação à outra, ambos os sítios podem ser substituídos por íons tais como metais de transição e terras raras. Esta conformação estrutural faz da forsterita um promissor hospedeiro para aplicações óticas. Entre as terras raras, destaca-se o érbio que já é amplamente aplicado em telecomunicações. O íon Er3+ apresenta conversão ascendente (absorção de dois fótons de menor energia, com emissão em regiões de maior energia) quando excitado no infravermelho próximo emitindo no UV-vis, mantendo esta propriedade de conversão de energia como dopante em diferentes hospedeiros. Conforme o hospedeiro, as linhas de absorção e emissão podem variar em intensidade e posição no espectro. Em outras palavras, o íon dopante pode apresentar propriedades óticas distintas dependendo do hospedeiro em que for inserido. Devido ao leque de possibilidades que se abrem quando as estruturas de forsterita são dopadas, principalmente quando se trata das suas propriedades óticas, e aproveitando das interessantes propriedades das terras raras, em especial do érbio, neste trabalho foram produzidas diferentes nanoestruturas de forsterita dopadas com érbio (nanopartículas, nanofilmes, estruturas unidimensionais e bulk a partir das nanopartículas) para aplicação em três emergentes distintos campos: Biomedicina, produção de energias limpas e lasers de estado sólido com aplicabilidade em macro e nanodispositivos. O sistema Mg2SiO4:Er3+ é apresentado pela primeira vez nesta tese. As análises de conversão ascendente e descendente para todas as estruturas compostas por este sistema apresentaram atividade na faixa ótica de interesse das aplicações sugeridas. Estas somadas a possibilidade de produção a baixo custo com elevada qualidade, quantidade e reprodutibilidade, tornam o sistema Mg2SiO4:Er3+ um material com potencial aplicação industrial. / Forsterite is a ternary oxide that belongs to the olivine mineral group. Its empirical formula is Mg2SiO4, mainly consisting of SiO44- anions and Mg2+ cations in the molar ratio of 1: 2. The structure of Mg2SiO4 consists of isolated (SiO4)4-tetrahedra, where each of the tetrahedral oxygens is shared by three octahedral cations (MgO6). The octahedral sites have two non-equivalent crystallographic conformations, one being larger and less organized relativily to the other, and both sites can be replaced by ions such as transition metals and rare earths. This structural conformation makes forsterite a promising host for optical applications. Among rare earths, the erbium, which is already widely applied in telecommunications, stands out. The Er3+ ion presents the upconversion phenomenon (absorption of two photons of lower energy, with emission in higher energy regions) when excited in the near infrared with emission in the UV-vis, keeping the upconversion property as dopant in different hosts. According to the host, the absorption and emission lines can vary in intensity and position in the spectrum. In other words, the dopant ion can present distinct optical properties depending on the host in which it is inserted. Based on the forsterite and erbium properties, this present thesis proposes the synthesis of erbium doped forsterite nanostructures (nanoparticles, nanofilms, one-dimensional structures and bulk from nanoparticles) for application in three different emerging fields: Biomedicine, clean energy and solid state lasers with applicability in macro and nanodevices. The Mg2SiO4: Er3+ system is presented for the first time in this thesis, for the best of our knowledge. The upconversion and downconversion analyses for all erbium concentrations studied in this system showed activity in the optical range of interest of the suggested applications. These results, combined with the possibility of low cost production with high quality, quantity and reproducibility make the Mg2SiO4: Er3+ system a material with potential for industrial application.
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Detecção de nano-partículas calcificantes (NPC) em materiais biológicos / Detection of calcifing nano-particles (CNP) in biological materials

David, Cintia de January 2006 (has links)
Nanobactérias (NB) são estruturas não convencionais, com tamanho de 100 a 1000 vezes menor do que bactérias comuns; além disso, sua taxa de crescimento é muito lenta, o que torna sua detecção difícil pelos métodos convencionais. Estas estruturas têm sido isoladas do meio ambiente e, também, em amostras de sangue e urina de animais e humanos, com um envoltório de apatita (fosfato de cálcio) em sua parede celular, relacionando-as à formação de cálculos renais e de outras calcificações patológicas. Os objetivos deste estudo foram analisar diversos materiais biológicos por diferentes metodologias para se verificar a presença de estruturas morfologicamente semelhantes a NB, às quais denominamos de Nano-Partículas Calcificantes (NPC), além de padronizar um teste de ELISA para detecção de anticorpos contra estas estruturas. As amostras foram analisadas utilizando-se as técnicas de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, imunofluorescência indireta e ELISA. O uso de microscopia ótica e eletrônica permitiu a observação de partículas com morfologia muito semelhante às NB nas amostras de linhagens celulares, de soro fetal bovino comercial e de cálculos renais humanos. Utilizando-se soros de animais imunizados com NPC, resultados preliminares evidenciaram que o teste de ELISA mostrou boa especificidade. / Nanobacteria (NB) are unconventional agents, 100 to 1000-fold smaller than common bacteria; furthermore, their multiplication rate is very slow, making their detection difficult using standard microbiological methods. These structures have been isolated as from environment as human and animal blood and urine. They produce a carbonate apatite (calcium phosphate) layer and they have been associated to kidney stone formation and other pathological calcifications. The aims of this study were analyze various biological materials using different methods to verify the presence of these structures morphologically similar to NB, named as Calcifing Nano-Particles (CNP), and to develop an ELISA test to detect antibodies against these structures. The samples were analyzed using optical microscopy, scanning electron microscopy, indirect immunofluorescence and enzyme-linked immunossorbent assay (ELISA). The optical and electron microscopy allowed us to observe particles with morphology closely similar to NB on cell lineages, commercial fetal bovine sera and human kidney stones samples. Using sera collected from animal immunized with CNP, preliminary results displayed a good specificity of ELISA test.
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Detecção de nano-partículas calcificantes (NPC) em materiais biológicos / Detection of calcifing nano-particles (CNP) in biological materials

David, Cintia de January 2006 (has links)
Nanobactérias (NB) são estruturas não convencionais, com tamanho de 100 a 1000 vezes menor do que bactérias comuns; além disso, sua taxa de crescimento é muito lenta, o que torna sua detecção difícil pelos métodos convencionais. Estas estruturas têm sido isoladas do meio ambiente e, também, em amostras de sangue e urina de animais e humanos, com um envoltório de apatita (fosfato de cálcio) em sua parede celular, relacionando-as à formação de cálculos renais e de outras calcificações patológicas. Os objetivos deste estudo foram analisar diversos materiais biológicos por diferentes metodologias para se verificar a presença de estruturas morfologicamente semelhantes a NB, às quais denominamos de Nano-Partículas Calcificantes (NPC), além de padronizar um teste de ELISA para detecção de anticorpos contra estas estruturas. As amostras foram analisadas utilizando-se as técnicas de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, imunofluorescência indireta e ELISA. O uso de microscopia ótica e eletrônica permitiu a observação de partículas com morfologia muito semelhante às NB nas amostras de linhagens celulares, de soro fetal bovino comercial e de cálculos renais humanos. Utilizando-se soros de animais imunizados com NPC, resultados preliminares evidenciaram que o teste de ELISA mostrou boa especificidade. / Nanobacteria (NB) are unconventional agents, 100 to 1000-fold smaller than common bacteria; furthermore, their multiplication rate is very slow, making their detection difficult using standard microbiological methods. These structures have been isolated as from environment as human and animal blood and urine. They produce a carbonate apatite (calcium phosphate) layer and they have been associated to kidney stone formation and other pathological calcifications. The aims of this study were analyze various biological materials using different methods to verify the presence of these structures morphologically similar to NB, named as Calcifing Nano-Particles (CNP), and to develop an ELISA test to detect antibodies against these structures. The samples were analyzed using optical microscopy, scanning electron microscopy, indirect immunofluorescence and enzyme-linked immunossorbent assay (ELISA). The optical and electron microscopy allowed us to observe particles with morphology closely similar to NB on cell lineages, commercial fetal bovine sera and human kidney stones samples. Using sera collected from animal immunized with CNP, preliminary results displayed a good specificity of ELISA test.
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Dinâmica de crescimento de nanopartículas de sulfeto de cobre e antimônio / Growth dynamics of copper antimony sulfide nanoparticles

Baum, Fabio January 2016 (has links)
Nanopartículas de sulfeto de cobre e antimônio foram sintetizadas a partir do método de injeção a quente. As reações de síntese foram realizadas controlando-se tempo e temperatura de reação: tempo entre 1 e 10 minutos e temperatura entre 200 e 260 °C. As amostras foram analisadas por espectroscopia de absorção na região do UV-Vis-NIR, difratometria de raio-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão (MET), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (MET-AR), espectroscopia na região do infravermelho por reflexão total atenuada (ATR-FTIR) e espectroscopia Raman. Os resultados de DRX mostram que, nos dois primeiros minutos de reação, as nanopartículas formadas apresentam composição química pobre em antimônio (Cu3SbS4 e Cu12Sb4S13). A proporção de antimônio aumenta com o tempo de reação, resultando na formação de nanopartículas com estequiometria CuSbS2 após 5 ou 10 minutos de reação, dependendo da temperatura. Análises de MET e MET-AR mostram a formação de nanopartículas de CuSbS2 com larga distribuição de tamanho, que é explicada, neste trabalho, através da teoria clássica da nucleação e da teoria clássica do crescimento de partículas. As partículas sintetizadas apresentam absorção de luz desde a faixa visível até o infravermelho próximo. Essa característica óptica possibilita que essas nanopartículas sejam aplicadas como sensibilizadoras em células solares. Todas as partículas apresentaram capacidade de sensibilizar o filme de TiO2, gerando fotocorrente. As baixas eficiências foram relacionadas à absorção das nanopartículas na região do infravermelho e a sensibilização somente das camadas externas do filme mesoroporoso, devido ao tamanho das partículas de Cu3SbS4 e CuSbS2. / Copper antimony sulfide nanoparticles were synthesized through hot injection method. The synthesis were carried out under controlled time and temperature of reaction: between 1 and 10 minutes and temperature between 200 and 260 °C. The samples were analyzed by UV-Vis-NIR absorption spectroscopy, X-ray diffractometry (XRD), transmission electronic microscopy (TEM), high-resolution transmission electronic microscopy (HR-TEM), Attenuated Total Reflectance Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR), and Raman spectroscopy. The XRD results clearly show that during the two first minutes of reaction, the obtained nanoparticles present low anitmony content (Cu3SbS4 e Cu12Sb4S13). The amount of antimony was found to increase along with the reaction time, resulting in nanoparticles presenting the stoichiometry of CuSbS2, after 5 or 10 minutes, depending on the reaction temperature. TEM and HR-TEM images show the formation of CuSbS2 nanoparticles presenting a broad size distribution, which is explained in this work, by considering the classic nucleation theory and the classic model for the growth of particles. The synthesized particles present absorption band from within the visible to the near infrared region. This characteristic enables the application of these nanoparticles in solar cells. All of the nanoparticles were found to efficiently sensitize the mesoporous film of TiO2 resulting in photocurrent. The low solar cell efficiency was related to the absorption band of the nanoparticles within the infrared region and to the sensitization of only the external layers of the mesoporous film of TiO2, due to the size of the Cu3SbS4 and CuSbS2 nanoparticles.
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Desenvolvimento de nanocatalisadores de cobalto e rutênio em líquidos iônicos

Scariot, Morgana January 2008 (has links)
A decomposição térmica in situ do precursor [Co2(CO)8] disperso no LI bis(trifluorometanossulfonil)imidato de 1-n-decil-3-metilimidazólio (DMI.NTf2) a 150 °C durante 1 h dá origem a nanopartículas de cobalto de forma cúbica juntamente com nanopartículas de cobalto esferoidais. Essas partículas possuem um perfil de distribuição de tamanhos bimodal, com diâmetro médio de 79 ± 17 nm para as partículas maiores (forma cúbica) e 11 ± 3,0 nm para as partículas menores (esferoidais). Além disso, através de experimentos de DRX das nanopartículas dispersas no líquido iônico, constatou-se que as mesmas apresentam estrutura cristalina ε (estrutura cúbica distorcida) além de se ter verificado a ausência de óxido de cobalto, o que sugere que o LI protege as partículas metálicas, impedindo sua oxidação. Através de experimentos de adsorção de monóxido de carbono fazendo uso de nanopartículas isoladas do LI foram observadas bandas típicas de carbonila advindas do monóxido de carbono adsorvido na superfície ativada do metal. As nanopartículas de cobalto ε na forma de póisoladas do LI) apresentaram seletividade para diesel na reação de FT. Adicionalmente, é apresentado um método que utiliza condições reacionais brandas (redução sob 4 atm de gás hidrogênio a 50 ºC do complexo de rutênio [Ru(COD)(2-metilalil)2] (COD = 1,5-ciclooctadieno)) para sintetizar nanopartículas de rutênio com atividade catalítica em diferentes líquidos iônicos. Análises de MET das partículas dispersas nos líquidos iônicos mostram a presença de nanopartículas de rutênio com diâmetro médio entre 2,1-3,5 nm. Esse mesmo material também foi utilizado em catálise bifásica para hidrogenar arenos sob condições reacionais brandas (75 °C e 4 atm). A fase composta por LI e nanocatalisador pode ser reutilizada diversas vezes sem perda significativa de sua atividade catalítica. Através de experimentos de adsorção de monóxido de carbono fazendo uso de nanopartículas isoladas do LI foram observadas bandas típicas de carbonila, advindas do monóxido de carbono adsorvido na superfície ativada do metal. Testes preliminares com nanopartículas de rutênio isoladas do líquido iônico mostraram que as mesmas apresentam seletividade para diesel na reação de FT. / The in situ thermal decomposition of [Co2(CO)8] dispersed in the IL 1-n-decyl-3- methylimidazolium N-bis(trifluoromethanesulfonyl)imidate (DMI.NTf2) at 150 °C over 1 h affords cobalt nanoparticles of cubic shape together with spheroidal nanoparticles. These particles show a bimodal size distribution with a mean diameter of 79 ± 17 nm for the larger particles (cubic shape) and 11 ± 3,0 nm for the smaller particles (spheroidal shape). Moreover, XRD measurements of the nanoparticles embedded in the ionic liquid indicate ε-cobalt (distorted cubic structure) for the cobalt nanoparticles as well as the absence of cobalt oxide, suggesting that the IL protects the metal particles, preventing its oxidation. The carbon monoxide adsorption experiment using isolated nanoparticles shows the typical carbonyl bands of carbon monoxide adsorbed on an activated metal surface. These isolated ε-cobalt nanoparticles demonstrate selectivity for the formation of diesel-like products in the FT reaction. In addition, a synthesis under mild conditions (reduction with 4 atm of hydrogen gas at 50 ºC of the ruthenium complex [Ru(COD)(2-methylallyl)2] (COD = 1,5-cyclooctadiene)) of catalytically active ruthenium nanoparticles in various imidazolium ionic liquids is presented. TEM analyses of the particles dispersed in the ionic liquids show the presence of ruthenium nanoparticles of 2,1-3,5 nm in diameter. The ruthenium nanoparticles in the ionic liquid media were used for biphasic hydrogenation of arenes under mild reaction conditions (75 °C and 4 atm). The catalyst ionic liquid phase can be reused several times without a significant loss in catalytic activity. The carbon monoxide adsorption experiment using isolated nanoparticles shows the typical carbonyl bands of carbon monoxide adsorbed on an activated metal surface. Incipient tests with the isolated ruthenium nanoparticles demonstrate selectivity for the formation of diesellike products in the FT reaction.
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Preparação de superfícies poliméricas superhidrofóbicas via recobrimento com nanopartículas funcionalizadas

Chagas, Gabriela Ramos January 2014 (has links)
Materiais superhidrofóbicos vêm sendo cada vez mais utilizados devido às inúmeras propriedades que acarretam na superfície, como de serem auto-limpantes, anti-corrosivos, anti-aderentes, dentre outras. Muitos pesquisadores vêm tentando modificar as superfícies poliméricas para obter tal estado de molhabilidade devido ao seu grande uso em diversas indústrias. O polipropileno (PP) e o polietileno (PE) são polímeros commodities com um elevado nível de produção onde muitas aplicações podem ser beneficiadas através do uso de superfícies superhidrofóbicas. Alguns produtos específicos podem se tornar disponíveis comercialmente após modificações superficiais. O objetivo deste trabalho foi modificar a superfície do PP e do PE através da aplicação de um recobrimento com nanopartículas (NPs) de dióxido de titânio (TiO2) funcionalizadas com compostos de organosilano para a obtenção de polímeros superhidrofóbicos. A metodologia se baseia através do método de imersão em uma única etapa, onde variações nos parâmetros experimentais, como o solvente da suspensão, o tempo de imersão, a concentração de NPs de TiO2 e a temperatura de imersão, permitiram o controle das propriedades superhidrofóbicas da superfície as quais foram analisadas e caracterizadas através das técnicas de WCA, MEV, FTIR-ATR, XPS, DRX e perfilometria óptica. Após a aplicação do recobrimento, superfícies com WCA≥150º foram facilmente obtidas pela imersão do substrato polimérico por poucos segundos em suspensões aquecidas com xileno. Propriedades superhidrofóbicas estática e dinâmica foram controladas com a dependência da concentração de -OH na superfície, onde concentrações maiores que 25% levam à superfícies superhidrofóbicas estáticas perdendo suas propriedades de auto-limpeza. Objetivando aumentar a adesão entre o substrato de PP e o recobrimento aplicado, tratamento com radiação ultravioleta (UV) foi utilizado para conferir ligações covalentes entre o nanorecobrimento aplicado e o substrato polimérico que até então eram inexistentes. Foi observado um aumento de mais de 80% na adesão para a superfície tratada por 1 h com radiação UV quando comparada com a superfície sem tratamento. Entretanto, após o tratamento com UV as superfícies perdiam suas características superhidrofóbicas. Ao se alternar ciclos de irradiação com UV e tratamento térmico, superfícies inteligentes de PP com nanorecobrimento são produzidas e a reversibilidade entre superhidrofilicidade e superhidrofobicidade pode ser facilmente controlada. Após três ciclos de tratamento, as superfícies atingiram os extremos de WCA, variando de 0º à 155º com tratamento fotoquímico e térmico, respectivamente. A metodologia desenvolvida para o preparo de superfícies superhidrofóbicas de PP e PE é simples e de baixo custo para expandir o processo. / Superhydrophobic materials are being increasingly used due to the many properties that cause on the surface, such as to be self-cleaning, anti-corrosive, anti-adherents, among others. Many research groups have been trying to modify polymer surfaces to obtain such state of wettability due to its potential uses in several industries. Polypropylene (PP) and polyethylene (PE) are commodities polymers with a very high production levels where many applications will benefit from non-wetting surfaces. Some specific products may have the potential to become commercially available after such surface modifications. The aim of this study was to modify the surface of PP and PE by coating with titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (NPs) functionalized with organosilanes compounds to obtain superhydrophobic polymers. The methodology is based in one-step dipping method, where the changes in the experimental parameters, such as suspension solvent, dipping time, TiO2 NPs concentration and dipping temperature allows the control of the superhydrophobic properties. The polymers surfaces were analyzed and characterized by WCA, SEM, FTIR-ATR, XPS, XRD and optical profilometry techniques. After the coatings, surfaces with WCA ≥ 150º were easily obtained by dipping the substrates for a few seconds in hot xylene suspensions. Static and dynamic superhydrophobic properties were controlled depending on the -OH surface concentration, where concentrations higher that 25% led to static superhydrophobic surfaces losing the self-cleaning properties. Aiming to increase the adhesion between the PP substrate and the applied coating, ultraviolet (UV) treatment was carried out to induce covalent bonds between the nanocoating and the substrate that were previously inexistent. An increase of more than 80% in the adhesion of the coating was observed for the PP substrates treated for 1 h with UV radiation when compared with untreated surface. However, after UV treatment, the surfaces lose their superhydrophobic characteristics. By switching between UV light illumination and soft thermal treatment, smart PP nanocomposite surfaces were produced, where the reversibility between superhydrophylicity and superhydrophobicity can be easily controled. After three cycles of photochemical-thermal treatments, surfaces reached the extremes of wettability achieving WCA of 0º and 155º by UV and thermal treatments respectively. The methodology used to prepare PP and PE superhydrophobic surfaces is simple and represents a potential low cost method for scale up the process.
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Desenvolvimento de nanocatalisadores de cobalto e rutênio em líquidos iônicos

Scariot, Morgana January 2008 (has links)
A decomposição térmica in situ do precursor [Co2(CO)8] disperso no LI bis(trifluorometanossulfonil)imidato de 1-n-decil-3-metilimidazólio (DMI.NTf2) a 150 °C durante 1 h dá origem a nanopartículas de cobalto de forma cúbica juntamente com nanopartículas de cobalto esferoidais. Essas partículas possuem um perfil de distribuição de tamanhos bimodal, com diâmetro médio de 79 ± 17 nm para as partículas maiores (forma cúbica) e 11 ± 3,0 nm para as partículas menores (esferoidais). Além disso, através de experimentos de DRX das nanopartículas dispersas no líquido iônico, constatou-se que as mesmas apresentam estrutura cristalina ε (estrutura cúbica distorcida) além de se ter verificado a ausência de óxido de cobalto, o que sugere que o LI protege as partículas metálicas, impedindo sua oxidação. Através de experimentos de adsorção de monóxido de carbono fazendo uso de nanopartículas isoladas do LI foram observadas bandas típicas de carbonila advindas do monóxido de carbono adsorvido na superfície ativada do metal. As nanopartículas de cobalto ε na forma de póisoladas do LI) apresentaram seletividade para diesel na reação de FT. Adicionalmente, é apresentado um método que utiliza condições reacionais brandas (redução sob 4 atm de gás hidrogênio a 50 ºC do complexo de rutênio [Ru(COD)(2-metilalil)2] (COD = 1,5-ciclooctadieno)) para sintetizar nanopartículas de rutênio com atividade catalítica em diferentes líquidos iônicos. Análises de MET das partículas dispersas nos líquidos iônicos mostram a presença de nanopartículas de rutênio com diâmetro médio entre 2,1-3,5 nm. Esse mesmo material também foi utilizado em catálise bifásica para hidrogenar arenos sob condições reacionais brandas (75 °C e 4 atm). A fase composta por LI e nanocatalisador pode ser reutilizada diversas vezes sem perda significativa de sua atividade catalítica. Através de experimentos de adsorção de monóxido de carbono fazendo uso de nanopartículas isoladas do LI foram observadas bandas típicas de carbonila, advindas do monóxido de carbono adsorvido na superfície ativada do metal. Testes preliminares com nanopartículas de rutênio isoladas do líquido iônico mostraram que as mesmas apresentam seletividade para diesel na reação de FT. / The in situ thermal decomposition of [Co2(CO)8] dispersed in the IL 1-n-decyl-3- methylimidazolium N-bis(trifluoromethanesulfonyl)imidate (DMI.NTf2) at 150 °C over 1 h affords cobalt nanoparticles of cubic shape together with spheroidal nanoparticles. These particles show a bimodal size distribution with a mean diameter of 79 ± 17 nm for the larger particles (cubic shape) and 11 ± 3,0 nm for the smaller particles (spheroidal shape). Moreover, XRD measurements of the nanoparticles embedded in the ionic liquid indicate ε-cobalt (distorted cubic structure) for the cobalt nanoparticles as well as the absence of cobalt oxide, suggesting that the IL protects the metal particles, preventing its oxidation. The carbon monoxide adsorption experiment using isolated nanoparticles shows the typical carbonyl bands of carbon monoxide adsorbed on an activated metal surface. These isolated ε-cobalt nanoparticles demonstrate selectivity for the formation of diesel-like products in the FT reaction. In addition, a synthesis under mild conditions (reduction with 4 atm of hydrogen gas at 50 ºC of the ruthenium complex [Ru(COD)(2-methylallyl)2] (COD = 1,5-cyclooctadiene)) of catalytically active ruthenium nanoparticles in various imidazolium ionic liquids is presented. TEM analyses of the particles dispersed in the ionic liquids show the presence of ruthenium nanoparticles of 2,1-3,5 nm in diameter. The ruthenium nanoparticles in the ionic liquid media were used for biphasic hydrogenation of arenes under mild reaction conditions (75 °C and 4 atm). The catalyst ionic liquid phase can be reused several times without a significant loss in catalytic activity. The carbon monoxide adsorption experiment using isolated nanoparticles shows the typical carbonyl bands of carbon monoxide adsorbed on an activated metal surface. Incipient tests with the isolated ruthenium nanoparticles demonstrate selectivity for the formation of diesellike products in the FT reaction.

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