No presente trabalho foram estudadas a estrutura local e a macroestrutura do silsesquioxano iônico contendo o grupo catiônico 1,4-diazoniabiciclo[2.2.2]octano (SiDbX2, onde X = Cl- ou NO3-), e suas múltiplas funcionalidades. Primeiramente, mostrou-se que a síntese deste silsesquioxano iônico em ponte pelo método sol-gel produz uma mistura de dois organossilanos, os quais formam uma estrutura poliédrica tipo POSS. A estrutura poliédrica formada é constituída por siloxanos (Si–O–Si) conectada pelo grupo orgânico em ponte. Por sua vez, essa estrutura poliédrica se autoorganiza para produzir empacotamento hexagonal ABCA. Este é o primeiro relato de uma estrutura de POSS para silsesquioxanos em ponte obtidos diretamente pela condensação de organossilanos em ponte. As propriedades inerentes à este tipo de silsesquioxano iônico permitiram seu uso no recobrimento de lâminas de vidro e de nanotubos de trititanato, na estabilização de nanopartículas metálicas e na produção de silsesquioxanos de zinco. Quando utilizado na formação de filmes sobre superfície de vidro plano, o SiDb(NO3)2 atuou como agente estabilizante e de adesão de nanopartículas de prata (AgNP) Os filmes contendo AgNP apresentaram estabilidade térmica até temperaturas próximas a 200 °C, visto que não houve alterações na espessura dos filmes. Estes filmes também mostraram excelente atividade bactericida contra S. aureus, mesmo após ciclos de esterilização a 170 °C. Quando usado no revestimento de nanotubos de trititanato, o SiDbCl2 atuou como agente de estabilização e adesão de nanopartículas de ouro (AuNP), e também como agente anti-sinterizante da titânia. Dessa forma, a titânia resultante manteve as propriedades microstruturais dos nanotubos de trititanato e teve suas propriedades ópticas melhoradas, possibilitando um desempenho fotocatalítico melhor que anatase P-25. Quando usado na produção de compostos de zinco contendo silsesquioxanos iônicos (SIZn), o SiDbX2 possibilitou a obtenção de precursores se Zn para síntese, em baixa temperatura, de cristais de óxido de zinco ou silicato de zinco. A identidade do cristal obtido apresentou-se dependente do contra-íon utilizado. Os materiais resultantes apresentaram propriedades fotoluminescentes, com emissão no visível. / Herein, the local and macrostructure of the ionic silsesquioxane containing the group 1,4-diazoniabycicle[2.2.2]octane (SiDbX2, X = Cl- or NO3-) was elucidate, and its role in different systems was also studied. Firstly, it was shown that the synthesis of SiDbX2 by sol-gel method led to a mixture of two organosilanes. This silsesquioxane presented cages of POSS structure as its local organization. It was also proposed that these cages of Si–O–Si were linked to each other by the bridged organic component. These POSS structures showed a self-assembly of presenting a hexagonal packing (ABCA). This is the first report of a POSS structure for a bridged silsesquioxane obtained by direct condensation of bridged organosilanes. The inherent properties of the SiDbX2 allowed it to be able to produce films onto flat glass surface, to coat trititanate nanotubes, to stabilize metal nanoparticles and to originate new zinc silsesquioxanes. Thus, it was possible to evaluate the SiDbX2 influence in different kind of systems. In this way, when the SiDb(NO3)2 was applied to form films onto glass, it acted as stabilizer and adhesion agent of silver nanoparticles (AgNP) on glass surface. The AgNP films presented thermal stability under temperatures up to 200 °C, considering the unchanged film thickness These films also showed excellent antibacterial activity against S. aureus due to a sinergetical mechanism produced by AgNP and quaternary ammonium groups presented in SiDb(NO3)2 structure. This antibacterial activity of AgNP films kept high even after cycles of sterilization at 170 °C. In the second study, the SiDbCl2 was used as stabilizer and adhesion agent of gold nanoparticles (AuNP) onto trititanate nanotubes surface. It also assumed the role of anti-sintering agent of titania matrix. The presence of SiDbCl2 led to titania materials keep the microstructural properties of trititanate nanotubes. The final titania materials presented an increased optical property, making these materials more efficient photocatalytically than P-25. At last, the SiDbX2 were used as precursor to synthesize new zinc compounds containing ionic silsesquioxanes (SIZn). These SIZn originate, at low temperature, crystals of zinc silicate and zinc oxide, the identity os the crystal obtained depended on the SIZn counterion. The final materials presented photoluminescence with emission in visible region.

Processos envolvendo reações fotocatalíticas vêm sendo amplamente estudados em áreas diversas, principalmente de caráter ambiental e energético, visto que apresentam soluções econômica e tecnologicamente viáveis para problemas centrais em nível mundial. Dentre os materiais utilizados nestas aplicações encontra-se o dióxido de titânio (TiO2), que devido às suas características físicas, químicas e também de custo, toma frente como um dos materiais mais estudados. O TiO2 pode ser sintetizado por diferentes métodos, sendo que a anodização proporciona um controle refinado de sua morfologia, adequando assim a estrutura formada a qualquer que seja a sua aplicação. Através do processo de anodização, quando em presença de íons F-, uma estrutura tubular nanométrica pode ser obtida, promovendo assim o desenvolvimento de materiais que apresentem alta atividade fotocatálitica associada a avanços devido a características superficiais específicas. Ao longo dos últimos anos, o avanço nos processos obtenção de TiO2 nanoestruturado via anodização levou a utilização de eletrólitos menos agressivos e com maior eficiência na síntese deste material com base em soluções orgânicas contendo sais de flúor e quantidades variadas de água. Nesse contexto, este trabalho visa a avaliação da influência de diferentes parâmetros (pré-tratamento, quantidade de sais de flúor e água presentes no eletrólito e tensão aplicada no processo) sobre morfologia dos nanotubos de TiO2 sintetizados em meios orgânicos através da anodização de chapas de titânio comercialmente puro. Foi realizada a caracterização morfológica quantitativa da estrutura nanotubular obtida a partir de análises de imagens via microscopia eletrônica de varredura. Uma avaliação qualitativa de características como aderência dos filmes e formação de “nanograss” através da aplicação do método estatístico proposto por Taguchi para o planejamento experimental visando a análise de resultados, assim como o estudo estrutural do óxido cristalino após tratamento térmico por difração de Raios-X (DRX). Os resultados indicaram a forte influencia dos parâmetros estudados sobre a morfologia da estrutura produzida, como a influência da tensão aplicada e concentração de fluoreto nos diâmetros dos tubos, do volume de H2O na aderência do filme de óxido e comprimento dos tubos e do pré-tratamento superficial na presença de nanograss. Foi constatada também a eficácia do método estatístico aplicado para a avaliação do efeito destes parâmetros. / Processes involving photocatalytic reactions have been widely studied on distinct fields, mainly with an environmental or energetic appeal being that they present economic and technological solutions for central issues of the current world situation. Among the materials employed on these applications is the titanium dioxide (TiO2), which due to its physical, chemical and cost characteristics, appear as a leader on the photocatalytic research effort. The TiO2 may be synthesized through different methods, being that anodization provides a precise control over its morphology, adapting then the structure produced to any sort of applications. By the anodization process in F- containing electrolytes, a nanometric tubular structure can be obtained, so promoting the development of materials with high photocatalytic performance associated with improvements related to specific superficial characteristics. In the last years the advance on the process used to produce nanostructurated TiO2 by anodization led to the use of less aggressive and more efficient organic based electrolytes containing variable amounts of water and fluoride compounds on this material synthesis. From this concept, this study aimed to evaluate the influence of different factors (substrate roughness, fluoride and water content in the electrolyte and applied voltage) on the morphology of the TiO2 nanotubes produced in organic media by anodization of pure titanium plates. A morphological quantitative characterization of the nanostructures was performed analyzing images obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM). A qualitative evaluation of characteristics such as film adhesion and “nanograss” presence on the oxide by the application of the Taguchi statistical method of results analysis and also X-Ray diffraction (XRD) structural study on the crystalline structure after heat treatment employed. The results indicated the strong influence of the varied factors on the obtained morphology as the applied voltage and fluoride content on the diameters of the tubes, the H2O content on the oxide film adherence and tubes length well as the surface pre treatment on the nanograss presence. It was observed the effectiveness of the statistical method used in order to evaluate the effect of such parameters.

Neste trabalho foram obtidos nanocompósitos de PP com nanotubos de haloista (HNT) através do método de intercalação por fusão utilizando uma extrusora dupla rosca. Foram utilizados alguns aditivos para alcançar propriedades finais superiores nos nanocompósitos formados, para aumentar a força de adesão entre a HNT e a matriz polimérica, tais como o uso de PP-g-MA e três tipo de tensoativos não iônicos a base de amina graxa etoxilada, álcool alcoxilado e alquifenol etoxilado e propoxilado para avaliar o efeito na dispersão, adesão interfacial e nas propriedades mecânicas, morfológicas e térmicas dos nanocompósitos de PP/HNT. A adição de HNT proporcionou aumento nas propriedades térmicas e mecânicas do PP, principalmente quando houve melhor dispersão da HNT na matriz. A utilização dos tensoativos nas misturas aumentaram os resultados de resistência ao impacto e maiores teores do mesmo apresentaram efeito de plastificação da matriz, reduzindo levemente Tm, aumentando a elongação à ruptura dos nanocompósitos. A adição de PP-g-MA aumentou as propriedades de módulo elástico em relação aos tensoativos. Nanocompósitos obtidos com a utilização da alimentação lateral não mostraram melhores propriedades, visto que a HNT não foi bem dispersa na matriz de PP. / PP nanocomposites were obtained with halloysite nanotubos (HNT) through the melt intercalation method. Some additives were used for obtaining good mechanical and thermal properties, such as PP-g-MA and surfactants to increase the force of adhesion between the clay and the thermoplastic matrix. The HNT addition in the systems provided an increase in the thermal and mechanical properties of the PP matrix, mainly when good dispersion of the HNT were obtained. The use of the surfactants increase Impact Izod and larger amounts of surfactans acted as plasticizer. The Tm presented decrease and increase tensile strenght when surfactans was used. The addition of PP-g-MA increase tensile modulus in relation to the surfactants. Nanocomposites obtained by side feeder not improve the mechanical properties. The HNT obtained poor dispersion on the matrix when side feeder mode was used.

Neste trabalho nanocompósitos de poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) com poliedros oligoméricos silsesquioxanos (POSS) e nanotubos de carbono (CNT) foram preparados através de processamento no estado fundido utilizando uma câmara de mistura. As propriedades morfológicas, a microestrutura, as propriedades viscoelásticas, térmicas, reológicas e elétricas de ambos os nanocompósitos foram avaliadas através de microscopia eletrônica de transmissão (TEM), difração de raios-X (XRD), espectroscopia no infravermelho (FTIR), análise dinâmico-mecânica (DMA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análises reológicas e medidas de condutividade elétrica. A presença do POSS causou mudanças na morfologia e na microestrutura do PVDF. Foi constatada a coexistência de duas fases cristalinas distintas nestes materiais. O POSS não teve influência significativa na resposta dinâmico-mecânica do material, porém atuou como lubrificante no sistema, quando este se encontrava no estado fundido. Houve uma diminuição da condutividade elétrica do material com a incorporação de POSS. Os nanotubos de carbono também causaram mudanças na morfologia e na microestrutura do PVDF. O aumento da concentração de nanotubos de carbono causou uma mudança no comportamento reológico dos materiais de predominante líquido viscoso para resposta tendendo a sólido elástico. Os nanocompósitos com nanotubos de carbono apresentaram um aumento na condutividade elétrica em função da concentração de nanotubos. A aplicação da tensão de compressão provocou um aumento na condutividade elétrica do material de aproximadamente 8 a 12 vezes. Isto comprova que este material apresenta potencial para ser usado como sensor de pressão ou em aplicações eletro-eletrônicos. / In this work nanocomposites of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) with polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) and carbon nanotubes (CNT) were prepared through melt processing using a mixing chamber. The morphological properties, microstructure, viscoelastic, thermal, rheological and electrical properties were evaluated through transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), dynamical mechanical analysis (DMA), differential scanning calorimetry ( DSC), rheological analysis and electrical conductivity measurements. The presence of POSS caused changes in the morphology and microstructure of PVDF. It was found the coexistence of two distinct crystalline phases in these materials. The POSS did not significantly influence the dynamical mechanical response. However, it acted as a plasticizer in the system, when it was in the molten state. There was a decreasing in the electrical conductivity of the material with POSS loading. The carbon nanotubes caused changes in the morphology and microstructure of PVDF as well. The carbon nanotubes load changed the material rheological behavior from uppermost viscous liquid to pseudo solid like behavior. The carbon nanotubes nanocomposites showed an increasing in the electrical conductivity as a function of nanotubes loading. The application of mechanical tension caused an increasing in the electrical conductivity of about 8 to 12 orders of magnitude. This fact supports the idea that this material has potential to be used as pressure sensor or in electro-electronic applications.

Processos envolvendo reações fotocatalíticas vêm sendo amplamente estudados em áreas diversas, principalmente de caráter ambiental e energético, visto que apresentam soluções econômica e tecnologicamente viáveis para problemas centrais em nível mundial. Dentre os materiais utilizados nestas aplicações encontra-se o dióxido de titânio (TiO2), que devido às suas características físicas, químicas e também de custo, toma frente como um dos materiais mais estudados. O TiO2 pode ser sintetizado por diferentes métodos, sendo que a anodização proporciona um controle refinado de sua morfologia, adequando assim a estrutura formada a qualquer que seja a sua aplicação. Através do processo de anodização, quando em presença de íons F-, uma estrutura tubular nanométrica pode ser obtida, promovendo assim o desenvolvimento de materiais que apresentem alta atividade fotocatálitica associada a avanços devido a características superficiais específicas. Ao longo dos últimos anos, o avanço nos processos obtenção de TiO2 nanoestruturado via anodização levou a utilização de eletrólitos menos agressivos e com maior eficiência na síntese deste material com base em soluções orgânicas contendo sais de flúor e quantidades variadas de água. Nesse contexto, este trabalho visa a avaliação da influência de diferentes parâmetros (pré-tratamento, quantidade de sais de flúor e água presentes no eletrólito e tensão aplicada no processo) sobre morfologia dos nanotubos de TiO2 sintetizados em meios orgânicos através da anodização de chapas de titânio comercialmente puro. Foi realizada a caracterização morfológica quantitativa da estrutura nanotubular obtida a partir de análises de imagens via microscopia eletrônica de varredura. Uma avaliação qualitativa de características como aderência dos filmes e formação de “nanograss” através da aplicação do método estatístico proposto por Taguchi para o planejamento experimental visando a análise de resultados, assim como o estudo estrutural do óxido cristalino após tratamento térmico por difração de Raios-X (DRX). Os resultados indicaram a forte influencia dos parâmetros estudados sobre a morfologia da estrutura produzida, como a influência da tensão aplicada e concentração de fluoreto nos diâmetros dos tubos, do volume de H2O na aderência do filme de óxido e comprimento dos tubos e do pré-tratamento superficial na presença de nanograss. Foi constatada também a eficácia do método estatístico aplicado para a avaliação do efeito destes parâmetros. / Processes involving photocatalytic reactions have been widely studied on distinct fields, mainly with an environmental or energetic appeal being that they present economic and technological solutions for central issues of the current world situation. Among the materials employed on these applications is the titanium dioxide (TiO2), which due to its physical, chemical and cost characteristics, appear as a leader on the photocatalytic research effort. The TiO2 may be synthesized through different methods, being that anodization provides a precise control over its morphology, adapting then the structure produced to any sort of applications. By the anodization process in F- containing electrolytes, a nanometric tubular structure can be obtained, so promoting the development of materials with high photocatalytic performance associated with improvements related to specific superficial characteristics. In the last years the advance on the process used to produce nanostructurated TiO2 by anodization led to the use of less aggressive and more efficient organic based electrolytes containing variable amounts of water and fluoride compounds on this material synthesis. From this concept, this study aimed to evaluate the influence of different factors (substrate roughness, fluoride and water content in the electrolyte and applied voltage) on the morphology of the TiO2 nanotubes produced in organic media by anodization of pure titanium plates. A morphological quantitative characterization of the nanostructures was performed analyzing images obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM). A qualitative evaluation of characteristics such as film adhesion and “nanograss” presence on the oxide by the application of the Taguchi statistical method of results analysis and also X-Ray diffraction (XRD) structural study on the crystalline structure after heat treatment employed. The results indicated the strong influence of the varied factors on the obtained morphology as the applied voltage and fluoride content on the diameters of the tubes, the H2O content on the oxide film adherence and tubes length well as the surface pre treatment on the nanograss presence. It was observed the effectiveness of the statistical method used in order to evaluate the effect of such parameters.

Neste trabalho, nanotubos de carbono (NTC) foram produzidos e analisados quanto à adsorção de hidrogênio, comparativamente a outros materiais de estrutura carbonosa, como carvão ativado, grafite e negro de fumo, também utilizados como adsorvente de gases. Os nanotubos de carbono, tanto os de parede simples (NTCPS) como os de parede múltipla (NTCPM), foram produzidos pelo processo de deposição química a vapor catalisada (DQVC). Como fonte de carbono, foi empregado o gás natural. A síntese dos nanotubos de carbono ocorreu à pressão atmosférica. Para a síntese dos nanotubos de paredes simples, foram utilizados catalisadores de Fe/Mo/MgO (preparados pelo método da impregnação) e para nanotubos de paredes múltiplas, Fe/Cr2O3 (preparado pela técnica de síntese por combustão de solução). O grafite convencional foi submetido a um tratamento químico com H2SO4 e HNO3 e tratamento térmico (a 1000°C) para desfoliamento. Os demais materiais carbonosos como o negro de fumo e o carvão ativado, não sofreram nenhuma espécie de pré-tratamento. Os materiais carbonosos foram caracterizados quanto à densidade (picnometria), área superficial (BET), difração de raios X e microscopia óptica e eletrônica de varredura. Os nanotubos de carbono também foram caracterizados através de Raman e microscopia eletrônica de transmissão. A adsorção de hidrogênio foi medida através de um aparato do tipo Sieverts’. Este aparato permite o cálculo da capacidade de adsorção dos materiais pela diminuição da pressão do sistema já que o volume utilizado é fixo. Em cada experimento, cerca de 20 ml de material eram utilizados. Cada ciclo de adsorção foi repetido, variando-se a pressão de hidrogênio de 4MPa até 12MPa, com incrementos de 2MPa por ciclo. Assim, pôde-se avaliar a capacidade de adsorção dos diferentes materiais pela criação de uma curva de adsorção. A maior área superficial dentre os materiais testados foi a do carvão ativado (cerca de 710g/m2). A segunda maior área superficial foi a dos NTCPS (cerca de 687g/m2). A cinética do processo de adsorção, bem como o formato das isotermas, indicaram adsorção pelo processo de fisisorção. Os melhores resultados de adsorção foram obtidos com nanotubos de paredes múltiplas e nanotubos de paredes simples, sendo este último o de melhor desempenho, com uma adsorção de 2,3% em peso de hidrogênio a 12MPa. O carvão ativado e o grafite esfoliado também apresentaram expressivos valores de adsorção de H2. / In this work, adsorption test in carbon structures, as carbon black, activated carbon, graphite and carbon nanotubes were carried on. The tested carbon nanotubes, both single and multi walled carbon nanotubes, were synthesized by the catalytic chemical vapor deposition method (CCVD). As carbon source, natural gas was applied. The carbon nanotubes synthesis occurred in atmospheric pressure. For the single walled carbon nanotubes (SWCNT) synthesis, a Fe/Mo/MgO catalyst was applied (through the impregnation method) and for the multi walled carbon nanotubes (MWCNT) synthesis, a Fe/Cr2O3 catalyst, obtained trough the combustion synthesis method, was applied. Graphite was submitted to a chemical (H2SO4 and HNO3) and thermal treatment (1000°C) in order to promote exfoliation. The other carbon materials as the carbon black and the activated carbon weren’t submitted to any previous modification. The carbon materials were characterized trough picnometry (to determine the material density), superficial area (BET), X-ray diffraction and optical and electronic microscopy. The carbon nanotubes (CNT) were also characterized trough Raman and transmission electron microscopy (TEM). The hydrogen adsorption was measured using a Sievert’s apparatus. This system allows the measurement of the materials adsorption capacity trough the measurement of the system pressure decrease since the volume was maintained constant. In each experiment, about 20ml of material was used. Each adsorption cycle was repeated, varying the hydrogen pressure from 4MPa to 12MPa, increasing 2MPa per cycle. Thus, was possible to evaluate the adsorption capacity of the different materials trough the creation of an adsorption curve. The activated carbon shown the greatest superficial area (about 710g/m2).The second greatest surface area was shown by the SWCNT (about 687g/m2). The adsorption kinetic process and the form of the adsorption curves indicated that the adsorption was a physic process (physisorption). The best adsorption results were obtained using the multi and single walled carbon nanotubes, the last one presented an adsorption of 2.3%wt when submitted to 12MPa of pressure. The activated carbon and the exfoliated graphite also presented expressive values of hydrogen adsorption.

Este trabalho faz um estudo das vibrações em um nanotubo de carbono com paredes duplas, sob a influência de forças intermoleculares. É considerado o modelo estrutural da viga de Timoshenko sujeito ao efeito de van der Waals. As amplitudes na análise modal são determinadas através da resolução de um problema de autovalor com uma equação diferencial linear de segunda ordem com coeficientes matriciais de quarta ordem que dependem não-linearmente do autovalor. A formulção matricial utiliza a base gerada pela função de Green matricial de valor inicial. Esta função depende da resolução de um problema de valor incial com uma equação diferencial escalar de oitava ordem. São apresentados os métodos de Clenshaw e Urabe para a resolução aproximada com o uso de expansão em série com os polinômios de Chebyshev. / This work makes a study of the vibrations in a double-walled carbon nanotube, under the influence of intermolecular forces. It is considered the structural model of the Timoshenko beam of subject to the effect of van der Waals. The amplitudes in modal analysis are determined by solving an eigenvalue problem with a second-order linear differential equation whose matrix coefficients re of fourth-order and depend non-linearly upon the eigenvalue. The matrix formulation employs a basis generated by the initial value Green matrix function. This function depends on resolution of an initial value problem with an eight-order scalar differential equations. The methods of of Clenshaw and Urabe are presented for the approximate solving with the use of series expansions with the polynomials of Chebyshev.

Orientador: Carlos Alberto Luengo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:18:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maestro_LuisFernando_M.pdf: 1958027 bytes, checksum: cb56dc89c2faea48a95f3fa1350d5666 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Desde a sua descoberta em 1991, os Nanotubos de Carbono (NTC) têm atraído muito a atenção da comunidade científica, devido as suas propriedades. Neste trabalho é apresentada uma breve revisão das pesquisas em NTC e algumas definições básicas relevantes para a sua estrutura e propriedades. Em vista da utilização deste material em uma futura aplicação e devido ao interesse do grupo na área de energia, é apresentado o estado da arte do armazenamento de Hidrogênio e, em particular, no armazenamento em sólidos de grande área superficial, classe a qual os NTC pertencem. Apresentam-se as modificações realizadas em um Reator de Arco Elétrico (Forar II) para se realizar a Síntese de NTC, são relatadas as experiências e a caracterização das amostras obtidas utilizando-se Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia Raman. / Abstract: Since their discovery in 1991 Carbon Nanotubes (CNT) have received increasing attention by the scientific community due to their properties. Here is presented a brief review of ongoing CNT research, and basic definitions useful to understand their structure and significant properties. Because of future applications in the energy area, are presented developments in Hydrogen storage, more specifically its adsorption in solids with large internal surface areas, a characteristic of CNT materials. Modifications of the existing FORAR II to obtain CNT by the electric arc method are presented, and a description of the routines employed to obtain CNT. The characterization of catalysts and CNT by Scanning Electron Microscopy and Raman Spectroscopy are presented and discussed. / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Orientador: Carlos Alberto Luengo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-31T15:29:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VenegasRomero_JoseGino_D.pdf: 13079858 bytes, checksum: 719c619b9362e295733b2eff407f10b0 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Durante os últimos anos, as pesquisas relacionadas com fulerenos e nanotubos de carbono, tem atraído a atenção da comunidade científica, pois eles apresentam muitas propriedades físicas e químicas interessantes. No presente trabalho, é descrita uma breve introdução aos fulerenos ressaltando algumas de suas propriedades básicas e potenciais aplicações. São relatadas as experiências de síntese, separação e caracterização dos fulerenos C60 e C70. As tentativas de síntese e caracterização de fulerenos endoédricos também são mencionadas. O desenvolvimento de um equipamento tipo tocha de plasma, para o tratamento térmico da fuligem residual do processo de separação térmica de fulerenos, é apresentado. Em relação a nanotubos de carbono, são descritas algumas de suas propriedades básicas e potenciais aplicações. É apresentada a síntese e caracterização tanto de nanotubos de carbono de parede simples (NCPSs) quanto de parede múltipla (NCPMs), a partir das técnicas mais conhecidas da Física da Matéria Condensada. Em particular, os NCPSs arranjados em forma de feixes (bundles) e os NCPMSs encapsulando partículas do catalisador utilizado durante sua síntese, foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) / Abstract: The research community has devoted a great deal of attention to the recently discovered carbon fullerenes and nanotubes mainly due to their interesting physical and chemical properties. In this work a brief introduction to fulerenes groups their basic properties and potential applications. They are presented a number of experiments done for synthesis, separation and characterization of C60 and C70. Also included are similar trials for endohedrals fullerenes. The development of a plasma torch equipment for treating the residual soot of a fullerene thermal separation process is presented. In relation to carbon nanotubes basic properties and potential applications are included. Synthesis and characterization techniques for Single Walled Nanotubes (SWNTs) and for Multiple Walled Nanotubes (MWNTs) using a few of the more utilized Condensed Matter techniques have been pursued. Transmission Electron Microscope (TEM) pictures of SWNT bundles and of MWNT encapsulating particles of the catalyst used during their synthesis are shown / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

No presente trabalho foram estudadas a estrutura local e a macroestrutura do silsesquioxano iônico contendo o grupo catiônico 1,4-diazoniabiciclo[2.2.2]octano (SiDbX2, onde X = Cl- ou NO3-), e suas múltiplas funcionalidades. Primeiramente, mostrou-se que a síntese deste silsesquioxano iônico em ponte pelo método sol-gel produz uma mistura de dois organossilanos, os quais formam uma estrutura poliédrica tipo POSS. A estrutura poliédrica formada é constituída por siloxanos (Si–O–Si) conectada pelo grupo orgânico em ponte. Por sua vez, essa estrutura poliédrica se autoorganiza para produzir empacotamento hexagonal ABCA. Este é o primeiro relato de uma estrutura de POSS para silsesquioxanos em ponte obtidos diretamente pela condensação de organossilanos em ponte. As propriedades inerentes à este tipo de silsesquioxano iônico permitiram seu uso no recobrimento de lâminas de vidro e de nanotubos de trititanato, na estabilização de nanopartículas metálicas e na produção de silsesquioxanos de zinco. Quando utilizado na formação de filmes sobre superfície de vidro plano, o SiDb(NO3)2 atuou como agente estabilizante e de adesão de nanopartículas de prata (AgNP) Os filmes contendo AgNP apresentaram estabilidade térmica até temperaturas próximas a 200 °C, visto que não houve alterações na espessura dos filmes. Estes filmes também mostraram excelente atividade bactericida contra S. aureus, mesmo após ciclos de esterilização a 170 °C. Quando usado no revestimento de nanotubos de trititanato, o SiDbCl2 atuou como agente de estabilização e adesão de nanopartículas de ouro (AuNP), e também como agente anti-sinterizante da titânia. Dessa forma, a titânia resultante manteve as propriedades microstruturais dos nanotubos de trititanato e teve suas propriedades ópticas melhoradas, possibilitando um desempenho fotocatalítico melhor que anatase P-25. Quando usado na produção de compostos de zinco contendo silsesquioxanos iônicos (SIZn), o SiDbX2 possibilitou a obtenção de precursores se Zn para síntese, em baixa temperatura, de cristais de óxido de zinco ou silicato de zinco. A identidade do cristal obtido apresentou-se dependente do contra-íon utilizado. Os materiais resultantes apresentaram propriedades fotoluminescentes, com emissão no visível. / Herein, the local and macrostructure of the ionic silsesquioxane containing the group 1,4-diazoniabycicle[2.2.2]octane (SiDbX2, X = Cl- or NO3-) was elucidate, and its role in different systems was also studied. Firstly, it was shown that the synthesis of SiDbX2 by sol-gel method led to a mixture of two organosilanes. This silsesquioxane presented cages of POSS structure as its local organization. It was also proposed that these cages of Si–O–Si were linked to each other by the bridged organic component. These POSS structures showed a self-assembly of presenting a hexagonal packing (ABCA). This is the first report of a POSS structure for a bridged silsesquioxane obtained by direct condensation of bridged organosilanes. The inherent properties of the SiDbX2 allowed it to be able to produce films onto flat glass surface, to coat trititanate nanotubes, to stabilize metal nanoparticles and to originate new zinc silsesquioxanes. Thus, it was possible to evaluate the SiDbX2 influence in different kind of systems. In this way, when the SiDb(NO3)2 was applied to form films onto glass, it acted as stabilizer and adhesion agent of silver nanoparticles (AgNP) on glass surface. The AgNP films presented thermal stability under temperatures up to 200 °C, considering the unchanged film thickness These films also showed excellent antibacterial activity against S. aureus due to a sinergetical mechanism produced by AgNP and quaternary ammonium groups presented in SiDb(NO3)2 structure. This antibacterial activity of AgNP films kept high even after cycles of sterilization at 170 °C. In the second study, the SiDbCl2 was used as stabilizer and adhesion agent of gold nanoparticles (AuNP) onto trititanate nanotubes surface. It also assumed the role of anti-sintering agent of titania matrix. The presence of SiDbCl2 led to titania materials keep the microstructural properties of trititanate nanotubes. The final titania materials presented an increased optical property, making these materials more efficient photocatalytically than P-25. At last, the SiDbX2 were used as precursor to synthesize new zinc compounds containing ionic silsesquioxanes (SIZn). These SIZn originate, at low temperature, crystals of zinc silicate and zinc oxide, the identity os the crystal obtained depended on the SIZn counterion. The final materials presented photoluminescence with emission in visible region.