Catalisadores baseados em óxidos metálicos têm sido muito utilizados nos últimos anos para a desidrogenação oxidativa de alcanos leves. Dentre os principais catalisadores, estão os sistemas contendo V2O5, Nb2O5 e Al2O3. O processo de desidrogenação oxidativa do propano (DOP) representa uma via alternativa importante para a produção de propileno sob menores temperaturas, porém sua prática vem sendo limitada pela diminuição dos valores de seletividade ao propeno com o aumento da conversão do reagente. Metais alcalinos, dentre eles o potássio, são frequentemente utilizados como promotores em reações de oxidação seletiva com o objetivo de proporcionar melhores seletividades catalíticas aos mecanismos de reação, devido à redução da acidez e ao aumento da basicidade na superfície dos catalisadores. O projeto proposto tem como objetivo principal criar uma metodologia de síntese de novos suportes Nb2O5-Al2O3 e catalisadores V2O5-Nb2O5-Al2O3 dopados com potássio a serem utilizados em processos petroquímicos para a produção de olefinas leves. Para tanto, as seguintes técnicas de caracterização foram utilizadas: espectrometria de absorção atômica, espectroscopia de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), volumetria de N2, difratometria de raios X (DRX) e redução à temperatura programada (RTP). As características ácidas e/ou básicas e a atividade catalítica dos suportes e catalisadores foram medidas pelas reações de decomposição do isopropanol e de desidrogenação oxidativa do propano, respectivamente. / Catalysts based on metal oxides have been extensively used in recent years for the oxidative dehydrogenation of light alkanes. Among the main catalysts, there are the systems containing V2O5, Nb2O5 e Al2O3. The oxidative dehydrogenation of propane (ODH) provides a potential low-temperature route for the synthesis of propylene, but its practice has been limited by a marked decrease in propene selectivity with increasing conversion of reactant. Alkali metals, such as potassium, are frequently used as promoters in selective oxidation reactions with the objective of providing higher selectivity in catalytic reaction mechanisms, due to the reduced acidity and increasing basicity of the catalysts surface. The considered project has as major objective create a new synthesis methodology of Nb2O5-Al2O3 supports and V2O5-Nb2O5-Al2O3 potassium-doped catalysts to be used in petrochemical processes for the production of light olefins. For in such a way, the following characterization techniques were used: atomic absorption spectrometry, inductively coupled plasma optic emission spectroscopy (ICP-OES), N2 volumetry, X-ray diffractometry (XRD) and temperature programmed reduction (TPR). The properties acid and/or basic and the catalytic activity of supports and catalysts were evaluated by the isopropanol decomposition and oxidative dehydrogenation of propane reactions, respectively.

Catalisadores baseados em óxidos metálicos têm sido muito utilizados nos últimos anos para a desidrogenação oxidativa de alcanos leves. Dentre os principais catalisadores, estão os sistemas contendo V2O5, Nb2O5 e Al2O3. O processo de desidrogenação oxidativa do propano (DOP) representa uma via alternativa importante para a produção de propileno sob menores temperaturas, porém sua prática vem sendo limitada pela diminuição dos valores de seletividade ao propeno com o aumento da conversão do reagente. Metais alcalinos, dentre eles o potássio, são frequentemente utilizados como promotores em reações de oxidação seletiva com o objetivo de proporcionar melhores seletividades catalíticas aos mecanismos de reação, devido à redução da acidez e ao aumento da basicidade na superfície dos catalisadores. O projeto proposto tem como objetivo principal criar uma metodologia de síntese de novos suportes Nb2O5-Al2O3 e catalisadores V2O5-Nb2O5-Al2O3 dopados com potássio a serem utilizados em processos petroquímicos para a produção de olefinas leves. Para tanto, as seguintes técnicas de caracterização foram utilizadas: espectrometria de absorção atômica, espectroscopia de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), volumetria de N2, difratometria de raios X (DRX) e redução à temperatura programada (RTP). As características ácidas e/ou básicas e a atividade catalítica dos suportes e catalisadores foram medidas pelas reações de decomposição do isopropanol e de desidrogenação oxidativa do propano, respectivamente. / Catalysts based on metal oxides have been extensively used in recent years for the oxidative dehydrogenation of light alkanes. Among the main catalysts, there are the systems containing V2O5, Nb2O5 e Al2O3. The oxidative dehydrogenation of propane (ODH) provides a potential low-temperature route for the synthesis of propylene, but its practice has been limited by a marked decrease in propene selectivity with increasing conversion of reactant. Alkali metals, such as potassium, are frequently used as promoters in selective oxidation reactions with the objective of providing higher selectivity in catalytic reaction mechanisms, due to the reduced acidity and increasing basicity of the catalysts surface. The considered project has as major objective create a new synthesis methodology of Nb2O5-Al2O3 supports and V2O5-Nb2O5-Al2O3 potassium-doped catalysts to be used in petrochemical processes for the production of light olefins. For in such a way, the following characterization techniques were used: atomic absorption spectrometry, inductively coupled plasma optic emission spectroscopy (ICP-OES), N2 volumetry, X-ray diffractometry (XRD) and temperature programmed reduction (TPR). The properties acid and/or basic and the catalytic activity of supports and catalysts were evaluated by the isopropanol decomposition and oxidative dehydrogenation of propane reactions, respectively.

O uso do óxido de nióbio como promotor e como suporte tem sido investigado em numerosas aplicações catalíticas, tais como, na oxidação seletiva, conversão de hidrocarbonetos, polimerização, eliminação de poluentes (NOx), desidrogenação, etc. Sabe-se que a adição de nióbio na γ-Al2O3 melhora a acidez, a seletividade e a estabilidade térmica e, conseqüentemente, a atividade catalítica desses materiais. A atividade catalítica dos sistemas contendo nióbia suportada é decorrente das diferentes espécies redox do óxido de nióbio presentes nas superfícies do sólido. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência do teor de nióbio e vanádio no sistema catalítico V2O5/Nb2O5-Al2O3 na reação de desidrogenação oxidativa do propano. A fim de alcançar o objetivo deste trabalho, as seguintes técnicas de caracterização foram utilizadas: volumetria de N2 (área específica e volume de poros), redução a temperatura programada, difratometria de raios X (DRX) e espectroscopia Raman. As propriedades ácidas e/ou básicas dos suportes e catalisadores foram avaliadas através da reação de decomposição do isopropanol. / The use of niobium oxide as a promoter and as a support has been investigated in various catalyst applications, such as selective oxidation, hydrocarbonate conversion, polymerization, elimination of (NOx) pollutants, dehydrogenation, etc. It is known that adding niobium to γ-Al2O3 improves acidity, selectivity and thermal stability and consequently the catalyst activity of these materials. The catalyst activity of systems containing supported niobium is due to the different redox species of niobium oxide present on the solid surface. This study aims to evaluate the influence of the niobium and vanadium content in the V2O5/Nb2O5-Al2O3 catalyst system in the propane oxidative dehydrogenation reaction. Aiming the target of this study, the following characterization techniques were used: N2 volumetry (specific area and pore volume), temperature-programmed reduction, X-ray diffractometry (DRX), and Raman spectroscopy. The acid-base properties of the supports and catalysts were studied through isopropanol decomposition reaction.

Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2017-05-26T20:13:25Z No. of bitstreams: 1 DiêgoPG_DISSERT.pdf: 3157583 bytes, checksum: 93d2e3a248fde9f22d2f942876892f0c (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-05-29T16:49:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DiêgoPG_DISSERT.pdf: 3157583 bytes, checksum: 93d2e3a248fde9f22d2f942876892f0c (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-05-29T16:50:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DiêgoPG_DISSERT.pdf: 3157583 bytes, checksum: 93d2e3a248fde9f22d2f942876892f0c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T16:50:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiêgoPG_DISSERT.pdf: 3157583 bytes, checksum: 93d2e3a248fde9f22d2f942876892f0c (MD5) Previous issue date: 2016-06-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In Brazil are located the two largest niobium reserves of the world – about 96% of the world production – and, for this reason, have been encouraged studies on its most diverse technological applications. Another aspect of prominent studies is currently the processing of ceramic materials with a microwave, which is presented as an alternative method of sintering in a muffle furnace – the use of microwave involves electromagnetic energy conversion instead of heat transfer, offering advantages when used for providing the obtainment of greater structural homogeneity of the material and a reduction of time and energy expended during processing. This work aims to perform the characterization of electrical properties of niobium pentoxide (Nb2O5) pure or doped with molybdenum (Mo) and to do an analysis of the influence of this doping when its sintering process occurs in muffle furnace or microwave. The properties characterized were the permittivity and loss tangent. Will be studied the viability of doping and/or processing the material for use as absorbent materials of electromagnetic radiation. The variation of concentrations in doping will indicate how effective, as a doping agent, molybdenum will be in the ceramic matrix, converting energy of microwave into heat energy. The results showed that the increase of doping of the niobium pentoxide with molybdenum (with 1% doping limit) combined with the sintering oven microwave increased the material conductivity values, making it more efficient in its use as absorber electromagnetic radiation / No Brasil estão localizadas as duas maiores reservas de nióbio do mundo – cerca de 96% da produção mundial –, e, por esta razão, têm sido incentivados os estudos sobre as suas mais diversas aplicações tecnológicas. Outra vertente de estudos em destaque atualmente é a do processamento de materiais cerâmicos com micro-ondas, que se apresenta como um método alternativo à sinterização em forno mufla – o uso de micro-ondas envolve conversão de energia eletromagnética, em lugar de transferência de calor, oferecendo vantagens ao ser usado por proporcionar a obtenção de uma maior homogeneidade estrutural do material e uma redução do tempo e da energia gasta durante o processamento. A proposta deste trabalho é a realização da caracterização de propriedades elétricas do pentóxido de nióbio (Nb2O5) puro ou dopado com molibdênio usando a tecnologia da metalurgia do pó e a análise da influência sobre estas dopagens quando seu processamento de sinterização se dá em forno mufla ou em forno de micro-ondas. As caracterizações feitas foram das propriedades elétricas de permissividade elétrica e tangente de perdas além de ter sido estudada a viabilidade da dopagem e/ou o tipo de processamento – na etapa de sinterização – do material para aplicação como materiais absorvedores de radiação eletromagnética. A variação das concentrações nas dopagens indicou o quão eficaz, como agente dopante, o molibdênio será na matriz cerâmica, convertendo a energia de micro-ondas em energia térmica. Os resultados mostraram que o aumento da dopagem do pentóxido de nióbio com molibdênio (com limite de dopagem de 1%) aliado à sinterização em forno de micro-ondas garantiu o aumento dos valores de condutividade do material, tornando-o mais eficiente para sua aplicação como absorvedor de radiação eletromagnética / 2017-05-26

Impulsionados pela busca de fontes limpas de energia, surgem os processos de combustao com recirculacao quimica (CLC), e reforma com recirculacao quimica (CLR). CLC e CLR sao processos quimicos para oxidacao de hidrocarbonetos gasosos. E utilizada a acao de transportadores de oxigenio (TO), para transferir oxigenio do ar para o combustivel (neste caso o metano), evitando-se o contato direto entre ar atmosferico e metano por diversos motivos. Os TOs, compostos por oxidos metalicos na forma de po fino, circulam continuamente entre dois reatores de leito fluidizado (reator de ar e de combustivel), sofrendo sucessivos ciclos de reducao e oxidacao. Os processos se diferenciam com relacao aos produtos, em CLC objetiva-se a geracao de energia, atraves da oxidacao completa do combustivel, resultando em uma mistura de CO2 e H2O, podendo ser facilmente separada por condensacao. No caso do CLR a oxidacao ocorre de maneira parcial, dando origem a uma mistura de gas de sintese (H2 + CO). O CLC apresenta vantagens com relacao aos processos tradicionais de captura de CO2, pois nao se faz necessaria a utilizacao de processos secundarios para separacao gasosa, economizando assim energia, alem do fato de nao gerar gases do tipo NOx. O presente trabalho apresenta a preparacao de duas series de materiais, via impregnacao seca, uma com composicao 2, 4 e 8% m/m de oxido de niquel e outra com os mesmo teores de oxido de niobio, suportados sobre alumina comercial de alta area superficial especifica. Os materiais foram caracterizados pelas tecnicas de picnometria a helio, volumetria de nitrogenio, porosimetria por intrusao de mercurio, DRX, MEV, TPR 5%H2/N2 analisado com TCD em ChemBet, TPR 5%CH4/Ar e TPO 5%O2/Ar sendo a variacao de massa analisada em termobalanca (TGA/DSC), alem de se utilizar de espectrometria de massas para analise dos gases gerados. Os diferentes transportadores de oxigenio foram testados em reator de leito fixo, sendo avaliados em diferentes condicoes experimentais tais como: temperaturas de operacao, vazoes de reagentes gasosos, concentracoes de metano, adicao de CO2 e H2O ao combustivel. Os produtos da reacao no reator de leito fixo foram analisados por cromatografia gasosa e espectrometria de massa. Os resultados mostraram que; o deposito de carbono sobre o catalisador pode ser drasticamente reduzido com a adicao de mistura oxidante junto ao combustivel e que estes oxidos estudados tem potencial aplicacao industrial, mostrando-se seletivos para reforma do metano com consecutiva producao de gas de sintese. / Driven by the demand for clean energy sources, arise chemical-looping combustion - CLC, and chemical-looping reforming - CLR. CLC and CLR are chemical processes for oxidation of gaseous hydrocarbons. Both of them use the action of catalysts, here called oxygen carriers (OC), which transfers oxygen from the air to the fuel (in this case methane), avoiding the direct contact between the two gases for various reasons. The OC\'s are composed of metal oxides in the form of fine power, circle continuously between two fluidized bed reactors (fuel reactor and air reactor), suffering successive cycles of reduction and oxidation. The two processes differ in relation to the products; the aim of CLC is generation of energy (heat), through the complete oxidation of the fuel, resulting in a mixture of CO2 and H2O, which can be easily separated by condensation. In the case of CLR, the oxidation occurs partially, resulting in synthesis gas, a mixture of H2 and CO. The CLC processes shows advantages when compared to other traditional processes for capture of CO2, because it is not necessary to use secondary processes for gas separation, saving energy, besides the fact of no NOx is generated. This work describes the preparation of two series of materials via dry impregnation, which are composed of 2, 4 and 8% w/w niobium oxide or nickel oxide, supported on commercial alumina, with high specific surface area. The materials were characterized by the techniques of helium pycnometry, nitrogen volumetry, mercury intrusion porosimetry, DRX, MEV, TPR 5% H2/N2 analyzed with TCD in ChemBet, TPR 5% CH4/Ar and TPO 5% O2/Ar, being the changes in mass and heat analyzed in a thermogravimetric balance (TGA/DSC) coupled to a mass spectrometer permitting the analysis of the generated gases. The different oxygen carriers were tested in a fixed bed reactor, evaluated in different experimental conditions, such as operation temperature, flow rate of gaseous reactants, methane concentrations, addition of CO2 and H2O to the fuel. The products of the reaction in the fixed bed reactor were analyzed by gas chromatography and mass spectrometry. The results show that: the carbon deposits over the catalysts can be drastically reduced by addition of oxidizing mixture together to the fuel and these studied oxides have a potential industrial application, showing selectivity to reforming of methane with consecutive synthesis gas production.

Impulsionados pela busca de fontes limpas de energia, surgem os processos de combustao com recirculacao quimica (CLC), e reforma com recirculacao quimica (CLR). CLC e CLR sao processos quimicos para oxidacao de hidrocarbonetos gasosos. E utilizada a acao de transportadores de oxigenio (TO), para transferir oxigenio do ar para o combustivel (neste caso o metano), evitando-se o contato direto entre ar atmosferico e metano por diversos motivos. Os TOs, compostos por oxidos metalicos na forma de po fino, circulam continuamente entre dois reatores de leito fluidizado (reator de ar e de combustivel), sofrendo sucessivos ciclos de reducao e oxidacao. Os processos se diferenciam com relacao aos produtos, em CLC objetiva-se a geracao de energia, atraves da oxidacao completa do combustivel, resultando em uma mistura de CO2 e H2O, podendo ser facilmente separada por condensacao. No caso do CLR a oxidacao ocorre de maneira parcial, dando origem a uma mistura de gas de sintese (H2 + CO). O CLC apresenta vantagens com relacao aos processos tradicionais de captura de CO2, pois nao se faz necessaria a utilizacao de processos secundarios para separacao gasosa, economizando assim energia, alem do fato de nao gerar gases do tipo NOx. O presente trabalho apresenta a preparacao de duas series de materiais, via impregnacao seca, uma com composicao 2, 4 e 8% m/m de oxido de niquel e outra com os mesmo teores de oxido de niobio, suportados sobre alumina comercial de alta area superficial especifica. Os materiais foram caracterizados pelas tecnicas de picnometria a helio, volumetria de nitrogenio, porosimetria por intrusao de mercurio, DRX, MEV, TPR 5%H2/N2 analisado com TCD em ChemBet, TPR 5%CH4/Ar e TPO 5%O2/Ar sendo a variacao de massa analisada em termobalanca (TGA/DSC), alem de se utilizar de espectrometria de massas para analise dos gases gerados. Os diferentes transportadores de oxigenio foram testados em reator de leito fixo, sendo avaliados em diferentes condicoes experimentais tais como: temperaturas de operacao, vazoes de reagentes gasosos, concentracoes de metano, adicao de CO2 e H2O ao combustivel. Os produtos da reacao no reator de leito fixo foram analisados por cromatografia gasosa e espectrometria de massa. Os resultados mostraram que; o deposito de carbono sobre o catalisador pode ser drasticamente reduzido com a adicao de mistura oxidante junto ao combustivel e que estes oxidos estudados tem potencial aplicacao industrial, mostrando-se seletivos para reforma do metano com consecutiva producao de gas de sintese. / Driven by the demand for clean energy sources, arise chemical-looping combustion - CLC, and chemical-looping reforming - CLR. CLC and CLR are chemical processes for oxidation of gaseous hydrocarbons. Both of them use the action of catalysts, here called oxygen carriers (OC), which transfers oxygen from the air to the fuel (in this case methane), avoiding the direct contact between the two gases for various reasons. The OC\'s are composed of metal oxides in the form of fine power, circle continuously between two fluidized bed reactors (fuel reactor and air reactor), suffering successive cycles of reduction and oxidation. The two processes differ in relation to the products; the aim of CLC is generation of energy (heat), through the complete oxidation of the fuel, resulting in a mixture of CO2 and H2O, which can be easily separated by condensation. In the case of CLR, the oxidation occurs partially, resulting in synthesis gas, a mixture of H2 and CO. The CLC processes shows advantages when compared to other traditional processes for capture of CO2, because it is not necessary to use secondary processes for gas separation, saving energy, besides the fact of no NOx is generated. This work describes the preparation of two series of materials via dry impregnation, which are composed of 2, 4 and 8% w/w niobium oxide or nickel oxide, supported on commercial alumina, with high specific surface area. The materials were characterized by the techniques of helium pycnometry, nitrogen volumetry, mercury intrusion porosimetry, DRX, MEV, TPR 5% H2/N2 analyzed with TCD in ChemBet, TPR 5% CH4/Ar and TPO 5% O2/Ar, being the changes in mass and heat analyzed in a thermogravimetric balance (TGA/DSC) coupled to a mass spectrometer permitting the analysis of the generated gases. The different oxygen carriers were tested in a fixed bed reactor, evaluated in different experimental conditions, such as operation temperature, flow rate of gaseous reactants, methane concentrations, addition of CO2 and H2O to the fuel. The products of the reaction in the fixed bed reactor were analyzed by gas chromatography and mass spectrometry. The results show that: the carbon deposits over the catalysts can be drastically reduced by addition of oxidizing mixture together to the fuel and these studied oxides have a potential industrial application, showing selectivity to reforming of methane with consecutive synthesis gas production.

[pt] Este trabalho apresenta os resultados de um modelo matemático proposto para a carbocloração de pentóxido de nióbio com uma corrente de cloro gasoso em presença de carbono sólido como agente redutor. O modelo é baseado na equação de conservação de massa unidimensional em regime transitório. Soluções desta equação, acompanhada das condições de contorno e inicial, foram obtidas através do método de diferenças finitas. Uma análise estatística por distribuição t-student, dos valores obtidos utilizando o modelo de otimização Nelder e Mead, foi empregado neste estudo. O modelo representa resultados obtidos experimentalmente em um estudo anterior, referentes à conversão do pentóxido de nióbio em pentacloreto de nióbio gasoso por meio de um programa computacional para PC utilizando a linguagem Visual Basic for Applications (VBA). Os resultados experimentais apresentam uma boa concordância com os obtidos com o modelo e permitem representar de forma satisfatória o mecanismo reacional observado, incorporando os efeitos das variáveis envolvidas. Foram ainda determinadas a constante cinética e a difusividade efetiva para as diferentes variações de teor de carbono e porosidade nas temperaturas de 700 graus Celsius e 800 graus Celsius, para um fluxo de gás e altura da amostra constante. Observou-se que a melhor conversão do pentóxido de nióbio (96,5 por cento) obtém-se para 800 graus Celsius, 28 por cento de porosidade e 9 por cento de carbono. O tipo de controle é por difusão. / [en] This study presents the results of a mathematical model proposed for carbochlorination of niobium pentoxide under a stream of chlorine gas in the presence of solid carbon as reducing agent. The model is based on one-dimensional unsteady state regime considering kinetic, diffusion and mass conservation. Solutions for this equation, associated with initial and boundary conditions were obtained using the method of finite differences. In this study, the Nelder and Mead optimization model was used and t-Student’s statistics was applied for goodness of fit analysis. The data obtained experimentally in a previous study, concerning the conversion of niobium pentoxide into niobium pentachloride gas, was processed using a computer software written for an Excel platform on Visual Basic for Applications (VBA). It was found that the experimental results were in accordance with the models outputs, allowing satisfactory representation of the observed reaction mechanism, incorporating the effects of the intervening variables. It was also determined the kinetic constant and the effective diffusivity for the different levels of carbon content and porosity, at temperatures of 700 Celsius degrees and 800 Celsius degrees for a specified gas flow and sample height. It was observed that the best conversion of the niobium pentoxide (96.5 per cent) is obtained at 800 Celsius degrees for 28 per cent porosity and 9 per cent carbon, for diffusion control.

O material SiO2/Nb2O5 (SiNb) foi preparado pelo método sol-gel e empregado como adsorvente para remoção do corante Violeta Cristal. O material foi caracterizado utilizando isotermas de adsorção/dessorção de nitrogênio, espectroscopia FTIR, pHpzc, e SEM-EDS. A análise isotérmica de N2 revelou a presença de micro e mesoporos na amostra de SiNb com área superficial específica de 747 m2g−1. No processo de adsorção do corante foram avaliados parâmetros como pH, temperatura, tempo de contato, e concentração do corante no processo. O valor de pH inicial da solução do corante que levou a uma máxima adsorção foi 7. A cinética de adsorção e equilíbrio para a adsorção do corante foram representadas por ordem-geral e Liu, respectivamente. A capacidade máxima de adsorção do corante com o adsorvente SiNb, na temperatura de 303K, foi de 116mg g-1. Dois efluentes de corantes foram simulados e usados para verificar a aplicabilidade do material SiNb para tratamento de efluentes, sendo que o adsorvente se mostrou muito eficiente na descoloração desses efluentes. / In this dissertation, SiO2/Nb2O5 (SiNb) material was prepared using sol–gel method and employed as adsorbent for removal of crystal violet dye (CV). The material was characterized using nitrogen adsorption–desorption isotherms, FTIR spectroscopy, pHpzc, and SEM-EDS. The analysis of N2 isotherms revealed the presence of micro- and mesopores in the SiNb sample with specific surface area 747 m2 g−1. For the dye adsorption process, variations of parameters such as of pH, temperature, contact time, and concentration of dye of the process were evaluated. The optimum initial pH of the CV dye solution was 7.0. The adsorption kinetic and equilibrium data for CV adsorption were suitably represented by the general-order and Liu models, respectively. The maximum adsorption capacity of the CV dye by SiNb was achieved at 303 K, which attained 116 mg g−1at this temperaure. Dye effluents were simulated and used to check the applicability of the SiNb material for treatment of effluents – the material showed very good efficiency for decolorization of dye effluents.

O material SiO2/Nb2O5 (SiNb) foi preparado pelo método sol-gel e empregado como adsorvente para remoção do corante Violeta Cristal. O material foi caracterizado utilizando isotermas de adsorção/dessorção de nitrogênio, espectroscopia FTIR, pHpzc, e SEM-EDS. A análise isotérmica de N2 revelou a presença de micro e mesoporos na amostra de SiNb com área superficial específica de 747 m2g−1. No processo de adsorção do corante foram avaliados parâmetros como pH, temperatura, tempo de contato, e concentração do corante no processo. O valor de pH inicial da solução do corante que levou a uma máxima adsorção foi 7. A cinética de adsorção e equilíbrio para a adsorção do corante foram representadas por ordem-geral e Liu, respectivamente. A capacidade máxima de adsorção do corante com o adsorvente SiNb, na temperatura de 303K, foi de 116mg g-1. Dois efluentes de corantes foram simulados e usados para verificar a aplicabilidade do material SiNb para tratamento de efluentes, sendo que o adsorvente se mostrou muito eficiente na descoloração desses efluentes. / In this dissertation, SiO2/Nb2O5 (SiNb) material was prepared using sol–gel method and employed as adsorbent for removal of crystal violet dye (CV). The material was characterized using nitrogen adsorption–desorption isotherms, FTIR spectroscopy, pHpzc, and SEM-EDS. The analysis of N2 isotherms revealed the presence of micro- and mesopores in the SiNb sample with specific surface area 747 m2 g−1. For the dye adsorption process, variations of parameters such as of pH, temperature, contact time, and concentration of dye of the process were evaluated. The optimum initial pH of the CV dye solution was 7.0. The adsorption kinetic and equilibrium data for CV adsorption were suitably represented by the general-order and Liu models, respectively. The maximum adsorption capacity of the CV dye by SiNb was achieved at 303 K, which attained 116 mg g−1at this temperaure. Dye effluents were simulated and used to check the applicability of the SiNb material for treatment of effluents – the material showed very good efficiency for decolorization of dye effluents.

Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-09-21T18:57:01Z No. of bitstreams: 1 TeseLKSH.pdf: 62711757 bytes, checksum: dd2b481497af4493346131729910c613 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:36:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLKSH.pdf: 62711757 bytes, checksum: dd2b481497af4493346131729910c613 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:36:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLKSH.pdf: 62711757 bytes, checksum: dd2b481497af4493346131729910c613 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T18:36:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLKSH.pdf: 62711757 bytes, checksum: dd2b481497af4493346131729910c613 (MD5) Previous issue date: 2015-12-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Defects play a fundamental issue on physical properties of wide bandgap semiconductors (WBS) due to the possibility of application in high temperature. This work shows the features of the defects in di erent kind of WBS grown/synthesized by solid state reaction, Pechini method and Molecular Beam Epitaxy. First we investigated the structural and optical properties of erbium- and manganese-doped strontium aluminates (SrAl2O4). The fundamental optical transitions due to Er3+ and Mn2+ are typical features of the well-diluted doping process. A signi cant enhancement of the Er3+ optical emission band at 1530 nm was observed when the matrix is co-doped with Mn. A model of energy transfer mechanism from Mn2+ to Er3+ is proposed to explain the experimental results. We present also the e ect of preparation and annealing conditions on the properties of Nb2O5. The increase of oxygen vacancies causes an inrreversible phase transition from pseudohexagonal to orthorhombic phase, and they are responsible for the increase in the e ective magnetic moments related to paramagnetic behavior. Finally, we explore the e ects of the interfaces imperfections of quantum wells of cubic GaN alloys. An indication of localized states in low temperature is observed. A decrease of this e ects happens when we increase the number of interfaces. Furthermore, magneto-PL measurements show a higher spin polarizations in the donor-acceptor impurities in the bulk of c-GaN corroborate for the importance of the defects. This work shows that the defects engineering in WBS are fundametal for developing new technologies in spintronics and optoelectronic eld. / Os defeitos em semicondutores acarretam mudanças nas propriedades físicas do material, tendo uma grande importância nos semicondutores que possuem alta energia de gap devido à possibilidade de aplicação em alta temperatura. No presente trabalho, estudamos as características atribuídas à presença de defeitos em diferentes semicondutores de gap largo, crescidos/sintetizados por reação de estado sólido, método de Pechini e epitaxia de feixes moleculares. Primeiramente, investigamos as propriedades ópticas e estruturais do aluminato de estrôncio (SrAl2O4) dopado com érbio e co-dopado com manganês. Neste caso, um aumento na emissão do Er3+ na região do infravermelho (1530 nm) foi observado na matriz com co-dopagem de manganês. Atribuímos este efeito ao mecanismo de transferência de energia do íon de Mn2+ para o Er3+. Também estudamos os efeitos das condições de preparação e tratamento térmico nas propriedades de pentóxido de nióbio (Nb2O5). Nossa investigação, mostra que vacâncias de oxigênio causam transições irreversíveis da fase pseudo-hexagonal para a ortorrômbica. Além disso, esses defeitos são responsáveis por um acréscimo de momentos magnéticos efetivos, relacionados com o comportamento paramagnético. Por último, averiguamos os efeitos de imperfeições entre as interfaces de poços quânticos de ligas de nitreto de gálio cúbico (cGaN). Esse estudo indicou uma diminuição de estados localizados, em baixa temperatura, com a mudança na quantidade de interfaces do QW. No caso do c GaN bulk, foi observado uma maior polarização de spin na emissão óptica da impureza doadora-aceitadora. Este trabalho evidencia a importância da engenharia de defeitos em semicondutores de gap largo para o aperfeiçoamento de tecnologias ligadas à área de optoeletrônica e spintrônica.