Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss von Defekten auf die Eigenschaften von Ferrit-Dünnfilmen untersucht. Die Dünnfilme wurden mit Hilfe von gepulster Laserabscheidung bei verschiedenen Züchtungsparametern hergestellt. Durch Variation der Substrattemperatur und des Sauerstoffpartialdrucks wurden Dünnfilme verschiedener kristalliner Qualität gezüchtet. Diese wurden hinsichtlich ihrer chemischen Komposition mit Hilfe von energie-dispersiver Röntgenspektroskopie und Röntgenphotoelektronenspektroskopie untersucht. Durch Korrelation der Ergebnisse mit Messungen zum zirkularen magnetischen Röntgendichroismus, konnte eine partielle Inversion der Spinellstruktur nachgewiesen werden. Der Grad der Inversion ist höher für geringe Abscheidetemperaturen. Für diese defektreichen Dünnfilme zeigen Röntgenbeugungsuntersuchungen eine geringere kristalline Ordnung der Dünnfilme. Die strukturellen Defekte haben einen maßgeblichen Einfluss auf die elektrischen und magnetischen Eigenschaften der Ferrit-Dünnfilme. So zeigen die Ferrit-Dünnfilme für geringe Züchtungstemperaturen eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit, während Dünnfilme, die bei hohen Substrattemperaturen gezüchtet wurden, isolierend sind. Die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit kann auf thermisch aktivierte Hopping-Leitung oder die Leitung zwischen Clustern, die in einer Matrix eingebettet sind, zurückgeführt werden. Die magnetischen Eigenschaften von Zinkferrit-Dünnfilmen werden maßgeblich durch Defekte in der Spinellstruktur bestimmt, da es nominell in der normalen Spinellstruktur kristallisiert und daher antiferromagnetisch ist. Die partielle Inversion der Eisen- und Zinkionen führt zu Ferrimagnetismus in den Zinkferrit-Dünnfilmen, der mit Hilfe von SQUID-Messungen in dieser Arbeit eingehend untersucht wurde. Durch Korrelation der Ergebnisse der verschiedenen Untersuchungsmethoden konnten Rückschlüsse auf die dominierenden Defekte in den Ferrit-Dünnfilmen geschlossen werden. So sind zum einen Defekte auf atomarer Skala, wie Antisite-Defekte und divalenten Fe-Ionen für die erhöhte elektrische Leitfähigkeit und die größere Magnetisierung der defektreichen Dünnfilme verantwortlich. Zum anderen können ausgedehnte Defekte, im Speziellen Cluster, die in einer amorphen Matrix eingebettet sind, nicht ausgeschlossen werden.

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / In this study, the synthesis of the nickel ferrite composite/carbon nanotubes was accomplished through two different routes: conventional solvothermal method and solvothermal method assisted by microwave. The influence of the synthesis route into material's physical properties was investigated. Furthermore, the nickel ferrite, without carbon nanotubes presence, was synthesized by the solvothermal method assisted by microwave. The obtained materials were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), surface area and adsorption-desorption measurements by the Brunauer-Emmett-Teller method (BET), Differential Thermal Analysis (TGA) and Raman spectroscopy The materials produced were used as photo-Fenton catalysts for heterogeneous reactions, aiming the degradation of an organic dye (Acid Red 27) under the irradiation of visible light. The assays were performed in order to analyze the different process variables, citing pH, dye concentration, the mass of the catalyst and the hydrogen peroxide aliquot. The reactions rates constants were determined only for the material obtained through the route assisted by microwave, since the two composites present similar physical properties, and therefore we chose this composite , once the synthesis is performed in less time (30 minutes versus 20 hours the conventional method). The photo-Fenton reaction assays indicate that this composite has effective performance into degradation of organic pollutants in solution, with total color removal in 60 minutes of reaction for Acid Red dye concentration of 50 mg.L-1. / Neste trabalho foi realizada a síntese do compósito de ferrita de níquel/ nanotubos de carbono por duas rotas distintas: método solvotérmico convencional e método solvotérmico assistido por micro-ondas. A influência da rota de síntese sobre as propriedades físicas do material foi investigada. Além disso, ferrita de níquel sem presença de nanotubos de carbono foi sintetizada pelo método solvotérmico assistido por micro-ondas. Os materiais obtidos foram caracterizados por difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), área superficial e medições de adsorção-dessorção pelo método Brunauer-Emmet-Teller (BET), análise térmica diferencial (TGA/DTG) e espectroscopia RAMAN. Os materiais produzidos foram utilizados como catalisadores em reações de foto-Fenton heterogêneo, visando à degradação de um corante orgânico (Vermelho Ácido 27) sob a irradiação de luz visível. Os ensaios foram realizados de modo a se analisar diferentes variáveis do processo, citando-se pH, concentração de corante, massa de catalisador e alíquota de peróxido de hidrogênio. As constantes de velocidade das reações foram determinadas apenas para o material obtido pela rota assistida por micro-ondas, visto que os dois compósitos apresentam propriedades físicas idênticas e, portanto optou-se por este compósito, uma vez que a síntese é realizada em menos tempo (30 minutos contra 20 horas do método convencional). Os ensaios de reação de foto-Fenton apontam que esse compósito tem desempenho efetivo para a degradação de poluente orgânico em solução, com remoção total de cor em 60 min de reação para o corante Vermelho Ácido 27, em concentração de 50 mg.L-1.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2018-05-25T14:22:20Z No. of bitstreams: 1 ANGÉLICA SOARES DA SILVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2014..pdf: 908548 bytes, checksum: 27e82fc2df5f8190bf2ee0b7b20117e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-25T14:22:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANGÉLICA SOARES DA SILVEIRA - DISSERTAÇÃO PPGSA PROFISSIONAL 2014..pdf: 908548 bytes, checksum: 27e82fc2df5f8190bf2ee0b7b20117e8 (MD5) Previous issue date: 2014-08 / A tendência do aproveitamento integral de resíduos da agroindústria, tais como: a casca de arroz, as fibras da casca de coco, bagaço da cana de açúcar, dentre outros, vem sendo uma necessidade e, ao mesmo tempo, um desafio tecnológico e ambiental para a indústria moderna e a sociedade. Por isso, esta pesquisa versa sobre o comportamento do resíduo da agroindústria (cascas de arroz), como suporte catalítico na impregnação da ferrita de níquel (NiFe2O4), para a síntese de biodiesel pelo método da hidroesterificação. As cascas de arroz foram calcinadas por 3h nas temperaturas de 500, 700 e 1000 ºC, e, em seguida, impregnadas com a Ferrita de Níquel (NiFe2O4) a 110 ºC, resultando nos catalisadores identificados por: NiFe2O4-CCA 500 ºC, NiFe2O4-CCA 700 ºC e NiFe2O4-CCA 1000 ºC. Os biodieseis foram sintetizados, separadamente, utilizando os referidos catalisadores através do método de hidroesterificação, no qual envolve as etapas de hidrólise, seguida da esterificação. Esta ultima etapa, foi realizada na razão óleo de algodão/álcool etílico de 1:6 com 1% do catalisador obtido, a 200 ºC por 2h. Os resultados apontaram que as propriedades físico-químicas, índices de acidez e viscosidade, estão dentro dos limites permitidos pela Legislação Brasileira, Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustível (ANP), sendo que, o biodiesel sintetizado pelo catalisador a 500 ºC obteve os menores índices de acidez e viscosidade. As Curvas TG e DTG evidenciaram de três (BCat 500 ºC) a quatro (BCat 700 e 1000 ºC) etapas de decomposição térmica, atribuídas à volatilização e/ou decomposição dos ésteres de ácidos graxos etílicos (principalmente dos seus maiores componentes linoleato e oleato de etila). Essas curvas mostraram, ainda, temperaturas de estabilidade de cada produto, sendo o BCat 1000 ºC o mais estável em relação aos demais, atingindo temperatura de 226 ºC, proporcionando maior segurança ao biocombustível, no que concerne ao processo de armazenamento. Os espectros de absorção na região do infravermelho confirmaram a presença dos ésteres de ácidos graxos etílicos de banda vibracional com forte intensidade em 1749,7 cm-1. Em síntese, os resultados obtidos demonstraram ser satisfatórios, para o viés do objetivo, propondo uma alternativa de aplicação do resíduo da agroindústria (casca de arroz), a fim de reduzir um problema ambiental gerado por este no setor. / The tendency of comprehensive utilization of agro-industrial residues such as rice husk, the fibers of the coconut husk, bagasse of sugar cane, among others, has been a need and at the same time, a technological and environmental challenge for modern industry and society. Therefore this research deals with the agribusiness residue behavior (rice husks), as a catalyst support in the impregnation of nickel ferrite (NiFe2O4), for the biodiesel synthesis by the method of hidroesterification. The rice husks were calcined by 3 h at 500, 700 and 1000 ° C, and then impregnated with ferrite Nickel (NiFe2O4) at 110 °C, resulting in the catalysts identified by NiFe2O4-CCA 500 °C, NiFe2O4-CCA 700 ºC and NiFe2O4-CCA 1000 ºC. The biodiesels were synthesized separately using these catalysts by the method of hidroesterification, which involves the hydrolysis steps, followed by esterification. This last step was performed on reason cotton oil / ethanol 1:6 with 1% of the catalyst obtained, at 200 ° C by 2 h. The results showed that the physicochemical properties, acidity and viscosity levels, are within the limits allowed by Brazilian Legislation, the Petroleum, Natural Gas and Biofuels National Agency (ANP), since biodiesel synthesized by the catalyst at 500 °C presented the lowest levels of acidity and viscosity. The TG and DTG curves showed three (BCat 500 ºC) to four (BCat 700 and 1000 °C) steps of thermal decomposition, attributed to volatilization and /or decomposition of the ethyl fatty acids esters (mainly of its biggest linoleate and ethyl oleate components). These curves also showed temperature stability of each product, with the BCat 1000 °C more stable compared to the other, reaching a temperature of 226 ºC providing increased safety to the biofuel regarding to the storage process. Absorption spectra in the infrared region confirmed the presence of ethyl fatty acids esters with vibrational band with strong intensity at 1749.7 cm-1. In summary, the results proved demonstrated to be satisfactory for the purpose of the aim, offering an alternative of implementation of agribusiness residue (rice husks) to reduce an environmental problem generated by it in this sector.

This thesis describes the convenient routes and the preparation conditions (temperature, oxygen partial presssure) which lead to the formation of single phase materials within the quaternary system Cu-Ni-Fe-O. The investigated compositions are the solid solutions CuxNi1-xFe2O4, the ferrites occurring in the phase triangle Cu0.5Ni0.5Fe2O4 -Cu0.9Fe2.1O4 - Cu0.5Fe2.5O4 and some copper-nickel oxide solid solutions. Three synthesis routes have been used, namely (i) the preparation and the thermal decomposition of freeze-dried carboxylate precursors, (ii) the preparation and the oxidation of intermetallic phases and (iii) the preparation and the heat treatment in air of mixed oxide/metallic powders. The thermal decomposition of freeze-dried Cu-Ni-Fe formate has been found as a suitable method for preparing single spinel phases within the Cu-Ni-Fe-O system. In comparison with the conventional solid state reaction, the required temperature is much lower. Concerning the solid solution CuxNi1-xFe2O4 , a single phase spinel is formed at 1000¢XC for x < 0.7; for CuO is identified as second phase. In this latter range the formation of a pure phase required an increase of the iron content in the mixture. The other single spinel phases in the phase triangle Cu0.5Ni0.5Fe2O4 - Cu0.9Fe2.1O4 - Cu0.5Fe2.5O4 have been synthesized under special synthesis p(O2)/T-conditions. For copper ferrites Cu1-xFe2+xO4 with x ?­ 0.1, 0.2, 0.33, 0.4 and 0.5, the change in the conductivity with the temperature is irreversible. The deviation from the linearity of the conductivity ?ã as a function of the temperature occurs due to the thermal history of these samples. The saturation magnetic moment (nB) at 5K, of some synthesized CuxNi1-xFe2O4 compounds has been determined. It has been found that nB increases with the nickel content in the ferrite sample.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss von Defekten auf die Eigenschaften von Ferrit-Dünnfilmen untersucht. Die Dünnfilme wurden mit Hilfe von gepulster Laserabscheidung bei verschiedenen Züchtungsparametern hergestellt. Durch Variation der Substrattemperatur und des Sauerstoffpartialdrucks wurden Dünnfilme verschiedener kristalliner Qualität gezüchtet. Diese wurden hinsichtlich ihrer chemischen Komposition mit Hilfe von energie-dispersiver Röntgenspektroskopie und Röntgenphotoelektronenspektroskopie untersucht. Durch Korrelation der Ergebnisse mit Messungen zum zirkularen magnetischen Röntgendichroismus, konnte eine partielle Inversion der Spinellstruktur nachgewiesen werden. Der Grad der Inversion ist höher für geringe Abscheidetemperaturen. Für diese defektreichen Dünnfilme zeigen Röntgenbeugungsuntersuchungen eine geringere kristalline Ordnung der Dünnfilme. Die strukturellen Defekte haben einen maßgeblichen Einfluss auf die elektrischen und magnetischen Eigenschaften der Ferrit-Dünnfilme. So zeigen die Ferrit-Dünnfilme für geringe Züchtungstemperaturen eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit, während Dünnfilme, die bei hohen Substrattemperaturen gezüchtet wurden, isolierend sind. Die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit kann auf thermisch aktivierte Hopping-Leitung oder die Leitung zwischen Clustern, die in einer Matrix eingebettet sind, zurückgeführt werden. Die magnetischen Eigenschaften von Zinkferrit-Dünnfilmen werden maßgeblich durch Defekte in der Spinellstruktur bestimmt, da es nominell in der normalen Spinellstruktur kristallisiert und daher antiferromagnetisch ist. Die partielle Inversion der Eisen- und Zinkionen führt zu Ferrimagnetismus in den Zinkferrit-Dünnfilmen, der mit Hilfe von SQUID-Messungen in dieser Arbeit eingehend untersucht wurde. Durch Korrelation der Ergebnisse der verschiedenen Untersuchungsmethoden konnten Rückschlüsse auf die dominierenden Defekte in den Ferrit-Dünnfilmen geschlossen werden. So sind zum einen Defekte auf atomarer Skala, wie Antisite-Defekte und divalenten Fe-Ionen für die erhöhte elektrische Leitfähigkeit und die größere Magnetisierung der defektreichen Dünnfilme verantwortlich. Zum anderen können ausgedehnte Defekte, im Speziellen Cluster, die in einer amorphen Matrix eingebettet sind, nicht ausgeschlossen werden.