Camadas de fosfato tricatiônico são largamente utilizadas na indústria automotiva como proteção contra corrosão e adesão de revestimentos orgânicos ao substrato de aço. A combinação do fosfato e revestimento proporciona à superfície metálica, alta durabilidade à corrosão. Porém a camada cristalina obtida com este tipo de fosfato apresenta poros entre os cristais, expondo o substrato metálico ao ambiente corrosivo, tornando importante um tratamento de passivação após fosfatização. O tratamento comercial de fosfatização tricatiônico e subsequente passivação envolvem o uso de elementos tóxicos, tais como níquel e cromo hexavalente, produzindo resíduos que são prejudiciais ao ambiente e seu uso têm sido cada vez mais proibido. O objetivo do presente estudo é investigar o efeito da troca do níquel, no processo de fosfatização, pelo composto de nióbio (oxalato de nióbio e amônio) com relação à resistência à corrosão do aço fosfatizado. Esta investigação foi realizada através de métodos eletroquímicos, utilizando-se principalmente ensaios de polarização potenciodinâmica e técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE); como também ensaios de névoa salina. Para caracterização superficial das camadas de fosfato foram adotadas, entre outras, as análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e difração de raios-X. Foram adotados dois tipos de banho de fosfato tricatiônico. Inicialmente utilizou-se uma composição de banho preparada em laboratório baseada em formulação usada por indústria de eletrodomésticos. Posteriormente foi adotado um banho com composição típica da indústria automotiva, especialmente preparado para estudos sem a presença do níquel. Os resultados dos testes eletroquímicos mostraram que a camada de fosfato obtida em solução contendo nióbio (zinco, manganês e nióbio) produziu melhor proteção contra corrosão do substrato, comparativamente àquela obtida em banho contendo níquel (zinco, manganês e níquel). O ensaio de névoa salina, por outro lado, sugeriu um desempenho similar com relação à corrosão para estes dois tipos de camadas de fosfato. O oxalato de nióbio e amônio parece apresentar um efeito de passivação mesmo quando usado em banhos de fosfatização. Mas como agente de passivação para aço carbono fosfatizado, os resultados apontaram para a necessidade de se realizar novas pesquisas. / Tricationic phosphate layers are largely used in the automotive industry for corrosion protection and coatings adhesion to the steel substrate. The combination of phosphate and coating provides to the metallic surface long life protection against corrosion. The crystalline phosphate layer however presents porosities that exposes the metallic substrate to the corrosive environment and, consequently, a passivating treatment subsequent to phosphating is advisable. The commercial treatments of tricationic phosphating and subsequent passivation involve the use of toxic elements, such as nickel and hexavalent chromium, producing residues that are harmful to the environment and their use is being increasingly prohibited. The aim of the present study is to investigate the effect of replacement of nickel in the phosphating process by a niobium compound (ammonium niobium oxalate) on the corrosion resistance of the phosphated steel. The corrosion resistance evaluation of the phosphated steel was investigated by electrochemical methods, mainly polarization tests and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and salt spray tests. Characterization of the phosphate layer was also carried out by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction. Two types of tricationic phosphate baths were adopted. Initially, a laboratory prepared type based on the composition used in the electro domestic industry was utilized. Subsequently, another bath with a composition typical of the automotive industry, but specially prepared for this study with no nickel, was used. The results from electrochemical tests showed that the phosphate layer obtained in the niobium containing solution (zinc, manganese and niobium) produced better corrosion protection of the substrate comparatively to that produced in the nickel containing one (zinc, manganese and nickel). The salt spray tests, on the other hand, suggested similar corrosion performance for the samples with the two types of phosphate layers. The oxalate of niobium and ammonium seems to present a passivating effect when it is used in the phosphating bath. But to passivating effect the results pointed out to the need to carry out further research on the effect of niobium compound as a passivating agent for phosphated carbon steel.

Amostras de nióbio de alta pureza na forma de monocristais, bicristais e policristais foram retiradas de seções longitudinais de lingotes fundidos por feixe eletrônico. As amostras foram deformadas via extrusão em canal angular (ECAE - Equal Channel Angular Extrusion) em temperatura ambiente até 8 passes, utilizando a rota Bc numa matriz com ângulo de intersecção entre os canais de  = 90º. As amostras foram caracterizadas em termos da evolução microestrutural e da textura de deformação. A caracterização microestrutural foi realizada com o auxílio de microscopias ótica, eletrônica de varredura e eletrônica de transmissão, além de medidas de difração de elétrons retroespalhados (EBSD) para determinação da microtextura e da mesotextura. Medidas de microdureza Vickers foram realizadas para acompanhar o encruamento e o amolecimento das amostras. Um outro monocristal de nióbio foi deformado em 1 passe via ensaio interrompido, utilizando uma matriz com ângulo  = 120º, a fim de estudar a evolução da textura durante a passagem pelo canal de ECAE. A textura foi determinada por meio de difração de raios X e comparada com os dados da literatura para materiais deformados via ECAE com estrutura CCC e também com as texturas simuladas pelo modelo VPSC (visco-plastic self-consistent). No estudo comparativo numa escala maior (monocristal e policristal), verificou-se que houve um refinamento microestrutural significativo após 8 passes. O espaçamento médio entre os contornos de alto ângulo medido perpendicular à direção de extrusão foi próximo nos dois casos (500 nm), maior que o observado para o monocristal deformado numa escala menor (440 nm). Os resultados mostram ainda que os grãos do policristal deformado são mais equiaxiais que os do monocristal. Amostras foram recozidas isotermicamente para avaliar o comportamento frente ao engrossamento microestrutural. Os resultados mostram que o engrossamento torna-se apreciável, em geral, a partir de 500oC com a ocorrência de recristalização descontínua. Acima de 700oC, o crescimento normal de grão passa a ser o principal mecanismo de engrossamento microestrutural. Efeitos de orientação importantes foram observados no bicristal nos estados encruado e recozido. / High-purity niobium single crystals, bicrystals and polycrystals were cut out from longitudinal sections of ingots processed by electron beam melting. Samples were deformed by Equal Angular Channel Extrusion (ECAE) at room temperature up to 8 passes, using the route Bc with a die angle  = 90o. Samples were characterized in terms of their microstructural evolution and deformation textures. Microstructural characterization was performed using optical, scanning electron, and transmission electron microscopies, as well as electron-backscatter diffraction measurements (EBSD) to determine both microtexture and mesotexture. Vickers microhardness testing was performed to follow hardening and softening behaviors in the samples. Another single crystal was deformed by 1 pass in an interrupted ECAE experiment using a die angle  = 120o to follow the changes in texture through the extrusion channel. Texture was determined by X ray diffraction and compared with those reported in the literature for deformed bcc materials and also with those predicted using the viscoplastic self-consistent model (VPSC). A comparative study in a larger scale (single and polycrystals) was also performed. It was observed that there is a significant refinement of the microstructure after 8 passes. The average spacing between high angle boundaries perpendicular to extrusion direction was close in the two cases (500 nm), larger than observed in the single crystal deformed in a smaller scale (440 nm). Results also show that ultrafine grains of the deformed polycrystal are more equiaxial compared to those found in the deformed single crystal. Samples were annealed to evaluate their behavior regarding microstructural coarsening. Results show that coarsening becomes noticeable at temperatures higher than 500oC by means of discontinuous recrystallization. Above 700oC, normal grain growth becomes the main microstructure coarsening mechanism. Important orientation effects were observed in the bicrystal in both deformed and annealed states.

As propriedades mecânicas de metais com estrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC), tais como nióbio e suas ligas, são alteradas de forma bastante significativa com a adição de elementos intersticiais pesados. Estes elementos intersticiais (oxigênio, nitrogênio e carbono) presentes na matriz metálica ocupam sítios octaedrais e constituem um dipolo elástico de simetria tetragonal, podendo produzir relaxações anelásticas. As amostras utilizadas foram policristais da liga Nb-Ti, contendo 0,3% em peso de Ti. As medidas de espectroscopia anelástica foram efetuadas usando um pêndulo de torção invertido, operando com freqüência da ordem de hertz, em um intervalo de temperatura entre 300 e 700 K, com taxa de aquecimento de 1 K/min. Esta dissertação apresenta estruturas de relaxação termicamente ativadas observadas em amostras da liga Nb - 0,3%pTi, contendo diferentes concentrações de oxigênio em solução sólida. Estas estruturas de relaxação foram atribuídas à reorientação induzida por tensão de átomos intersticiais em tomo de átomos da matriz metálica. Tais estruturas foram analisadas e foram encontrados os seguintes processos de relaxação: Nb-O, Ti-O, Nb-N e Nb-C. Os resultados mostraram também uma relação direta entre as intensidades das estruturas de relaxação e a concentração dos elementos intersticiais presentes nas amostras. / The mechanical properties of metals with body centered cubic (BCC) crystalline structure such as Nb and its alloys are modified of sufficiently significant form with the addition of heavy interstitial elements. These interstitial elements (oxygen, for example) present in the metallic matrix occupy octahedral sites and constitute an elastic dipole of tetragonal symmetry, being able to produce an elastic relaxation. The used samples were polycrystals of the Nb-Ti alloy, having 0.3 % in weight of Ti. The an elastic spectroscopy measurements were taken using an inverted torsion pendulum, operating with frequency of the order of hertz, in a temperature range between 300 and 700 K, with heating rate of 1 K/min. This dissertation shows thermally activated relaxation structures observed in samples of the Nb - 0.3wt.%Ti alloy, having different concentrations of oxygen in solid solution. These relaxation structures were attributed to stress induced ordering of interstitial atoms around the metallic matrix atoms. Such structures were analyzed and were found the following relaxation processes: Nb-O, Ti-O, Nb-N and Nb-C. The results had also shown a direct relation between the intensities of the relaxation structures and the concentration of interstitial elements in the samples.

O objetivo deste trabalho foi investigar o uso de NbCl5 como ácido de Lewis em síntese orgânica (reações de abertura de epóxidos, reações de Diels-Alder e substituição eletrofílica de ciclo-enonas no anel furano e em reações de formação de beta-cloro-enonas e beta-etóxi-enonas a partir de beta-dicetonas e seus derivados acetilados. O comportamento de vários epóxidos quando tratados com NbCl5 foi estudado. Em geral verificou-se que os epóxidos estudados reagem rapidamente com NbCl5, levando geralmente à formação de mais de um produto (cloridrinas, 1,2-dióis, produtos contendo resíduos de solvente, como também produtos de rearranjo foram obtidos). Foi realizado um estudo detalhado verificando o efeito da temperatura (t.a., 0ºC ou -78ºC) e da concentração molar de NbCl5 nessas reações, com relação ao tempo e rendimento das reações, e à composição dos produtos. Reações entre diferentes ciclo-enonas (dienófilos de baixa reatividade) com ciclopentadieno e furanos (dienos) foram realizadas na presença de NbCl5. As reações mostraram que o NbCl5 é um bom ácido de Lewis para ativar reações de Diels-Alder ou substituição eletrofílica do hidrogênio pela ciclo-enona no anel furano. O produto de Diels-Alder foi obtido apenas na reação entre a ciclo-hexenona e o dieno mais reativo (ciclopentadieno). Dienos menos reativos, furano e 2-metil-furano levaram à formação de produtos de substituição eletrofílica do hidrogênio pela ciclo-enona no anel furano. beta-Dicetonas e seus derivados acetilados foram convenientemente transformados em beta-cloro-enonas e beta-etóxi-enonas pelo tratamento com NbCl5, em uma única etapa e em bons rendimentos. Observamos que quando as reações são realizadas em Et2O ou CH2Cl2 como solventes, apenas beta-cloro-enonas são formadas. Contudo, usando EtOAc como solvente, os resultados dependem da estrutura do substrato: substratos alfa-metilados formam exclusivamente beta-cloro-enonas (como nos outros solventes), enquanto os outros substratos levam à formação de beta-etóxi-enonas ou de misturas de beta-cloro-enonas e beta-etóxi-enonas. / The aim of this work was to investigate the use of NbCl5 as Lewis acid in organic synthesis (opening of epoxide rings, Diels-Alder and electrophilic substitution of cycloenones in furan ring reactions and in the formation of beta-chloroenones and beta-ethoxyenones from beta-diketones and the corresponding acetylated derivatives. The behaviour of several epoxides when treated with NbCl5 was studied. In general it was verified that the studied epoxides react rapidly with NbCl5, giving, in most cases, more than one product (chlorohydrins, 1,2-diols, products containing solvent residues as well as rearrangement products were obtained). A detailed study was performed to verify the effect of the temperature (rt, 0ºC or -78ºC) and of the NbCl5 molar concentration in the composition of the products, yield and time required for the reactions. Reactions between different cycloenones (dienophiles of low reactivity) with cyclopentadiene and furans (dienes) were performed in the presence of NbCl5. The reactions showed that NbCl5 is a good Lewis acid for Diels-Alder or electrophilic substitution of the hydrogen by the cycloenone system in furan ring. The Diels-Alder product was obtained only in reaction between the cyclohexenone and the highly reactive diene (cyclopentadiene). Less reactive dienes such as furan and 2-methylfuran gave electrophilic substitution of hydrogen by the cycloenone system in the furan ring. beta-Diketones and the corresponding acetylated derivatives were conveniently transformed in beta-chloroenones or beta-ethoxyenones by treatment with NbCl5, in one step and in good yields. When the reactions were carried out with Et2O or CH2Cl2 as solvents, only beta-chloroenones were obtained. However, with EtOAc as solvent, the results depend on the structure of the substrate: alpha-methylated substrates gave exclusively beta-chloroenones (as in other solvents), while the other substrates gave beta-ethoxyenones or mixtures of beta-ethoxyenones and beta-chloroenones.

A exploração de fontes alternativas para a produção de energia e produtos químicos ganha cada vez mais relevância devido à crescente demanda mundial por energia, combustíveis e produtos sintéticos. Nesse contexto, a biomassa lignocelulósica passa a ser importante matéria prima e o uso de catalisadores heterogêneos uma via atrativa para a transformação química da biomassa. A associação do Ni com Nb2O5 é promissora para obtenção de um sistema catalítico multifuncional com propriedades ácidas e de hidrogenação. O Brasil é o maior produtor mundial de nióbio e possui enormes quantidades de biomassa lignocelulósica. Assim, o uso de catalisadores à base de nióbio para valorização da biomassa é uma maneira de se agregar ciência e tecnologia a estas matérias primas abundantes em nosso país. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de catalisadores heterogêneos de Ni/Nb2O5 para a exploração da biomassa lignocelulósica como matéria prima para produção de combustíveis e produtos químicos. Nb2O5 foi preparado por duas rotas de síntese, hidrólise básica (HB) que produziu um material amorfo com partículas sem morfologia definida e a síntese hidrotérmica (HT), que produziu um material cristalino com morfologia de nano-bastões. O método HT gerou uma nióbia estável em condições hidrotérmicas e com propriedades texturais e ácidas bastantes superiores do que HB. Foi depositado Ni (5, 10, 15 e 25% m/m) em Nb2O5 e através de experimentos de redução monitorados in situ por técnicas de luz síncrotron ficaram estabelecidas as condições de ativação como sendo temperatura de 320oC e tempo de isoterma de no mínimo 1 h sob fluxo de H2. Isso para obtenção de cristalitos pequenos de Ni0 (2 a 25 nm) e para preservar as propriedades estruturais do suporte. Os catalisadores foram avaliados em reações de hidrodesoxigenação de éter difenílico e o sistema Ni/Nb2O5(HT) apresentou atividade para hidrogenólise da ligações éter, hidrogenação do anel aromático e hidrodesoxigenação, apresentando conversão completa do substrato e seletividade maior que 99% para cicloexano, além de poder ser reciclado por cinco ciclos de reação. 15%Ni/Nb2O5(HT) foi ativo e apresentou boa estabilidade na hidrodesoxigenação de um substrato real de lignina e produziu uma mistura de cicloalcanos e álcoois cíclicos em fase líquida com potencial para ser utilizada como biocombustíveis devido a sua baixa razão O/C. Experimentos exploratórios de conversão de celulose indicaram que o sistema catalítico Ni/Nb2O5(HT) também apresenta potencial para obtenção de polióis e glicóis a partir da fração de carboidratos da biomassa. / The exploitation of alternative resources for the production of energy and chemical products is gaining more and more relevance due to the growing world demand for energy, fuels and synthetic products. In this context, lignocellulosic biomass become an important raw material and the use of heterogeneous catalysts a very attractive way for biomass chemical transformation. The association of Ni with Nb2O5 is promising for obtaining a multifunctional catalytic system with acidic and hydrogenation properties. Brazil is the world\'s largest producer of niobium and has enormous amounts of lignocellulosic biomass. So, the use of niobium-based catalysts for biomass valorisation is a way for adding science and technology to these abundant raw materials in our country. Thus, the aim of this work is the development of heterogeneous Ni/Nb2O5 catalysts for the exploitation of lignocellulosic biomass as raw material for the production of fuels and chemicals. Nb2O5 was prepared by two routes of synthesis, basic hydrolysis (HB) that produced an amorphous material with particles with non-defined morphology and hydrothermal (HT) synthesis that produced a crystalline material with morphology of nano-rods. The HT method produced a stable niobia in hydrothermal conditions and with textures and acidic properties quite higher than HB. Ni (5, 10, 15 and 25 wt.%) was deposited on Nb2O5 and by in situ experiments of reduction monitored by synchrotron light techniques the activation conditions were established as being temperature of 320oC for at least 1 h under H2 flow. This condition enables the production of small crystallites of Ni0 (2 at 25 nm) and for preserving the structural properties of the support. The catalysts were evaluated in hydrodeoxygenation reactions of diphenyl ether and the Ni/Nb2O5(HT) system showed activity for hydrogenolysis of the ether linkages, hydrogenation of aromatic rings and hydrodeoxygenation, converting the substrate completely with selectivity higher than 99% for cyclohexane and being recyclable for five reaction cycles. 15% Ni/Nb2O5(HT) was active for hydrodeoxygenation of a real lignin substrate and exhibited good stability, producing a mixture of cyclic cycloalkanes and alcohols in a liquid phase with potential to be used as biofuels due to their low O/C ratio. Exploratory experiments of cellulose conversion indicated that the Ni/Nb2O5(HT) catalyst also has the potential for obtaining polyols and glycols from the carbohydrate fraction of the biomass.

Não disponível / Not available

Nanopartículas (NPs) tem ganhado notoriedade crescente em aplicações biomédicas. Podendo ser constituídas de diversos materiais, NPs tem sido empregadas como agentes de contraste, na liberação direcionada e controlada de fármacos, em terapia para tratamento de câncer, em catálise heterogênea, entre outras aplicações. As nanopartículas magnéticas de óxido de ferro (MNP) destacam-se pela multiplicidade de aplicações, apesar de serem pouco caracterizadas quanto à toxicidade celular. Outras nanopartículas com excelente potencial são as constituídas de óxido de nióbio (NbONPs), as quais merecem atenção especial, pois o Brasil é detentor de 98% das reservas comercialmente viáveis deste elemento. Neste trabalho NPs destes dois metais de transição (ferro e nióbio) foram sintetizadas, almejando entender suas interações com materiais, biomoléculas e meios biológicos. Diversas metodologias foram desenvolvidas e testadas com intuito de otimizar a morfologia e o rendimento da preparação, resultando na escolha de decomposição térmica para MNP e, para NbONPs, escolheu-se a impregnação do óxido de nióbio sobre uma matriz de MNPs recobertas com sílica. No caso das MNPs, procedeu-se ao recobrimento das mesmas com lipídeos zwitteriônicos (Dioleilfosfatidilcolina (DOPC)) e carregados positivamente (Brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB)). Foram inicialmente caracterizadas as suas propriedades em diversos ambientes biológicos para posteriormente realizarmos ensaios de citoxicidade em queratinócitos humanos (HaCaT). Avaliamos também a degradação das NPs em diferentes pH, bem como, a interação das mesmas com membranas miméticas de vesículas gigantes unilamelares (GUVs - Giant Unilamellar Vesicles), com visualização microscópica. As MNPs recobertas com DODAB mostraram-se mais tóxicas para os queratinócitos em cultura e também causaram lise das GUVs. No caso das NbONPs, avaliou-se a acidez proveniente do Nb2O5 e o seu potencial em catálise heterogênea, bem como a avaliação da citotoxicidade em HaCaT revelou um potencial uso biomédico. / Nanoparticles (NPs) have received increasing attention in biomedical applications. NPs can be constituted by different materials and have been used as contrast agents, in drug delivery, in cancer therapy, in heterogeneous catalysis, among other applications. Magnetic iron oxide nanoparticles (MNP) are notable for their multiplicity of applications, although they are poorly characterized for cellular toxicity. Other nanoparticles with excellent potential are made of niobium oxide (NbONPs), which deserve special attention, since Brazil holds 98% of the commercially viable reserves of this element. In this Thesis, NPs of these two transition metals (iron and niobium) were synthesized, aiming to understand their interactions with materials, biomolecules and media biological. Several methodologies were developed and tested to optimize the morphology and yield of the preparation, resulting in the choice of thermal decomposition for MNPs and, for NbONPs, the impregnation of niobium oxide on a matrix of silica-coated MNPs. In the case of MNPs, they were also coated with lipid zwitterionics (Dioleoyl phosphocholine (DOPC)) and positively charged (Dimethyldioctadecylammonium bromide (DODAB)) lipids. Its properties were initially characterized in several biological environments for later cytotoxicity assays in human keratinocytes (HaCaT). It evaluated the degradation of the NPs in different pH, as well as their interaction with giant unilamellar vesicle (GUVs) mimetic membranes, with microscopic visualization. MNPs coated with DODAB were more toxic to keratinocytes in culture and caused lysis of GUVs. In the case of NbONPs, acidity from Nb2O5 was evaluated in heterogeneous catalysis, as well as the evaluation of HaCaT cytotoxicity revealed a potential biomedical use.

Orientador: Luiz Carlos da Silva Filho / Resumo: Derivados de cumarina representam uma grande e importante classe de produtos naturais com diversas atividades biológicas. Entretanto, com a eletrônica orgânica e a utilização de novos materiais como absorvedores de luz, derivados de cumarina têm despertado grande interesse da comunidade científica. As cumarinas possuem grande absorção na região visível e alto rendimento quântico de fluorescência, o que sugere ser um material promissor para aplicação como corantes em células solares. Entre os métodos de síntese de cumarina descritos na literatura, podemos citar a reação de Knoevenagel, Pechmann e Perkin. A reação multicomponente (RMC) é outro método de síntese dos derivados de cumarina e foi desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa. As RMCs ocorrem entre três ou mais reagentes em uma única etapa reacional, no mesmo frasco. Os compostos de interesse foram obtidos através dos reagentes de partida: 4-aminocumarina, derivados de aldeído e benzoilacetato de etila, catalisados por ácidos de Lewis. A reação ocorreu na presença de NbCl5, em N2, sob refluxo, em DCM, DCE, MeCN, MeOH ou THF durante 5, 24 ou 48 h. Essas foram as condições reacionais estudadas para se estabelecer protocolos de síntese para a formação dos produtos de interesse. Os resultados mais promissores foram obtidos em 24 h, com DCE e NbCl5, com rendimentos que variam entre 38 e 58%. As caracterizações ópticas mostraram um comprimento de onda de absorção em torno de 355 nm, emissão de fluorescência em torno de 420 nm... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Coumarin derivatives represent a large and important class of natural products with diverse biological activities. However, with organic electronics and the use of new materials as light absorbers, coumarin derivatives have aroused great interest from the scientific community. Coumarins have high absorption in the visible region and high fluorescence quantum yield, which suggests to be a promising material for application as dyes sensitized solar cells. Among the methods of coumarin synthesis described in the literature, we can mention the reaction of Knoevenagel, Pechmann and Perkin. The multicomponent reaction (MCR) is another method of synthesis of coumarin derivatives and was developed by our research group. MCRs occur between three or more reactants in a single reaction step, in the same flask. Compounds of interest were obtained from the starting reagents: 4-aminocoumarin, aldehyde derivatives and ethyl benzoylacetate, catalysed by Lewis acids. The reaction occurred in the presence of NbCl5, in N2, under reflux in DCM, DCE, MeCN, MeOH or THF for 5, 24 or 48 h. These were the reactional conditions studied to establish synthesis protocols for the formation of the products of interest. The most promising results were obtained in 24 h with DCE and NbCl5 with yields ranging from 38 to 58%. The optical characterizations showed an absorption wavelength around 355 nm, fluorescence emission around 420 nm and fluorescence quantum yield reaching 0.129%. Also, the reactants: furan-... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

O presente trabalho consiste na preparação e caracterização de filmes finos de óxido nióbio (Nb2O5) dopados com trifluoro metano sulfonato de lítio (CF3SO3Li). A adição do sal de lítio tem como objetivo verificar a influência do mesmo nas performances opto-eletroquímicas dos filmes de óxido de nióbio. Os sóis para deposição dos filmes foram preparados pelo processo sol-gel submetendo a mistura de NbCl5, butanol, ácido acético e o sal de lítio à irradiação ultra-sônica por alguns minutos. Em seguida, os filmes foram depositados pela técnica dip-coating sobre um substrato de vidro recoberto com camada condutora (ITO-Asahi). Os filmes foram então submetidos a um tratamento térmico entre 400&#176C e 600&#176C durante alguns minutos em atmosfera de ar. A reversibilidade eletroquímica destes filmes foi estudada através de voltametria cíclica e cronoamperometria. As medidas de transmissão ótica foram realizadas in-situ na região entre 350 e 800nm (ultravioleta ao visível). Análises microscópicas (MEV, EDX, AFM) foram feitas para verificar a textura, composição e a topografia dos filmes. Foram feitas também, medidas de espectroscopia de infravermelho para a caracterização dos sóis e análises térmicas (DTA/TGA) e difração de raios-X para os precipitados. O possível uso destes filmes em sistemas eletrocrômicos para aplicação em arquitetura foi estudado através de comparação com os resultados de transmissão ótica de vidros comuns. / Present work shows the preparation and characterization of niobium (V) oxide films (Nb2O5) doped with lithium trifluoromethanesulfonate (CF3SO3Li). The main objective of lithium salt addition was to verify its influence on the opto-electrochemical performance of the niobia films. Sols to deposition of the films were prepared by sol-gel process. The mixture of NbCl5 butanol, acetic acid and lithium salt was submitted to ultrasonic irradiation for some minutes. After, films were deposited by dip-coating on glass substrate re-covered with conductor layer (ITO-Asahi). Films were submitted to the thermal treatment between 400 and 600&#176C during some minutes in air atmosphere. The electrochemical reversibility of these films was studied by cyclic voltammetry and chronoamperometry. Their optical transmission measurements were performed in-situ in the UV-VIS range (between 350 and 800nm). Microscopic analysis (SEM, EDX, AFM) was made to check the texture, composition and topography of the films. Infrared spectroscopy measurements were made to sols characterizations and thermal analyses (TGA/ DTA) and X-ray diffraction to the precipitates. The possible use these films in architecture was studied by comparing with the optic transmission results of the common glass.

O objetivo do presente trabalho é avaliar a microestrutura e as propriedades da superliga MAR-M247 modificada com nióbio (composição nominal: 10,2% em peso Co; 10,2W; 8,5Cr; 5,6Al; 1,6Nb; 1,4Hf; 1,1Ti; 0,7Mo; 0,15C; 0,06Zr; 0,015B; Ni balanço) submetida a diferentes rotas de processamento (tratamento térmico, laser cladding e oxidação isotérmica). O material foi produzido por fusão por indução a vácuo na empresa Açotécnica S.A. (Jandira/SP). As amostras no estado bruto de fusão e tratadas termicamente (solubilização e envelhecimento em uma e duas etapas por diferentes temperaturas e tempos) foram analisadas por MEV e MEV-FEG com EDS. Também foram realizadas medidas de análise térmica diferencial (DTA), dureza, difração de raios X e simulações em Thermo-Calc, JMatPro e PandaT. Em outra parte desta tese, realizada no Instituto Superior Técnico em Lisboa/Portugal, as amostras da superliga MAR-M247(Nb) foram fundidas pela técnica de laser melting e caracterizadas por MEV-FEG, EDS, dureza e EBSD, além de diversos cálculos envolvendo os parâmetros de processo utilizados. Além disso, os experimentos de deposição de pós de NiCr, NiCrAl e NiCrAlY no substrato da superliga MAR-M247(Nb) utilizando a técnica de laser cladding permitiram calcular alguns parâmetros geométricos e analisar a microestrutura dos depósitos (MEV-FEG, EDS e medidas de dureza) após o processamento e os tratamentos térmicos. Na última parte desta tese, foram realizados ensaios de oxidação isotérmica a 1000°C por até 216 horas (ar estático) na superliga MAR-M247(Nb). As amostras oxidadas (superfície e seção transversal) foram analisadas por MEV, medidas por EDS (pontual, line scan e mapeamento) e difração de raios X, além de cálculos das constantes kp e n. Os resultados desta tese permitem comparar as temperturas solvus de ?\' (1210oC), solidus (1310oC) e liquidus (1360oC) obtidas por Thermo-Calc com as temperaturas solvus de ?\' (1238oC), de fusão incipiente (1281oC) e liquidus (1370oC) obtidas por experimentos de análise térmica diferencial para a superliga MAR-M247(Nb). A microestrutura da superliga MARM247(Nb) no estado bruto de fusão é dendrítica com carbetos de W, Ti, Nb e Hf nas regiões interdendríticas. O tratamento de solubilização a 1260°C por 8 horas foi escolhido como condição ideal, enquanto que o tratamento de envelhecimento a 980°C por 80 horas apresentou o maior tamanho de partícula de ?\'. O material fundido pela técnica de laser melting apresentou trincas devido à formação de regiões eutéticas ?/?\' de baixo ponto de fusão. A microestrutura dos depósitos de NiCr, NiCrAl e NiCrAlY as clad é dendrítica com a fase solução sólida ?-Ni(Cr), além de poros e óxidos/carbetos. O depósito de NiCrAlY possui fases ricas em ítrio. A amostra de NiCr tratada 1150oC por 50 horas não apresentou evidências de segregação enquanto que as amostras de NiCrAl e NiCrAlY apresentaram a fase ?\' precipitada fina e uniformemente após tratamento térmico a 1100 e 1150°C por 10 e 50 horas. A estrutura da camada óxida da superliga MAR-M247(Nb) submetida a ensaios de oxidação isotérmica a 1000°C por até 216 horas consiste de NiO na camada externa, Cr2O3, TiO2, CoO, espinélios de (Ni,Co)Cr2O4 e partículas de W20O58 e HfO2 na camada intermediária e Al2O3 na camada interna. Finalmente, conclui-se que a microestrutura e as propriedades da superliga MAR-M247(Nb) são alteradas quando as rotas de processamento (tratamento térmico, laser cladding e oxidação isotérmica) mudam. / The aim of this work is to evaluate the microstructure and the properties of the niobiummodified MAR-M247 superalloy (nominal composition: 10.2 weight percent of Co; 10.2W; 8.5Cr; 5.6Al; 1.6Nb; 1.4Hf; 1.1Ti; 0.7Mo; 0.15C; 0.06Zr; 0.015B; Ni balance) submitted to different processing routes (heat-treatment, laser cladding and isothermal oxidation). The material was produced by vacuum induction melting at Açotécnica Company (Jandira/SP). The as-cast and heat-treated samples (solution and aging in one and two steps at different temperatures and times) were analyzed in SEM and FEG-SEM with EDX. Differential thermal analysis (DTA), hardness, X-ray diffraction and simulations with Thermo-Calc, JMatPro and PandaT were performed as well. In another part of this thesis, performed at Instituto Superior Técnico in Lisbon/Portugal, the samples of the MAR-M247(Nb) superalloy were produced by laser melting technique and characterized by FEG-SEM, EDX, hardness, and EBSD, besides some calculations involving the process parameters utilized. Furthermore, the experiments of NiCr, NiCrAl and NiCrAlY powder deposition on the substrate of MAR-M247(Nb) superalloy utilizing the laser cladding technique allowed the calculation of some geometric parameters, as well as the analysis of the microstructure of the deposits (FEG-SEM, EDX and hardness) after the processing and the heat-treatments. In the last part of this work, experiments of isothermal oxidation at 1000°C for up to 216 hours (static air) were performed in the MAR-M247(Nb) superalloy. The oxidized samples (surface and cross-section) were analyzed by SEM, EDX (punctual, line scan and mapping) and X-ray diffraction, besides some calculations of kp and n constants. The results of this thesis allow comparing the ?\' solvus (1210oC), solidus (1310oC) and liquidus (1360oC) temperatures obtained by Thermo-Calc with the ?\' solvus (1238oC), incipient melting (1281oC) and liquidus (1370oC) temperatures obtained by differential thermal analysis experiments of the MARM247(Nb) superalloy. The microstructure of the as-cast MAR-M247(Nb) superalloy is dendritic with W, Ti, Nb and Hf carbides in the interdendritic regions. The solution heattreatment at 1260°C for 8 hours was chosen as the ideal condition, whilst the aging heattreatment at 980°C for 80 hours presented the highest ?\' particle size. The material processed by laser melting technique showed cracks due to formation of low melting point ?/?\' eutectic regions. The microstructure of the NiCr, NiCrAl and NiCrAlY as clad deposits is dendritic with the ?-Ni(Cr) solid solution phase, besides pores and oxides/carbides. The NiCrAlY deposit has yttrium-rich phases. The NiCr sample heattreated at 1150oC for 50 hours didn\'t present evidences of segregation whilst the NiCrAl and NiCrAlY samples presented fine and uniform ?\' phase precipitated after the heattreatment at 1100 and 1150°C for 10 and 50 hours. The structure of the oxide layer of the MAR-M247(Nb) superalloy submitted to isothermal oxidation experiments at 1000°C for up to 216 hours has NiO in the outer layer, Cr2O3, TiO2, CoO, (Ni,Co)Cr2O4 spinels and W20O58 and HfO2 particles in the intermediate layer, and Al2O3 in the inner layer. Finally, it is possible to conclude that the microstructure and the properties of the MAR-M247(Nb) superalloy are modified when the processing routes (heat-treatment, laser cladding and isothermal oxidation) are changed.