Orientador: Luis Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Ivo Alexandre Hümmelgen / Banca: Valmor Roberto Mastelaro / Banca: Carlos Frederico de Oliveira Graeff / Banca: José Humberto Dias da Silva / Abstract: This work comprises the study of oxide semiconductors (Sb-doped SnO2 and TiO2) and insulating materials (ZrO2) obtained by sol-gel, and the investigation of their properties, aiming to evaluate these materials as alternative for application in electronic devices, such as Metal-Insulator-Metal (MIM) capacitors, Thin Film Transistors (TFT), and Memristors. The SnO2 thin films were obtained by two solutions with different aging times. The ZrO2 thin films were also obtained by two solutions, synthesized from two distinct methods, non-alkoxide and polymeric. The thin film deposition occurred mainly by dip- and spin-coating techniques, and the characterizations were performed through the techniques of XRD, AFM, SEM, Confocal Microscopy, EDX, RBS, TG/DSC, UV-Vis Spectroscopy, cyclic voltammetry and Impedance spectroscopy, in order to better understand the relations between the morphological and structural properties of these films and their electrical properties. The properties of Sb:SnO2 and ZrO2 thin films were analyzed in TFT and MIM devices, respectively. Alternatively TiO2 was coupled with Sb:SnO2 and applied to Memristors due to the electrical properties of this semiconductor junction. The analysis and results of the different devices investigated in this work are discussed considering their several characteristics, and it is also suggested options for possible enhancements for these devices become comparable to existent state-of-the-art devices. / Resumo: Este trabalho compreende o estudo de óxidos semicondutores (Sb:SnO2 e TiO2) e isolantes (ZrO2) obtidos via sol-gel, e a investigação de suas propriedades, de modo a avaliar estes materiais como alternativa para aplicação em dispositivos eletrônicos, tais como Capacitor Metal-Isolante-Metal (MIM), transistores de filmes finos (TFT) e memristores. Os filmes finos de SnO2 foram obtidos através de duas soluções com diferentes tempos de envelhecimento. Os filmes finos de ZrO2 também foram obtidos a partir de duas soluções, produzidas por dois métodos distintos, não-alcoóxido e polimérico. A deposição dos filmes finos foi realizada por dip- e spin-coating, e as caracterizações foram realizadas através das técnicas de DRX, AFM, MEV, Microscopia Confocal, EDX, RBS, TG/DSC, Espectroscopia no espectro UV-Vis, Voltametria Cíclica e Espectroscopia de Impedância, afim de melhor compreender as relações entre propriedades morfológicas e estruturais dos filmes e suas propriedades elétricas. As características de filmes finos de Sb:SnO2 e ZrO2 foram analisadas em dispositivos TFT e MIM, respectivamente. Alternativamente, TiO2 foi acoplado ao Sb:SnO2 e juntos foram aplicados em memristores devido às propriedades elétricas da junção destes semicondutores. Os resultados das análises dos diferentes tipos de dispositivos eletrônicos investigados neste trabalho são discutidos considerando suas diversas características, e são também propostas opções de possíveis melhorias para tais dispositivos torn... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-10-27T03:10:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335768.pdf: 4475636 bytes, checksum: ae7346dac018e0dd73709b883b4e9265 (MD5) Previous issue date: 2015 / A nanotecnologia envolve a compreensão e manipulação da matéria em escala nanométrica, em que os materiais adquirem propriedades diferentes dos materiais na forma bruta, possibilitando aplicações nas mais diversas áreas e produtos de consumo. Porém, as propriedades dos materiais nessa escala de tamanho também podem determinar as interações e efeitos nos organismos vivos. Assim, os objetivos deste trabalho foram avaliar a toxicidade de nanopartículas de dióxido de titânio (TIO2-NPs), nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONS) e nanopartículas de poliuretano (PU-NPs), usando metodologias in vitro, in vivo, ex vivo e in silico. Os resultados obtidos foram divididos em capítulos, de acordo com o sistema nanoestruturado avaliado. O primeiro capítulo desse trabalho mostra os resultados da avaliação dos efeitos in vivo da administração intraperitoneal de TiO2-NPs em camundongos albinos. Observou-se que além da diminuição do ganho de peso, após o tratamento os animais apresentaram aumento significativo no acúmulo de gordura abdominal, inflamação do tecido adiposo e dano ao fígado e estômago. Por fim, identificou-se a presença de titânio no baço, fígado e rins dos camundongos. O segundo capítulo teve como objetivo a avaliação in vitro e in vivo de SPION-PEG350 e SPION-PEG2000, assim denominadas de acordo com o peso molecular da cadeia de PEG ligada as SPIONS. Em resumo, as SPIONS aqui avaliadas não induziram toxicidade in vitro, até a máxima concentração de 100 µg/ml, em três linhagens celulares. Ainda, ambas as formulações de nanopartículas foram captadas pelas células, com maior captação e acúmulo de SPION-PEG2000. A formulação de SPION-PEG2000 foi também avaliada in vivo, e de acordo com as concentrações e parâmetros avaliados, não induziu toxicidade, apesar do acúmulo em órgãos como baço, fígado, pulmão e coração. O terceiro capítulo trata da avaliação do efeito in vivo e ex vivo de PU-NPs. Para o estudo in vivo, a administração de três doses de PU-NPs foi feita pelas vias oral e intraperitoneal (i.p.), o que resultou em inflamação e prejuízo das funções do fígado nos animais tratados independentemente da via. Os estudos ex vivo, usando macrófagos derivados de monócitos primários humanos confirmaram o efeito pró-inflamatório de PU-NPs com o aumento significativo de citocinas pró-inflamatórias no meio de cultura celular após tratamento com as partículas. O quarto e último capítulo deste trabalho mostra os resultados obtidos no desenvolvimento de um modelo farmacocinético para avaliação do acúmulo de SPION-PEG2000 em camundongos e humanos. O modelo desenvolvido para camundongos foi validado com os resultados obtidos experimentalmente, com os camundongos tratados pela via endovenosa com três diferentes concentrações de SPION-PEG2000. Os resultados de distribuição e acúmulo obtidos com o modelo foram similares aos obtidos in vivo, descrevendo um maior acúmulo de SPION-PEG2000 no baço, fígado e pulmão. Com base nos resultados obtidos para camundongos, o mesmo modelo foi desenvolvido para humanos, considerando os parâmetros fisiológicos dessa espécie, sendo os resultados similares aos obtidos para animais, com maior acúmulo estimado para o pulmão, baço e fígado.<br> / Abstract : Nanotechnology involves the understanding and manipulation of matter at the nanoscale, where materials acquire distinct characteristics of the materials in the bulk form, which allows it?s applications in several areas and consumer products. However, the properties of materials in this size range also might determine their interaction and effects on living organisms. The objectives of this study was to assess the effects and potential toxicity of titanium dioxide nanoparticles (TiO2-NPs), superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONS) and polyurethane nanoparticles (PU-NPs) using in vitro, in vivo, ex vivo and in silico approaches. The results were presented in chapters according to the nanostructured system evaluated. The first chapter of this thesis shows the results of in vivo toxicological evaluation of intraperitoneal administration of TiO2-NPs in albino mice. It was observed that, in addition to significant decrease in body weight gain after treatment with TiO2-NPs, animals showed a significant increase in abdominal fat accumulation, adipose tissue inflammation, liver and stomach damage. Finally, it was identified the presence of titanium in the spleen, liver and kidneys of mice. The second chapter aimed to evaluate SPION-PEG350 and SPION-PEG2000, named according to the molecular weight of the PEG, using in vitro and in vivo methodologies. In summary, the SPIONS did not induce toxicity up to 100 µg/ml, in three cell lineages. Further, both formulations of nanoparticles were taken up by cells, with a higher uptake and accumulation of SPION-PEG2000. SPION-PEG2000 was also evaluated in vivo and according to the concentrations and parameters evaluated they did not induce toxicity, although the accumulation in organs such as the spleen, liver, lung and heart was observed. The third chapter is about the assessment of in vivo and ex vivo effect of PU-NPs. For the in vivo study, three doses of PU-NPs were administrated by oral or intraperitoneal (i.p.) routes, resulting in inflammation and impairment of liver function in both groups of treated mice. Ex vivo studies using human monocytes-derived macrophages have confirmed proinflammatory effects of PU-NPs with significant increase of proinflammatory cytokines after treatment of macrophages with nanoparticles. The fourth and last chapter of this study shows the results obtained in the development of a pharmacokinetic model to predict the pharmacokinetic SPION-PEG2000 in mice and humans. The model was validated toward in vivo results obtained with mice. The accumulation profile obtained with the model was similar to those obtained in vivo, describing higher accumulation of SPION-PEG2000 in the spleen, liver and lung. Based on the results obtained for mice, the same model was developed for humans, taking into account the physiological parameters of this species, and the results were similar to those obtained with animals, with higher accumulation in the lung, spleen and liver.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-12-01T03:11:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336193.pdf: 26461022 bytes, checksum: 6d09c37c8dcea4a3582915e8a1119732 (MD5) Previous issue date: 2015 / Esta tese descreve o desenvolvimento de duas rotas sintéticas rápidas e eficazes para produção de nanoestruturas de ouro: nanopartículas de ouro estabilizadas com a hesperetina (Ht), um flavonoide de cítricos, conhecido por seus efeitos anti-inflamatório, anti-hipertensivo e antiaterogênico; e um compósito de nanopartículas de óxido de ferro@ouro (?-Fe2O3@Au). As nanoestruturas foram facilmente preparadas sob condições brandas, seguindo os princípios de química verde. Na primeira parte da tese, apresenta-se o desenvolvimento do método de síntese das nanopartículas de ouro com Ht (HtAuNP), realizada à temperatura ambiente e em uma única etapa. As HtAuNP foram então caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM), Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS), Espectrometria de Emissão de Fotoelétrons Excitados por Raios-X (XPS), Difração de Raios-X e Espectrofotometria UV-Vis. Além disso, realizou-se um estudo, usando a Teoria do Funcional de Densidade (DFT) para avaliação da interação Au3+:Ht. Assim, observou-se que a redução do ácido cloroáurico em condições alcalinas, e na presença de Ht, gerou suspensões concentradas (4-7 mmolL-1) e uniformes de HtAuNP de forma esférica, medindo aproximadamente 15 nm e com distribuição estreita de tamanho (<15%). As HtAuNP, armazenadas entre 2-8?C, mostraram-se estáveis pelo período de 12 meses, sem alteração de forma. Os cálculos teóricos sugeriram uma reação inicial de complexação entre a Ht e o ouro, com a posterior transferência de elétrons da Ht ao ouro, resultando na redução dos íons Au3+ para Au0. Na segunda parte da tese, o conhecimento da reação de redução do HAuCl4 pela Ht permitiu o desenvolvimento do compósito ?-Fe2O3@Au com comportamentos magnéticos e plasmônicos. Primeiramente, utilizou-se o método de co-precipitação de cloretos de ferro (II) e (III), para síntese de nanopartículas de óxido de ferro (?-Fe2O3) com medida aproximada de 9 nm. Na presença de HAuCl4, as nanopartículas sintetizadas foram então dispersas por irradiação ultrassônica para adsorção dos íons de AuCI4- em sua superfície. Posteriormente, o ouro foi reduzido em ambiente alcalino, acrescido de Ht e com adição lenta do modificador de pH. O compósito ?-Fe2O3@Au foi caracterizado usando os mesmos métodos utilizados para as HtAuNP. O ?-Fe2O3@Au apresentou uma banda SPR forte em torno de 580 nm, e sua morfologia foi consistente com uma mistura de nanopartículas de óxido de ferro decoradas com nanopartículas de ouro, juntamente com estruturas do tipo core-shell, formando agregados discretos com tamanho aproximado de 55 nm. Essas nanopartículas têm potencial de utilização em uma ampla gama de aplicações que demandem ambas as propriedades, magnética e óptica.<br> / Abstract : This dissertation reports two synthesis procedures with a reduced use of toxic chemicals and solvents for gold nanoparticles and a composite of ?-Fe2O3@Au nanoparticles, according to the principles of green chemistry, methods that are highly sought after nanoparticles production, particularly for use in biomedical/biotechnological applications. In the first part, a fast single-pot method at room temperature to synthesize AuNP, using hesperetin (Ht), a flavonoid from citrus fruits known for its anti-inflammatory, antihypertensive and antiatherogenic effects is reported. Experimentally, the HtAuNP and ?- Fe2O3@Au were characterized using high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), dynamic light scattering (DLS), X-ray photoelectron spectrometry (XPS) and UV-Vis spectrophotometry. Also, a theoretical study to assess the interaction of hesperetin with Au3+ ions was also performed by quantum chemical calculation using density functional theory (DFT). The reduction of chloroauric acid in alkaline conditions in presence of hesperetin yielded concentrated suspensions of uniform 15 nm spherical HtAuNP with a narrow size distribution (<15%) that remain stable for at least a year at 2-8 ºC, without changing their shape over time. Our theoretical calculations suggest the electron transfer from hesperetin to gold as a consequence of complexation, reducing Au3+ ions to Au0. In the second part, iron oxide-gold nanoparticles displaying both magnetic and plasmonic behaviors were synthetized. Here, iron oxide nanoparticles (NPs) prepared by coprecipitation of Fe(II) and Fe(III) chlorides. These bare nanoparticles ~ 9 nm were then dispersed in the presence of HAuCl4 using ultrasonic irradiation to adsorb AuCl4 - ions on their surface. Gold was subsequently reduced in an alkaline environment by adding the flavonoid hesperetin with the further drop-addition of pH modifier within a frame time of 10 minutes. ?-Fe2O3@Au composite synthesized under the aforementioned conditions suggests morphology consistent with bare magnetite decorated with gold nanoparticles along with core shell magnetite-gold particles, forming discrete aggregates (55 nm by DLS), displaying a strong SPR band around 580 nm. As prepared these nanoparticles could be used for a wide range of applications taking advantage of both magnetic and optical properties.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 312419.pdf: 10351791 bytes, checksum: 3e6a03855c382f231f89f4f46328a204 (MD5) / Óxidos de ferro recuperados a partir da drenagem ácida de mina (DAM) representam potencial matéria-prima de baixo custo para substituir reagentes de pureza analítica na produção de ferridrita, goetita ou magnetita. Além disso, as propriedades de óxidos de ferro indicam que estes sólidos podem ser explorados como adsorventes e/ou catalisadores para remover compostos orgânicos de soluções aquosas. O principal objetivo deste estudo é produzir óxidos de ferro a partir da drenagem ácida de mina de carvão, com pureza relativamente elevada e, determinar a capacidade adsortiva e atividade (foto) catalítica destes sólidos no tratamento de compostos orgânicos em solução aquosa (corantes e fluido de usinagem). Os resultados obtidos neste trabalho mostraram que é possível recuperar os óxidos de ferro (LL) na forma de goetita ou hematita, utilizando o método de precipitação sequencial, seguido de tratamento térmico. Também foram produzidos óxidos mistos de ferro/manganês (FeMn), utilizando a DAM como fonte de ferro, pela incorporação de sulfato de manganês em diferentes proporções, seguidos de tratamento térmico. Os óxidos mistos foram avaliados em relação a atividade catalítica em decompor H2O2. Os sólidos foram caracterizados por MEV/EDS, área superficial BET, pHpcz, potencial zeta, DRX, XPS, TGA e distribuição do tamanho de partículas. As análises de caracterização mostraram que as condições do tratamento térmico influenciam nas características dos óxidos formados (LL e FeMn). Nos LL, o aumento da temperatura aumenta a cristalinidade e o valor do pHpcz, mas diminui a área superficial. As áreas superficiais dos óxidos mistos FeMn são menores do que dos LL, e o pHpcz dos óxidos mistos é aproximadamente 7. Em todos os sólidos (LL e FeMn) o aumento da temperatura de tratamento de 100 para 300ºC confere transformação da goetita em hematita e em temperaturas superiores a 600ºC liberação de sulfatos identificados pelas análises de TGA/DTA e DRX. Os resultados da cinética de decomposição do H2O2, na presença dos óxidos de ferro, apresentaram constante de velocidade global da reação de 5,5 (± 2,0) x 10-8 s-1L.mg-1, independente da temperatura de calcinação. O óxido misto de ferro/manganês apresentou constante de velocidade de segunda ordem para decompor H2O2, 6,24x10-6 s-1L.mg-1, superior aos óxidos de ferro e, dependente da relação molar Fe:Mn e da temperatura de calcinação. Os óxidos de ferro adsorvem o corante têxtil Vermelho Procion H-E7B de acordo com o modelo de Langmuir e a quantidade máxima adsorvida de corante diminuiu à medida que a temperatura do tratamento térmico aumenta. O estudo da atividade catalítica do LL calcinado a 300ºC (LL300) na degradação do corante na presença de peróxido de hidrogênio, mostrou que há competição de sítios ativos entre o corante e o H2O2 e que esse efeito depende da concentração de ambos. Os resultados da atividade fotocatalítica dos LL na remoção do corante demonstram que há destruição do grupo cromóforo, mas não ocorre mineralizacão completa e, que a atividade fotocatalítica dos LL é superior a do TiO2 P25 em relação à mineralizacão do corante Vermelho Procion H-E7B. Os resultados de equilíbrio de adsorção do efluente de fluido de usinagem sobre o LL300 na forma de pó, mostraram elevada capacidade de remoção deste composto (1136 mgO2.g-1, expresso em unidades de DQO), ajustando-se ao modelo de Langmuir. Os estudos de adsorção do óxido de ferro calcinado a 300ºC na forma de pellets em leito fixo indicaram elevada resistência a transferência de massa dos pellets. Estes resultados sugerem que a drenagem ácida de mina pode ser utilizada como uma fonte de material para a produção de adsorventes e/ou catalisadores de óxidos de ferro, com qualidade comparável aos produzidos utilizando reagentes de grau analítico.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-19T19:25:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208717.pdf: 2610059 bytes, checksum: e9c6a0c6c9338022a5841cbcf1caba0c (MD5) / O uso de pigmentos na indústria cerâmica tem aumentado cada vez mais. Os pigmentos inorgânicos naturais apresentam menor custo quando comparado com os pigmentos sintéticos. O óxido de ferro é um pigmento natural muito usado devido sua variedade de cores, baixo custo e atoxidade. A indústria cerâmica necessita cada vez mais de pigmentos estáveis quimicamente e termicamente a altas temperaturas. Os pigmentos encapsulados, onde, o íon cromóforo é protegido por uma matriz encapsuladora que é estável quimicamente e termicamente com o substrato a ser aplicado, vem sendo utilizado para aplicações cerâmicas a elevadas temperaturas (1300°C). Com esta finalidade, o objetivo do trabalho é investigar o processo de síntese do pigmento de óxido de ferro e sílica amorfa para aplicações cerâmicas a altas temperaturas. Goetita natural (contendo tamanho médio de partículas de 2,08 e 1,38mm) e sílica amorfa (contendo área superficial de 400 m2/g) foram usadas como matérias primas. Amostras com diferentes proporções em peso de goetita e sílica foram homogeneizadas a úmido com acetona em moinho de bolas por um período de 5 horas, e posteriormente secadas em estufa a 110°C até peso constante, desagregado e levado à calcinação. O tratamento térmico foi realizado em um forno elétrico de laboratório no intervalo de temperatura de 1050 a 1200°C por um período de tempo diferentes (60, 120, 240 e 360 minutos) ao ar, aplicando uma velocidade de aquecimento de 20°C/min, sendo o resfriamento das amostras a temperatura ambiente. Após o tratamento térmico as amostras foram encaminhadas para análises de difração de raios-X, espectrocolorimetria, análise química, análise termogravimétrica, e as fases mineralógicas presentes, os parâmetros colorímetricos, e propriedades físicas e químicas, respectivamente, foram determinados. O processo de síntese do pigmento de óxido de ferro e sílica amorfa é dependente do tamanho de partículas do precursor de óxido de ferro, proporção em peso de óxido de ferro e sílica e do tempo e temperatura de calcinação. Melhores resultados de intensidade de cor foram obtidos com a amostra tratada a 1050°C por 60 minutos com 10% em peso de precursor de óxido de ferro com tamanho médio de partícula de 1,38 mm.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-19T20:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221021.pdf: 2610059 bytes, checksum: e9c6a0c6c9338022a5841cbcf1caba0c (MD5) / O uso de pigmentos na indústria cerâmica tem aumentado cada vez mais. Os pigmentos inorgânicos naturais apresentam menor custo quando comparado com os pigmentos sintéticos. O óxido de ferro é um pigmento natural muito usado devido sua variedade de cores, baixo custo e atoxidade. A indústria cerâmica necessita cada vez mais de pigmentos estáveis quimicamente e termicamente a altas temperaturas. Os pigmentos encapsulados, onde, o íon cromóforo é protegido por uma matriz encapsuladora que é estável quimicamente e termicamente com o substrato a ser aplicado, vem sendo utilizado para aplicações cerâmicas a elevadas temperaturas (1300°C). Com esta finalidade, o objetivo do trabalho é investigar o processo de síntese do pigmento de óxido de ferro e sílica amorfa para aplicações cerâmicas a altas temperaturas. Goetita natural (contendo tamanho médio de partículas de 2,08 e 1,38mm) e sílica amorfa (contendo área superficial de 400 m2/g) foram usadas como matérias primas. Amostras com diferentes proporções em peso de goetita e sílica foram homogeneizadas a úmido com acetona em moinho de bolas por um período de 5 horas, e posteriormente secadas em estufa a 110°C até peso constante, desagregado e levado à calcinação. O tratamento térmico foi realizado em um forno elétrico de laboratório no intervalo de temperatura de 1050 a 1200°C por um período de tempo diferentes (60, 120, 240 e 360 minutos) ao ar, aplicando uma velocidade de aquecimento de 20°C/min, sendo o resfriamento das amostras a temperatura ambiente. Após o tratamento térmico as amostras foram encaminhadas para análises de difração de raios-X, espectrocolorimetria, análise química, análise termogravimétrica, e as fases mineralógicas presentes, os parâmetros colorímetricos, e propriedades físicas e químicas, respectivamente, foram determinados. O processo de síntese do pigmento de óxido de ferro e sílica amorfa é dependente do tamanho de partículas do precursor de óxido de ferro, proporção em peso de óxido de ferro e sílica e do tempo e temperatura de calcinação. Melhores resultados de intensidade de cor foram obtidos com a amostra tratada a 1050°C por 60 minutos com 10% em peso de precursor de óxido de ferro com tamanho médio de partícula de 1,38 mm.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-21T11:16:30Z No. of bitstreams: 1 DissLOL.pdf: 2360469 bytes, checksum: b98326ae018890796891604df0a3c7eb (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:38:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLOL.pdf: 2360469 bytes, checksum: b98326ae018890796891604df0a3c7eb (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:38:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLOL.pdf: 2360469 bytes, checksum: b98326ae018890796891604df0a3c7eb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:38:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLOL.pdf: 2360469 bytes, checksum: b98326ae018890796891604df0a3c7eb (MD5) Previous issue date: 2015-05-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The replacement of chemical products by renewable raw materials is an important factor for the emission control of CO2. Consequently, there is a great commercial interest in the conversion of ethanol into 1,3-butadiene. The 1,3-butadiene compound is used in the production of a variety of synthetic rubbers and one important example is butadiene-styrene rubber (SBR), which is used in the production of car tires. This work studied the modification of the acid-base properties of MgO/SiO2 bifunctional catalysts and the understanding of different methodologies used in the preparation of these materials for the conversion reaction of ethanol into 1,3-butadiene. MgO/SiO2 catalysts of varying amounts of magnesia/silica were prepared by four different methods: i) precipitation followed by the mixing of the oxides in a ball mill, ii) precipitation of MgO followed by its mixing with aerosil silica in a ball mill, iii) precipitation of MgO followed by the mechanical mixing of the oxides and iv) sol-gel. The catalysts were characterized by X-ray diffraction, CO2 Temperature Programmed Desorption, Scanning Electron Microscopy and Specific Surface Area. Catalytic tests showed that the highest selectivities for 1,3 -butadiene were observed for the (MgO/SiO2) coprecipitation method and oxides mixed in a ball mill. The TPD-CO2 results demonstrate the formation of basic sites with the addition of SiO2 to MgO and the density of basic sites presents a great variation in the ratio MgO: SiO2. The catalyst MgO/SiO2 (5:1) was the most active and selective for 1,3-butadiene. The addition of CaO or SrO these catalysts have not resulted in increased selectivity for the formation of butadiene, but observed an increase in the acid properties, possibly due to non-inclusion of these oxides in MgO lattice and later the formation of basic sites of the type MgO-Mg-O-Si. / A substituição de petroquímicos por produtos químicos obtidos a partir de matérias primas renováveis será um fator importante para o controle de emissão de CO2. Consequentemente, existe um grande interesse comercial na conversão do etanol em 1,3-butadieno também crescerá. O 1,3- butadieno é utilizado na produção de uma grande variedade de borrachas sintéticas. Um importante exemplo é a borracha de estireno-butadeino (SBR) usada na produção de pneus de automóveis. Neste trabalho foi estudada a modificação das propriedades ácido-base dos catalisadores bifuncionais de MgO/SiO2 e a compreensão de diferentes metodologias empregadas na preparação destes catalisadores aplicados na reação de conversão de etanol em 1,3- butadieno. Foram preparados catalisadores MgO/SiO2 com várias razões de magnésia/sílica preparados por quatro métodos de preparação diferentes, sendo estes: i) precipitação com mistura dos óxidos em um moinho de bolas; ii) precipitação do MgO misturado com sílica aerosil em um moinho de bolas; iii) precipitação com mistura mecânica dos óxidos e iv) sol-gel. Os catalisadores foram caracterizados por Difração de Raios X, Dessorção de CO2 à Temperatura Programada, Microscopia Eletrônica de Varredura e Área Superficial Específica. Os testes catalíticos mostraram que as maiores seletividades para o 1,3-butadieno foram observadas para os óxidos (MgO/SiO2) obtidos através do método de coprecipitação e misturados em moinho de bolas. Os resultados de TPD-CO2 demostram a formação de sítios básicos com adição de SiO2 ao MgO e a densidade de sítios básicos apresentam um ótimo, com variação da razão MgO:SiO2. O catalisador MgO/SiO2 (5:1) foi o mais ativo e seletivo para butadieno. A adição de CaO ou SrO nestes catalisadores não resultaram em um aumento de seletividade para a formação de butadieno, mas observa-se um aumento na propriedades ácidas, possivelmente devido a não inclusão destes óxidos no reticulado de MgO e posteriormente a formação de sítios básicos do tipo MgO-Mg-O-Si.

Orientador: José Marques Júnior / Coorientador: Gener Tadeu Pereira / Banca: Dilermano Perecin / Banca: Newton La Scala Júnior / Banca: Pablo Vidal Torrado / Banca: Alberto Vasconcelos Inda Júnior / Resumo: O presente trabalho tem como objetivos caracterizar a mineralogia da fração argila e a suscetibilidade magnética em diferentes superfícies geomórficas, avaliar a correspondência entre difração de raios x e a espectroscopia de reflectância difusa no auxílio das estimativas dos teores de goethita e hematita, avaliar a influência dos óxidos de ferro na adsorção de fósforo bem como a calibração e a validação de funções de pedotransferência para a predição do fósforo adsorvido, utilizando os óxidos de ferro e a suscetibilidade magnética. Uma área de 500 hectares foi delimitada e uma amostra de solo, a cada seis hectares foi coletada na profundidade de 0,0 a 0,20 m. No espigão da área, foi locada uma transeção, e amostras de solos foram coletadas a cada 25 metros. Em cada superfície geomórfica mapeada na área, foram coletadas aproximadamente 20 amostras de solos dispostas nas laterais da transeção. As amostras de solos foram levadas ao laboratório para a realização das análises granulométricas, físicas, mineralógicas, de fósforo adsorvido e da suscetibilidade magnética. Os teores de goethita e hematita foram estimados utilizando a proporção destes óxidos de ferro obtida por difração de raios x e por espectroscopia de reflectância difusa. Os resultados das análises foram submetidos às análises estatísticas e geoestatísticas, e funções de pedotransferência foram calibradas e validadas para a predição do fósforo adsorvido bem como seu mapeamento. Os resultados permitiram concluir que: A natureza dos minerais da fração argila e a suscetibilidade magnética são dependentes da variação do material de origem. A variabilidade espacial da cristalinidade e dos teores dos óxidos de ferro, bem como da suscetibilidade magnética, é dependente da idade das superfícies geomórficas. A superfície mais nova... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aims to characterize the clay mineralogy and magnetic susceptibility in different geomorphic surfaces, evaluate the correlation between x-ray diffraction and diffuse reflectance spectroscopy in the estimation of goethite and hematite, the influence of iron oxides on the adsorption phosphorus as well as the calibration and validation of pedotransfer functions for predicting adsorbed phosphorus using iron oxides and magnetic susceptibility. An area of 500 hectares was delineated and a soil sample every six hectares was collected in depth from 0.0 to 0.20 m. A transect was leased, and soil samples were collected every 25 meters. In each geomorphic surface mapped in the area were collected approximately 20 soil samples arranged on either side of the transect. Soil samples were taken to the laboratory for carrying out particle size analysis, physical, mineralogical, adsorbed phosphorus and magnetic susceptibility. The goethite and hematite were estimated using the ratio of iron oxides obtained by x-ray diffraction and by diffuse reflectance spectroscopy. The results of the analysis were subjected to statistical analysis and geostatistical, and pedotransfer functions were calibrated and validated to predict the adsorbed phosphorus and its mapping. The results showed that: The spatial variability of crystallinity and of the content of the iron oxides, as well as the magnetic susceptibility is dependent on the age of the geomorphic surfaces. The surface newest (III) has a higher spatial variability of these attributes. The clay minerals influence the soil physical properties. The characterization of the spatial variability of iron oxides and magnetic susceptibility allows the delineation of homogeneous areas that may be relevant future ace soil series and the specific management areas. The goethite and hematite... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Maria Valnice Boldrin Zanoni / Banca: Regina Celia Galvão Frem / Banca: Lúcio Cesar de Almeida / Resumo: O presente trabalho ilustra duas vertentes para modificação de eletrodo com complexo as pirinato de cobre (II), [(Cu) 2 (Asp) 4 ]. A primeira baseou - se no desenvolvimento de um sensor eletroquímico para detecção de íons nitrito em soluções aquosas. I nicialmente foi estudado o comportamento eletroquímico por voltametria cíclica, sobre eletrodo de carbono vítreo em tampão B - R (0,1 mol L - 1 ) . Nesta condição do estudo, verific ou - se que o complexo apresenta comportamento irreversível e controlado por difusão . Em seguida, imobilizou - se o [( Cu ) 2 (Asp) 4 ] por ciclagens sucessivas sobre a superfície do eletrodo de carbono vítreo, observandoa capacida de eletrodo modificado de tectar os íons nitrito em solução aquosa cerca de 57% melhor que o eletrodo de carbono vítreo sem modificação . O eletrodo de carbono vítreo modificado aplicado para analisar uma amostra comercial de sal de cura ( que contem 5 % (m/m ) de NO 2 - ), diluída em tampão B - R na concentração de 1,0 g L - 1 . O método utilizado foi o adição de padrão, resultando em uma concentração de 0,059 g L - 1 de íons nitrito, obtendo erro de 18%. Indicando boa performanc e do ECV modificado com [(Cu) 2 (Asp) 4 ] para sensor eletroquímico de NO 2 - . A segunda vertente fundamenta - se na modificação de eletrodos de nanotubos de Ti/TiO 2 com [ ( Cu ) 2 (Asp) 4 ] para aplicação de fotoc átodo na redução de NO 2 - . A investigação da redução de íons nitrito por fotoeletrocatálise revelou a melhor condição em 15 mmol L - 1 de NaCl, como eletrólito de suporte, sob potencial de - 0,6 V em pH original da solução sobre o eletrodo modificado com [ ( Cu ) 2 (Asp) 4 ] . A redução de 5,0 mg L - 1 de nitrito nestas condições resultou na redução total em apenas 6 minutos formando 47% de íons amônio e 53% de nitrogênio dissolvidos como outras espécies, sem a presença de íons nitrato.... / Abstract: ABSTRACT This paper illustrates two aspects to electrode modified with aspirinat o complex of copper (II), [(Cu) 2 (Asp) 4 ]. The first was based on the development of an electrochemical sensor for the detection of nitrite ions in aqueous solutions. Initially we studied the electrochemical behavior by cyclic voltammetry on glassy c arbon electrode in B - R buffer (0, 1mol L - 1 ). In this condition the study, it was found that irreversible complex features and behavior controlled by di ffusion. Then the [(Cu) 2 (Asp) 4 ] By cycling successive on the surface of the glassy carbon electrode was immobilized by observing the electrode capacity modified detecting the nitrite ions in aqueous solution about 57% better than the electrode glassy carbon without modification. The modified glassy carbon electrode applied to analyze a commercial sample of curing salt (containing 5% (m/m) of NO 2 - ), diluted in BR buffer at a co ncentration of 1.0 g L - 1 . The method used was the added pattern, resulting in a concentration of 0.059 g L - 1 of nitrite ions, obtaining 18% error. Indicating good p erformance of glassy c arbon electrode modified [(Cu) 2 (Asp) 4 ] for electrochemical sensor NO 2 - . The second part is based on the modification of nanotubes electrodes of Ti/ TiO 2 with [(Cu) 2 (Asp) 4 ] for application of photocathode in reducing NO 2 - . The investigation of reducing nitrite ions per photoelectrocatalysis showed the best condition in 15 mmol L - 1 NaCl as supporting electrolyte under potential - 0.6 V at the original pH of the solution on the electrode modified with [(Cu) 2 (Asp) 4 ]. The reduction 5.0 mg L + of nitrite under these conditions resulted in a complete reduction in only 6 minutes to form ammonium ions 47% and 53% of nitrogen and other dissolved species without the presence of nitrate ions. Modification of tubular nanostructures Ti /TiO 2 with [(Cu) 2 (Asp) 4 ] performed better in... / Mestre

Orientador: Maurício Boscolo / Banca: Cícero Wellington Brito Bezerra / Banca: Márcia Cristina Bisinoti / Resumo: A procura por combustíveis alternativos tem se tornado atrativa para substituição do petrodiesel visando benefícios ambientais e econômicos. Seguindo essa tendência, o biodiesel, um combustível renovável e biodegradável, pode ser produzido por reação de transesterificação a partir de ácidos graxos de óleos vegetais e gorduras. Contudo, para que este tipo de reação aconteça com bom rendimento é necessário a utilização de catalisadores, que podem ser homogêneos ou heterogêneos. Neste contexto, o presente trabalho envolve a preparação por co-precipitação de hidromagnesitas (Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O) e hidrotalcitas (Mg6Al2CO3(OH) 16·4H2O) modificadas com diferentes cátions (Ca2+, Zn2+, Cu2+, Ba2+, Ag+, Ti4+ e Nb5+) empregadas como precursores de óxidos catalisadores (calcinados a 450, 600 e 800°C), e a avaliação de seus potenciais catalíticos na síntese de biodiesel etílico. Estes precursores (hidromagnesitas e hidrotalcitas) são de fácil obtenção em laboratório e tem baixo custo de produção. Os materiais precursores e os seus respectivos óxidos foram caracterizados por TGA, XRD, FTIR-ATR, BET e Acidez(adsorção de butilamina) e alcalinidade(adsorção de CO2 ). Os materiais de referência foram óxidos derivados de hidromagnesita e hidrotalcita sem modificações. A síntese de biodiesel foi conduzida a 120oC por 12 h usando 20% (m/m) de catalisador por massa de óleo de soja, e a proporção dos reagentes de 1:20 (mol/mol) de óleo de soja/etanol. Os ésteres alquílicos foram quantificados por GC-FID. A reação de transesterificação catalisada pelo óxido de referência derivado de hidromagnesita teve rendimento de 40%, enquanto que a catálise com o óxido modificado com 20% de Ca2+ alcançou 80% de conversão dos ácidos graxos, e apresentou o maior tamanho de cristalito determinado por XRD e maior relação alcalinidade/acidez. A reação catalisada com o óxido de referência derivado de... / Abstract: The search for alternative fuels has become attractive to replace of petroleum diesel aiming environmental and economic benefits. Following this trend, biodiesel, a renewable and biodegradable fuel, can be produced by transesterification reaction as from fatty acids as vegetable oil and fat. However, for this king reaction happens in good the use of catalyst is required, which can be homogeneous or heterogeneous. In this context, this work involves the preparation of co-precipitation hydromagnesites (Mg5(CO3)4(OH)2·4H2O) and hydrotalcites (Mg6Al2CO3(OH) 16·4H2O) modified with different cations (Ca2+, Zn2+, Cu2+, Ba2+, Ag+, Ti4+ e Nb5+) appointed as precursors of the catalysts oxide (calcined at 450, 600 and 800°C), and evaluation of their potential catalytic in ethyl biodiesel synthesis. These precursors (hydromagnesites and hydrotalcites) are readily available in the laboratory and they have low production cost. The precursor materials and their respective oxides were characterized by TGA, XRD, FTIR-ATR, BET, acidity(butylamine adsorption) and basicity(CO2 adsorption). The reference materials were hydromagnesites and hydrotalcites unchanged derivative oxides. The biodiesel synthesis was conducted at 120oC for 12 h using 20% (m/m) catalyst to soybean oil mass, and the proportion of reactants 1:20 (mol/mol) of soybean oil/ethanol. The alkyl esters were quantified to GC-FID. The transesterification reaction catalyzed with reference oxide derivative of hydromagnesite had 40% yield while catalysis with the modified oxide with 20% Ca2+ reached 80% conversion of fatty acids, and presented the highest crystallite size determined by XRD and higher relative basicity/acidity. The reaction catalyzed with reference oxide derivative of hydrotalcite converted 12% of the fatty acids, while their modification with 20% Ca2+ reached 89% yield, beyond the higher basicity compared to other catalysts materials / Mestre