Orientador: Marian Rosaly Davolos / Banca: Sidney José Lima Ribeiro / Banca: Ana Maria Pires / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo da decomposição térmica em diferentes temperaturas da resina precursora obtida pelo método citrato, assim como as características estruturais e as propriedades ópticas dos materiais constituídos por Y2O3 dopado com Eu3+ em diferentes proporções e Y2O3:Eu3+ 5% at. contendo Ag também em diferentes proporções. Estudos das propriedades fotoluminescentes e estruturais dessa matriz cristalina obtida pelo método citrato revelaram que a dopagem de 5% at. de Eu3+ em Y2O3 apresenta a maior intensidade relativa de emissão e essa proporção de Eu3+ foi utilizada no estudo da decomposição térmica da resina precursora. A partir dos resultados de decomposição térmica o co-dopante Ag foi adicionado em 1, 3, 5 e 7% na preparação da resina, posteriormente tratada em 750 ºC/4 h e 900 ºC/4 h para a obtenção dos materiais. Com 1% de Ag e tratamento a 750 ºC/4 h o material apresenta a maior intensidade de emissão e a formação de nanopartículas de Ag0, comprovada por voltametria cíclica e por reflectância na região do UV-Vis. Já, no material tratado a 900ºC/4 h, não é observada a formação de nanopartículas de Ag0, no entanto, a amostra Y2O3:Eu3+ contendo 1% de Ag apresenta a maior intensidade relativa de emissão. O filme preparado com nanopartículas de Y2O3:Eu3+ 5% at. contendo 1% de Ag obtidas a 900 ºC/4 h foi recoberto com siloxano preparado a partir de solução de metiltrimetoxisilano. Esse filme recoberto apresenta boa aderência ao substrato vítreo assim como luminescência detectável. Assim, os métodos utilizados para a preparação do material luminescente Y2O3:Eu3+ contendo 1% de Ag e para a deposição dos filmes são adequados para otimização de propriedades fotoluminescentes. / Abstract: This work deals with the thermal decomposition study of the precursor resin prepared from the citrate method in different heat treatment temperatures along with structural features and optical properties of materials composed by Y2O3 containing Eu3+ in different molar ratios: Y2O3:Eu3+ 5 at.% containing 1, 3, 5 and 7 at.% of Ag prepared at 750 ºC / 4 h and 900º C / 4 h. The studies on the structural and optical properties revealed that the addition of 5 at.% of Eu3+ to the Y2O3 matrix gave rise to the highest relative emission intensity. This amount of Eu3+ was used in the thermal decomposition study of the precursor resin. Therefore the co-dopant Ag was added to the resin preparation and it was heat treated at 750 ºC / 4h and 900 ºC / 4h. Among the materials obtained at 750 ºC / 4 h it was observed the formation of Ag0 nanoparticles when Ag was present in 1 at.%, as also evidenced by cyclic voltammetry and UV-Vis reflectance spectroscopy. This was the sample liable for the highest emission intensity among all materials. The formation of Ag0 nanoparticles was not observed in the material fired at 900 ºC / 4 h, even though the highest relative emission intensity was obtained for the sample Y2O3:Eu3+ containing 1 at.% of Ag compared to materials prepared at 750 ºC / 4 h. Then this material was chosen for the preparation of the luminescent film. The film prepared with Y2O3:Eu3+ nanoparticles containing 1 at.% of Ag fired at 900 ºC / 4 h was covered with silanol obtained from an MTMS solution. The covered film presented suitable adherence to the glass substrate as well as good luminescence. This way the preparation method of the luminescent material Y2O3:Eu3+ containing 1 at.% of Ag, along as that of the film, turned out to be successful in preparing materials with high relative emission intensity and good adherence to the substrate, respectively. / Mestre

Orientador: Younes Messaddeq / Banca:Regina Célia Galvão Frem Di Nardo / Banca:Ubirajara Pereira Rodrigues Filho / Banca: Karim Dahmouche / Banca: Robert Alan Burrow / Resumo: Os polioxometalatos (POMs) estão sendo muito estudados devido a suas propriedades atrativas, em especial a alta densidade eletrônica, alta solubilidade em muitos solventes e estabilidade térmica até aproximadamente 500°C. Outra propriedade é a facilidade com que os polioxometalatos são formados e a variedade de possíveis composto que apresentam estruturas auto-organizadas, dependendo do pH. O presente trabalho trata da preparação dos íons com a estrutura do tipo Keggin (XM12O40)n- e Dawson (X2M18O62)n- com X= P e M=W, Mo. Também foi preparada a estrutura tipo Preyssler (NaP5W30O110)14- e dopada com íon Eu3+ como (EuP5W30O110)12-. Além desses, os ânions (EuW10O36)9- e [Eu(PW11O39)2]11- foram preparados e as propriedades luminescentes do íon Eu3+ foram reportadas. As metodologias adequadas para a síntese desses polioxometalatos foram desenvolvidas para a preparação em meio aquoso e os polioxometalatos preparados foram caracterizados utilizando as técnicas de difração de raios X, DTA e TG, ressonancia magnética nuclear do 31P, espectroscopia vibracional e espalhamento Raman. Uma nova frente de pesquisa tem sido apresentada através da precipitação do cristal na matriz polimérica transparente de polietileno glicol (PEG 600). A partir do tratamento térmico a T~70oC ocorre a precipitação dos cristais e os mesmos são re-dissolvidos a temperatura ambiente. Numa primeira hipótese pode-se supor a formação de um cristal líquido, mas há a necessidade de um estudo mais detalhado, a fim de confirmar nossa hipótese. A matriz polimérica transparente tem sido escolhida como hospedeiro para os componentes heteropolianiônicos e as propriedades físicas e estruturais desses novos materiais compósitos foram estudadas utilizando as técnicas de ressonancia magnética nuclear do 31P e espectroscopia de espalhamento Raman / Abstract: Polyoxometalates (POMs) are widely studied due to their attractive properties especially high electronic density, high solubility in different solvents and their thermal stability over 500 ºC. Another property is the ease with which POMs are formed and the variety of possible compounds usually self- assembled structures at the appropriate pH. The present work deals with the preparation of structure ions type Keggin (XM12O40)n- and Dawson (X2M18O62)n- where X= P and M= W, Mo. Also we have prepared Preyssler structure (NaP5W30O110)14- and doped with Eu3+ as (EuP5W30O110)12-. Additionally, (EuW10O36)9-, [Eu(PW11O39)2]11- have been prepared and the luminescence properties of Eu3+ ion is reported. Adequate methodology has been explored for the preparation of these compounds in aqueous medium and the polyoxometalates prepared have been characterized using X-Ray diffraction, DTA and TGA, 31P nuclear magnetic resonance, vibrational spectroscopy, and Raman scattering. A new and exciting avenue of this work has been demonstrated through the precipitation of crystal into polymeric transparent matrix polyethylene glycol (PEG 600). Under heat treatment (T~70ºC), the formed crystals precipitate and re-dissolved at room temperature. At first assumption, we may assist at the formation of a liquid crystal but further studied are undergo in order to support our hypothesis. Polymeric transparent matrix as has been selected as a host for the heteropolyanionic components. Thermal and structural properties of the new composite materials has been studied using 31P nuclear magnetic resonance and Raman scattering / Doutor

Orientador: Elizabeth Berwerth Stucchi / Banca: Sidney José Lima Ribeiro / Banca: Pedro Paulo Corbi / Banca: Sergio Antonio Marques de Lima / Banca: Robert Alan Burrow / Resumo: Neste trabalho foram sintetizados e caracterizados complexos de lantanídeos contendo ligantes organofosforados. Os ligantes utilizados neste trabalho foram: ácido difenilfosfínico (HDPP), ácido benzil(fenil)fosfínico (HBPP) e ácido (1,4-fenilenodimetileno)-bis-(fenilfosfínico) (H2PMPP). Os compostos foram obtidos através de reação de precipitação e síntese hidrotérmica em diferentes condições. Para os compostos obtidos através de reação de precipitação, observa- se uma tendência a formação de partículas esféricas e aglomerados. Os complexos sintetizados via síntese hidrotérmica apresentam partículas em forma de bastões e formação de aglomerados. Os espectros de luminescência indicam a presença de dois ou mais sítios de simetria para os difenilfosfinatos de ítrio dopados com európio (Y(DPP)3:Eu(%)). Para os benzil(fenil)fosfinatos (Y(BPP)3:Eu(%)) e (1,4- fenilenodimetileno)-bis-(fenilfosfinatos) (Y(PMPP)3:Eu(%)) de ítrio dopados com európio foi observada a presença da transição 5 D0→7 F0, indicando que o íon Eu3+ nestes compostos ocupa um sítio de simetria sem centro de inversão. As curvas de decaimento de estado excitado sugerem a presença de dois ou mais sítios de simetria nos complexos Y(DPP)3:Eu(%). Para os compostos Y(BPP)3:Eu(%) e Y2(PMPP)3:Eu(%) foi observada a contribuição de apenas um sítio de simetria. Os parâmetros de intensidades Ω2 e Ω4 dos complexos Y(DPP)3:Eu(%) indicam que o íon Eu3+ ocupa sitos de simetria semelhantes nos difenilfosfinatos, e nos compostos Y(BPP)3:Eu(%) e Y2(PMPP)3:Eu(%) indicam a presença de sítios de baixa simetria. A emissão do Eu3+ e Tb3+ nos Y(DPP)3:CeEuTb(%) aumenta em função da concentração do íon Ce3+ , indicando a ação do cério como íon sensibilizador nestes compostos através dos processos de transferência de energia, do íon Ce(III) para os íons ativadores Eu(III) e Tb(III)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work lanthanides complexes containing organophosphorus ligands were synthesized and characterized. The following ligands were used diphenilphosphinic acid H(DPP), benzyl(phenyl)phosphinic acid (BPP) and (1,4- phenylenedimethylene)-bis-(phenylphosphinic) (PMPP). The compounds obtained through hydrothermal route presented a greater structural organization of the system regarding the obtained complexes by precipitation. For obtained compounds through precipitation, spherical- particle and cluster formation are observed. The synthesized compounds through hydrothermal rout presented particles in sticks form and cluster formation. The luminescence spectral indicatee the presence of two or more symmetry sites to europium-doped diphenylphosphinate of yttrium complexes (Y(DPP)3:Eu%). For europium-doped benzyl(phenyl)phosphinate (Y(BPP)3:Eu%) and europium doped (1-4-phenylenedimethylene)-bis- (phenylphosphinate) (Y2(PMPP)3:Eu%) complexes the presence only a non- centrossymetry site was observed. The presence of 5 D0→7 F0 an indicative of the low symmetry in about Eu(III) ion. The values of emission lifetime confirmed the presence of two or more symmetry sites to (Y(DPP)3:Eu%). The lifetime for (Y(BPP)3:Eu%) and (Y2(PMPP)3:Eu%) complexes confirmed the presence a non-centrossymmetry sites contribuition only. were observed the presence only a non-centrossymetry site, the presence of 0-0 transition is indicative that the symmetry in about Eu(III) low. The values of emission lifetime confirmed the presence a non-centrossymmetry site contribution only. xi The intensity parameters Ω2 e Ω4 indicate that Y(BPP)3:Eu(%) e Y(PMPP)3:Eu(%) present non-centrossimetric sites. The emission of Eu3+ and Tb3+ in the Y(DPP)3:CeEuTb(%)is favored with the increasing of the concentration cerium indicatin that energy transfer process process of Ce(III) to Eu (III) and Tb (III) is favored... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Resumo: Quatro complexos mononucleares inéditos de Pd(II) do tipo [PdX2(tdmPz)] {X = Cl - (1), Br - (2); I - (3); SCN- (4); tdmPz = 3,5-dimetil-1-tiocarbamoilpirazol} foram sintetizados. O composto 1 foi formado a partir da substituição da acetonitrila do complexo [PdCl2(MeCN)2] pelo 3,5-dimetil-1-tiocarbamoilpirazol. Os demais compostos foram obtidos através da substituição dos íons cloreto por brometo (2), iodeto (3) e tiocianato (4). Todos os complexos foram isolados, purificados e caracterizados por análise elementar, espectroscopia na região do infravermelho e ressonância magnética nuclear de 1 H e 13 C{ 1 H}. Os dados experimentais sugerem que, em todos os casos, a coordenação do tdmPz ocorreu através do átomo de enxofre do grupo tiocarbamoil e pelo nitrogênio piridínico do anel pirazólico. O comportamento térmico dos compostos foi investigado por termogravimétria (TG) e Análise Térmica Diferencial (DTA). Pela temperatura inicial de decomposição, a estabilidade térmica dos complexos pode ser ordenada da seguinte maneira: 3 < 4 ≡ 2 < 1. O produto final da termodecomposição foi caracterizado como paládio metálico por difração de raios X de pó. Os complexos, o ligante e a cisplatina tiveram sua citotoxicidade investigada, in vitro, pelo método do MTT frente a 3 linhagens de células cancerosas murinas: adenocarcinoma mamário (LM3 e LMM3) e adenocarcinoma pulmonar (LP07), bem como frente a macrófagos peritoneais murinos. Efeitos citotóxicos promissores (in vitro) foram encontrados para o [PdI2(tdmPz)] (3), mostrando valor de IC50 = 24.5 µM frente a linhagem LM3, para [PdBr2(tdmPz)] (2) com IC50 = 28.7 µM frente as células LP07, e para [Pd(SCN)2(tdmPz)] (4) que se mostrou mais seletivo e citotóxico que a cisplatina frente a linhagem LMM3 / Abstract: Four new mononuclear Pd(II) complexes of the type [PdX2(tdmPz)] {X = Cl - (1), Br - (2); I - (3); SCN- (4); tdmPz = 1-thiocarbamoyl-3,5-dimethylpyrazole} have been synthesized. Compound 1 is formed by the displacement of acetonitrile from [PdCl2(CH3CN)2] by the 1- thiocarbamoyl-3,5-dimethylpyrazole. Complex 2, 3 and 4 were readily obtained by metathesis of the chloride from [PdCl2(tdmPz)2] (1) by the bromide, iodide and thiocyanate ions, respectively. Both complexes have been isolated, purified and characterized by means of elemental analysis, IR spectroscopy, 1 H and 13 C{ 1 H}-NMR experiments. The experimental data suggested that in all cases the coordination of the tdmPz takes place through the sulfur atom from the thioamide moiety and the pyridine-like nitrogen from the pyrazolyl ring. The thermal behavior of the complexes 1-4 has been investigated using thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (DTA). From the initial decomposition temperatures, the thermal stability of the complexes can be ordered in the sequence: 3 < 4 ≡ 2 < 1. The final products of the thermal decompositions were characterized as metallic palladium by X-ray powder diffraction. All the complexes and the ligand together with cisplatin have been tested in vitro by MTT assay for their cytotoxicity against three murine cancer cell lines: mammary adenocarcinoma (LM3 and LMM3) and lung adenocarcinoma (LP07) as well towards normal murine peritoneal exsudate cells (PEC). Promising in vitro cytotoxic effect has been found for [PdI2(tdmPz)] (3), showing the IC50 value of 24.5 µM against LM3, for [PdBr2(tdmPz)] (2) with the IC50 value of 28.7 µM against LP07, and [Pd(SCN)2(tdmPz)] (4) which was more selective and cytotoxic than cisplatin against the cell line LMM3 / Orientador: Adelino Vieira de Godoy Netto / Coorientador: Regina Célia Galvão Frem Di Nardo / Banca: Sergio Roberto de Andrade Leite / Banca: Eder Tadeu Gomes Cavalheiro / Mestre

Orientador: Sidney José Lima Ribeiro / Banca: Karim Dahmouche / Banca: Bluma Guenther Soares / Resumo: Neste trabalho fibras ópticas de PMMA foram preparadas a partir de amostras de PMMA disponíveis comercialmente. As amostras foram termoprensadas a uma temperatura de 230 ºC na forma de bastões homogêneos e livre de bolhas. Desses bastões foi possível obter preformas cilíndricas com diâmetro de aproximadamente 10 mm. Para a obtenção de fibras foi utilizado o método de puxamento de preforma em uma torre de puxamento de características industriais. O puxamento das fibras foi conseguido em temperaturas próximas a 200 ºC possibilitando a confecção de fibras de diâmetro entre 200 µm a 1000 µm, essas fibras possuem uma atenuação entre 23 dB/m e 13 dB/m respectivamente. Esses valores são superiores ao encontrado para uma fibra comercial que é de 4 dB/m. Numa segunda parte do trabalho um novo material híbrido orgânico inorgânico foi preparado, constituído de PMMA e nanopartículas inorgânicas luminescentes de vanadato de ítrio dopado com európio (YVO4:Eu). Para isso foi empregado dois métodos diferentes: a moagem conjunta do PMMA com as nanopartículas com a posterior termoprensagem dessa mistura e a suspensão em solvente, que consistia em solubilizar o PMMA em um solvente contendo uma suspensão das nanopartículas com a sua posterior secagem. Ambos os métodos produziram materiais transparentes e homogêneos. As propriedades espectroscópicas sugerem que a identidade das nanopartículas tenha sido preservada nos compósitos finais. Alguns ensaios de puxamento de fibras a partir dos compósitos foram realizados / Abstract: In this work PMMA optical fibers were prepared from samples of commercially available PMMA. The samples were processed at 230 ºC to make rods homogeneous and without bubbles. With these rods was possible to obtain cylindrical preforms with a diameter of approximately 10 mm. The drawing of the fibers was achieved at temperatures around 200 ° C enabling the manufacture of fibers with diameters of 200 μm to 1000 μm these fibers have an attenuation between 23 dB/m and 13 dB/m respectively. These values are higher than found for a commercial fiber that is 4 dB/m. In a second part of the work a new organic inorganic hybrid material was prepared, consisting of PMMA and inorganic luminescent nanoparticles of yttrium vanadate doped with europium (YVO4:Eu). For this he was employed two different methods: the joint milling of PMMA nanoparticles with subsequent thermopressing the mixture and suspended in solvent, which was to solubilize the PMMA in a solvent containing a suspension of nanoparticles with subsequent drying. Both methods produced transparent and homogeneous materials. The spectroscopic properties suggest that the identity of nanoparticles has been preserved in the final composite. Some tests of pulling fiber from the composite were performed / Mestre

Orientador: Sidney José Lima Ribeiro / Banca: Wilton Rogério Lustri / Banca: Agnieszka Joanna Pawlicka Maule / Banca: Rosana Maria Nascimento de Assunção / Banca: Marco Cremona / Resumo: Esta tese apresenta a preparação e caracterização de novos materiais multifuncionais baseados em celulose produzida pela bactéria Gluconacetobacter xylinus. A celulose bacteriana (CB) possui fórmula molecular idêntica a celulose de plantas (CP) e apresenta uma estrutura de nanofios de celulose dispostos numa rêde tridimensional. Membranas hidratadas ou sêcas foram utilizadas para a preparação de materiais híbridos orgânico-inorgânicos (HOIs) opticamente transparentes baseados em CB e no sistema Bohemita-3-glicidiloxipropiltrimetoxisilano (Boe-GPTS), que foram caracterizados quanto as suas propriedades ópticas, estruturais e mecânicas. Dependendo da utilização de membranas de CB sêcas ou hidratadas obtém-se híbridos com características diferentes. No caso das membranas sêcas observou-se uma redução nos valores de resistência a tração e módulo de Young quando comparado as membranas de CB (112,5 MPa e 12,5 GPa) para (50,5 MPa e 2,8 GPa). Por outro lado a utilização de membranas de CB hidratadas leva a materiais mostrando acréscimo na resistência a tração (116 MPa) e no módulo de Young e (13,7 GPa). As membranas de CB e os novos híbridos foram utilizados como substratos para a preparação de dispositivos flexíveis de emissão de luz, FOLEDs (Flexible Organic Light Emitting Diodes). Os substratos foram recobertos com um filme fino de silica e um filme de ITO. Os FOLEDs foram então obtidos pela deposição de filmes orgânicos por evaporação térmica, na seguinte seqüência: ftalocianina de cobre (CuPC)/ N,N'-difenil-N,N'-bis(1-naftil) (1,1'bifenil)- 4,4'diamina (NPB)/ tris(8-hidroxiquinolina) alumínio (Alq3). Por último foi depositado o contato de alumínio. O FOLED apresentou luminância máxima de (2400 cd/m2 ), resultados similares aos obtidos para o OLED sobre vidro, com as vantagens de flexíbilidade e biocompatibilidade .... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This thesis presents the preparation and characterization of new multifunctional materials based on cellulose produced by bacteria Gluconacetobacter xylinus. Bacterial cellulose (BC) shows molecular formula identical to plant cellulose (PC) and a three-dimensional cellulose nanowires network. Hydrated or dried membranes were utilized for the preparation of the optically transparent organic-inorganic hybrid (OIH) based on BC and Bohemite-3- glycidoxipropyltrimethoxisilane (Boe-GPTS) systems. Theses samples were optically, structurally and mechanically characterized. Different materials characteristics were observed depending on the utilization of dried or hydrated BC membranes precursors. Dried membranes lead to lower values for tensile and Young's Modulus comparing with pure BC (112. MPa and 12.5 GPa) for (50.5 MPa and 2.8 GPa). Hydrated prcurosor lead to materials presenting an increase in tensile strength (116 MPa) and Young's modulus (13.7 GPa). BC membranes and the new hybrids were utilized as substrate for preparation of flexible displays emitting light, FOLEDs (Flexible Organic Light Emitting Diodes). The substrates were coated with thin films of silica and ITO. FOLEDs were obtained by thermal evaporation, in the following sequence: copper phthalocyanine (CuPc) /(N,N΄-bis(1- naphtyl)-N,N΄-diphenyl-1,1'-biphenyl-4,4'-diamine) (NPB) /tris(8-hydroxyquinoline) aluminum and the aluminum contact. The total maximum luminance values for the FOLED was 2400 (cd/m2 ), which is comparable with a glass OLED prepared with similar characteristics. Photocromic hybrids were prepared by the incorporation of phosphotungstic acid (H3PW12O40) in BC membranes. The BC/PWA OIHs were characterized by vibrational spectroscopies (Raman scattering and infrared absorption), electron microscopy and thermal analysis. In order to elucidate the photochromic phenomena electronic spectroscopy... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Younes Messaddeq / Coorientador: Assis Vicente Benedetti / Banca: Laudemir Carlos Varanda / Banca: Gael Yves Poirier / Resumo: Vidros no sistema binário NaPO3-WO3 vem despertando intenso interesse acadêmico e tecnológico devido às suas propriedades ópticas tais como fotocromismo, termocromismo e eletrocromismo, as quais levam as diversas aplicações. Neste trabalho, foram obtidos vidros NaPO3-WO3 com elevadas concentrações de WO3 (40, 50 e 60%), cujo controle cinético durante as etapas de fusão e resfriamento forneceu vidros de diferentes colorações. A análise por espectroscopia na região do UV-Vis mostrou maior intensidade na absorbância para as amostras com elevadas concentrações de WO3 ou obtidas em maiores temperaturas de fusão. Para essas amostras, a caracterização na região do infravermelho indicou diminuição das bandas referentes às ligações dos tetraedros de fosfato em detrimento do aumento das bandas relativas à inserção de octaedros de WO6 nas cadeias lineares de fosfato. Também, o aumento na concentração de óxido de tungstênio leva ao aumento nos valores de Tg, atribuídos à incorporação de octaedros WO6 na rede de tetraedros PO4 promovendo a formação de ligações fortes P-O-W. Os processos de óxidoredução responsáveis pelas diferentes cores obtidas nas amostras vítreas foi estudado pela primeira vez por voltametria cíclica (VC) a temperatura ambiente, em uma célula eletroquímica acoplada a um estereomicroscópio, o qual permitiu observar in situ a mudança de coloração com a aplicação de diferentes potenciais. Em concordância com os resultados mostrados pela VC, as análises por espectroscopia de fotoemissão de raios X (XPS) indicaram variação no estado de oxidação do tungstênio de W6+ para W4+, atribuída à variação de cor nos vidros estudados. A variação na coloração devido à redução do tungstênio foi observada mesmo em baixas concentrações da espécie reduzida, corroborando os resultados obtidos por VC. / Abstract: Binary system of NaPO3-WO3 glasses have been attracting high academic and technological interest due to potential applications because their optical properties such as photo, thermo, and electrochromism. In this work, NaPO3-WO3 glasses with high WO3 concentrations and different colors obtained with kinetic control of the melting and cooling steps were reported. UVVis spectroscopy analysis shows increase in the absorbance intensity for either high WO3 concentration or high melt temperature synthesized samples. Infrared spectroscopy characterization of these samples presented decreasing of the band intensity assigned to the phosphate tetrahedron related to a band intensity increasing due to phosphate octahedral linear chairs inset. Tungsten oxide concentration increases also leads to increasing in the Tg values assigned to the octahedral WO6 incorporation onto the PO4 tetrahedron lattice provide strongly P-O-W bonding. A novel room temperature cyclic voltammetric (CV) study was carried out in a stereomicroscopic-coupled electrochemical cell in order to evaluate the redox processes assigned to the color changes, allowing in situ color change observations while the potential was continuously varied. The CV results agrees with the X-ray photoemission spectroscopy (XPS) inferring that different glass colors can be assigned to the tungsten oxidizing state changes from W+6 to W+4. These color changes due to tungsten oxidation were observed even at low concentration of the reduced species as also indicated by the CV analysis. / Mestre

Orientador: Sidney José Lima Ribeiro / Orientador: Marc Verelst / Banca: Younès Messaddeq / Banca: Oscar Manoel Loureiro Malta / Banca: Luis Antonio Ferreira Martins Dias Carlos / Banca: Marie-Joëlle Menu / Banca: Jeannette Dexpert-Ghys / Resumo: Partículas esféricas de sílica mesoporosa foram obtidas a partir da síntese "template" pelo processo de pirólise de aerossol. O processo foi otimizado para a obtenção de materiais mesoporosos sem resíduos orgânicos e preparados em uma única etapa, eliminando assim, a longa etapa de remoção do surfactante na metodologia tradicional (tratamento térmico ou extração soxhlet, podendo durar dezenas de horas). A otimização do processo de pirólise de aerossol proposta nesta tese reduziu este tempo para apenas alguns minutos. Os materiais apresentaram uma área superficial (BET) de até 1028 m2 .g-1 , com volume de poros (BJH) de 0,58 cm3 .g-1 . Os difratogramas de raios-X indicaram um alto grau de organização com um arranjo hexagonal de poros, confirmado também pela microscopia eletrônica de transmissão. Além disto, bandas características de grupos orgânicos não foram observadas nos espectros de absorção na região do infra-vermelho para as amostras obtidas acima de 600ºC. Amostras dopadas com íons Eu3+ também foram preparadas durante a tese. A análise por espectroscopia de luminescência, para íons Eu3+ , indicou que o íon está encapsulado nos canais mesoporosos sem prévia modificação química da matriz. Posteriormente, moléculas de 1,10- Fenantrolina foram coordenadas ao íon Eu3+ aumentando a faixa espectral de excitação do íon (efeito antena). Além disto, partículas luminescentes também foram obtidas pela incorporação do complexo Eu(fod)3 ou rodamina-B nos poros das matrizes. Finalmente, testes de recobrimento (core shell, SiO2 mesoporoso-SiO2) das partículas luminescentes foram realizados e os resultados indicaram que independentemente da espessura obtida pelo processo de recobrimento, o grau de organização dos poros e a fotoluminescência não sofreram alterações / Abstract: Spherical mesoporous silica particles were obtained using the template synthesis by spray pyrolysis process. The process was optimized for the preparation of the mesoporous materials in one-pot route without organic residues, eliminating thus, the long process of removal of the surfactant, usually used in the available methods (heat treatment or soxhlet extraction, which require several hours or days). The one- pot route proposed in this thesis reduced the extraction process to only a several minutes. These materials presented a surface area value (BET) of 1028m2 .g-1 and pore volume (BJH) was 0,58 cm3 .g-1 . The X-ray diffraction patterns and the transmission electronic micrographs show an ordered typical p6mm 2D hexagonal mesostructure. Characteristics bands of organic groups were not observed in the infra-red absorption spectra for the samples obtained at 600ºC. Moreover, SiO2 mesoporous doped with Eu3+ ions were also prepared. Luminescence data suggest that the Eu3+ ions were successful encapsulated into the channels of mesoporous silica without any preliminary chemical modification of the matrix. Moreover, extra ligands such as 1,10-Phenantroline can be further coordinated, increasing the spectral range excitation (antenna effect). Furthermore, luminescent particles were also prepared by the wet impregnation of Eu(fod)3 complex and rhodamine-B molecules. Finally, tests of coating (core shell, SiO2 mesoporous-SiO2) of luminescent particles had been carried through and the The results obtained show spherical shape and the observation of a highly ordered hexagonal array of mesochannels further confirms the 2D hexagonal p6m structure. Luminescence results reveal that rhodamine-B has been successfully encapsulated into the channels of mesoporous particles. Silica coating has been observed in TEM measurements / Doutor

Orientador: Mauricio Boscolo / Coorientador: Diogo Paschoalini Volanti / Banca: Altair Benedito Moreira / Banca: Cícero Wellington Brito Bezerra / Resumo: Em crescente produção nacional, a síntese de biodiesel industrial ocorre por transesterificação na presença de catalisadores homogêneos alcalinos. Embora esse processo apresente elevado rendimento, as etapas adicionais de purificação do produto e a possibilidade de ocorrer saponificação fazem com que novas formas de produção desse biocombustível sejam desenvolvidas, como, por exemplo, empregando a catálise heterogênea. Dentre os materiais estudados, proponentes à função de catalisadores, tem-se os óxidos mistos de magnésio e alumínio, provenientes da calcinação das hidrotalcitas, que podem ser dopados com diferentes metais, melhorando sua atividade catalítica. O presente trabalho teve como objetivo principal o estudo das características de óxidos mistos provenientes de hidrotalcitas a partir de suas dopagens com lantanídeos. Sendo assim, a discussão dos resultados foi dividida em dois capítulos. O Capítulo 2 apresenta os efeitos que os íons La, Ce e Lu, nas quantidades de 1,0 e 2,0% em mol, promoveram sobre as propriedades físico-químicas das hidrotalcitas e sobre a atividade catalítica dos óxidos na produção de biodiesel. A reação de transesterificação foi realizada com óleo de soja e etanol (proporção 1:20 m/m óleo/etanol) e 20% de catalisador (massa do catalisador/massa de óleo), a 120°C por 14 horas. Os óxidos dopados com 1,0% apresentaram rendimentos superiores a aqueles dopados com 2,0%, sendo MgAl1La e MgAl1Lu os que apresentaram maiores rendimentos, com 80 e 84%, respectivamente. No Capítulo 3, é relatado o efeito que a utilização de energias de alta-frequência, como as micro-ondas e ultrassom, provocou na estrutura, textura e na qualidade dos cristais dos sólidos obtidos. Sendo assim, três séries de hidrotalcitas com 5,0% em mol de lantanídeos (La, Ce, Yb, Lu) foram preparadas por coprecipitação (síntese convencional),... / Abstract: On increasing national production, the industrial biodiesel synthesis occurs by transesterification in the presence of alkaline homogeneous catalysts. Although this process presents high yield, additional steps of purification of the product and the possibility to occur saponification make new ways of biofuels production are developed, such as heterogeneous catalysis. Among the studied materials for catalysts function there are mixed oxides of magnesium and aluminum from hydrotalcites calcination which may be doped with various metals to improve their catalytic activity. This paper aimed to study the mixed oxide characteristics from hydrotalcites doped with lanthanides. Thus, the discussion of the results were divided into two chapters. The chapter 2 shows the effects of the ions La, Ce and Lu in the amount of 1.0 to 2.0% promoted on the physicochemical properties of the hydrotalcites and the catalytic activity of the oxides in the production of biodiesel. The transesterification reaction was carried out using soybean oil and ethanol (ratio 1:20 w/w oil/ethanol) and catalyst 20% (mass catalyst/oil mass) at 120°C for 14 hours. The oxides doped with 1.0% had higher income than ones doped with 2.0%, and MgAl1La MgAl1Lu being the highest yields with 80 and 84%, respectively. In the Chapter 3 is reported the effect that the use of high-frequency energy such as microwaves and ultrasound have led to the structure, texture and quality of the crystals of solids. Thus, three series of hydrotalcites with 5.0% lanthanides (La, Ce, Yb, Lu) were prepared by co-precipitation (conventional synthesis) co-precipitation assisted by ultrasound and co-precipitation followed by treatment with microwave. The materials were characterized by the X-ray diffraction (XRD), the infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and the analysis of the specific surface area by N2 adsorption. For the solids that involve La ... / Mestre

No presente trabalho foi produzido H ´ANTPOT . 15 N ´O IND. 3´ enriquecido no isótopo ´ANTPOT. 15 N´ (5 a 90% em átomos de ´ANTPOT. 15 N ´) a partir da oxidação da ´ANTPOT. 15 N´ ´H IND. 3´ anidra previamente enriquecida. A metodologia proposta difere do método industrial, com relação à substituição da torre de absorção por um reator de hidratação de aço inoxidável revestido internamente com Teflon, sob refrigeração, em sistema de monopressão. No processo a ´ANTPOT. 15 N´ ´H IND. 3´ (g) foi oxidada em forno catalítico de Pt/Rh para obter ´ANTPOT. 15 NO´, que em uma segunda oxidação produz o ´ANTPOT. 15 N´ ´O IND. 2´. Esse, na presença de ´H IND. 2 O´, sob pressão e refrigeração forma o H ´ANTPOT . 15 N ´O IND. 3´ . O rendimento do processo foi avaliado em função da temperatura de oxidação da ´ANTPOT. 15 N´ ´H IND. 3´ anidra e da relação entre os gases (´ANTPOT. 15 N´ ´H IND. 3´ e ´O IND. 2´), fazendo-se uso do fluxo total ou parcial dos gases pelo forno catalítico. Com base nas melhores condições (temperatura e proporção entre os gases) obtidas, foram realizados testes avaliando os parâmetros: tempo de passagem dos gases pelo leito catalítico; pressão no sistema; tempo de exaustão dos gases no reator de hidratação. Os testes foram realizados em triplicatas, empregando N ´H IND. 3´ anidra com abundância isotópica natural (0,366% em átomos ´ANTPOT. 15 N´). As melhores condições obtidas utilizando o reator de hidratação foram: uso do fluxo parcial dos gases; 50% em excesso de ´O IND.2´; temperatura de 500 ºC; 0,2 minuto de passagem dos gases pelo catalisador; pressão do sistema de 0,4 MPa; tempo de exaustão dos gases do reator de hidratação de 30 minutos e 500 mL de ´H IND. 2 O´ para hidratação dos gases. Nessas condições, foi possível a conversão (N-N´H IND.3´ à N-N ´O IND. 3´) de 62,2% e o balanço global de nitrogênio totalizou 86,8% obtendo-se cerca de 510 mL de solução 0,05 mol L-1 de H ´ANTPOT. 15 N ´O IND. 3´. No trabalho também foi avaliado o método convencional de produção do HN´O IND. 3´ no qual se utilizou uma coluna de aço inoxidável para a oxidação e hidratação dos gases. Os testes foram realizados em triplicatas, empregando-se as melhores condições obtidas com o reator de hidratação. Em termos de rendimento, os resultados demonstraram baixa eficiência da coluna de absorção, obtendo-se em média 18% de conversão e balanço global do nitrogênio totalizou 68%. O custo de produção do H ´ANTPOT. 15 N ´O IND. 3´ foi avaliado levando-se em consideração as melhores condições do processo e os resultados mostraram-se competitivos com o preço de produção internacional (FOB). A partir do H ´ANTPOT. 15 N ´O IND. 3´ foi possível a obtenção de fertilizantes nítricos (N ´H IND. 4´ ´ANTPOT. 15N´ ´O IND. 3´ marcado nas fontes nítricas e/ou amoniacal; K ´ANTPOT. 15 N´ ´O IND. 3´; Ca(´ANTPOT. 15 N´ ´O IND. 3´) IND. 2´) com elevado enriquecimento em ´ANTPOT. 15 N´. Nesses compostos foram realizados determinações do teor de nitrogênio nítrico (% N-N ´O IND. 3´) e da abundância isotópica (% átomos de ´ANTPOT. 15 N´). Os resultados evidenciaram pureza superior a 99% e ausência de fracionamento isotópico. / In the present work, H15NO3 enriched in the 15N isotope (5 to 90 % in 15N atoms) was produced from the oxidation of previously enriched anhydrous 15NH3. The proposed methodology differs from the one used in industry due to the replacement of the absorption tower with a stainless steel hydration reactor, internally lined with Teflon, under refrigeration in a monopressured system. In the process, the 15NH3 was oxidized inside a Pt/Rh catalytic furnace to obtain 15NO, which after a second oxidation becomes 15NO2. The latter, in the presence of H2O, under pressure and refrigeration becomes H15NO3. The process yield was evaluated according to the anhydrous 15NH3 oxidation temperature and the relation among the reagent gases (15NH3 and O2), by using total or partial flow of gases through the catalytic furnace. Based on the best condition obtained (temperature and gas ratios), tests were carried out to evaluate the following parameters: gas exhaustion time inside the hydration reactor; time spent by the gases to go through the catalytic furnace; system pressure. These tests were made with three replicates using anhydrous NH3 with natural isotopic abundance (0.366 % in 15N atoms). The best conditions obtained using the hydration reactor were: partial gas flows; O2 in excess of 50 %; temperature of 500 ºC; 0.2 minute for the gases to go through the catalyzer; system pressure of 0.4 MPa; 30-minute exhaustion time for gases inside the hydration reactor, and 500 mL H2O for gas hydration. Under these conditions we were able to convert 62.2 % of the N-NH3 into N-NO3-; the overall nitrogen balance totaled 86.8 %, producing 510 mL of a H15NO3 solution at 0.05 mol L-1. In our work, we also evaluated the conventional HNO3 production method which uses a stainless steel column for gas oxidation and hydration. Tests were performed with three replications each, and the best conditions obtained with the hydration reactor were used. In terms of yield, the results showed low absorption column efficiency, with a mean conversion rate of 18 % and an overall nitrogen balance of 68 %. H15NO3 production costs were evaluated by considering the best conditions for the process; the results proved competitive in relation to international production prices. From H15NO3 it was possible to obtain nitric fertilizers (NH415NO3 labeled at nitric and/or ammoniacal sources; K15NO3; Ca(15NO3)2) with high enrichment in 15N. Nitric nitrogen (% N-NO3-) and isotopic abundance (% in 15N atoms) determinations were made for these compounds. The results showed purity rates higher than 99 % and no isotopic fractionation.