Neste trabalho são investigados o designer e a fabricação nanomateriais magnéticos e luminescentes sofisticados bifuncionais baseados em Fe3O4 e complexos de RE3+. Portanto, novos nanomateriais Fe3O4@calix-Eu(TTA) e Fe3O4@calix-Tb(ACAC) emissores vermelho e verde superparamagnéticos foram preparados pelo método one-pot. Neste caso, o ligante calixareno quimicamente modicado como surfactantes para estabilizar as nanopartículas de Fe3O4. O ligante calixareno proporciona uma superfície quimicamente modificada e estabilidade coloidal das nanopartículas magnetitas. Consequentemente, as nanopartículas funcionalizadas (Fe3O4@calix) foram coordenadas aos íons TR3+ por meio da síntese one-pot, usando ligantes TTA e ACAC como sensibilizadores (efeito antena) para produzir nanofósforos altamente luminescentes. Além do mais, nanocompósitos bifuncionais óptico e magnético Fe3O4@SiO2-TTA-Eu(L), L: TTA, TC, AB e AMB bem como Fe3O4@SiO2-TTA-Tb(AB ou AMB) foram também preparados por meio de um protocolo de múltiplas etapas, utilizando as nanopartículas Fe3O4 como precursoras. Elas foram modificas com camadas de sílica, usando o método Stöber modificado e ligados com complexos de TR3+ para produzir nanocompósitos luminescentes e magnéticos. As técnicas de difração de raios X pelo método do pó (XPD), Espalhamento de Raios-X a baixo ângulo (SAXS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e microscopia de eletrônica de varredura (MEV) foram utilizas para determinar as estruturas, morfologias, distribuições de tamanhos e monodispersividade dos materiais sintetizados. Estes novos nanomateriais bifuncionais Fe3O4@calix-Eu(TTA), Fe3O4@calix-Tb(ACAC), Fe3O4@SiO2-TTA-Eu(L) e Fe3O4@SiO2-TTA-Tb(AB ou AMB) apresentam propriedades fotônicas e superparamagnéticas muito interessantes. As propriedades magnéticas (ZFC/FC e M-H) obtidas nas temperaturas de 2, 5 e 300 K foram investigadas a fim de obter informações sobre o efeito da cristalinidade na magnetização de saturação e das temperaturas de bloqueios. Também foram estudadas a influência dos íons TR3+ sobre a magnetização dos nanomateriais. Apesar da magnetita atuar como um forte supressor de luminescência, as camadas do ligante calixareno modificado e da sílica sobre as nanopartículas de Fe3O4 compensam esta desvantagem. Do mesmo modo foi considerada a discussão sobre a transferência de energia intramolecular do estado tripleto T1 dos ligantes TTA e ACAC para os níveis excitados dos íons Eu3+ e Tb3+ nos nanomateriais Fe3O4@calix-Eu(TTA) e Fe3O4@calix-Tb(ACAC). As eficiências quânticas de emissão (η) dos compostos Fe3O4@calix-Eu(TTA) e Fe3O4@SiO2-TTA-Eu(L) foram calculadas e discutidas, bem como suas características estruturais baseadas nos níveis de energia e parâmetros de intensidades experimentais dos sistemas contendo o íon Eu3+. Estes novos nanomateriais podem atuar como camadas emissores vermelha e verde para dispositivos moleculares conversores de luz e magnéticos (MLCMDs). / The design and fabrication of sophisticated bifunctional luminescent and magnetic nanomaterials based on Fe3O4 and RE3+ complexes are sought for. Accordingly, novel red-green emitting superparamagnetic Fe3O4@calix-Eu(TTA) and Fe3O4@calix-Tb(ACAC) nanomaterials were prepared through on-pot method. In this regard, the chemically modified calixarene ligand was used as a surfactant to stabilize the Fe3O4 nanoparticles. The calixarene ligand provides colloidal stability and chemically modifiable surface to the magnetite nanoparticles. Thus, this ligand functionalized Fe3O4@calix nanoparticles were further coordinated to the RE3+ ions via one-pot synthesis, using TTA and ACAC ligands as sensitizers (antenna effect) to produce highly luminescent nanophosphors. In addition, bifunctional optical and magnetic Fe3O4@SiO2-TTA-Eu(L), L: TTA, TC, AB and AMB as well as Fe3O4@SiO2-TTA-Tb(AB or AMB) nanocomposites were also synthesized through multistep synthetic protocol, utilizing Fe3O4 nanoparticles as precursors. They were modified with silica shell, using modified Stöber method and further grafted with RE3+ complexes to produce the luminescent and magnetic nanocomposites. The X-ray powder diffraction (XPD), small angle x-ray scattering (SAXS), transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) techniques were used to determine the structures, morphologies, size distribution and monodispersity of the synthesized materials. These novel Fe3O4@calix-Eu(TTA) and Fe3O4@calix-Tb(ACAC) as well as Fe3O4@SiO2-TTA-Eu(L) and Fe3O4@SiO2-TTA-Tb(AB or AMB) magnetic luminescent nanomaterials show interesting superparamagnetic and photonic properties. The magnetic properties (M-H and ZFC/FC measurements) at temperatures of 2, 5 and 300 K were explored in order to investigate the extent of coating and crystalinity effect on the saturation magnetization and blocking temperatures. The influence of the RE3+ ions on the magnetization of the optical and magnetic nanomaterials was also studied. Even though magnetite is a strong luminescence quencher, the coating of the Fe3O4 nanoparticles with synthetically modified calixarene ligand (calix) and silica shell have overcome this difficulty. Moreover, the intramolecular energy transfer from the T1 excited triplet states of TTA and ACAC ligands to the emitting levels of Eu3+ and Tb3+ in the Fe3O4@calix-Eu(TTA) and Fe3O4@calix-Tb(ACAC) nanomaterials are discussed. The emission quantum efficiencies (η) for the Fe3O4@calix-Eu(TTA) and Fe3O4@SiO2-TTA-Eu(L) nanomaterials are also calculated and discussed, as well as the structural features based on the energy levels and experimental intensity parameters, in the case of the Eu3+ ion. These novel nanomaterials may act as the emitting layer for the red and green light for magnetic and light converting molecular devices (MLCMDs).

A tecnologia dos materiais a base de cimento Portland vem se desenvolvendo rapidamente, onde a melhoria das propriedades mecânicas vem sendo alcançada, eliminando os agregados graúdos e estudando a composição granulométrica da mistura, procurando preencher os vazios utilizando materiais finos e ultrafinos, como pó de quartzo e a sílica ativa. Esta pesquisa tem como objetivos: desenvolver concreto de pós reativos com resistência à compressão próxima de 200 MPa e módulo de elasticidade acima de 45 GPa; propor uma relação constitutiva para o material, considerando o volume de fibras; especificar as deformações máximas na tração e na compressão; e verificar a influência das fibras nas resistências à compressão e à tração na flexão. Para isso, foi utilizado o método de empacotamento das partículas sólidas, com o intuito de definir composições granulométricas, e desenvolveu-se técnicas necessárias para a moldagem, adensamento e cura térmica. A análise experimental compreendeu o estudo das seguintes propriedades: resistência à compressão, módulo de elasticidade, resistência à tração na flexão, deformações e ductilidade. As fibras metálicas melhoraram as propriedades mecânicas e aumentaram a ductilidade do concreto. A temperatura de cura e o tempo de submissão ao tratamento térmico, tornou o material mais resistente. A deformação específica máxima na compressão foi definida experimentalmente como 4,3%. O limite elástico para as deformações de tração ficou em 0,28%. Foi proposta uma relação constitutiva para tensões de compressão, que pode ser utilizada para concretos de pós reativos, com resistência à compressão próxima de 200 MPa e taxa de fibras até 4% em volume. Os resultados obtidos indicam que o concreto de pós reativos desenvolvido apresentou altas resistências à compressão e à tração na flexão, onde a microestrutura do material mostrou-se com baixíssima porosidade e interface pasta - agregado praticamente suprimida. A tecnologia desenvolvida nesta pesquisa pode ser considerada um grande avanço na tecnologia de materiais a base de cimento Portland que, com maiores aperfeiçoamentos, espera-se a aplicação desse material em situações que tirem proveito das excelentes propriedades mecânicas e durabilidade / The technology of Portland cement materials has developed quickly, where the improvement of the mechanical properties has been reached, eliminating the coarse aggregates and studying the granular mixture, in order to fill the emptiness with fine and ultra-fine materials, like crushed quartz and silica fume. The present paper aimed: develop reactive powder concrete with compressive strength close to 200 MPa and module of elasticity above 45 GPa; propose a strength x strain relationship in compression for the material considering the volume of fibers; specify the maximum strain in the traction and in the compression; and to verify the influence of the fibers in the compression strength and in the bending strength. It went using the method of packing of the solid particles to define the grain size distribution, and necessary techniques were developed for the preparation and thermal cure. The experimental analysis understood the study of the following properties: compression strength, module of elasticity, bending strength, strain and ductility. The metallic fibers improved the mechanical properties and they increased the ductility of the concrete. The cure temperature and the time of submission to the thermal treatment, improved the compression strength. The maximum strain in the compression was defined experimentally as 4,3%. The elastic limit for the traction strain was 0,28%. A strength x strain relationship in compression was proposed, and can be used in reactive powders concrete, with compression strength of around 200 MPa and rate of fibers of up to 4% of volume. The results indicate that the reactive powders concrete developed presented excellent compression strength and bending strength, and the material presented a microestrutura with low porosity. The technology developed in this research can be considered a great progress in the technology of materials with Portland cement, and the application of that material is expected in situations that use advantage of the excellent mechanical properties and durability

A fotocatálise heterogênea é um processo que apresenta baixa seletividade de degradação. Nesse sentido, a síntese de materiais dotados de impressão molecular (IM) deve ajudar a contornar este problema. Os fotocatalisadores dotados de IM foram sintetizados de acordo com duas classes: uma inorgância (via diferentes rotas sol-gel e TEOS como percursor de sílica) e outra orgânica (via impressão não-covalente por precipitação e ácido metacrílico como monômero). No caso da primeira, a impressão molecular foi investigada através do uso de corante (rodamina B) e diferentes fármacos como template (substrato molde). No caso da matriz orgânica, o fármaco diclofenaco foi usado como molécula template. Os materiais foram caracterizados por análises texturais, estruturais e morfológicas. Com respeito à matriz à base de sílica, os sistemas com maiores valores de área específica foram observados pela rota ácida. Como efeito da rota, foi observado que a rota ácida apresentou um fator de seletividade 47% maior que a rota não-hidrolítica em testes de adsorção seletiva. Os resultados obtidos por análise de isotermas também convergem no sentido de revelarem que a rota ácida apresentou a maior capacidade de adsorção (997,9 mg/g) dentre as diferentes rotas de síntese pelo método sol-gel. Nos ensaios de fotocatálise (rodamina como template), foi conseguido um aumento de seletividade e competitividade na fotodegradação da rodamina de até 187% e 290%, respectivamente, comparado ao P25 (amostra comercial de TiO2). Quanto ao uso de fármacos como template em matriz inorgânica, os fotocatalisadores com impressão molecular obtiveram um aumento na adsorção e fotodegradação de até 751 e 427%, respectivamente, em comparação ao P25. Os materiais baseados em matriz orgânica também apresentaram seletividade em comparação ao P25. O valor médio do coeficiente de seletividade (estimado a partir da degradação de moléculas não-alvo, a fluxetina e o paracetamol) foi estimado em 2,8 – portanto sugerindo que a presença de cavidades tridimensionais é um dos principais fatores da seletividade observada. Com o objetivo de explorar o potencial de adsorção das cavidades de impressão molecular, os estudos dos fotocatalisadores seletivos com adição de P25 foram conduzidos de maneira a manter baixa a concentração de TiO2 (de 7 a 44 mg/L em cada teste fotocatalítico). Estudos de reuso do fotocatalisador (com e sem regeneração) também foram conduzidos. Tanto os materiais de matriz inorgânica como orgânica mantiveram em pelo menos 60% da eficiência fotocatalítica original após vários ciclos. / Heterogeneous photocatalysis is a process that has a low selectivity for degradation. In this sense, the synthesis of materials with molecularly imprinting (MI) should help to overcome this problem. The photocatalyst containing MI was synthesized according to two classes: An inorganic one (via different sol-gel routes and TEOS as silica precursor) and an organic one (via non-covalent imprinting by precipitation having methacrylic acid as monomer). In the first case, MI was investigated by use of the dye (rhodamine B) and several pharmaceutical compounds as template. In case the organic matrix, diclofenac was used as the template molecule. The samples were extensively characterized by textural, structural and morphological analysis. With respect to the silica-based matrix, the systems with larger surface area values were obtained by acid route. As effect of the route, it was observed that the acid route showed a selectivity factor 47% higher than that of the non-hydrolytic route in selective adsorption tests. Among the different synthesis routes prepared by sol-gel method, the isotherms analysis showed that acid route has the highest adsorption capacity (997.9 mg/g). Compared to the P25 (commercial sample of TiO2), the photocatalysis assays (rhodamine as the template) have shown an increase in selectivity and competitiveness up to 187% and 290%, respectively. Regarding the use of pharmaceutical as template in the inorganic matrix, the imprinted photocatalyst had an increase in adsorption and photodegradation up to 751 and 427%, respectively. The systems based on the organic matrix have also showed selectivity compared to the P25. The mean value of selectivity coefficient for degradation (estimated from the non-target molecules, such as fluoxetine and paracetamol) was estimated to be 2.8 – thus, suggesting that the presence of three-dimensional cavities is a major factor in the observed selectivity. In order to explore the full potential of adsorption from the MI cavities, the photocatalyst containing P25 were prepared with the low concentration of TiO2 (from 7 to 44 mg/L in each photocatalytic test). The reuse of photocatalysts (with and without regeneration) was also studied. Both inorganic and organic matrix retained at least 60% of the original efficiency after several cycles.

Orientador: Segundo Nilo Mestanza Muñoz / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2012

Submitted by Dominique Yukie Toyama null (dominique.toyama@gmail.com) on 2017-03-05T17:10:56Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Dominique Toyama v2.pdf: 2694471 bytes, checksum: 46622aaa3d27a2c4661becae14cbed29 (MD5) / Rejected by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: No campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” foi informado que seria disponibilizado o texto completo porém no campo “Data para a disponibilização do texto completo” foi informado que o texto completo deverá ser disponibilizado apenas 6 meses após a defesa. Caso opte pela disponibilização do texto completo apenas 6 meses após a defesa selecione no campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” a opção “Texto parcial”. Esta opção é utilizada caso você tenha planos de publicar seu trabalho em periódicos científicos ou em formato de livro, por exemplo e fará com que apenas as páginas pré-textuais, introdução, considerações e referências sejam disponibilizadas. Se optar por disponibilizar o texto completo de seu trabalho imediatamente selecione no campo “Data para a disponibilização do texto completo” a opção “Não se aplica (texto completo)”. Isso fará com que seu trabalho seja disponibilizado na íntegra no Repositório Institucional UNESP. Por favor, corrija esta informação realizando uma nova submissão. Agradecemos a compreensão. on 2017-03-09T14:01:43Z (GMT) / Submitted by Dominique Yukie Toyama null (dominique.toyama@gmail.com) on 2017-03-10T18:49:30Z No. of bitstreams: 1 Repositório.pdf: 9462693 bytes, checksum: b3c5b554b9ad7e33181206e7a901f8e6 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-03-16T19:50:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 toyama_dy_me_sjc.pdf: 9462693 bytes, checksum: b3c5b554b9ad7e33181206e7a901f8e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T19:50:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 toyama_dy_me_sjc.pdf: 9462693 bytes, checksum: b3c5b554b9ad7e33181206e7a901f8e6 (MD5) Previous issue date: 2017-01-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho avaliou-se o comportamento mecânico e a homogeneidade estrutural de bilaminados cerâmicos com configuração convencional (compressão da zircônia) e bioinspirada (tração da zircônia) com e sem infiltração de sílica. Além disso, determinou-se a distribuição de tensões utilizando a análise de elementos finitos, e avaliou-se o modo de falha e o mecanismo de adesão da interface porcelana/zircônia. Amostras bilaminadas foram confeccionadas com Y-TZP e cerâmica injetável e divididos em 4 grupos (n=30): zircônia sob compressão (T), zircônia infiltrada sob compressão (I), zircônia sob tração (B) e zircônia infiltrada sob tração (BI); para teste da resistência à flexão biaxial. A infiltração por sílica ocorreu pelo método sol-gel. Os dados (MPa) do ensaio mecânico foram avaliados com análise de Weibull (IC 95 %). Análise de elementos finitos utilizou o critério de tensão máxima principal para avaliar a distribuição de tensões nos modelos e seus resultados foram apresentados em forma de figuras e gráficos da tensão máxima principal (TMP). A camada de infiltração foi caracterizada usando DRX e microscopia (MEV, MEV-FEG e EDS). O comportamento da interface foi analisado usando resistência ao risco e dureza. O grupo mais homogêneo estruturalmente foi o BI (m= 9,59). A concentração de tensão na cerâmica feldspática foi menor nos grupos bioinspirados. Houve formação de silicato de zircônia na superfície dos discos de zircônia infiltrados e preenchimento de defeitos superficiais e internos. A zircônia tradicional teve desempenho melhor do que a zircônia infiltrada no teste de resistência ao risco. A endentação interfacial mostrou que o elo mais fraco do conjunto é a cerâmica feldspática. Conclui-se que para melhorar o desempenho de bilaminados é preciso melhorar o material de recobrimento e não a adesão entre os materiais. / This study analyzed the mechanical behavior of bilayers using conventional arrangement (leucite ceramic under traction) and a bioinspired arrangement (zirconia under traction) with or without sol-gel silica infiltration, analyze stress distribution using FEA, characterize infiltration layer and observe interfacial behavior. 120 bilayered specimens were produced for biaxial flexural strength testing using Y-TZP and pressed ceramic and divided into 4 groups (n=30): zirconia under compression (T), infiltrated zirconia under compression (I), zirconia under traction (B) and infiltrated zirconia under traction (BI). The zirconia was infiltrated using sol-gel method. The results for the biaxial flexural strength (MPa) were analyzed using Weibull analysis (CI 95 %). Stress distribution within the models were examined using maximum principal stress and the results were presented as graphs and figures. The infiltration layer was characterized using XRD and microscopy (SEM, FEG-SEM and EDS). The interfacial behavior was analyzed using scratch test and micro-hardness indentation. The BI group was the most reliable (m=9.59). The stress distribution in the feldspar ceramic was better for the bioinspired groups. The infiltrated zirconia discs presented zirconia silicate formation on the surface and plugged internal flaws. The traditional zirconia had a better scratch performance compared to the infiltrated zirconia. The interfacial indentation showed that the weakest link of the set is the feldspar ceramic. To improve the performance of bilayers, a better coverage material is needed rather than an improvement in adhesion.

Este trabalho apresenta o processo para obtenção de partículas de sílica amino-funcionalizadas contendo complexos de TR3+ utilizando os métodos de Stöber e por micro-ondas. Os espectros de absorção no infravermelho das partículas TR-BTC-Si preparadas pelo método de micro-ondas exibiram bandas de absorção atribuídas aos modos vibracionais dos complexos TR-BTC e da rede de sílica, indicando a incorporação destes complexos na matriz SiO2. Por outro lado, os complexos Eu-(β-dicetonatos) preparados pelo método Stöber mostraram apenas as bandas atribuídas à estrutura da rede de sílica, devido à dupla camada de revestimento de sílica. As morfologias das partículas de sílica amino-funcionalizadas contendo complexos de TR3+ foram visualizadas usando a técnica MEV. As diferenças nas morfologias entre o complexo precursor e o material amino-funcionalizado pode ser atribuído a presença da sílica na superfície do material. Além do mais, o método da ninidrina indicou a presença de grupos amina (-NH2) na superfície destes materiais. Os espectros de emissão dos materiais funcionalizados com os complexos de Eu3+ e Tb3+ apresentaram as bandas de emissão da transição intraconfiguracional dos íons Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0-6) e Tb3+ (5D4→7FJ, J = 6-0), exibindo cores características de emissão vermelha e verde, respectivamente. É observado um decréscimo nos valores dos parâmetros Ω2 dos materiais Eu-(β-dicetonato)-Si e Eu-BTC-Si comparados com os respectivos complexos, devido a diminuição da intensidade da transição 5D0→7F2, indicando um maior caráter centrossimétrico. Conseqüentemente, os íons Eu3+ nos materiais com sílica estão em um ambiente químico menos polarizável do que nos complexos, sugerindo uma menor contribuição do mecanismo de acoplamento dinâmico. Os altos valores dos Ω4 para os sistemas com sílica Eu-(&#946-dicetonato)-Si e Eu-BTC-Si comparados com os valores de Ω2 reflete a intensidade extremamente alta da transição 5D0→7F4 observada nos espectros de emissão. Este resultado corrobora com o maior caráter centrossimétrico e evidencia a incorporação dos complexos de Eu3+ na rede de sílica. Foi realizado um fluoroimunoensaio usando os compostos amino-funcionalizados, que mostraram uma luminescência e propriedades físico-químicas eficientes para atuarem como marcadores biológicos. O marcador óptico foi conjugado com o anticorpo anti-oxLDL, que se liga a um suporte específico com o antígeno oxLDL. Portanto, estes materiais são candidatos promissores para conjugação molecular em clínicas de diagnóstico. / This work presents the process to obtain amino-functionalized silica particles containing complexes of trivalent rare earth ions (RE3+) using Stöber and microwave methods. Infrared spectra of the TR-BTC-Si particles prepared by microwave method exhibited absorption bands assigned to the vibrational modes of the TR-BTC complexes and silica network, indicating that the complexes have been incorporated in the SiO2 matrix. However, due to double coating of the silica network, the IR spectra of the Eu-(β-diketonates) complexes prepared by Stöber method showed only bands assigned to the silica structure. The morphologies of the amino-functionalized silica particles containing RE3+ complexes were examined using SEM technique. The difference in morphology between the complex precursor and amino-functionalized material can be attributed to the silica network on the material surface. Besides, the ninhydrin method confirmed the presence of amine groups (-NH2) in the functionalized materials. The emission spectra of the functionalized materials containing Eu3+ and Tb3+ complexes showed the emission bands originated from the intraconfigurational transitions of the Eu3+ (5D0→7FJ, J = 0-4) and Tb3+ (5D4→7FJ, J = 6-0), exhibiting red and green color emission, respectively. It is observed decreasing values of experimental intensity parameters (Ω2) of the Eu-(β-diketonate)-Si and Eu-BTC-Si materials when compared with the complex precursors, owing to the decreased intensity of the 5D0→7F2 transition, indicating a higher centrosymmetric character. As a result, the Eu3+ ions in silica materials are located in a chemical environment less polarizable than in the complexes, suggesting a smaller contribution of dynamic coupling mechanism. On the other hand, an abnormally high intensity of the 5D0→7F4 transition was observed, which is reflected by the high values of Ω4 of the silica systems, Eu-(β-diketonate)-Si and Eu-BTC-Si, compared with the Ω2 ones. These spectroscopic data corroborate with a higher centrosymmetric character, indicating the incorporation of the Eu3+ complexes in the silica network. A fluoroimmunoassay was developed using the amino-functionalized compounds that exhibit efficient luminescence and physical and chemical properties suitable for optical label. The biolabel was then chemically conjugated to anti-oxLDL antibody, which is linked in a specific support with oxLDL antigen. The result showed that it is a promising candidate for molecular conjugation in clinical diagnosis.

O presente trabalho tem como objetivo principal a preparação e a caracterização de compósitos sílica/Nafion® e titânia/Nafion®, sendo o óxido a fase maioritária. A incorporação do Nafion® se deu durante o processo sol-gel. Foram testadas duas rotas sintéticas para a sílica, sendo uma delas catalisada por HNO3 e a outra por NH4OH, e uma rota, catalisada por HNO3, para a titânia. Posteriormente, as amostras foram calcinadas e analisadas por diversas técnicas. A DRX mostrou que as sílicas obtidas eram amorfas e que as amostras de titânia, por sua vez, apresentavam as fases cristalinas anatase e bruquita. A partir das análises de área superficial (BET) e tamanho de poros, verificou-se que um pH de hidrólise mais baixo leva a formação de sílica e compósitos com maiores áreas superficiais e distribuições unimodais de tamanho de poros (inferiores a 2 nm), e um pH mais elevado a uma distribuição mais larga. A incorporação do Nafion® leva a uma diminuição dos valores de área superficial. As amostras de titânia e seus compósitos apresentaram áreas superficiais mais baixas e distribuição de tamanho de poros semelhantes às obtidas para as amostras do grupo da sílica básica. As isotermas de adsorção de água mostraram que a sílica ácida e seus compósitos têm seus microporos saturados em aproximadamente 50% de UR (umidade relativa). Já nas amostras de sílica básica e seus compósitos, essa saturação parece ocorrer em 75% de UR, mas a partir de 84% de UR há um súbito aumento de adsorção. Todos os compósitos apresentaram menor capacidade de adsorver água com relação aos respectivos óxidos. Os resultados obtidos por Análise Térmica levam a crer que a sílica confere maior estabilidade térmica ao Nafion® ao passo que o TiO2 parece catalisar a decomposição do mesmo. As análises de Espectroscopia Vibracional no Infravermelho e no Raman, não apresentaram indícios de ligações químicas formais entre o Nafion® e as matrizes de sílica e titânia. As micrografias obtidas por MEV das amostras selecionadas revelaram morfologia semelhante para as amostras \"SiO2/Naf 15%\" mesmo após calcinação a 100 e 200°C e um aumento da porosidade nas amostras \"SiO2 b/Naf 5%\". Já nas amostras \"TiO2/Naf 15%\" notou-se a coalescência das partículas se refletindo numa menor rugosidade no material. A EIE mostrou que a incorporação do Nafion® nas matrizes de sílica trouxe significativo aumento de condutividade protônica para a sílica ácida e diminuição da mesma para a sílica básica. Os compósitos titânia/Nafion® analisados na forma de monolitos exibiram altos valores de condutividade protônica, principalmente em umidades relativas acima de 53%. / The main aim of this work is the preparation and characterization of silica/Nafion® and titania/Nafion® composites, with the oxides as the major phase. Nafion® was incorporated during the sol-gel process. Two synthetic routes were tested for silica: catalyzed by HNO3 and NH4OH, and an HNO3-catalyzed route was used for titania. Subsequently, the samples were calcined and analyzed by different techniques. XRD showed that the obtained silicas were amorphous and the samples of titania showed the anatase and brookite crystalline phases. From the analysis of surface area (BET) and pore size, it was found that at a lower hydrolysis pH both silica and its composites present larger surface areas and unimodal pore size distributions (less than 2 nm). At higher pH, a wider pore size distribution is observed. The incorporation of Nafion® leads to a decrease in surface area in all cases. Titania and its composites showed lower surface area and pore size distribution similar to those obtained for basic silica samples. The water adsorption isotherms showed that the acid-catalyzed silica and its composites have their micropores saturated at approximately 50% RH. In the basic-catalyzed silica samples and their composites, the saturation seems to occur at 75% RH, but above 84% RH a sudden increase in adsorption occurs. All composites exhibited lower water adsorption capacities when compared to the respective pure oxides. The Thermal Analysis results suggest that the silica thermally stabilizes the Nafion® while titania seems to catalyze the decomposition of it. Vibrational spectroscopy (Infrared and Raman) spectra showed no evidence of formal chemical bonds between Nafion,® and silica or titania. The SEM micrographs of selected samples reveal similar morphology for the samples \"SiO2/Naf 15%\" even after calcination at 100 and 200 °C, and a porosity increase in samples \"SiO2 b/Naf 5%\". In the \"TiO2/Naf 15%\" samples, particle coalescence was observed, which is reflected in a lower roughness in the material. According to EIS results the incorporation of Nafion® into the silica matrices caused significant increase in proton conductivity for acid silica and its reduction for the basic silica. The titania/Nafion® composites that were analyzed as monoliths exhibited high proton conductivity, mainly in relative humidities above 53%.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:08:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Final Samantha Lima.pdf: 10148784 bytes, checksum: da28d9e29cbe9877d46e4cfcdfeb3027 (MD5) Previous issue date: 2009-05-18 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / The experimental program of this research was developed in order to evaluate the silica gel performance in cement based pastes. Thus, parameters of silica gel from rice husk ash were studied extraction. The incorporation of silica gel was made by the partial replacement of 0%, 2,5% e 5% of the cement mass in 0,45 water-cementitious material (w/cm) paste, and 0%, 5%, 7% in 0,5 w/cm paste. The silica gel behavior was evaluated based on X- ray diffraction, thermal analysis and compressive strength after 3, 7 and 28 days of curing. The results showed that is possible the production of pastes with excellent mechanical performance from the silica gel application as pozzolan. In particular, the compressive strength of the silica gel paste was about 46% higher than the reference paste. Moreover, there was a decrease of the more than 50% of calcium hydroxide content in the silica gel paste, indicating the pozzolanic activity of the silica gel produced in this work. / O programa experimental realizado no presente projeto foi desenvolvido de forma a avaliar o desempenho da sílica gel em matriz de cimento Portland. Para tal, foram estudados os parâmetros de extração da sílica gel da cinza da casca de arroz. O gel de sílica foi aplicado em pastas como substituto parcial do cimento Portland nos teores de 0%, 2,5% e 5% em massa, para uma relação água-aglomerante de 0,45, e de 0%, 5%, 7% em massa, para uma relação água-aglomerante de 0,50. O comportamento da sílica gel foi avaliado através de ensaios de difração de raios-x, análise térmica e resistência à compressão nas idades de 3, 7 e 28 dias. Os resultados indicaram que é possível a produção de pastas de excelente desempenho mecânico a partir da aplicação de sílica gel como pozolana. Em particular, a sílica gel promoveu um aumento da resistência à compressão de até 46% aos 28 dias e consumiu mais de 50% do hidróxido de cálcio, fato que se atribui a elevada atividade pozolânica da sílica gel.

Submitted by Cássio da Cruz Nogueira (cassionogueirakk@gmail.com) on 2017-07-26T12:26:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_CaulimCalcinadoEstudo.pdf: 6350223 bytes, checksum: 537a1eb9022accf885181bf0f32fb474 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-23T13:12:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_CaulimCalcinadoEstudo.pdf: 6350223 bytes, checksum: 537a1eb9022accf885181bf0f32fb474 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-23T13:12:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_CaulimCalcinadoEstudo.pdf: 6350223 bytes, checksum: 537a1eb9022accf885181bf0f32fb474 (MD5) Previous issue date: 2016-12-19 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O estudo cinético da dissolução do metacaulim (caulim calcinado) foi desenvolvido para o caulim de cobertura de papel oriundo da região do Rio Capim (Estado do Pará, norte do Brasil). O caulim foi calcinado a 700ºC por 2 horas para obtenção do metacaulim e, em seguida, lixiviado com ácido sulfúrico, clorídrico e nítrico nas temperaturas de 95ºC, 80ºC e 70ºC ± 3°C. Nas lixiviações foram usados excessos ácidos correspondentes a 5%. Foram coletadas amostras, com intervalos pré-determinados a cada 15 minutos até tempo total de 3 horas, as quais foram submetidas à análise de alumínio através do método titrimétrico com EDTA. Foram obtidas extrações finais de alumínio de 97,42%, 97,99% e 95,9% para o ácido sulfúrico, clorídrico e nítrico, respectivamente. O ácido clorídrico foi o mais rápido e o ácido nítrico apresentou um comportamento semelhante ao do ácido sulfúrico. Foram utilizados modelos cinéticos de reação homogênea (Método Integral, Método das Meias-Vidas e Método das Velocidades Iniciais) e heterogênea (Shrinking Core Model). O modelo cinético que melhor se ajustou aos dados obtidos foi o Shrinking Core Model considerando partículas esféricas com tamanho constante. Trata-se de um processo quimicamente controlado, com reação de primeira ordem em relação ao alumínio do metacaulim, de primeira ordem em relação à concentração do ácido sulfúrico, clorídrico ou nítrico e energias de ativação equivalentes a 87,78 kJ/mol, 90,60 kJ/mol e 91,58 kJ/mol, respectivamente. Pesquisas realizadas anteriormente, utilizando excesso de um dos reagentes acima de 50%, estão em consonância com os dados encontrados neste trabalho desenvolvido com excesso ácido de apenas 5%. O estudo da utilização do caulim calcinado como precursor na produção de sílica porosa foi desenvolvido a partir do sólido obtido no processo de lixiviação com ácido sulfúrico. O material lixiviado era um sólido microporoso, com teor de sílica de 86,7%, elevada área específica (297,13 m²/g) e capacidade de adsorção de umidade compatível com sílica gel comercial. / A kinetic study of metakaolin (calcined kaolin) dissolution was carried out using kaolin for paper coating derived from the Rio Capim region (Pará State, Northern Brazil). The kaolin was calcined at 700ºC for 2 hours, in order to obtain metakaolin, and then leached with sulfuric, hydrochloric and nitric acid at 95ºC, 80ºC and 70ºC ± 3°C. The leachings were performed using excess acid of 5%. Samples were collected every 15 minutes for 3 hours and subjected to aluminum analysis by the EDTA titrimetric method. Final aluminum extraction of 97.42%, 97.99% and 95.9% was obtained with sulfuric, hydrochloric and nitric acid, respectively. Hydrochloric acid was faster than nitric and sulfuric acid, which showed a similar dissolution behavior. Kinetic models of homogeneous (Integral Method, Method of Half-Lives and Method of Initial Rates) and heterogeneous (Shrinking Core Model) reaction were used. The Shrinking Core Model for spherical morphology with a constant size showed better fit. The leaching process is chemically controlled, with leaching reaction of the first order with respect to aluminum from metakaolin, the first order with respect to sulfuric, hydrochloric and nitric acid concentration and activation energies of 87.78 kJ/mol, 90.60 kJ/mol and 91.58 kJ/mol, respectively. Previous research, using excess acid above 50%, are consistent with the data found in this study carried out with only 5% excess acid. The study about the application of calcined kaolin as a precursor in the porous silica production was carried out with the solid obtained in the leaching process with sulfuric acid. The leached material was a microporous solid, with 86.7% of silica, high specific area (297.13m²/g) and humidity adsorption capacity compatible with commercial silica.

A ligação entre concretos com cimento Portland de diferentes idades, composições e resistências é um dos problemas da tecnologia dos concretos estruturais. A continuidade desta ligação é prejudicada por uma diversidade de fatores que implicam desde a retomada de uma concretagem (junta fria) até a recuperação de estruturas de concreto deterioradas. Sob esse ponto de vista apresenta−se neste trabalho uma análise do comportamento de um sistema de reparos aplicados à recuperação de estruturas, ligações concretos velhos x concretos novos (caso das ampliações) e continuidades de concretagens. Um dos pontos mais frágeis de uma estrutura é a zona de interface, tanto dos materiais que a compõe quanto da transição entre os diferentes concretos. Utilizou−se como substrato corpos−de−prova prismáticos executados com concretos (fck=15MPa, 18MPa, 21MPa, 25MPa, 30MPa, 40MPa e 50MPa), que após ruptura completa através de ensaios de tração na flexão foi posteriormente executada ligação com concretos de reparo, e corpos−de−prova cilíndricos de concretos convencionais apresentando ninhos de concretagem. Com a finalidade de melhorar a zona de transição citada, utilizou−se como sistema de reparo, concretos de elevado desempenho executados com cimento Portland CP V ARI RS − NBR 5733⁄NBR 5737 − ABNT, agregados: miúdo de origem quartzosa, e graúdo de Dmáx ≤ 6,3 mm de origem basáltica, adições de sílica ativa (Fe−Si) de 5%, 10% e 15% e aditivo superplastificante de pega normal em teores de 1,5%, 1,8% e 2,0%, após prévio tratamento, através de desbaste superficial e imprimação com pastas de cimento de elevado desempenho. A eficácia da ligação é percebida principalmente pelo fato de que em resultados de ensaios de tração na flexão do corpo−de−prova prismático recuperado a ruptura ocorreu, em quase 100% dos casos na região do concreto velho. Em ensaios de compressão axial com corpos−de−prova cilíndricos com ninhos de concretagem recuperados, percebeu−se através do modo de ruptura, que as transferências de tensões ocorreram normalmente através do sistema de reparo, sem que houvesse desvio de tensões, além de um acréscimo de resistência em alguns casos. / The bonding among Portland cement concrete of different ages, compositions and resistances is one of the technological problems of structural concretes. The continuity of this connection is harmed by a several factors from the re−starting of a casting (cold joint) to the recovery of deteriorated concrete structures. From this point of view this paper presents an analysis of the behavior of a repair system applied to the recovery of structures, new−to−old concrete bonding (amplification cases) and casting continuities. One of the most fragile points of a concrete structure is the interface zone, of both materials that compose it and the transition among the different concretes. Prismatic specimens executed with concretes (fck=15MPa, 18MPa, 21MPa, 25 MPa, 30 MPa, 40 MPa and 50 MPa), were used as substratum after a previous complete rupture through a flexural strength test for a further connection, with repair concrete as a bond link, and cylindrical specimens of conventional concretes presenting intentionally \"holes\". High−performance concretes with Portland cement CP V ARI RS (NBR 5733⁄NBR 5737 − ABNT), small quartz aggregates, basaltic coarse aggregates with Dmáx ≤ 6,3mm, silica fume (Fe−Si) additions of 5%, 10% and 15%, and normal setting superplasticizer with contents of 1,5%, 1,8% and 2,0% were used as repair system to improve the transition zone mentioned. Such materials were used after the specimens had been treated superficially and primed with High−performance Portland cement paste. The effectiveness of the connection is noticed mainly by the fact that in results of the flexural strength test of recovered prismatic specimens, the rupture occurred in almost 100% of the cases in the area of the old concrete. In axial compression tests with cylindrical specimens presenting recovered \"holes\", the rupture way demonstrated that the transfers of tensions usually occurred through the repair system, with no tension deviation, and there was a resistance increase in some cases.