Este trabalho objetivou estudar a síntese de zeólita NaA sob condições hidrotérmicas e aplicála na adsorção de metais pesados. Para a síntese de zeólita NaA, caulim do município de Ipixuna, Pará, foi calcinado a 700 °C por 3 horas para obtenção de metacaulim e usado como fonte de sílica e alumina. Para efeito de comparação, cloreto de alumínio e metassilicato de sódio também foram utilizados na síntese de zeólitas como precursores de Si e Al. A influência da alcalinidade na síntese dos produtos zeolíticos foi avaliada utilizando-se diferentes concentrações de NaOH. Todas as sínteses foram realizadas a 110 °C em autoclaves. Visando à compreensão da influência do tempo na quantidade e tipo de fase formada, foram realizadas sínteses com diferentes tempos de cristalização. Os produtos de reação foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica, análise térmica diferencial, microscopia eletrônica de varredura e adsorção de nitrogênio para cálculo de área específica pelo método BET. A amostra que apresentou maior proporção de zeólita NaA foi utilizada como adsorvente em soluções de Cu2+, Ni2+ e Cd2+ com concentrações iniciais de 25 a 400 mg/L. A concentração de equilíbrio desses metais, após remoção pela zeólita NaA, foi determinada por espectrofotometria de absorção atômica. Os resultados mostraram que o aumento da alcalinidade e do tempo de cristalização favoreceu a obtenção de sodalita, uma fase zeolítica concorrente à Zeólita A, nos produtos de síntese. A zeólita NaA provou ser um excelente adsorvente para remoção dos metais analisados, apresentando uma capacidade de adsorção máxima de aproximadamente 79, 65 e 32 mg/g para Cd2+, Cu2+ e Ni2+, respectivamente. O modelo de isoterma de adsorção que melhor descreveu a remoção de metais pela zeólita NaA foi o de Langmuir. / The aim of this work was to study the synthesis of zeolite NaA under hydrothermal conditions and use it as adsorbent of heavy metals. To synthesize zeolite NaA, kaolin from the city of Ipixuna, Pará, was calcined at 700 °C for 3 hours and used as source of silica and alumina. For comparison purposes, aluminum chloride and sodium metasilicate were also used in the synthesis of zeolites as precursors of Si and Al. The influence of alkalinity on the synthesis of the zeolitic products was evaluated using different NaOH concentrations. All the syntheses were performed at 110 °C by autoclaving. To understand the influence of time on the type and relative amount of the obtained phases, syntheses with different crystallization times were carried out. The reaction products were characterized by means of X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, thermal differential analysis, scanning electron microscopy and nitrogen adsorption for calculating surface area by the BET method. One of the samples, which exhibited the highest content of zeolite NaA, was used as adsorbent of Cu2+, Ni2+ and Cd2+ solutions with initial concentrations ranging from 25 to 400 mg/L. The equilibrium concentration of these heavy metals, after removal by zeolite NaA, was determined by atomic absorption spectrophotometry. The results showed that increasing alkalinity of the reaction medium led to the formation of sodalite, a concurrent zeolitic phase, in the products. Zeolite NaA turned out to be an excellent adsorbent for removing heavy metals, with an adsorption capacity of 79, 65 and 32 mg/g for Cu2+, Cd2+ and Ni2+, respectively. The Langmuir isotherm model was the most appropriate to describe the removal of metals by zeolite A.

Orientadora: Profa. Dra Márcia T. Escote / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / Este trabalho mostra um estudo sistemático da síntese e caracterização da manganita mista La1..xSrxMnO3 (com x = 0, 4; 0, 5 e 0, 6) e os estudos iniciais de síntese e caracterização da manganita mista La1..xBaxMnO3 ( com x = 0, 4; 0, 5 e 0, 6). As amostras foram produzidas a partir de soluções precursoras contendo sais de La, Ba, Sr e Mn misturadas em quantidades estequiométricas em uma solução de hidróxido de potássio (KOH) para a obtenção de manganitas na forma de pós cristalinos utilizando o método de síntese hidrotermal usando um reator de microondas. No trabalho são estudados os parâmetros da reação necessários para a produção destes compostos. Esses parâmetros foram: temperatura de síntese, concentração da solução mineralizadora (KOH), tempo de síntese e porcentagem de preenchimento do vaso reacional. As amostras foram caracterizadas pelas técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e medidas de magnetização em função da temperatura e campo magnético aplicado. A partir dos resultados experimentais foram determinadas as condições adequadas para a síntese dessas manganitas, essas condições foram: temperatura do forno de 250C, 30 minutos de síntese, um preenchimento de 50% da capacidade do vaso reacional usado para a síntese de ambas manganitas e concentrações molares na faixa de 9-12 mol/L de KOH na solução para a o caso da síntese da manganita dopada com estrôncio e concentrações 10-14 mol/L de KOH para as manganitas dopadas com bário. As caracterizações mostraram que as manganitas La1..xSrxMnO3 (com x = 0, 4; 0, 5 e 0, 6) obtidas neste estudo cristalizam-se em uma estrutura perovskita distorcida tetragonalmente com tamanho de partículas na faixa de 0, 2 - 8 mm e com uma morfologia irregular. Foi encontrado que o aumento na concentração do mineralizador KOH resulta na obtenção de partículas menores reduzindo a faixa de tamanhos de 3 - 8 mm a 0, 2 - 1 mm no caso das manganitas de lantânio estrôncio manganês preparadas com concentrações molares na faixa de 9 a 12 mol/L de KOH. O aumento da concentração de KOH no caso das manganitas de bário favoreceu a cristalização de microcubos. Os fatores como tempo de síntese e porcentagem de preenchimento do vaso reacional não tiveram um efeito significativo no tamanho ou morfologia dos produtos obtidos neste estudo. Os compostos La0,6Sr0,4MnO3, La0,5Sr0,5MnO3 e La0,4Sr0,6MnO3 tiveram comportamentos típicos ferromagnético abaixo da temperatura de transição e o composto La0,4Sr0,6MnO3 apresentou um comportamento anti-ferromagnético a temperaturas menores a 200K. / This work shows a systematic study for the synthesis and characterization of mixed valence manganites La1..xAxMnO3 (A = Sr and Ba with x = 0.4, 0.5 and 0.6). The samples were produced from precursor solutions containing La, Ba, Sr and Mn salts in stoichiometric amounts in KOH alkaline medium in order to obtain the manganites in the form of crystalline powders using the microwave hydrothermal synthesis technique. In this work we evaluate the necessary parameters for the production of these compounds, these parameters were: temperature synthesis, concentration of mineralizer agent (KOH), synthesis time and the filling percentage of the reaction vessel. The obtained samples were characterized using X-ray diffraction technique (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and magnetic measurements as a function of temperature and applied magnetic field. The results show that the suitable conditions for the synthesis were a temperature of 250C for A = Sr and Ba with KOH concentration in the range of 9 - 12 mol/L for the stronium based manganite and from 10-14 mol/L for de barium based manganite. 30 minutes of hydrothermal synthesis were found sufficient to obtain the manganites and with a filling percentagem of 50% of capacity of the reaction vessel. Were found that the La1..xSrxMnO3 manganites had a tetragonal perovskite structure with particle sizes in the range of 0.2 - 8 mm with irregular morphology. The size of this particles were dependent of the KOH concentration used in the synthesis, It was found that the enhancement of the KOH concentration results in smaller size particles. Others factors as synthesis time and filling percentage have not a significative effect on the manganite morphology. The magnetic measurements of the compounds La0.6Sr0.4MnO3, La0.5Sr0.5MnO3 and La0.4Sr0.6MnO3 show that these compounds present a typical ferromagnetic behavior below their Tc and the compound La0.4Sr0.6MnO3 has an antiferromagnetic behavior below 200K.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-07-09T16:30:58Z No. of bitstreams: 1 HUDSON DE ARAÚJO BATISTA - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2016.pdf: 4222458 bytes, checksum: 72b70737418ad4d5bebe92e5c5d4a7f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-09T16:30:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HUDSON DE ARAÚJO BATISTA - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2016.pdf: 4222458 bytes, checksum: 72b70737418ad4d5bebe92e5c5d4a7f3 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Capes / Este trabalho teve como objetivo o estudo sobre a transformação pseudomórfica hidrotermal de scaffolds obtidos mediante impressão 3D e colagem, em uma fase particularmente útil para a regeneração óssea. O sistema de impressão 3D das impressoras ProJet® x60 (3D Systems, Inc.) imprime peças cerâmicos tridimensionais no composto VisiJet® PXL (80-90 % CaSO4.½H2O). As peças impressas são essencialmente compostas por sulfato de cálcio di-hidratado (CaSO4.2H2O, gesso), que é um material inadequado para implantes ósseos devido a sua elevada taxa de reabsorção. No trabalho foi investigada uma solução técnica à problemática anterior. Foi estudada a transformação pseudomórfica hidrotermal de peças de gesso em uma fase de fosfato de cálcio útil, que é reconhecidamente útil para a regeneração óssea, preservando as dimensões e morfologia da peça de partida. Pela indisponibilidade de uma impressora da serie ProJet® x60 no local de realização da pesquisa, nem de acesso a uma de terceiros, apenas a fase de prospecção para ajustes da metodologia foi cumprida para os scaffolds obtidos da impressora 3D. Diante disso e em virtude do composto VisiJet PXL ser de alto custo, o estudo proposto foi continuado através da confecção de scaffolds de Gesso Ortodôntico (Gesso diamante ortodôntico, IGE) pelo método de colagem, com a idéia futura de uso desse material para substituir o composto VisiJet PXL. Os scaffolds foram caracterizados antes e depois da síntese hidrotermal quanto a composição qualitativa e quantitativa de fases cristalinas (difratometria de raios X, DRX – refinamento de Rietveld); microestrutura (microscopia eletrônica de varredura, MEV); composição elemental semi-quantitativa (espectroscopia de energia dispersiva de raios X, EDS). Após determinação do tempo ótimo de síntese, as amostras foram caracterizadas quanta a resistência à compressão axial e diametral; e capacidade de formação de apatita superficial in vitro. A síntese hidrotermal foi feita por imersão dos scaffolds de gesso em uma solução a 1 M de (NH4)2HPO4 / 1,33 M de NH4OH em uma relação L/S de 10 ml/g em autoclave a 120°C e 203 kPa (2 atm) durante, pelo menos, três horas. Nem a forma nem dimensões foram significativamente alteradas durante o processo. A composição dos scaffolds tratados durante três horas foi de 74% C-HAp e 26% β-TCP e sua resistência à compressão e diametral foram de 6,5 ± 0,7 e 5,3 ± 0,7 MPa, respectivamente. Ao extrapolar o tempo de síntese para seis horas, foi observado o incremento da composição de β-TCP (63% C-HAp e 37% β-TCP). Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que esta é uma alternativa viável para o fabrico de scaffolds bifásicos (C-HAp/β-TCP) a partir de peças premoldadas de gesso. / This work aimed to study the hydrothermal Pseudomorphic transformation of scaffolds obtained by 3D printing and slip casting, in a particularly useful stage for bone regeneration. The 3D printing system for x60 ProJet printers (3D Systems, Inc.) prints three-dimensional ceramic pieces in the compound VisiJet PXL (80-90% CaSO4.½H2O). The printed parts are essentially composed of calcium sulfate dihydrate (CaSO4.2H2O, gypsum), which is an inappropriate material for bone implants due to their higher resorption rate. In the study, we investigated a technical solution to the above problem. Pseudomorphic hydrothermal processing plaster parts in a useful calcium phosphate phase, which is recognized as useful for bone regeneration, maintaining the size and morphology of the starting piece was studied. Due to the unavailability of a ProJet x60 series printer in CERTBIO´s Lab and acess to a partnership as well, only the exploration phase to the methodology of adjustments was fulfilled for scaffolds obtained from the 3D printer. Therefore and because of the compound VisiJet PXL be expensive, the proposed study was continued by making scaffolds of Orthodontic Plaster (Plaster orthodontic diamond, GSE) by the slip casting method, the future idea to use this material to replace the composed VisiJet PXL. The scaffolds were characterized before and after the hydrothermal synthesis as: qualitative and quantitative composition of crystalline phases (X-ray diffraction, XRD - Rietveld refinement); microstructure (scanning electron microscopy, SEM); Semi-quantitative elemental composition (energy dispersive X-ray spectroscopy, SDS). After determining the optimum synthesis time, the samples were characterized in terms of resistance to axial and diametrical compression; and apatite surface forming ability in vitro. The hydrothermal synthesis was carried out by immersing the plaster scaffolds in a solution of 1 M (NH4)2HPO4/1.33 M NH4OH in an L/S ratio of 10 ml / g in an autoclave at 120°C and 203 kPa (2 atm) for at least three hours. Neither the form nor size significantly altered during the process. The composition of the treated scaffolds for three hours was 74% CO3-HAp and 26% β-TCP, and its compressive strength and diametral were 6.5 ± 0.7 and 5.3 ± 0.7 MPa, respectively. By extrapolating the time of synthesis for six hours the increase in β-TCP composition (63% C-HAp and 37% β-TCP) was observed. Based on these results, it was concluded that this is a viable alternative for the manufacture of two-phase scaffold (C-HAp / β-TCP) from precast pieces of gypsum.

Submitted by CÁSSIA VANESSA NOVA null (cassia_nova@hotmail.com) on 2016-10-18T22:22:55Z No. of bitstreams: 1 Tese_Cássia_Vanessa_Nova.pdf: 5447985 bytes, checksum: bf5c43eb1b133c3dbf7512457d94c8c6 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-10-25T13:08:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nova_cv_dr_bauru.pdf: 5447985 bytes, checksum: bf5c43eb1b133c3dbf7512457d94c8c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-25T13:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nova_cv_dr_bauru.pdf: 5447985 bytes, checksum: bf5c43eb1b133c3dbf7512457d94c8c6 (MD5) Previous issue date: 2016-09-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O aumento de doenças infecciosas vem perturbando as economias mundiais e a saúde pública. As bactérias que contribuem para essa preocupação são as Escherichia coli, Gram-negativa e a Staphyloccocus aureus, Gram-positiva. Essas bactérias podem provocar infecções graves, principalmente quando presentes em água, alimentos e ambientes hospitalares. Nanopartículas estão sendo desenvolvidas para o tratamento e prevenção dessas estirpes biológicas. Nanoestruturas de ZrO2 apresentam propriedades, ópticas, fungicidas e bactericidas. Quando os metais são suportados nas estruturas, como, Ag, suas propriedades bactericidas são potencializadas. Os materiais foram produzidos por síntese hidrotermal e caracterizados por DRX, UV-Vis, FTIR, MEV, TEM e TG. Para avaliar as nanopartículas sintetizadas, foram realizados testes de atividade antimicrobiana com as bactérias Escherichia coli e Staphylococcus aureus (cepas sensíveis e resistentes à meticilina). A eficiência da avaliação antimicrobiana foi mensurada por cinética de crescimento e estatística, por ensaio colorimétrico de viabilidade e MEV. Os resultados das caracterizações mostraram a metodologia de produção de nanopartículas por rota hidrotermal que foram eficientes na produção de nanomateriais cristalinos com morfologia esférica para a zircônia tetragonal, com tamanhos entre 7 e 10 nm e prata cúbica, com tamanho médio entre 40 e 50 nm. As técnicas de TG e FTIR indicaram e permitiram quantificar e identificar a presença de matéria orgânica residual do processo de síntese. Os biotestes revelaram que as nanopartículas de dióxido de zircônio com e sem prata foram eficientes na inibição das bactérias.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The solid solution of Gd3+ doped CeO2 (GDC) is a promising candidate for electrolyte in SOFCs (Solid Oxide Full Cells) operating in intermediate and low temperatures. The reduction of the working temperature of these energy conversion devices is the great technological challenge to its marketing. In this work, nanocrystalline powders of Ce1-xGdxO2-x/2 with x=0; 0.1 e 0.2 were obtained by microwave-assisted hydrothermal synthesis at low temperature and times of synthesis (10 and 20 min at 120 °C). The powders were analyzed by TG-DTA, SEM, XRD and dilatometry. The results showed characteristic peaks of the cubic fluorite structure, referring to the cerium oxide (CeO2), without the presence of secondary peaks. We also observed that the samples synthesized at 10 and 20 minutes showed distinct behaviors in function of the concentrations of Gd3+. In addition, immersion tests were performed for the sintered ceramics, by Archimedes method. The relative density values were above 92% for all the proposed formulations. / A solução sólida de CeO2 dopada com Gd3+ (CGO) é um promissor candidato para eletrólito de SOFCs (Solid Oxide Full Cells) operantes em temperaturas intermediárias e baixas. A redução da temperatura de trabalho destes dispositivos de conversão de energia é o grande desafio tecnológico para a sua comercialização. Nesse trabalho, pós nanocristalinos de Ce1-xGdxO2-x/2 com x=0; 0,1 e 0,2 foram obtidos via síntese hidrotérmica assistida por micro-ondas em temperatura e tempos de síntese baixos (10 e 20 min à 120 °C). Os pós foram analisados por TG-DTA, MEV, DRX e dilatometria. Os resultados indicaram picos característicos da estrutura cúbica tipo fluorita, referente ao óxido de cério (CeO2), sem presença de picos secundários. Observou-se também que as amostras processadas em patamares de 10 e 20 minutos apresentaram comportamentos distintos frente aos teores de Gd3+ estudados. Além disso, foram realizados ensaios de imersão das cerâmicas sinterizadas, pelo método de Arquimedes. Os valores de densidade relativa ficaram acima de 92% para todas as formulações propostas.

Este trabalho objetivou estudar a síntese de zeólita NaA sob condições hidrotérmicas e aplicála na adsorção de metais pesados. Para a síntese de zeólita NaA, caulim do município de Ipixuna, Pará, foi calcinado a 700 °C por 3 horas para obtenção de metacaulim e usado como fonte de sílica e alumina. Para efeito de comparação, cloreto de alumínio e metassilicato de sódio também foram utilizados na síntese de zeólitas como precursores de Si e Al. A influência da alcalinidade na síntese dos produtos zeolíticos foi avaliada utilizando-se diferentes concentrações de NaOH. Todas as sínteses foram realizadas a 110 °C em autoclaves. Visando à compreensão da influência do tempo na quantidade e tipo de fase formada, foram realizadas sínteses com diferentes tempos de cristalização. Os produtos de reação foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica, análise térmica diferencial, microscopia eletrônica de varredura e adsorção de nitrogênio para cálculo de área específica pelo método BET. A amostra que apresentou maior proporção de zeólita NaA foi utilizada como adsorvente em soluções de Cu2+, Ni2+ e Cd2+ com concentrações iniciais de 25 a 400 mg/L. A concentração de equilíbrio desses metais, após remoção pela zeólita NaA, foi determinada por espectrofotometria de absorção atômica. Os resultados mostraram que o aumento da alcalinidade e do tempo de cristalização favoreceu a obtenção de sodalita, uma fase zeolítica concorrente à Zeólita A, nos produtos de síntese. A zeólita NaA provou ser um excelente adsorvente para remoção dos metais analisados, apresentando uma capacidade de adsorção máxima de aproximadamente 79, 65 e 32 mg/g para Cd2+, Cu2+ e Ni2+, respectivamente. O modelo de isoterma de adsorção que melhor descreveu a remoção de metais pela zeólita NaA foi o de Langmuir. / The aim of this work was to study the synthesis of zeolite NaA under hydrothermal conditions and use it as adsorbent of heavy metals. To synthesize zeolite NaA, kaolin from the city of Ipixuna, Pará, was calcined at 700 °C for 3 hours and used as source of silica and alumina. For comparison purposes, aluminum chloride and sodium metasilicate were also used in the synthesis of zeolites as precursors of Si and Al. The influence of alkalinity on the synthesis of the zeolitic products was evaluated using different NaOH concentrations. All the syntheses were performed at 110 °C by autoclaving. To understand the influence of time on the type and relative amount of the obtained phases, syntheses with different crystallization times were carried out. The reaction products were characterized by means of X-ray diffraction, infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, thermal differential analysis, scanning electron microscopy and nitrogen adsorption for calculating surface area by the BET method. One of the samples, which exhibited the highest content of zeolite NaA, was used as adsorbent of Cu2+, Ni2+ and Cd2+ solutions with initial concentrations ranging from 25 to 400 mg/L. The equilibrium concentration of these heavy metals, after removal by zeolite NaA, was determined by atomic absorption spectrophotometry. The results showed that increasing alkalinity of the reaction medium led to the formation of sodalite, a concurrent zeolitic phase, in the products. Zeolite NaA turned out to be an excellent adsorbent for removing heavy metals, with an adsorption capacity of 79, 65 and 32 mg/g for Cu2+, Cd2+ and Ni2+, respectively. The Langmuir isotherm model was the most appropriate to describe the removal of metals by zeolite A.

A utilização de novas rotas de síntese de materiais nanoestruturados tem levado à obtenção de materiais apresentando novas propriedades e aplicações. O presente trabalho teve como principal objetivo realizar a síntese e a caracterização de nanopartículas de óxido de vanádio obtidas pelo método da decomposição de peróxido utilizando o tratamento hidrotermal. Por meio do controle do tempo e da temperatura de síntese, foi possível obter nanoestruturas de pentóxido de vanádio com diferentes fases cristalinas e morfologias. Os resultados de espectroscopia Raman e difração de raios X (DRX) mostraram que o tratamento hidrotermal da solução em temperaturas de até 180oC, durante 2 horas, leva à formação da fase V2O5nH2O monoclínica, apresentando uma orientação preferencial na direção 00l. A partir desta temperatura, o material obtido passou a ter a fase ortorrômbica perdendo sua orientação preferencial. Através das medidas de termogravimetria (TG) foi observado que, dependendo da condição de síntese, as amostras apresentam diferentes quantidades de moléculas de água (H2O) intercaladas em sua estrutura. Imagens de microscopia eletrônica mostraram que as nanoestruturas obtidas podem possuir a forma de fitas, fios ou bastões. Utilizando a técnica de espectroscopia de absorção de raios X (XAS), foi possível verificar a presença de íons de V4+ nas amostras de fase monoclínica, o que não foi observado naquelas que possuem estrutura ortorrômbica. Pela técnica de XAS também foi possível constatar que as amostras de estrutura ortorrômbica possuem menor grau de desordem ao redor do átomo de vanádio. O estudo do mecanismo de crescimento da nanoestrutura de V2O5nH2O mostrou que ocorre um crescimento lateral, o qual pode ser descrito pelo mecanismo denominado Coalescência Orientada ou Oriented attachment (OA). Finalmente, através da decomposição do peróxido de vanádio, foi possível obter compostos vanadatos contendo cátions de Na+ em sua estrutura. / The use of new routes for nanostructured materials synthesis has lead to materials with new properties and applications. This PhD project aimed to realize the synthesis and the characterization of vanadium pentoxide nanoparticles obtained by peroxide decomposition using the hydrothermal treatment. By controlling synthesis time and temperature it was possible to achieve vanadium pentoxide nanoparticles with different crystalline phases and orphologies. The results of Raman spectroscopy and X-ray diffraction (XRD) showed that the hydrothermal treatment of the solution at temperatures up to 180oC for two hours leads to formation of the V2O5nH2O monoclinic phase with a preferential orientation on 00l direction. From this temperature on the material obtained began to present the orthorhombic phase misleading its preferential orientation. Through thermogravimetry (TG) measurements it was seen that depending on the synthesis condition the samples contains different amounts of water molecules (H2O) interleaved in their structure. Images of transmission electron microscopy (TEM) showed that the V2O5nH2O compound could have different morphologies such as ribbons, wires and rods. From X-Ray Absorption spectroscopy (XAS) measurements, it was observed the presence of V4+ ions in the monoclinic phase samples, which was not observed on orthorhombic structure samples. Through the XAS technique was also observed that the orthorhombic structure samples have a lower degree of disorder around the vanadium atom. Regarding the growth mechanism of these nanostructures, it was possible to verify that has been a wide growth which can be explained by the mechanism denominated Oriented Attachment (OA). Finally, through vanadium peroxide decomposition vanadates compounds containing Na+ cation in its structure were carried out.

A utilização de novas rotas de síntese de materiais nanoestruturados tem levado à obtenção de materiais apresentando novas propriedades e aplicações. O presente trabalho teve como principal objetivo realizar a síntese e a caracterização de nanopartículas de óxido de vanádio obtidas pelo método da decomposição de peróxido utilizando o tratamento hidrotermal. Por meio do controle do tempo e da temperatura de síntese, foi possível obter nanoestruturas de pentóxido de vanádio com diferentes fases cristalinas e morfologias. Os resultados de espectroscopia Raman e difração de raios X (DRX) mostraram que o tratamento hidrotermal da solução em temperaturas de até 180oC, durante 2 horas, leva à formação da fase V2O5nH2O monoclínica, apresentando uma orientação preferencial na direção 00l. A partir desta temperatura, o material obtido passou a ter a fase ortorrômbica perdendo sua orientação preferencial. Através das medidas de termogravimetria (TG) foi observado que, dependendo da condição de síntese, as amostras apresentam diferentes quantidades de moléculas de água (H2O) intercaladas em sua estrutura. Imagens de microscopia eletrônica mostraram que as nanoestruturas obtidas podem possuir a forma de fitas, fios ou bastões. Utilizando a técnica de espectroscopia de absorção de raios X (XAS), foi possível verificar a presença de íons de V4+ nas amostras de fase monoclínica, o que não foi observado naquelas que possuem estrutura ortorrômbica. Pela técnica de XAS também foi possível constatar que as amostras de estrutura ortorrômbica possuem menor grau de desordem ao redor do átomo de vanádio. O estudo do mecanismo de crescimento da nanoestrutura de V2O5nH2O mostrou que ocorre um crescimento lateral, o qual pode ser descrito pelo mecanismo denominado Coalescência Orientada ou Oriented attachment (OA). Finalmente, através da decomposição do peróxido de vanádio, foi possível obter compostos vanadatos contendo cátions de Na+ em sua estrutura. / The use of new routes for nanostructured materials synthesis has lead to materials with new properties and applications. This PhD project aimed to realize the synthesis and the characterization of vanadium pentoxide nanoparticles obtained by peroxide decomposition using the hydrothermal treatment. By controlling synthesis time and temperature it was possible to achieve vanadium pentoxide nanoparticles with different crystalline phases and orphologies. The results of Raman spectroscopy and X-ray diffraction (XRD) showed that the hydrothermal treatment of the solution at temperatures up to 180oC for two hours leads to formation of the V2O5nH2O monoclinic phase with a preferential orientation on 00l direction. From this temperature on the material obtained began to present the orthorhombic phase misleading its preferential orientation. Through thermogravimetry (TG) measurements it was seen that depending on the synthesis condition the samples contains different amounts of water molecules (H2O) interleaved in their structure. Images of transmission electron microscopy (TEM) showed that the V2O5nH2O compound could have different morphologies such as ribbons, wires and rods. From X-Ray Absorption spectroscopy (XAS) measurements, it was observed the presence of V4+ ions in the monoclinic phase samples, which was not observed on orthorhombic structure samples. Through the XAS technique was also observed that the orthorhombic structure samples have a lower degree of disorder around the vanadium atom. Regarding the growth mechanism of these nanostructures, it was possible to verify that has been a wide growth which can be explained by the mechanism denominated Oriented Attachment (OA). Finally, through vanadium peroxide decomposition vanadates compounds containing Na+ cation in its structure were carried out.

Orientadores: Italo Odone Mazali, Talita Mazon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T15:25:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Madalossi_NatiaraVaughn_M.pdf: 3988977 bytes, checksum: 5fd028b4052bd1c0173b1e06a840ab1b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho reporta a síntese e caracterização de nanoestruturas de ZnO com morfologia de nanobastões hexagonais, crescidas verticalmente ao substrato de silício. Para o crescimento vertical dos nanobastões foi depositado um filme constituído por grãos de ZnO para atuar como camada de nucleação. Neste trabalho, as sínteses dos nanobastões e das camadas de nucleação foram preparadas por métodos químicos. As camadas de nucleação foram obtidas com a calcinação do filme de precursor polimérico e de 2-etilhexanoato de zinco, os quais foram depositados sobre o substrato de silício com o uso da técnica de spin coating e tratados termicamente em diferentes temperaturas para a formação dos grãos cristalinos de ZnO. Os nanobastões crescidos sobre as camadas de nucleação foram obtidos via síntese hidrotermal e síntese de deposição por banho químico (CBD). As camadas de nucleação e os nanobastões apresentaram estrutura cristalina tipo wurtzita com crescimento preferencial na direção [002] na qual a propriedade piezoelétrica se manifesta. As análises de espectroscopia Raman corroboraram com as análises de difração de raios X, sendo que não houve os deslocamentos das bandas do ZnO, indicando que os nanobastões não estavam no modo de confinamento quântico. Os nanobastões apresentam vários tipos de defeitos cristalinos, provocando a formação de defeitos eletrônicos na região da banda proibida, promovendo uma emissão centrada em 600 nm nas análises de espectroscopia de fotoluminescência. Para o estudo da resposta piezoelétrica dos nanobastões foi utilizado um substrato condutor de silício com um filme de platina para o crescimento dos nanobastões. O dispositivo constituiu-se de um eletrodo, formado pelo substrato condutor com as nanoestruturas e um contraeletrodo, formado pelo substrato condutor. Verificou-se que o dispositivo tem um comportamento de diodo tipo Schottky, sendo que a resposta piezoelétrica frente a uma deformação física foi de até 7 mV, indicando que os nanobastões podem ser utilizados como conversores de energia mecânica em energia elétrica / Abstract: This work reports the synthesis and characterization of nanostructures of ZnO with hexagonal nanorods morphology, growth vertically on silicon substrate. For the vertical growth a film constituted for ZnO grain was deposited over the substrate to act as nucleation layer. In this work, the synthesis of nanorods and nucleation layer was made by chemical methods. The nucleation layers were obtained by calcination of the polymeric precursor and 2-ethylhexanoate, being deposited on the silicon substrate by spin coating technique and annealed at different temperatures to promote the formation of ZnO crystalline grains. The growth of the nanorods on the nucleation layers were obtained by hydrothermal and chemical bath deposition (CBD) synthesis. The nucleation layers and the nanorods have wurtzite structure with preferential growth along the [002] axis, where the piezoelectric properties show up. Raman spectroscopy analyzes corroborate the x-ray diffraction, and there was no ZnO band shift, indicating that the nanorods would not be in quantum confinement. The nanorods showed different types of crystal defects, inducing the formation of electronic defects in the band gap. These defects showed an emission centered at 600 nm in photoluminescence spectroscopy. To study the piezoelectric response of the nanorods, a silicon substrate with a platinum film was used to grow the nanorods. The device consists of electrode formed by the conductive substrate with the nanorods and a contra-electrode, formed by the conductor substrate. It was found that the device is a Schottky type diode and the piezoelectric response was to 7 mV by physical deformation. Therefore, ZnO nanorods can be used as converter mechanical energy into electricity / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestra em Química