Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T02:05:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_AlaneAzevedo_D.pdf: 17904137 bytes, checksum: 502a56cd671d10614a5c034a8a3cf22e (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os ácidos silícicos magadeíta, kaneíta, e kanemita, com fórmula geral, Na2O(4-22)SiO2.(5-10)H2O, definem uma classe de compostos com arranjos lamelares distintos, cujas estruturas permitem não somente intercalações, como também reações de imobilização, uma vez que as propriedades físicas dos silicatos incluem uma elevada capacidade na troca de íons, sendo que o sódio pode ser substituído por próton, outros cátions ou íons amônio quaternários. As matrizes lamelares magadeíta, kaneíta e kanemita foram sintetizadas e tiveram a troca do cátion sódio por prótons, a fim de aumentar a reatividade das mesmas para efetivar processos de intercalação e imobilização. As matrizes sódicas também foram intercaladas com o surfactante brometo de cetiltrimetilamônio, CTAB, para expandir suas distâncias basais e permitir a incorporação de moléculas volumosas. Tais matrizes e suas formas modificadas foram utilizadas no processo de sorção de cátions metálicos, em solução aquosa, no qual os dados calorimétricos demonstraram que os processos são favoráveis na sorção, verificados através dos valores das grandezas termodinâmicas. Foram utilizadas, também, no processo de sorção de corantes de solução aquosa e na determinação da quantidade de aminas intercaladas. Os dados experimentais de sorção foram ajustados aos modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin, no equilíbrio. As matrizes originais e intercaladas foram, então, caracterizadas pelas técnicas de difração de raios X, espectroscopia na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear (RMN), termogravimetria e microscopia eletrônica de varredura. Os dados de raios X confirmaram o sucesso das intercalações, através do aumento das distâncias basais, devido à entrada de moléculas convidadas na cavidade interlamelar. Os espectros de RMN dos núcleos de carbono e silício no estado sólido comprovaram a incorporação dos agentes sililantes nas estruturas dos ácidos silícicos / Abstract: The silicic magadiite, kenyaite and kanemita acids with general formula, Na2O(4-22)SiO2.(5-10)H2O, defines a class of compounds with distint layered arrangements, whose structures permit not only intercalation, as well as immobilization reactions, which physical silicates properties include a high capacity in ion exchange properties, being sodium substituted by proton, other cations or quaternary ammonium ions. The lamellar magadiite, kenyaite and kanemite matrices were synthesized and had the sodium cation exchanged by protons, in order to increase the reactivity to execute the intercalation and immobilization processes. The sodic matrices were intercalated with cetyltrimetylammonium bromide, CTAB, with expansion of their basal distances and also to allow voluminous molecule incorporation. Such matrices and their modified forms had been used in the metallic sorption processes in aqueous solution, in which the calorimetric data demonstrated that these sorptions are favorable, after proving through the thermodynamic data. The same procedure was also used for dye sorption from aqueous solution and the determination of the amount of intercalated amines. The experimental data were adjusted to the Lamgmuir, the Freundlich and the Temkin models at equilibrium. The original and intercalated matrices had been, then, characterized by X-ray difractions, infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance (RMN), thermogravimetry and scanning electronic microscopy. The Xrays data confirmed the success of the intercalation through the increase of the basal distances, due to the entrance of invited molecule in the interlamelar cavity. The RMN spectra for carbon and silicon nuclei in the solid state demonstrated the incorporation of the silylating agents in the silicic acid structures / Doutorado / Quimica Inorganica

Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T09:07:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RodrigoDuarte_M.pdf: 10171342 bytes, checksum: d8c5c116297d9e1edee32a935dfb816c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi sintetizar nanocompósitos poliméricos (NCPs) contendo Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs) por meio da técnica de polimerização em miniemulsão. O copolímero poli(acrilato de n-butila-co-metacrilato de metila) P(BA-co- MMA) foi escolhido como matriz dos NCPs devido à sua importância comercial na formulação de adesivos sensíveis à pressão (PSA). Os HDLs organicamente modificados disponíveis comercialmente Perkalite F100S, Perkalite A100 e Perkalite AF50 foram usados como agentes de reforço dos nanocompósitos. A metodologia utilizada foi semelhante a metodologia utilizada para produção de NCPs contendo argilas catiônicas pela polimerização em miniemulsão, na qual a carga mineral é adicionada à fase orgânica antes da produção das miniemulsões. Os látices obtidos foram caracterizados por: Difração de Raios-X (DRX), Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Análise Termogravimétrica (TG) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) / Abstract: The aim of this work was the synthesis of polymeric nanocomposites (PNCs) filled with Layered Double Hydroxides (LDHs) through miniemulsion polymerization. The copolymer poli(n-butyl acrylate-co-methyl methacrylate) P(BA-co-MMA) was chosen to form the matrix because it is a commercially important component in the formulation of pressure sensitive adhesives (PSA). The commercial available organically modified LDHs Perkalite F100S, Perkalite A100 and Perkalite AF50 were used as fillers. The methodology used was similar to the one used to produce PNCs filled with cationic clays through miniemulsion polymerization, where the inorganic charge is added to the organic phase before the preparation of the miniemulsion. The latexes prepared were characterized by: X-Ray Diffraction (XDR), Dynamic Light Scattering (DLS), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TG) and Transmission Electron Microscopy (TEM) / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

O estudo apresentado nesta Tese diz respeito à química dos niobatos lamelares e aborda a síntese, caracterização, avaliação da reatividade intracristalina e das propriedades luminescentes desses materiais. Os niobatos lamelares utilizados foram o hexaniobato K4Nb6O17, o triniobato KNb3O8 e as perovskitas lamelares K1-xLnxCa2-xNb3O10 (Ln = La, Eu e x = 0,02; 0,25; 0,50; 0,75 e 1,00). Esses materiais são constituídos de lamelas que apresentam cargas negativas e a região interlamelar é preenchida por íons de potássio que mantêm a neutralidade dos sistemas. A reatividade intracristalina dos niobatos lamelares foi avaliada frente à intercalação de espécies simples como a butilamina e volumosas como o macrociclo porfirínico, o polioxocátion de alumínio e compostos orgânicos de silício. A alta densidade de carga lamelar dos niobatos lamelares dificulta a intercalação direta de espécies volumosas, o que fez com que novas rotas sintéticas fossem desenvolvidas a fim de permitir a imobilização de tais espécies na região interlamelar. As metodologias sintéticas desenvolvidas foram baseadas, principalmente, no uso de dispersões coloidais dos niobatos esfoliados que, a partir da reestruturação na presença da espécie convidada de interesse, tornou possível a intercalação de espécies volumosas. As propriedades luminescentes dos niobatos lamelares são extremamente dependentes da estrutura do material. Os niobatos com estrutura tipo perovskita não apresentam emissão enquanto que o hexaniobato apresenta emissão apenas a 77 K e o triniobato, à temperatura ambiente. Neste estudo foram avaliadas as propriedades luminescentes dos niobatos EuxK4-3xNb6O17, EuxK1-3xNb3O8 e KCa2Nb3O10 (intercalado com Eu3+ e dopado com 1 % de Eu3+ ou La3+). Foram observados processos de transferência de energia tanto nos niobatos intercalados com Eu3+ quanto nos dopados. A dopagem também provocou mudanças nas propriedades fotofísicas dos niobatos com estrutura perovskita, os quais passaram a apresentar emissão da matriz de niobato mesmo à temperatura ambiente. / The study described in this Thesis is related to the synthesis and evaluation of some chemical properties of layered niobates with formulas K4Nb6O17 (hexaniobate), KNb3O8 (triniobate) and K1-xLnxCa2-xNb3O10 (layered perovskites - Ln = La, Eu and x = 0.02; 0.25; 0.50; 0.75 and 1.00). These niobates are constituted of negative layers and an interlayer region filled with potassium ions that maintain the system charge neutrality. The reactivity of these niobates was evaluated through intercalation reactions of simple species such as butylamine and bulky species such as porphyrin, aluminum polyoxocation and organosilanes. The high charge density of the niobate layer makes the direct intercalation of bulky guest species more difficult. Therefore, to overcome this situation, new synthetic routes were developed. The intercalation of bulky species was achieved by using colloidal dispersions of exfoliated niobates that, upon restaking, incorporate the guest species into the interlayer region. The luminescent properties of the lamellar niobates are very dependent on the structure. Niobates that present a perovskite structure do not show emission even at liquid helium temperature. The hexaniobate presents emission at nitrogen liquid temperature and triniobate at both room and 77 K temperatures. In this study the luminescent properties of EuxK4-3xNb6O17, EuxK1-3xNb3O8 e KCa2Nb3O10 (intercalated with Eu3+ and doped with 1 % of Eu3+ or La3+) were evaluated. Charge transfers processes were observed in both intercalated and doped niobates with Eu3+ ion. The lanthanide doping also promoted changes in the photophysical properties of niobates with perovskite structure, which become to show emission of the niobate group even at room temperature.

O estudo apresentado nesta Tese diz respeito à química dos niobatos lamelares e aborda a síntese, caracterização, avaliação da reatividade intracristalina e das propriedades luminescentes desses materiais. Os niobatos lamelares utilizados foram o hexaniobato K4Nb6O17, o triniobato KNb3O8 e as perovskitas lamelares K1-xLnxCa2-xNb3O10 (Ln = La, Eu e x = 0,02; 0,25; 0,50; 0,75 e 1,00). Esses materiais são constituídos de lamelas que apresentam cargas negativas e a região interlamelar é preenchida por íons de potássio que mantêm a neutralidade dos sistemas. A reatividade intracristalina dos niobatos lamelares foi avaliada frente à intercalação de espécies simples como a butilamina e volumosas como o macrociclo porfirínico, o polioxocátion de alumínio e compostos orgânicos de silício. A alta densidade de carga lamelar dos niobatos lamelares dificulta a intercalação direta de espécies volumosas, o que fez com que novas rotas sintéticas fossem desenvolvidas a fim de permitir a imobilização de tais espécies na região interlamelar. As metodologias sintéticas desenvolvidas foram baseadas, principalmente, no uso de dispersões coloidais dos niobatos esfoliados que, a partir da reestruturação na presença da espécie convidada de interesse, tornou possível a intercalação de espécies volumosas. As propriedades luminescentes dos niobatos lamelares são extremamente dependentes da estrutura do material. Os niobatos com estrutura tipo perovskita não apresentam emissão enquanto que o hexaniobato apresenta emissão apenas a 77 K e o triniobato, à temperatura ambiente. Neste estudo foram avaliadas as propriedades luminescentes dos niobatos EuxK4-3xNb6O17, EuxK1-3xNb3O8 e KCa2Nb3O10 (intercalado com Eu3+ e dopado com 1 % de Eu3+ ou La3+). Foram observados processos de transferência de energia tanto nos niobatos intercalados com Eu3+ quanto nos dopados. A dopagem também provocou mudanças nas propriedades fotofísicas dos niobatos com estrutura perovskita, os quais passaram a apresentar emissão da matriz de niobato mesmo à temperatura ambiente. / The study described in this Thesis is related to the synthesis and evaluation of some chemical properties of layered niobates with formulas K4Nb6O17 (hexaniobate), KNb3O8 (triniobate) and K1-xLnxCa2-xNb3O10 (layered perovskites - Ln = La, Eu and x = 0.02; 0.25; 0.50; 0.75 and 1.00). These niobates are constituted of negative layers and an interlayer region filled with potassium ions that maintain the system charge neutrality. The reactivity of these niobates was evaluated through intercalation reactions of simple species such as butylamine and bulky species such as porphyrin, aluminum polyoxocation and organosilanes. The high charge density of the niobate layer makes the direct intercalation of bulky guest species more difficult. Therefore, to overcome this situation, new synthetic routes were developed. The intercalation of bulky species was achieved by using colloidal dispersions of exfoliated niobates that, upon restaking, incorporate the guest species into the interlayer region. The luminescent properties of the lamellar niobates are very dependent on the structure. Niobates that present a perovskite structure do not show emission even at liquid helium temperature. The hexaniobate presents emission at nitrogen liquid temperature and triniobate at both room and 77 K temperatures. In this study the luminescent properties of EuxK4-3xNb6O17, EuxK1-3xNb3O8 e KCa2Nb3O10 (intercalated with Eu3+ and doped with 1 % of Eu3+ or La3+) were evaluated. Charge transfers processes were observed in both intercalated and doped niobates with Eu3+ ion. The lanthanide doping also promoted changes in the photophysical properties of niobates with perovskite structure, which become to show emission of the niobate group even at room temperature.