Geopolímero é um material que possui boas propriedades físicas e químicas como resistência mecânica, resistência a ataque químico, material inerte depois de pronto, é de fácil obtenção, pois a sua base é uma argila, material abundante e de baixo custo. Muitos trabalhos são desenvolvidos com o geopolímero, como aplicações para pisos, cimentos, refratários, adesivos e isolamento acústico e térmico. O desenvolvimento do geopolímero é simples, são necessário um percussor que pode ser metacaulim ou argilas com quantidades aceitáveis de SiO2 e Al2O3, um ativador alcalino como NaOH, KOH ou silicato de sódio e aditivos se necessário para contribuir com algumas relações molares que devem ser atendidas para a formação do geoplímero. A formação do geopolímero ocorre através de reações de policondensação originando uma estrutura amorfa e até cristalina dependendo do processo. O uso de aditivos e agregados conferem características desejadas como melhor resistência mecânica, melhor capacidade de isolamento térmico ou acústico, melhor resistência química entre outros fatores. A execução foi a partir do metacaulim com o uso de NaOH e aditivos, a serragem e fibras de sisal ( algave sisalana ) para conferir maiores porosidades no geopolímero desenvolvido. O geopolímero desenvolvido gerou valores de resistência mecânica na ordem de 20 MPa em um tempo de cura de 11 dias, sua densidade variou de 1,0 a 2,5 g/ml, a porosidade volumétrica ficou na faixa de 25,0% a 47,0%, as concentrações utilizadas de NaOH foram entre 0,0 e 15,0 mol/Litro. Todos os dados foram compatíveis com dados verificados em literatura. / Geopolymer is a material that has good physical and chemical properties such as mechanical resistance, chemical etch resistance, inert material after ready, it is easy to obtain because its base is a clay, abundant material and low cost. Many jobs are developed with the geopolymer, such as floor applications, cements, refractories, adhesives and acoustic and thermal insulation. The development of the geopolymer is simple, a percussor is required which may be metakaolin or clays with acceptable amounts of SiO2 and Al2O3, an alkaline activator such as NaOH, KOH or sodium silicate and additives if necessary to contribute some molar ratios that must be met for the formation of the geoplímero. The formation of the geopolymer occurs through polycondensation reactions leading to an amorphous and even crystalline structure depending on the process. The use of additives and aggregates impart desired characteristics such as better mechanical strength, better thermal or acoustic insulation capacity, better chemical resistance among other factors. The execution was from metacaulim with the use of NaOH and additives, sawdust and sisal fibers (algae sisalana) to impart larger porosities in the developed geopolymer. The developed geopolymer generated values of mechanical strength in the order of 20 MPa in a cure time of 11 days, its density ranged from 1.0 to 2.5 gmL-1, the volumetric porosity was in the range of 25.0% to 47,0%, the concentrations of NaOH used were between 0.0 and 15.0 mol / Liter. All data were compatible with data verified in the literature.

No mundo de hoje, onde o uso da radiação de diversas naturezas está generalizado, a quantificação da energia depositada por essas diferentes radiações se tornou uma atividade de grande importância, principalmente quando a faixa de energia é considerada elevada, estas altas energias de radiação estão presentes, geralmente, em aceleradores de partículas, reatores nucleares e em irradiadores industriais, por exemplo. Este trabalho tem como objetivo medir altas doses de radiação de raios gama, feixes de elétrons e feixes de prótons utilizando duas variedades de um silicato natural (água-marinha e goshenita) e medir altas doses de nêutrons epitérmicos de alta fluência utilizando dosímetros de Fluoreto de Lítio dopados com Mg, Cu e P (MCP). A técnica utilizada para medir a dose absorvida por esses materiais foi a termoluminescência. As irradiações com raios- γ provenientes de fontes de 60Co foram de 100 kGy a 2000 kGy para a água-marinha e de 600 kGy a 2000 kGy para a goshenita, os resultados de intensidade TL vs Dose mostram que a partir de certa dose - 250 kGy e 1234,8 kGy para água-marinha e goshenita, respectivamente - o sinal TL começa a decrescer. Foi observado neste trabalho que, estes materiais quando irradiados com tais doses e posteriormente irradiados com doses baixas de alguns Gys até cerca de 400-500 Gy, o sinal TL decresce regularmente, podendo ser utilizado na dosimetria das radiações nessa faixa de dose. Para a irradiação de feixe de prótons e de feixe de elétrons foram utilizados dosímetros em placa de goshenita e dosímetros de pastilhas de água-marinha, a carga do feixe de prótons vai de 20 a 216 μC e a dose do feixe de elétrons vai de 10 kGy a 70 kGy. As irradiações com nêutrons epitérmicos utilizando LiF: Mg, Cu, P foram realizadas no reator IEA-R1/IPEN com fluências de 1014 a 1017 n/cm² e a quantificação das doses absorvidas foram realizadas utilizando o método UHTR (Ultra High Temperature Ratio). / In the present days the usage of ionizing radiation from several different sources is spread all over the world. The measurement of the absorbed energy from these radiations became a very important task, mainly when the dose range is considered being in a very high level. These high energies of radiation are associated with particles accelerators, nuclear reactors and industrial irradiators, for example. This work is concerned for measuring high-doses of gamma radiation, electron beams and proton beams using two varieties of a natural silicate (aqua-marine and goshenite) and measuring effects of high-fluence neutrons using LiF: Mg, Cu, P (MCP) detectors. Thermoluminescence was employed to measure the absorbed dose for irradiations with gamma rays ranging from 100 kGy up to 2000 kGy for aquamarine and from 600 kGy and 2000 kGy for goshenite. The TL intensity reaches maximum at 250 kGy in aquamarine and at 1234 kGy for goshenite; this means that for doses larger than 250 kGy in aquamarine and 1234 kGy in goshenite the TL intensity drops. However, the descending part can be used in very high dose dosimetry. Furthermore, has been observed in this study that starting with aquamarine irradiated with 250 kGy and goshenite with 1234 kGy, the subsequent irradiation with doses from low to 400-500 Gy produces a regularly decreasing TL intensity, so that it can be used in radiation dosimetry from low to 400-500 Gy doses. For proton beams, goshenite were used. The beam charge ranges from 20 a 216 μC. For electron beams small pressed pellets of aquamarine were used. The dose ranges from 10 kGy to 70 kGy. The epithermal neutron irradiation was performed at IEA-R1 research reactor at IPEN and MCP-LiF detectors were used to measure the absorbed dose. A method called UHTR (Ultra High Temperature Ratio) was employed for calculating the amount of energy absorbed by the dosimeter. The fluence of epithermal neutrons ranges from 1014 a 1017 n/cm².

A forma isomórfica predominante nos biominerais (casca de ostra, coral, madrepérola e concha) estudados foi a aragonita. Contudo, o surgimento da fase calcita deu-se à temperatura de 500°C a uma taxa de aquecimento de 10°C/s para todas as amostras; e para a amostra de coral, à temperatura de 400°C, independente da taxa de aquecimento. O elemento mais abundante nas amostras de biominerais foi o Ca na forma de CaO e para os silicatos (tremolita, diopsídio e rodonita), o Si na forma de SiO. O elemento traço mais presente nas amostras de biominerais foi o Fe. A análise de ressonância paramagnética eletrônica mostrou as linhas de Mn2+ nas amostras de coral e madrepérola, antes da irradiação. Para amostras irradiadas, os defeitos encontrados foram os radicais CO2-, CO33-, CO3-, SO2-, SO3-, e num intervalo de g entre 2,0010 e 2,0062. Na análise por absorção óptica dos biominerais foram encontradas transições devido à presença de Mn nas amostras. Foi observado um pico termoluminescente (TL) em aproximadamente 140°C para os biominerais e em 180°C para os silicatos, cuja intensidade depende diretamente da dose. Para amostras expostas a diferentes tipos de radiações, o pico TL ocorre em temperaturas mais baixas. Para as curvas dose-resposta obtidas para esses materiais, foi possível determinar um intervalo de linearidade para o qual a sua aplicação em dosimetria de doses altas se torna possível. Levando-se em consideração o tipo de radiação, dentre os biominerais e os silicatos, obteve-se a menor dose detectável (40mGy), para a radiação gama em amostra de casca de ostra utilizando-se a técnica de medição de luminescência opticamente estimulada (LOE). Para radiação beta, as amostras de tremolita e diopsídio obtiveram a menor dose detectável (60mGy). No geral, obteve-se uma boa reprodutibilidade para as amostras, utilizando-se as técnicas TL, LOE e emissão exoeletrônica termicamente estimulada (TSEE) para as radiações alfa, beta e gama. Portanto, pode-se concluir que as amostras caracterizadas neste trabalho podem ser utilizadas como detectores/dosímetros de doses altas. / The predominant isomorphous form in the biominerals studied in this work (oyster shell, coral, mother of pearl and shell) was aragonite. The appearence of the calcite phase occurred at 500°C at a heating rate of 10°C/s for all samples except for the coral sample, which was 400°C, independent of the heating rate. The most abundant element in the biominerals samples was Ca in the CaO form, and in the silicates (tremolite, diopside and rhodonite) Si in the SiO form. The most common trace element observed in the biominerals samples was Fe. The analyses of electron paramagnetic resonance showed lines of Mn2+ in the coral and mother-of-pearl samples before irradiation. In the case of the irradiated samples, the defects found were CO2-, CO33-, CO3- and SO2-, in the g range between 2.0010 and 2.0062. In the analyses by optical absorption of biominerals, transitions due to the presence of Mn in the samples were found. A thermoluminescent (TL) peak at approximately 140°C was found for the biominerals and at 180°C for silicates, which intensity depends directly on the dose. For samples exposed to different types of radiation, the TL peak occurred at lower temperatures. From the dose-response curves obtained for these materials, it was possible to determine a linear range for which their application in high dose dosimetry becomes possible. Taking into account the radiation type, among biominerals and silicates, the lowest detectable dose (40mGy) to gamma radiation was achieved for oyster shell samples using the measuring technique of optically stimulated luminescence (OSL). Using beta radiation, for diopside and tremolite samples the lowest detectable dose of 60mGy was obtained. For all samples, using the TL, OSL and thermally stimulated exoelectron emission (TSEE) techniques in alpha, beta and gamma radiation beans a good response reproducibility was obtained. Therefore, the samples characterized in this work are suitable to be used as high dose detectors/dosimeters.

O dissilicato de ítrio (Y2Si2O7) por apresentar propriedades luminescentes consideráveis, é um potencial substituto dos óxidos de terras raras na tecnologia de queimadores de gás para iluminação. Em processos de conformação a partir de suspensões, o controle da estabilidade das partículas em meio líquido consiste em uma importante etapa para a produção de componentes com microestrutura homogênea e estabilidade estrutural. Neste sentido, este trabalho apresenta estudos sobre o comportamento de superfície, de estabilidade e reológico de suspensões aquosas de Y2Si2O7 e β-Y1,95Dy0,05Si2O7 com o objetivo de preparar suspensões compatíveis para o processo de conformação por réplica, usando-se fibras vegetais como matriz para a confecção de componentes reticulados para queimadores de gás. Neste estudo foram avaliados parâmetros determinantes na estabilidade e comportamento de fluxo das suspensões, como também a luminescência estimulada pela temperatura desses materiais na forma de pó e a eficiência radiante do protótipo de queimador de gás. Os resultados obtidos para o β-Y1,95Dy0,05Si2O7 comparados com a ítria (Y2O3) e concentrado de terras raras contento ítria (YTR) mostram-se promissores. Desenvolveu-se por processamento coloidal do β-Y1,95Dy0,05Si2O7 e utilizando-se o processo de conformação por réplica a partir da esponja vegetal Lufa Cylindrica, um protótipo de lâmpada de queimador de gás com boa resistência mecânica ao manejo, emissividade espectral no visível (λ=580nm) e eficiência radiante de 13%, com grande potencial para iluminação de ambientes internos de acordo com as recomendações da Comissão Internacional de Iluminação (CIE). / Yttrium disilicate (Y2Si2O7) shows luminescent proprieties and is a potential material to replace rare earth oxides in porous burner technology for lighting. In conformation process from suspensions the control of stability of particles in aqueous medium is an important step to produce ceramic components that show homogeneous microstructure and structural stability. This work presents studies about surface behavior, stability and rheological behavior of aqueous suspensions of Y2Si2O7 and β-Y1,95Dy0,05Si2O7 and aims to prepare suitable suspensions for replica method, and vegetable fibers were used as template to produce porous components for gas burners. In this study key parameters on stability and rheological behavior of suspensions were evaluated, as well as the stimulated luminescence of powders by increasing temperature and radiant efficiency of gas burner prototype. The results as compared with yttria and rare earth concentrate containing yttria are very promising. By colloidal processing of β-Y1,95Dy0,05Si2O7 and using replica method from Luffa Cylindrica vegetable sponge a prototype of gas burner lamp showing good handle strength, visible spectral emissivity (λ=580nm), radiant efficiency of 13%, and great potential to be used for lighting internal spaces according to the International Commission on Illumination (CIE).

O presente trabalho sugere a substituição da sílica comercial pela sílica obtida da casca de arroz como fonte alternativa para obtenção do dissilicato de lítio, material que pode ser utilizado em aplicações odontológicas. Para esse fim foram desenvolvidos materiais com estequiometria base de 33,33%mol. Li2O e 66,67%mol. SiO2 com e sem adição de óxidos complementares, visando à obtenção de vitrocerâmicas de maior tenacidade, por meio das duas fontes de sílica, comercial e da casca de arroz. Como caracterizações iniciais, foram realizadas difrações de raios X (DRX) para as misturas iniciais das matérias-primas antes e após a fusão para obtenção dos vidros. Para o caso dos materiais sem adição dos óxidos, a caracterização quanto à sua devitrificação, foi realizada por análise térmica diferencial (ATD), utilizando diferentes taxas de aquecimento e granulometrias, para ambas as fontes de sílica. Valores de temperatura de pico de cristalização (Tp), sem adição dos óxidos, ficaram na faixa de 640°C para os materiais de ambas as fontes de sílica. Também por ATD foi analisado o fenômeno de devitrificação dos materiais com adição dos óxidos. Além disso, para observar a existência de fases intermediárias no sistema, foram também realizadas análises por DRX com variação térmica. Para visualizar a alteração microestrutural, de acordo com a variação da temperatura de tratamento térmico (TT), fonte de sílica e influência dos óxidos, foram realizadas caracterizações por microscopia eletrônica de varredura (MEV). O comportamento citotóxico dos materiais frente às colônias celulares foi observado por meio do ensaio de citotoxicidade. As propriedades mecânicas, de acordo com as alterações das variáveis estudadas, foram obtidas por meio de cálculos de dureza e tenacidade à fratura por ensaio Vickers. Foram encontrados valores de tenacidade à fratura de aproximadamente 1,75 MPam1/2 para ambas as fontes de sílica, com adição de óxidos a 660°C (TT). Diante dos resultados obtidos é possível afirmar grande potencialidade na substituição da sílica comercial pela sílica da casca de arroz. / This work suggests the replacement of commercial silica by silica obtained from rice husk as alternative source for obtaining lithium disilicate material that can be used in dental application. The lithium disilicate as dental material is a glass-ceramic that has good mechanical properties and chemical stability. For these developments the materials have been obtained using stoichiometry of 33.33%mol. Li2O and 66.67%mol. SiO2, without complementary oxide addition or with, seeking better fracture toughness comportment, to both sources of silica, commercial and from rice husk. As initial characterization X-ray diffraction (XRD) was performed for the mixtures of materials before and after the fusion to obtain the glasses. For materials without oxide addition, the two materials developed were characterized for their devitrification, in other words, the transition from glass to glass-ceramic was observed by differential thermal analysis (DTA), using different heating rates and granulometries. Peak crystallization temperatures (Tp), to both silica sources, heat rate 10°C/min and 1mm of granulometry, was in average values of 640°C. The DTA was used to verify the devitrification in material with oxide addition too. In addition, to observe the possible formation of intermediate phases on stoichiometric system of lithium disilicate, were also carried out high temperature X-ray diffractomery (HTXRD). To view the microstructural changes occurring in the system, according to the variation of heat treatments temperatures (HT), silica source and oxides influence, characterizations were performed by scanning electron microscopy (SEM). The cytotoxic behavior of the materials in cell colonies was observed by the cytotoxicity test. Mechanical properties, Vickers hardness and fracture toughness, were determined by calculus, using Vickers test data. Values of approximately 1.75 MPam½ were obtained for both silica sources with oxide addition to 660°C (HT). Results obtained show great potential in the replacement of commercial silica by rice husk silica.

A presente tese tem por objetivo desenvolver um novo modelo cinético de reações em estado sólido a partir da formação do silicato Sr2SiO4 e o estudo fotoluminescente do silicato Zn2SiO4 dopado com Mn2+. As sínteses do silicato Sr2SiO4 foram conduzidas a partir das reações em estado sólido entre SrCO3 e três sílicas com diferentes tamanhos médios de partículas, dado em milímetros: 0,035-0,070 mm; 0,05-0,200 mm e 0,063-0,200 mm. Os resultados obtidos por difratometria de raios x indicam que, a reação entre SrCO3 e a sílica 0,05-0,200 mm há a formação da fase ortorrômbica do silicato Sr2SiO4, enquanto que a reação entre SrCO3 e as outras sílicas indicam a formação da fase monoclínica do mesmo silicato. Neste estudo foi desenvolvida uma nova proposta cinética das reações em estado sólido a partir do avanço quantitativo das reações. O avanço quantitativo das reações foi determinado a partir da perda de massa que é devido a produção de CO2 na reação. A constante cinética de reação foi definida a partir da razão entre o número de partículas de silicato formado e o número de partículas total da mistura reagente. A relação entre as constantes cinéticas e as respectivas temperaturas de síntese seguem o padrão linear de Arrhenius. Na segunda parte, reporta-se a síntese do silicato Zn2SiO4 dopado com Mn2+ por dois métodos: o método da reação em estado sólido e o método da precipitação, com e sem uma etapa de tratamento hidrotérmico antes da calcinação, com o objetivo de caracterizar e estudar as propriedades fotoluminescentes em função do método de síntese. Estudos por difratometria de raios x indicam que a dopagem em grandes concentrações ocasiona modificação estrutural. A espectroscopia no infravermelho indica alterações nos modos vibracionais das ligações em função da dopagem. Observou-se que o percentual de dopagem após as sínteses são diferentes do percentual de dopagem inicial e as razões são discutidas. Os resultados de espectroscopia fotoluminescente indicam que o grau de covalência das ligações entre Mn2+ e a matriz silicato é maior no caso do precipitado calcinado e ainda maior no caso do precipitado submetido a tratamento hidrotérmico antes da calcinação em relação aos silicatos obtidos por reações em estado sólido. Observou-se também que a diminuição da intensidade de emissão está associada ao aumento no grau de covalência das ligações entre o íon Mn2+ e a matriz. / The present thesis aims develop a new kinetic model of solid state reactions from the formation of strontium silicate, Sr2SiO4, and the photoluminescent study of Mn2+ doped zinc orthosilicate, Zn2SiO4. Synthesis of Sr2SiO4 was conducted from the solid state reactions between SrCO3 and three silicas with different average particle sizes given in millimeters: 0.035-0.070 mm; 0.05-0.200 mm and 0.063-0.200 mm. The results obtained by x-ray diffraction indicate that the reaction between SrCO3 and silica 0.05-0.200 mm is the formation of the orthorhombic phase of Sr2SiO4, whereas the reaction between SrCO3 and the other silicas indicates the formation of the monoclinic phase of the same silicate. In this study a new kinetic proposal of solid state reactions was developed from the quantitative progression of reactions. The quantitative progress of the reactions was determined from the loss of mass that is due to the production of CO2 in the reaction. The kinetic constant of reactions was defined from the ratio of the number of silicate particles formed to the total particle number of the reaction mixture. The relationship between the kinetic constants and the respective synthesis temperatures does follow the linear pattern of Arrhenius. In the second part, the synthesis of Zn2SiO4 doped with Mn2+ is reported by two methods: the solid state reaction method and the precipitation method, with and without a hydrothermal treatment step before calcination, with the objective of characterizing and to study the photoluminescent properties as a function of the synthesis method. Studies by x-ray diffraction indicate that doping at high concentrations causes structural modification. Infrared spectroscopy indicates changes in the vibrational modes of the bonds as a function of doping. It has been observed that the percentage doping after the syntheses are different from the initial percentage doping and the reasons are discussed. The results of photoluminescent spectroscopy indicate that the degree of covalence of the bonds between Mn2+ and the silicate matrix is higher in the case of the calcined precipitate and even higher in the case of the precipitate submitted to hydrothermal treatment before calcination in relation to the silicates obtained by solid state reactions. It was also observed that the decrease in the emission intensity is associated to the increase in the degree of covalence of the bonds between the Mn2+ ion and the matrix.

No mundo de hoje, onde o uso da radiação de diversas naturezas está generalizado, a quantificação da energia depositada por essas diferentes radiações se tornou uma atividade de grande importância, principalmente quando a faixa de energia é considerada elevada, estas altas energias de radiação estão presentes, geralmente, em aceleradores de partículas, reatores nucleares e em irradiadores industriais, por exemplo. Este trabalho tem como objetivo medir altas doses de radiação de raios gama, feixes de elétrons e feixes de prótons utilizando duas variedades de um silicato natural (água-marinha e goshenita) e medir altas doses de nêutrons epitérmicos de alta fluência utilizando dosímetros de Fluoreto de Lítio dopados com Mg, Cu e P (MCP). A técnica utilizada para medir a dose absorvida por esses materiais foi a termoluminescência. As irradiações com raios- γ provenientes de fontes de 60Co foram de 100 kGy a 2000 kGy para a água-marinha e de 600 kGy a 2000 kGy para a goshenita, os resultados de intensidade TL vs Dose mostram que a partir de certa dose - 250 kGy e 1234,8 kGy para água-marinha e goshenita, respectivamente - o sinal TL começa a decrescer. Foi observado neste trabalho que, estes materiais quando irradiados com tais doses e posteriormente irradiados com doses baixas de alguns Gys até cerca de 400-500 Gy, o sinal TL decresce regularmente, podendo ser utilizado na dosimetria das radiações nessa faixa de dose. Para a irradiação de feixe de prótons e de feixe de elétrons foram utilizados dosímetros em placa de goshenita e dosímetros de pastilhas de água-marinha, a carga do feixe de prótons vai de 20 a 216 μC e a dose do feixe de elétrons vai de 10 kGy a 70 kGy. As irradiações com nêutrons epitérmicos utilizando LiF: Mg, Cu, P foram realizadas no reator IEA-R1/IPEN com fluências de 1014 a 1017 n/cm² e a quantificação das doses absorvidas foram realizadas utilizando o método UHTR (Ultra High Temperature Ratio). / In the present days the usage of ionizing radiation from several different sources is spread all over the world. The measurement of the absorbed energy from these radiations became a very important task, mainly when the dose range is considered being in a very high level. These high energies of radiation are associated with particles accelerators, nuclear reactors and industrial irradiators, for example. This work is concerned for measuring high-doses of gamma radiation, electron beams and proton beams using two varieties of a natural silicate (aqua-marine and goshenite) and measuring effects of high-fluence neutrons using LiF: Mg, Cu, P (MCP) detectors. Thermoluminescence was employed to measure the absorbed dose for irradiations with gamma rays ranging from 100 kGy up to 2000 kGy for aquamarine and from 600 kGy and 2000 kGy for goshenite. The TL intensity reaches maximum at 250 kGy in aquamarine and at 1234 kGy for goshenite; this means that for doses larger than 250 kGy in aquamarine and 1234 kGy in goshenite the TL intensity drops. However, the descending part can be used in very high dose dosimetry. Furthermore, has been observed in this study that starting with aquamarine irradiated with 250 kGy and goshenite with 1234 kGy, the subsequent irradiation with doses from low to 400-500 Gy produces a regularly decreasing TL intensity, so that it can be used in radiation dosimetry from low to 400-500 Gy doses. For proton beams, goshenite were used. The beam charge ranges from 20 a 216 μC. For electron beams small pressed pellets of aquamarine were used. The dose ranges from 10 kGy to 70 kGy. The epithermal neutron irradiation was performed at IEA-R1 research reactor at IPEN and MCP-LiF detectors were used to measure the absorbed dose. A method called UHTR (Ultra High Temperature Ratio) was employed for calculating the amount of energy absorbed by the dosimeter. The fluence of epithermal neutrons ranges from 1014 a 1017 n/cm².

A presente tese tem por objetivo desenvolver um novo modelo cinético de reações em estado sólido a partir da formação do silicato Sr2SiO4 e o estudo fotoluminescente do silicato Zn2SiO4 dopado com Mn2+. As sínteses do silicato Sr2SiO4 foram conduzidas a partir das reações em estado sólido entre SrCO3 e três sílicas com diferentes tamanhos médios de partículas, dado em milímetros: 0,035-0,070 mm; 0,05-0,200 mm e 0,063-0,200 mm. Os resultados obtidos por difratometria de raios x indicam que, a reação entre SrCO3 e a sílica 0,05-0,200 mm há a formação da fase ortorrômbica do silicato Sr2SiO4, enquanto que a reação entre SrCO3 e as outras sílicas indicam a formação da fase monoclínica do mesmo silicato. Neste estudo foi desenvolvida uma nova proposta cinética das reações em estado sólido a partir do avanço quantitativo das reações. O avanço quantitativo das reações foi determinado a partir da perda de massa que é devido a produção de CO2 na reação. A constante cinética de reação foi definida a partir da razão entre o número de partículas de silicato formado e o número de partículas total da mistura reagente. A relação entre as constantes cinéticas e as respectivas temperaturas de síntese seguem o padrão linear de Arrhenius. Na segunda parte, reporta-se a síntese do silicato Zn2SiO4 dopado com Mn2+ por dois métodos: o método da reação em estado sólido e o método da precipitação, com e sem uma etapa de tratamento hidrotérmico antes da calcinação, com o objetivo de caracterizar e estudar as propriedades fotoluminescentes em função do método de síntese. Estudos por difratometria de raios x indicam que a dopagem em grandes concentrações ocasiona modificação estrutural. A espectroscopia no infravermelho indica alterações nos modos vibracionais das ligações em função da dopagem. Observou-se que o percentual de dopagem após as sínteses são diferentes do percentual de dopagem inicial e as razões são discutidas. Os resultados de espectroscopia fotoluminescente indicam que o grau de covalência das ligações entre Mn2+ e a matriz silicato é maior no caso do precipitado calcinado e ainda maior no caso do precipitado submetido a tratamento hidrotérmico antes da calcinação em relação aos silicatos obtidos por reações em estado sólido. Observou-se também que a diminuição da intensidade de emissão está associada ao aumento no grau de covalência das ligações entre o íon Mn2+ e a matriz. / The present thesis aims develop a new kinetic model of solid state reactions from the formation of strontium silicate, Sr2SiO4, and the photoluminescent study of Mn2+ doped zinc orthosilicate, Zn2SiO4. Synthesis of Sr2SiO4 was conducted from the solid state reactions between SrCO3 and three silicas with different average particle sizes given in millimeters: 0.035-0.070 mm; 0.05-0.200 mm and 0.063-0.200 mm. The results obtained by x-ray diffraction indicate that the reaction between SrCO3 and silica 0.05-0.200 mm is the formation of the orthorhombic phase of Sr2SiO4, whereas the reaction between SrCO3 and the other silicas indicates the formation of the monoclinic phase of the same silicate. In this study a new kinetic proposal of solid state reactions was developed from the quantitative progression of reactions. The quantitative progress of the reactions was determined from the loss of mass that is due to the production of CO2 in the reaction. The kinetic constant of reactions was defined from the ratio of the number of silicate particles formed to the total particle number of the reaction mixture. The relationship between the kinetic constants and the respective synthesis temperatures does follow the linear pattern of Arrhenius. In the second part, the synthesis of Zn2SiO4 doped with Mn2+ is reported by two methods: the solid state reaction method and the precipitation method, with and without a hydrothermal treatment step before calcination, with the objective of characterizing and to study the photoluminescent properties as a function of the synthesis method. Studies by x-ray diffraction indicate that doping at high concentrations causes structural modification. Infrared spectroscopy indicates changes in the vibrational modes of the bonds as a function of doping. It has been observed that the percentage doping after the syntheses are different from the initial percentage doping and the reasons are discussed. The results of photoluminescent spectroscopy indicate that the degree of covalence of the bonds between Mn2+ and the silicate matrix is higher in the case of the calcined precipitate and even higher in the case of the precipitate submitted to hydrothermal treatment before calcination in relation to the silicates obtained by solid state reactions. It was also observed that the decrease in the emission intensity is associated to the increase in the degree of covalence of the bonds between the Mn2+ ion and the matrix.

Orientador: José Geraldo Nery / Banca: Sonia Maria Cabral de Menezes / Banca: Eduardo Molina / Banca: Ieda Aparecida Pastre Fertonani / Banca: Marcelo Freitas Lima / Resumo: Os materiais de estrutura mista, dentre eles materiais contendo ítrio e cobalto em sua estrutura, têm sido estudados a partir do final da década de 80 e suas aplicações vêm sendo descobertas e aprimoradas desde então. Em meio a estas aplicações está, por exemplo, seu uso como catalisadores heterogêneos e como materiais adsorventes de metais em soluções. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo o estudo de novos materiais metalossilicatos contendo ítrio e cobalto desde o processo de síntese, caracterização físico-química, até sua aplicação em experimentos de troca iônica, especificamente com os metais bário, cádmio, chumbo e estrôncio (Ba2+, Cd2+, Pb2+ e Sr2+), tendo em vista um estudo do comportamento estrutural destes materiais nestas condições. Para atingir este objetivo, a metodologia utilizada foi a técnica de síntese sol-gel, utilizando, também, direcionadores de estrutura orgânicos para a síntese do cobalto silicato. A caracterização físico-química foi realizada por meio das técnicas de Difração de Raios-X (DRX), Ressonância Magnética Nuclear com Rotação no Ângulo Mágico (MAS-RMN), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução (HRTEM), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR), Análise de Área de Superfície por BET e Espectroscopia de Emissão Ótica com Plasma Acoplado (ICP-OES). Dois novos materiais cristalinos foram sintetizados, um ítrio silicato poroso com simetria monoclínica, de... / Abstract: Crystalline materials containing ytrium and cobalt in the crystallographic structure have been studied since the end of 80's decade, and its applications have been discovered and improved in the last years. Heterogeneous catalysis and the adsorbing of trace metals in solutions are two of these applications that are related to nowadays issues in worldwide scenery / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-10-29Bitstream added on 2014-06-13T18:07:56Z : No. of bitstreams: 1 foltran_r_me_botfca.pdf: 2782848 bytes, checksum: e2fd445ce8144865998e8710eca020b4 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O Brasil é destaque internacional na produção de cana-de-açúcar, sendo o Estado de São Paulo responsável por 68% da produção de cana com aproximadamente 3,7 milhões de ha. (FNP, 2008). A aplicação de calcário em superfície, sem incorporação, tem-se mostrado viável em sistema de plantio direto para diversas culturas. Porém, para a cultura da cana-de-açúcar, sem queima prévia, ainda não se tem um estudo detalhado. Como no sistema de produção de cana crua também é mantida a palha sobre o solo, é possível obter os mesmos benefícios ou até melhores em razão da grande quantidade de palha e do sistema radicular da cana. Outra alavanca tecnológica e ecologicamente correta é o uso de silicato de cálcio como corretivo de solo. Nesse contexto, o objetivo do trabalho foi verificar os efeitos promovidos no solo e na produção de colmos de cana pela aplicação de doses de calcário, silicato de cálcio e gesso em soqueira de cana crua. Instalou-se quatro experimentos no ano agrícola de 2002/03, num Latossolo vermelho-amarelo arenoso. O delineamento experimental foi de blocos casualizados, com quatro repetições. Experimento (I): Os tratamentos constituíram um fatorial 4 x2, em esquema de parcela subdividida, sendo as parcelas compostas de quatro doses de calcário (0, 900, 1800 e 3600 kg ha-1) e as subparcelas por duas doses de gesso (0 e 1700 kg ha-1). Experimento (II): As parcelas foram constituídas por quatro doses de silicato (0, 850, 1700 e 3400 kg ha-1) e as subparcelas por duas doses de gesso (0 e 1700 kg ha-1) em esquema de parcela subdividida. Experimento (III): As parcelas foram compostas por dois corretivos (calcário e silicato) e as subparcelas por quatro níveis de corretivos (0; 0,5; 1,0 e 2,0 vezes a necessidade de calagem). Experimento (IV): Composto por seis tratamentos- 1) testemunha; 2) gesso agrícola; 3) calcário; 4) silicato; 5) mistura... / Sugarcane production in Brazil is the biggest in the world. There are two main producing regions: Northeast and Center-South. Sao Paulo State is responsible for 68% of cane production with approximately 3.7 milion ha. Surface liming without incorporation is considered feasible in no-tillage system for several crops. However, as to sugarcane a comprehensive study has not been made so far. Another technological eco-friendly tool is the use of slag as a soil acidity corrective material. This research aimed at comparing the effects in the soil and cane production brought by the application of limestone, calcium silicate and gypsum in green sugarcane ratton. Four experiment was carried out on Latosol in 2002/2003. A randomized complete block design, in split-plot scheme, and four replications was used. Experiment (I): The plots were composed by four dolomite limestone levels (0, 900, 1800 e 3600 kg ha-1) and the subplot were composed by without and with phosphogypsum application (0 e 1700 kg ha-1). Experiment (II): The plots were composed by four calcium silicate levels (0, 850, 1700 e 3400 kg ha-1) and the subplot were composed by without and with phosphogypsum application (0 e 1700 kg ha-1). Experiment (III): The plot were composed by two soil acidity corrective (limestone and calcium silicate) and the subplot composed by four levels. Experiment (IV): Composed by six treatment: 1) check; 2) phosphogypsum; 3) limestone; 4) calcium silicate; 5) limestone + phosphogypsum; 6) calcium silicate + phosphogypsum. Evaluated cane yields and soil chemical characteristics at 0-0,05; 0,05-0,10; 0,10-0,20; 0,20-0,40; 0,40-0,60 m depth. Limestone and Calcium silicate promoted acidity reduction and increasing on Ca and Mg content of soil profile.