Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-10-05T14:06:55Z No. of bitstreams: 1 DissMMT.pdf: 3678000 bytes, checksum: cf7e4a3ff6b31504d9f1b287518683e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:25:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMMT.pdf: 3678000 bytes, checksum: cf7e4a3ff6b31504d9f1b287518683e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T19:26:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMMT.pdf: 3678000 bytes, checksum: cf7e4a3ff6b31504d9f1b287518683e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T19:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMMT.pdf: 3678000 bytes, checksum: cf7e4a3ff6b31504d9f1b287518683e0 (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The CaTiO3 (CT) and α- Ag2WO4 (AW) are known to have photoluminescent properties, which is favored by the existence of a structural disorder. The combination of these two materials was observed through decoration of CaTiO3 powders with α-Ag2WO4 to evaluate the optical and morphological properties of the new structure. The CT pure was synthesized by the microwave-assisted hydrothermal method (MAH) at 140 ºC in function to the synthesis time (4, 8, 16 e 32 min). The formation of the CT phase with orthorhombic structure and increasing the crystallinity was confirmed by the X-ray diffraction (XRD) and FT-Raman scattering spectroscopy (Raman) techniques. The scanning electron microscopy (FEG-SEM) images show the growth of CT cubes with increased synthesis time. By means of absorption measurement in ultraviolet-visible spectroscopy (UV-vis) was obtained the Egap values of CT samples. The photoluminescent (PL) emission at room temperature was favored for the disordered CT at medium range. This effect can be attributed to the creation of new levels in the forbidden region of band gap, resulting in a contribution of shallow and deep electronic levels. All the CT powders synthesized by HAM were decorated with AW by coprecipitation. The decoration was performed by two coprecipitation synthetic routes. In synthesis (1), it was observed the formation of a non-desired additional phase (CaWO4), which was identified by XRD and Raman techniques. It had a strong influence in PL emission of the compound in green and blue region. It was proposed a different method of synthesis (2), in which the CT and AW powders were previously prepared and then dispersed separately and mixed under vigorous stirring. The XRD and Raman techniques identified the orthorhombic phase of the powders, CT and AW, included in the decorated. The FEG-SEM and TEM showed the presence of AW rods on CT cubes. The PL profile of decorated samples by means of the synthesis (2) was broad band, covering all the visible spectrum, with two maximum emissions at blue and red region. / O CaTiO3 (CT) e o α-Ag2WO4 (AW) são conhecidos por possuírem propriedade fotoluminescente, a qual é favorecida pela existência de uma desordem estrutural. A combinação destes dois materiais foi observada por intermédio de uma decoração dos pós de CaTiO3 com α-Ag2WO4, a fim de avaliar as propriedades ópticas e morfológicas desta nova estrutura. O CT puro foi sintetizado utilizando o sistema hidrotérmico assistido por micro-ondas (HAM) a 140 ºC em função do tempo de síntese (4, 8, 16 e 32 min). A formação da fase CT com estrutura ortorrômbica e o aumento da cristalinidade foi confirmada por meio das técnicas de difração de raios X (DRX) e espectroscopia Raman. As imagens de microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG) mostraram o crescimento dos cubos com o aumento do tempo de síntese. Por meio das medidas de absorção na região do ultravioleta visível (Uvvis) obtiveram-se os valores de Egap das amostras de CT. A emissão fotoluminescente (FL) a temperatura ambiente foi favorecida para o CT que se encontrava desordenado a médio alcance. Este efeito pode ser atribuído à criação de novos níveis na região proibida do band gap, resultando numa contribuição de níveis eletrônicos rasos e profundos na zona proibida. Todos os pós de CT sintetizados pelo HAM foram decorados com AW por coprecipitação. A decoração foi realizada por duas rotas de síntese de coprecipitação. Na síntese (1), observou-se a formação de uma fase adicional não prevista (CaWO4), que foi identificada pelas técnicas de DRX e Raman, tendo forte influência na emissão FL do composto na região do verde e azul. Foi utilizado um diferente método de síntese (2), no qual os pós de CT e AW foram previamente preparados e então dispersados separadamente e depois misturados sobre forte agitação. As técnicas de DRX e Raman identificaram a fase ortorrômbica para os pós, CT e AW, incluídos nos decorados. As imagens de miscroscopia MEV-FEG e MET mostraram a presença de bastões de AW sobre os cubos de CT. O perfil FL para as amostras decoradas por meio da síntese 2 foi de banda larga, que cobria toda a região do espectro visível, com dois máximos de emissão na região do azul e do vermelho.

Compósitos cerâmicos planares de titanato zirconato de bário, BaTi1-xZrxO3, foram produzidos e os efeitos da quantidade de Zr4+ em suas propriedades funcionais foram estudados. As amostras foram fabricadas pelo método convencional de processamento cerâmico e pela técnica de deposição de fitas cerâmicas a partir de BaTi1-xZrxO3 com x=0, 0,05, 0,1, 0,15 e 0,2 sintetizados pelo método hidrotermal e pelo método dos precursores poliméricos. Foram realizadas caracterizações estrutural (difração de Raios X pelo método do pó e espectroscopia Raman), composicional (espectroscopia por dispersão de energia), microestrutural (microscopia eletrônica de varredura, ensaios de dilatometria) e funcional (permissividade elétrica, coeficiente piezoelétrico d33, coeficiente piroelétrico e histerese ferroelétrica). Além disso, a regra da mistura de fase foi utilizada para prever a permissividade elétrica dos compósitos e as tensões mecânicas internas e seus efeitos na permissividade elétrica e na temperatura de Curie de policristais de BaTiO3 foram simulados. As análises dos dados e as discussões foram realizadas considerando o modelo fenomenológico de Devonshire, a modificação de Forsbergh deste modelo para incluir efeitos de tensões mecânicas bidimensionais e o modelo de policristal tetragonal de BaTiO3 sugerido por Buessem. Os resultados mostram a existência de tensões residuais bidimensionais que surgem após o resfriamento dos compósitos devido às diferenças nos coeficientes de expansão térmica das fases constituintes. Os métodos de obtenção das amostras afetaram o tamanho final dos grãos e as espessuras das interfaces dos compósitos, sendo que, em geral, eles são menores e mais finos nas fitas cerâmicas homogêneas do que nas correspondentes cerâmicas homogêneas. Os compósitos apresentaram deslocamento da Tc para maiores temperaturas e aumento do grau de difusividade da transição. A presença das tensões mecânicas residuais e as características microestruturais, juntamente com os modelos utilizados, explicam qualitativamente a permissividade elétrica obtida. Concluí-se que a quantidade de Zr4+ modifica o comportamento das camadas durante a sinterização e altera o coeficiente de dilatação. Estas mudanças geram tensões mecânicas residuais que afetam a microestrutura e as propriedades funcionais dos compósitos. Portanto, a produção de compósitos cerâmicos ferroelétricos deve considerar a correlação existente entre microestrutura e tensões residuais para que suas propriedades sejam otimizadas. / Planar BaTi1-xZrxO3 ceramic composites had their functional properties investigated. These composites were obtained by the conventional ceramic processing technique and by tape casting technique. Furthermore, BaTi1-xZrxO3 x=0, 0.05, 0.1, 0.15 and 0.2 were synthesized by the polymeric precursors method and by the hydrothermal synthesis to study the synthesis influences and to study the effect of Zr4+ on the functional properties of the composites. Structural characterization (X-Ray powder diffraction and Raman spectroscopy), compositional analysis (energy dispersive X-Ray spectroscopy), microestrutural evaluation (scanning electron microscopy, dilatometry measurements) and functional properties characterization (electrical permittivity, piezoelectric coefficient d33, pyroelectric coefficient and ferroelectric hysteresis) were performed. Furthermore, the composites electrical permittivity was predicted by the simple mixture and the internal mechanical stress distribution and it´s effects on both, electrical permittivity and Curie´s temperature (Tc) of BaTiO3 polycrystals, were simulated. The analyses and discussions were supported by 1- Devonshire´s phenomenological theory, 2- Forsbergh´s modification to Devonshire´s theory to include the two-dimensional stress effects on Tc and 3- Buessem´s BaTiO3 tetragonal polycrystal model. The results show that the sintered composites present two-dimensional residual stresses after cooling due to the constrained sintering of the layers and their thermal expansion coefficient mismatch. The methods of sample preparation led to differences in grain size and interface thickness, with the homogeneous ceramic tapes presenting smaller grain sizes and thinner thickness than the conventional homogeneous ceramics. On the other hand, the composites showed a Tc shift to higher temperatures, a more diffuse phase transition and residual mechanical stresses. Concluding, the Zr4+ substitution of Ti4+ modifies the layer´s sintering behavior and their thermal expansion coefficient. These changes lead to microstructure modifications that affect the functional properties of planar BaTi1-xZrxO3 composites. Thus, the design of ferroelectric composites should take into consideration the correlations between microstructure and residual stresses in order to optimize their functional properties.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:41:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Emanuel Jose Bassani Muri.pdf: 3950371 bytes, checksum: a14d4094d29f8ca4a767d35c4a7d4658 (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / The purpose of this study was to investigate and characterize the products generated in the reaction between nickel acetate hydrate (NiAc2.4H2O) with titanium isopropoxide (Ti(OiPr)4) in the reaction medium containing tetrahydrofuran (THF) combined with the dehydrating trietilortoformiato acetate (TOFE). The reaction mixture was left under constant stirring at different reaction times (0.5, 1.0, 2.0, 24, 48 and 72 h). The obtained solids were isolated by decanting the supernatant, and then washed with hexane and dried under reduced pressure generating respectively, compounds A, B, C, D, E and F. These compounds were thermally decomposed and generated products were characterized in order to find the best route to synthesis of nickel titanate (NiTiO3), taking into account the ratio of the hydrolysis of Ti(OiPr)4 as a function of reaction time. Compounds A, B, C, D, E and F and their derivatives after heat treatment were characterized by absorption spectroscopy in the infrared Fourier transform spectroscopy (FTIR), elemental analysis of Ni, Ti and CHN, diffractometry X ray powder method (XRD), thermal analysis (TG / DTG / DSC) and Headspace testing. The results of the characterization tests of the compounds A, B, C, D, E and F which allow to observe absorption bands of the Ti-OC group in the infrared region appear only in the compounds obtained from reaction time less than 2 hours because this time is less than that required for the total occurrence of the hydrolysis of the alkoxide Ti(OiPr)4. The test result of Headspace demonstrated that the heating of compound B at 100°C, the generation of volatiles is formed by a fraction of ethanol and isopropanol. Assays TG / DTG (in a dynamic atmosphere of synthetic air and N2) of the compounds show that the first mass loss occurs below 100 °C was concluded that the hydrolysis reaction was not yet complete due to the release of by products generated after heating. According to XRD results, the compounds produced below 2 h after heat-treated product to generate the NiTiO3, a small fraction of TiO2 in rutile phase and NiO. For other compounds, the NiO phase disappears. Thus, the results suggest the formation of NiTiO3 in all reaction times, indicating that the objective was achieved. However, there is a need for further refinement of the method has not been obtained because the NiTiO3 single stage / A proposta deste trabalho foi estudar e caracterizar os produtos gerados na reação entre o acetato de níquel hidratado (NiAc2.4H2O) com o isopropóxido de titânio (Ti(OiPr)4) em meio reacional contendo o tetrahidrofurano (THF) combinado com o desidratante trietilortoformiato de etila (TOFE). A mistura de reação foi deixada sob agitação constante em diferentes tempos reacionais (0,5; 1,0; 2,0; 24; 48 e 72 h). Os sólidos obtidos foram isolados por decantação do sobrenadante, e em seguida foram lavados com hexano e secos sob pressão reduzida gerando, respectivamente, os compostos A, B, C, D, E e F. Esses compostos foram decompostos termicamente e os produtos gerados foram caracterizados visando encontrar a melhor rota de síntese do titanato de níquel (NiTiO3), tendo-se em conta a relação da hidrólise do Ti(OiPr)4 em função do tempo reacional. Os compostos A, B, C, D, E e F e seus derivados após o tratamento térmico foram caracterizados por técnicas de espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise elementar de Ni, Ti e CHN, difratometria de raios X pelo método do pó (DRX), análise térmica (TG / DTG / DSC) e ensaio de Headspace. Os resultados destes ensaios de caracterização dos compostos A, B, C, D, E e F permitem observar que bandas de absorção do grupo Ti-O-C na região do infravermelho aparecem apenas nos compostos obtidos com tempo reacional menor que 2 horas devido este tempo ser inferior ao necessário para a ocorrência total da hidrólise do alcóxido Ti(OiPr)4. O resultado do ensaio de Headspace monstrou que no aquecimento do composto B, a 100 ºC, ocorre a geração de voláteis formados por uma fração de etanol e isopropanol. Os ensaios TG/DTG (em atmosfera dinâmica de ar sintético e N2) dos compostos evidenciam que a primeira perda de massa ocorre abaixo de 100 ºC permitindo concluir que a reação de hidrólise ainda não havia se completado, devido à liberação destes subprodutos gerados após o aquecimento. Segundo os resultados de DRX, os compostos produzidos abaixo de 2 h, após tratados termicamente, geram como produto o NiTiO3, uma pequena fração de TiO2 na fase rutilo e NiO. Para os demais compostos, a fase NiO desaparece. Desta forma, os resultados evidenciam a formação do NiTiO3 em todos os tempos reacionais, indicando que o objetivo deste trabalho foi atingido. Entretanto, observa-se a necessidade de um maior refinamento do método, uma vez que o NiTiO3 não foi obtido em fase única

Orientador: Claudia Longo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T02:32:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miranda_BarbaraSantosde_M.pdf: 1864005 bytes, checksum: 098b7327374f16552656f05bf9aef20f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: As propriedades de eletrodos de filmes finos e porosos dos titanatos, H2Ti2O5; H2Ti4O9 e H2Ti8O17 foram investigadas, visando sua aplicação em dispositivos para conversão de energia solar. Os titanatos foram sintetizados por reações de estado sólido, pelo aquecimento de misturas de TiO2 e K2CO3 seguida por tratamento com HCl para a troca iônica e lavagem com água. Análises por Difração de Raios-X indicaram a presença dos precursores, sugerindo que a reação de estado sólido não foi completa. Dependendo das condições de síntese, obtiveram-se produtos com estrutura e morfologia muito distintos. O aquecimento de TiO2:K2CO3 2:1 a 640 °C por 8 horas resultou na mistura H2Ti2O5/H2Ti4O9, constituido por bastoes (100 nm de diâmetro, 500 nm de comprimento) e partículas esféricas. Bastões com mesmo diâmetro e comprimento de 5 mm foram observados para H2Ti4O9 (razão molar de reagentes 4:1, 800 °C por 20 horas). Para o H2Ti8O17, sintetizado a partir da razão 8:1 sob 1100 °C por 4 horas, observaram-se predominantemente folhas. A Energia de band gap foi estimada em 3,5 eV para o H2Ti2O5 e 3,2 eV para os outros titanatos. Filmes porosos dos titanatos foram depositados em eletrodos transparentes. Na ausência de irradiação, em solução aquosa de Na2SO4 0,1 M, os eletrodos apresentaram corrente capacitiva baixa e reações de desprendimento de hidrogênio e de oxigênio em -0,1 V e 1,3V; em K4Fe(CN)6, observou-se a reversibilidade da reação redox apenas em velocidades de varredura < 10mV.s. Sob irradiação policromática, os eletrodos apresentaram fotocorrente positiva e potencial de circuito aberto negativo, comportamento típico de semicondutor de tipo-n. No estudo de possíveis aplicações para o eletrodo de H2Ti4O9, observou-se baixa atividade fotocatalítica para a degradação de fenol. Este eletrodo apresentou, porém, alta adsorção para um corante de rutênio, resultado promissor para aplicação em células solares de semicondutor sensibilizado por corante / Abstract: Thin porous films electrodes of titanates H2Ti2O5, H2Ti4O9 and H2Ti8O17 were prepared and investigated. The titanates were synthesized through solid state reactions by heating mixtures of TiO2 and K2CO3; after HCl treatment for ion exchange, the samples were rinsed with water. X-ray diffraction and scanning electron microscopy indicated that, depending on the synthesis conditions, different titanates were obtained. Also, precursors were identified, meaning the solid state reaction was not complete. Heating of TiO2:K2CO3 2:1 at 640 °C for 8 hours resulted on the mixture H2Ti2O5/H2Ti4O9, composed by rods (100 nm diameter, 500 nm length) and spherical particles. Rods with the same diameter and 5 mm length were observed for H2Ti4O9 (molar ratio of reagents 4:1, 800 °C for 20 hours). For H2Ti8O17, synthesized from ratio 8:1 at 1100 °C for 4 hours, mainly sheets were observed. Band gap energy was estimated at 3,5 eV for H2Ti2O5/H2Ti4O9 and 3,2 eV for the others titanates. Thin porous films of titanate were deposited on transparent electrodes. In the dark, the electrodes presented low capacitive current and hydrogen and oxygen evolution reactions at -0,2V and 1,4V (vs. Ag/AgCl) in Na2SO4 0,1 M aqueous solution; also, the reversibility of redox reaction in K4Fe(CN)6, was observed only at slow scanning rates. Under polychromatic irradiation, the electrodes presented positive photocurrents and negative open circuit potential, a typical behavior of n-type semiconductor. Studies of possible applications for the H2Ti4O9 electrode revealed low activity for phenol photocatalytic degradation. Nevertheless, this electrode showed high adsorption of a ruthenium-based dye, a promising result for application on dye-sensitized solar cells / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientador: Oswaldo Luiz Alves / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-19T10:57:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_CarolinaMartins_D.pdf: 3785624 bytes, checksum: 900b631cfaf12d5446ec0fee86c6118b (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esta Tese visa avaliar a importância da morfologia e da composição química das nanoestruturas de titanato usando a modificação com moléculas orgânicas e desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos. As nanoestruturas de titanato de sódio foram obtidas via tratamento hidrotérmico em solução de hidróxido de sódio 10 mol L em 150 e 180°C. De acordo com as caracterizações físico-químicas foi observada a formação de nanotubos de titanato de sódio quando o tratamento hidrotérmico foi realizado a 150°C. No caso do tratamento feito a 180°C foi verificada a formação de nanofitas de titanato de sódio. Os nanotubos de titanato protonados foram obtidos via processo de troca iônica dos nanotubos de titanato de sódio em solução de ácido clorídrico 0,1 mol L. Uma vez obtidas às nanoestruturas de titanato, estas foram submetidas à etapa de modificação com moléculas orgânicas. Essa etapa de modificação consistiu na dispersão destas nanoestruturas em soluções de ácido oléico (OAC) e de brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB). Nesta etapa foi verificado que os nanotubos apresentaram maior adsorção/ligação das moléculas orgânicas, o que pode ser relacionado à sua maior área superficial. Em relação à composição química foi observado que os nanotubos de titanato de sódio adsorveram/ligaram maior quantidade de CTAB, o que pode ser indicativo da maior quantidade de grupos OH presentes na superfície dos nanotubos de titanato de sódio, o que poderia resultar em um potencial zeta mais negativo, gerando uma maior interação eletrostática entre os nanotubos e o CTAB. Por último, as nanoestruturas de titanato foram incorporadas em filmes de poli (metacrilato de metila) (PMMA) e borracha natural pelo método de evaporação de solvente. Para o caso do PMMA, as nanofitas resultaram em maior estabilidade termo-oxidativa, e os nanotubos protonados resultaram em melhores propriedades mecânicas. Em ambos os casos, as nanoestruturas foram observadas na forma de aglomerados na matriz. O uso de nanoestruturas modificadas nos filmes de PMMA resultou em melhor dispersão e também na melhoria das propriedades mecânicas. Para os nanocompósitos de borracha, os nanotubos de titanato de sódio foram os que apresentaram melhor dispersão e aumento discreto nas propriedades mecânicas / Abstract: The aim of this thesis was to evaluate the importance of the morphology and chemical composition of titanate nanostructures using the modification with organic molecules and the development of polymeric nanocomposite. The sodium titanate nanostructures were obtained via hydrothermal treatment in a solution of 10 mol L sodium hydroxide at 150 and 180°C. According to the physical-chemical characterizations, it was observed the formation of sodium titanate nanotubes when the hydrothermal treatment was performed at 150°C. In the case of treatment given to 180°C, the formation of sodium titanate nanoribbons was observed. Protonated titanate nanotubes were obtained by ion exchange process of sodium titanate nanotubes in 0.1 mol L hydrochloric acid solution. Once obtained the titanate nanostructures, they were subjected to phase modification with organic molecules. This step of modification was performed dispersing the nanostructures in solutions of oleic acid (OAC) and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB). At this stage it was found that the nanotubes had a higher adsorption/bonding of organic molecules, which may be related to their larger surface area. Regarding the chemical composition, it was observed that the sodium titanate nanotubes adsorbed/bonding contain the highest amount of CTAB, which can be related to the greater amount of OH groups adsorbed on the surface of sodium titanate nanotubes, which could result in a more negative zeta potential, producing a greater electrostatic interaction between the nanotubes and CTAB. Finally, the titanate nanostructures were embedded in films of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and also films of natural rubber by the casting method. For the case of PMMA, the nanoribbons resulted in a greater thermo-oxidative stability, and protonated nanotubes resulted in better mechanical properties. In both cases, the nanostructures were observed in the form of clusters in the matrix. The modified nanostructures embedded in the film of PMMA dispersed better and the mechanical properties were improved. For the rubber nanocomposites, the sodium titanate nanotubes showed greater dispersion and resulted in a slight increase in mechanical properties / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:07:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mestrado_Thiago_Martins_Amaral.pdf: 3609467 bytes, checksum: ece5cabfa428decf86242ad3624c5852 (MD5) Previous issue date: 2011-02-16 / This work presents the systematic results of studies concerning the sintering of the Bi12TiO20 (BTO) aiming the production of transparent ceramic samples. All that because the BTO is a material that has great scientific and technologic visibility due to its optical, electro and electro-optical properties, but still little explored as ceramic. The sintering starting material was obtained by solid state reaction between Bi2O3 e TiO2; the synthesized BTO was grinded in ball milling until sub micrometric sizes. The conditions for preparing green samples were also investigated, allowing samples with green relative density between 58% and 62%, with uniaxial and isostatic pressing techniques. The study of the sintering process involved different sintering programs, under different atmospheres conditions and additive utilization. Optimized conditions were established and the limiting factors discussed. The quality of the obtained ceramics was assessed by their final relative density, phase homogeneity, microstructure and optical properties (transmission, optical activity and electro-optical performance). Samples with relative density above 99,9% and 50% of the monocrystal´s optical transmission in the 633 nm wavelength and equal optical activity were obtained. Nevertheless, the ceramics still show scattering centers and none liquid electro-optical effect was observed. / Neste trabalho são apresentados resultados de estudos sistemáticos referentes à sinterização do Bi12TiO20 (BTO) visando a obtenção de amostras cerâmicas transparentes. Isso porque o BTO é um material de grande interesse científico e tecnológico devido às suas propriedades ópticas, elétricas e eletroópticas, mas ainda pouco explorado como cerâmica. O material de partida para sinterização foi obtido por reação no estado sólido entre Bi2O3 e TiO2; o BTO assim sintetizado foi moído em moinho de bolas até tamanhos submicrométricos. As condições de preparação de pastilhas a verde foram investigadas, permitindo a obtenção de corpos com densidade relativa a verde, entre 58% e 62%, com uso de prensagem uniaxial e isostática. O estudo do processo de sinterização envolveu avaliar diferentes rampas de aquecimento, atmosfera de sinterização e utilização de aditivos. Condições otimizadas foram estabelecidas e os fatores limitantes discutidos. As cerâmicas foram avaliadas com respeito à densidade relativa final, homogeneidade de fase, microestrutura e propriedades ópticas (transmissividade, atividade óptica e modulação eletro-óptica). Amostras com densidade relativa maior que 99,9%, transmitância óptica de até 50% daquela do monocristal em 633 nm e atividade óptica idêntica foram obtidas. No entanto, as cerâmicas ainda apresentam centros espalhadores e nenhum efeito líquido de modulação eletro-óptica foi observado.

[pt] Materiais plásticos são largamente utilizados em nosso dia-a-dia em embalagens, sacos e outros produtos. Este tipo de material é utilizado devido a suas propriedades como baixo custo, fácil processabilidade, baixa densidade, resistência a microorganismos e água, estabilidade química e durabilidade. Devido às duas últimas propriedades, os polímeros apresentam baixa degradabilidade, causando problemas ambientais. Como óxido de titânio (TiO2) tem se apresentado eficiente como fotocatalisador, reforçar plástico com partículas deste material tem sido uma nova maneira de decompor polímeros a céu aberto. Nanotubos de trititanato (TTNT) podem ser tratados para produzir nanomateriais à base de TiO2 com alta atividade fotocatalítica para a degradação de gases poluentes. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar filmes de polietileno reforçados com quatro tipos de nanomateriais à base de TiO2: TTNT sem pós-tratamento (A1), TTNT pós-tratado termicamente a 550 graus Celsius (A5), TTNT pós-tratado com ácido (A11) e, como referência, partículas de óxido de titânio comercial fornecido pela Degussa (P-25). Os filmes foram expostos à luz UV em uma caixa fechada por 350 horas em temperatura ambiente. A degradação foi avaliada por meio da perda de peso do filme ao longo do tempo. Os filmes virgens e fotodegradados foram caracterizados por Difração de Raios-X (DRX), Calorimetria diferencial de Varredura (DSC), Termogravimetria (TGA) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Os filmes com TTNT pós-tratado fotodegradaram mais do que os com TTNT não tratado, mas menos que os que continham TiO2. Este resultado foi parcialmente atribuído à dificuldade de dispersão dos nanomateriais. / [en] Plastic materials are widely used in our daily lives in bags, food packaging and other products and applications. This type of material is used because of properties such as low-cost, easy processability, low density, resistance to water and microorganisms, and chemical stability and durability. Due to the last two properties, polymers show low biodegradability causing enviro nmental pollution. As titanium dioxide (TiO2) has been shown to be an efficient photocatalyst, the mixture of plastic with this material has been proven to be a new and useful way to decompose solid polymers in open air. Trititanate nanotubes (TTNT) can also be used as a route for developing TiO2-based nanomaterials with high photocatalytic activity for degradation of gas pollutants. Thus, the present research aims to produce degradable polyethylene polymer (PE) films composed with four types of TiO2-based nanomaterials: TTNT as synthesized (A1), TTNT with thermal post-treatment at 550 Celsius degrees (A5), TTNT with acid post-treatment (A11), and, as a reference, commercial TiO2 nanoparticles from Degussa Company (P25).The main characterization tool was the weight reduction measurement during the degradation process. The films were exposed to artificial UV light under ambient air for 350 hours. Virgin and degraded filmes where characterized by X-ray Diffraction, UV-Vis absorption, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetric Analysis (TGA), and Scanning Electron Microscopy (SEM). Films with post-treated TTNT showed stronger degradation than films with non-treated loads, but weaker than films containing TiO2. This result was partially assigned to the poor dispersion of the nanomaterials.

[pt] A rápida evolução tecnológica vem acompanhada da necessidade de se obter cada vez mais materiais com melhores desempenhos. Os materiais poliméricos, muito utilizados em nosso cotidiano devido as suas características de boa resistência, boa estabilidade química, fácil processabilidade e baixo custo, ainda são restritos para algumas aplicações devido as suas baixas propriedades mecânicas e térmicas, quando comparados ao aço. A fim de atender a essas características, os materiais compósitos à base de polímeros vêm ganhando um importante espaço. Muito já foi relatado sobre a eficiência da inclusão de cargas em escala nanométrica em uma matriz polimérica, para se obter melhoras nas propriedades térmicas e mecânicas. A poliamida 11, muito utilizada em aplicações offshore como revestimento de risers, é um exemplo de polímero que pode possuir melhores propriedades com a aplicação de reforços. Os nanotubos de titanato apresentam boas características mecânicas com módulo de Young em torno de 230 GPa e se apresentam como uma boa carga para nanocompósitos. Sendo assim, no presente trabalho foram fabricados compósitos à base de poliamida 11 com cargas de nanotubos de titanano (TTNT) e nanopartículas de TiO2. Os nanotubos utilizados possuem estrutura de trititanatos e as nanopartículas são do tipo comercial P-25 e foram utilizadas no intuito de comparar os resultados obtidos com os nanotubos, uma vez que estas possuem uma área superficial bem menor. Os nanocompósitos fabricados (A1, A2, A3 e A4) e a poliamida 11 pura (A0 e Ap) foram submetidos a ensaios de tração, termogravimetria (TGA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi observada uma melhora significativa nas propriedades mecânicas para as amostras A1 e A3 e nas propriedades térmicas para as amostras A1, A3 e A4, quando comparadas com a poliamida pura. / [en] The fast technological developments comes with the need to obtain more materials combined with better performance. Polimeric materials, commonly used in our daily because of its characteristics of good strength, good chemical stability, easy processability and low cost, are still restricted for some applications owing to their low mechanical and thermal properties compared to steel. In order to improve these characteristics, composite materials based on polymers are gaining an important space. Much has been reported on the effectiveness of inclusion of fillers at nanoscale in a polymer matrix, to obtain improvements in mechanical and thermal properties. The polyamide 11, widely used in offshore applications as coatings of risers, is one example of polymer which can has better properties with the use of reinforcement. The titanate nanotubes exhibit good mechanical properties with Young’s modulus around 230 GPa and appear as good nanocomposite reinforcement. In this study, polyamide 11 composites reinforced with titanate nanotubes (TTNT) and TiO2 nanoparticles were manufactured. The nanotubes used have trititanate structure and the nanoparticles are the commercial type P-25 and were used in order to compare the results with the nanotubes, as the nanoparticles have a smaller surface area. The nanocomposites produced (A1, A2, A3 and A4) and pure polyamide 11 (A0 and Ap) were submitted to tensile tests, thermogravimetric analysis (TGA) and scanning electron microscopy (SEM). A significant improvement on mechanical properties for samples A1 and A3 and for thermal properties in samples A1, A3 and A4 were observed when compared to pure polyamide.

A síntese de nano partículas e a sua caracterização tem sido a grande mola propulsora do desenvolvimento de materiais nano-estruturados. Pouca atenção tem sido dedicada aos fenômenos físico-químicos relacionados às enormes superfícies intrínsecas destes materiais. Dentre eles, o titanato de bário ocupa uma posição de destaque devido ao seu grande potencial na geração de produtos de alta tecnologia. Neste estudo o BaTiO3 foi sintetizado pelo método Pechini que proporciona a geração de nanopartículas de grande uniformidade química. Contudo, o uso de cátions que formam carbonatos de alta estabilidade pode inviabilizar o uso do método. Os pós de titanato de bário preparados apresentaram elevada área de superfície específica, mas formação de fases parasitas de carbonato de bário e em algumas estequiometrias de ortotitanato de bário e carbonatos adsorvidos à superfície do titanato de bário. O estudo sistemático da química de superfície e da estrutura cristalina do material permitiu a proposta de um método de lixiviação em meio ácido onde as fases parasitas foram eliminadas e um material nanométrico de grande potencial de aplicação foi obtido com as seguintes características: fase com simetria tetragonal predominante ~95% (apesar da coexistência de fase cúbica ~5%); tamanho de cristalito ou partícula primária de 44 nm; área de superfície específica igual a 13,4 m2/g e D(BET) de 74 nm; está isento de contaminação de carbonatos ou outra fase; relação estequiométrica de Ba/Ti = 0,96 -> Ba0,98Ti1,02O3. / The synthesis and characterization of Nanoparticles has been a great topic for nanostructured materials developments. The Relationship between Physicochemical phenomena and large surface area has had a little attention. The barium titanate has a great potential of high-tech products generation. In this work, the BaTiO3 was prepared by polymeric precursor method because this method generates a great chemical uniformity in nanoparticles. However, cations that form carbonates of high-stability may compromise this method use. The barium titanate powder was prepared and showed high specific surface area, but this powder has barium carbonate and ortotitanato contamination. The systematic surface chemistry and crystal structure study suggest an acid leaching method to contaminant phases eliminated. A nanomaterial of great potential for application was obtained with the following characteristics: tetragonal phase predominant ~95% (cubic phase coexist ~5%); crystallite size of 44 nm; surface area of 13,4 m2/g and Particle size (estimated BET) of 74 nm; carbonate free; Ba/Ti = 0,96 -> Ba0,98Ti1,02O3.

Esse trabalho de dissertação de mestrado teve como principal objetivo obter amostras do sistema Pb1-xLaxTiO3(PLT) com x = 0,10, 0,15 e 0,20 e, a partir desse material, produzir amostras cerâmicas e filmes finos nanoestruturados e caracterizar suas propriedades estruturais e elétricas. As nanopartículas para a produção das cerâmicas e a solução para a deposição de filmes finos foram obtidas através do método dos precursores poliméricos. As amostras cerâmicas foram sinterizadas através do método convencional e do método de prensagem e aquecimento simultâneo. A caracterização estrutural foi realizada através das técnicas de difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman e espectroscopia de absorção de raios X. Através das técnicas de DRX e espectroscopia Raman foi possível observar os processos de transição de fase estrutural em função da quantidade de lantânio e do tamanho de partícula. Amostras calcinadas a 400°C, que foram caracterizadas como amorfas, apresentam um espectro de absorção de raios X diferente das demais amostras caracterizadas como cristalinas. As amostras cerâmicas sinterizadas em alta temperatura e a pressão atmosférica apresentaram um comportamento microestrutural (grãos micrométricos) e elétrico (ferroelétrico normal) semelhante ao das amostras preparadas através do método de reação do estado sólido. Por outro lado, a amostra cerâmica com x = 0,20 preparada em alta pressão (7,4 GPa) e a temperatura ambiente apresentou somente grãos nanométricos. A manutenção dos grãos em uma escala nanométrica fez com que essa amostra cerâmica apresentasse um comportamento característico de um material ferroelétrico relaxor ao passo que a mesma amostra preparada através do método de síntese convencional (grãos micrométricos) apresentou um comportamento típico de um material ferroelétrico normal. / The main objective of this work was to obtain ferroelectric materials of Pb1-xLaxTiO3 (PLT) composition, with x = 0.10, 0.15 and 0.20, in nanometer scale in order to prepare nanostructure ceramic and thin films and characterize their structural and electric properties. The nanoparticles used to prepared ceramic samples and the solution used to prepared thin films was obtained using the conventional high temperature sintering method and by using high pressure and high temperature simultaneously. The structural modification due to particle size and lanthanum amount was followed by X-Ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and X-Ray absorption techniques. The transition process was followed from XRD pattern and from the Raman spectra. Samples calcined at 400 oC that were characterized as amorphous present different X-ray absorption spectra. The ceramic samples sinterized at high temperature and ambient pressure presented a microstructure (microsized grains) and electrical properties (normal ferroelectric) similar to that observed in the same samples obtained from the solid-state reaction method. On the other hand, the ceramic sample with x = 0.20 prepared at high pressure and at room temperature formed only by nanoparticles present a behavior characteristic of a relaxor ferroelectric material showing the influence of the grain size on the electrical properties of these samples.