Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os agregados eletrofundidos são largamente utilizados para a produção de refratários tendo em vista a melhoria geral de propriedades propiciada pelo emprego dos mesmos. Neste trabalho projetaram-se agregados eletrofundidos adequados para aplicação em refratários para a zona de queima de fornos de cimento. Para o projeto dos mesmos foi realizada inicialmente uma avaliação a alta temperatura das reações que ocorrem entre as fases refratárias e as fases presentes no clínquer de cimento Portland, visando identificar os sistemas refratários mais promissores. Em seguida foram realizadas eletrofusões de matérias primas pertencentes a estes sistemas, visando a obtenção de diferentes composições de agregados, cujas características foram avaliadas. A última etapa do desenvolvimento envolveu a escolha de alguns agregados para a formulação de refratários para a zona de queima de fornos de cimento; medindo e comparando as propriedades dos tijolos obtidos com um tijolo refratário padrão de magnésia-espinélio. Agregados pertencentes ao sistema MgO – TiO2 – CaO, mais especificamente ao triângulo de compatibilidade formado pelas fases MgO – Mg2TiO4 – CaTiO3, mostraram características adequadas para o desenvolvimento de refratários para a zona de queima de fornos de cimento. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A nanociência emergiu nos últimos anos como uma das áreas mais importantes para os futuros desenvolvimentos tecnológicos, especialmente na área de dispositivos eletrônicos. A nanotecnologia tem um caráter primordialmente interdisciplinar, que engloba conhecimentos de física, química, engenharias e biologia. Essa tecnologia está sendo usada da fabricação de microprocessadores, bombas dosadoras de fármacos e revestimentos em materiais, entre outras aplicações. Revestimentos nanocristalinos vêm sendo obtidos por meio da técnica MOCVD (deposição química de organometálicos em fase vapor), e tem proporcionado a obtenção de filmes de melhor qualidade que os obtidos por CVD convencional ou por métodos físicos. Além disso, a técnica MOCVD apresenta-se como uma alternativa competitiva porque é relativamente barata e mais fácil de ser implantada, em relação aos métodos de deposição física. Neste trabalho foram obtidos revestimentos compostos por multicamadas de TiO2/TiN. Durante o experimento, a abertura e o fechamento das válvulas de admissão dos gases exige do operador habilidade manual para acionar a válvula e controlar o tempo de deposição, o que gera possibilidade de erros, implicando diretamente na espessura de cada camada. Assim, a necessidade de diminuir a influência do operador e poder utilizar intervalos de tempo menores que um minuto para os crescimentos, gerou a oportunidade de criar um programa de computador para gerenciar todo o sistema. Tal programa foi desenvolvido utilizando-se o conceito de Máquina de Estados para o controle de processo e simulação Hardware in the loop. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Uma série de amostras do sistema catalítico V2O5/TiO2 foi preparada pelo método sol-gel com diferentes teores da fase ativa (de 0 a 9% em massa de V2O5) e calcinada em diferentes temperaturas (de 250 a 6000C). Sistema similar foi obtido pelo método de impregnação para a comparação. Os catalisadores foram caracterizados quanto suas propriedades texturais e estruturais pelas técnicas de Adsorção de N2 a 77K, Difratometria de Raios-X (DRX), Espectroscopia Raman, Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X (XPS) e Espectroscopia de Absorção de Raios-X (XAS). Testes catalíticos para a verificação da atividade e seletividade foram realizados frente à reação de conversão do metanol. O sistema obtido pelo método sol-gel apresentou elevada área superficial e porosidade, as quais foram ampliadas com o aumento do teor de vanádio e reduzidos com o aumento da temperatura de calcinação. O sistema preparado por impregnação apresentou as mesmas propriedades texturais do suporte comercial. A análise de DRX identificou a existência de TiO2 nas formas cristalográficas anatásio e rutilo, não foi identificada a presença de V2O5 na forma cristalina. No sistema preparado por impregnação a estrutura cristalográfica do suporte se mantém, independente do teor de vanádio, porém a partir de 6% de V2O5 foi identificado à presença de V2O5 cristalino. Os espectros de Raman mostraram a presença de dois grupos superficiais de vanádio, os vanadilos monoméricos e os vanadatos poliméricos mesmo em elevados teores de vanádio, nos sistemas preparados pelo processo sol-gel. Nos catalisadores obtidos por impregnação foram identificados modos vibracionais referentes ao V2O5 cristalino.Os resultados obtidos por XAS confirmaram os obtidos por DRX e indicaram a presença de vanádio V4+ e V5+, porém com simetria diferente da forma cristalina V2O5. A determinação da razão entre os átomos V/Ti superficiais feita por XPS mostrou ser crescente com o aumento do teor de vanádio. Os espectros de EPR indicaram a presença de pelo menos três famílias de íons V4+ em diferentes simetrias, duas delas inseridas na matriz da titânia na fase rutilo e a outra dispersa na superfície. O sistema obtido por impregnação apresentou poucos íons V4+. Os testes catalíticos revelaram que a atividade e seletividade catalítica foram praticamente as mesmas para os sistemas preparados pelos dois métodos. Entretanto, a estabilidade catalítica do sistema obtido via sol-gel foi superior ao sistema preparado por impregnação. / A series of samples of the catalytic system V2O5/TiO2 was prepared by the sol-gel method with different proportions of the active phase (from 0 to 9% in mass of V2O5) and calcined in different temperatures (from 250 to 6000C). A similar system was obtained by the impregnation method for comparison. The catalyst were characterized by their textural and structural properties by Adsorption of N2 at 77K, X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, Electronic Paramagnetic Resonance (EPR), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS). Catalytic tests for the verification of the activity and selectivity were performed by the conversion reaction of the methanol. The system obtained by the sol-gel method presented a high superficial area and porosity, which were enlarged by the increase of vanadium proportion and reduced with increase of the calcinations temperature. The system prepared by impregnation presented the same textural proprieties of the commercial support. XRD analysis identified the existence of TiO2 in two crystallographic forms, anatase and rutile. It was not identified the presence of V2O5 in the crystalline form. In the system prepared by impregnation the crystallographic structure of the support keeps, independent of the vanadium content, however starting from 6% of the vanadia was identified crystalline V2O5. Raman spectra showed the presence of two superficial groups of vanadium, the monomeric vanadyls and the polymeric vanadates even for elevated contents of vanadium, in the system prepared by the impregnation method vibrational modes were identified referring to V2O5 crystalline. The results obtained by XAS confirmed the obtained by XRD and indicated the presence of V4+ and V5+, however with different symmetry from the V2O5 in a crystalline form. The determination of the proportion between the surface V/Ti atoms determined by XPS showed to be increased with the increase of the vanadium content. EPR spectra indicated the presence of at least three V4+ion families in different symmetries; two of them inserted in the matrix of titania in the rutile phase and to other dispersed on the surface. The system obtained by impregnation presented few V4+ ions. The catalytic tests reveled that the catalytic activity and selectivity were practically the same for the systems prepared by both methods. However, the catalytic stability of the system obtained via sol-gel was superior to the system prepared by impregnation.

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Agarose gel was used as a template to prepare zirconium titanium mixed oxide pellets with bimodal porosity. The materials were fully characterized to assess the effect ofZr:Ti ratio on the physical properties. It was found that the metal oxide ratio had an impact on surface acidity, the number of surface hydroxyl groups, the surface area the crystallinity and the mesopore diameter. The oxides were tested for the adsorption of vanadium ions to determine which Zr mole fraction exhibited the highest loading capacity and the fastest kinetics. A comparative study demonstrated that a hierarchical pore structure had enhanced mass transport properties over a monomodal pore structure of similar Zr:Ti composition. / Three porous zirconium titanium oxides (25 mol% Zr) were synthesized using sol-gel chemistry. One of the materials was templated from agarose gel, the second was produced without the use of a template and the third was templated from stearic acid. All three materials varied in pore architecture. Surface modification was performed post-synthetically using propionic acid (a monomer), glutaric acid (a dimer) and three molecular weights of poly(acrylic acid). Higher loading within the inorganic support was obtained for the polymers than for the smaller molecules. It was found that the pore architecture had a strong bearing on the quantity of polymer incorporated into the metal oxide framework and some effect on the rate of polymer adsorption. Thus there is great value in using templates to control pore structure. The materials were subjected to irradiation with 60Co γ-rays to determine the stability of the inorganic support and the organic functionality. / Hybrid materials were prepared by coating five distinct macroporous commercial membranes with zirconium titanium oxide using sol-gel chemistry. Calcination of these templated materials produced oxide membranes which had a suite of macropore and mesopore architectures, pore volumes and surface areas. These differences in physical properties were used to conduct a fundamental study on the relationship between the mesopore size and volume and the capacity for polymer incorporation. It was found that the polymer loading capacity was highly dependent on the pore size and pore volume. As surface area increased, loading capacity decreased, indicating that much of the increased internal surface was inaccessible to the macromolecules. Thus, mesopore diameter and pore volume must be considered when designing a mesoporous solid support. / Hierarchically porous zirconium titanium oxide and carbon zirconium titanium oxide beads with adjustable meso- and macroporosity were prepared in a one-pot, engineering-friendly process. Poly(acrylonitrile) and block copolymer Pluronic F127 were used as structure directing agents. These millimeter sized spheres were fabricated through drop-wise addition of the template-metal alkoxide solution into either water or liquid nitrogen. Carbon zirconium titanium oxide beads were produced by carbonizing the beads at 550 °C in an inert atmosphere. The (carbon) zirconium titanium oxide beads were assessed for surface accessibility and adsorption rate by monitoring the adsorption of uranyl from solution. / Porous metal oxide monoliths, specifically silica, titania, zirconia and mixed oxides containing aluminum and yttrium, were prepared in a one-pot synthesis. Macroporosity was induced using the phase separation of furfuryl alcohol. These materials have a suite of mesopore and macropore structures, the domains of which can be controlled by adjusting the synthesis conditions. These conditions were studied in detail to optimize the pore interconnectivity, the monolith stability, the pore volume and the surface area.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:03:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-06-09T18:48:47Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-06-09T18:48:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-08-07T14:31:04Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-08-07T14:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho teve como objetivo sintetizar eletrólitos híbridos de Nafion-TiO2 e eletrocatalisadores de PtSn/C para a aplicação em células a combustível de oxidação direta de etanol (DEFC) em alta temperatura (130oC). Para tanto, partículas de TiO2 foram incorporadas in-situ em membranas comerciais de Nafion via processo sol-gel. Os materiais resultantes foram caracterizados por análise gravimétrica, absorção de água, DSC, DRX e EDX. Eletrocatalisadores baseados em platina-estanho dispersos em carbono (PtSn/C), de diferentes composições, foram produzidos pelo método de redução por álcool e utilizados como eletrodos anódicos. Os eletrocatalisadores foram caracterizados por DRX, EDX, XPS e MET. A avaliação eletroquímica dos eletrocatalisadores foi realizada por voltametria cíclica, varredura linear anódica de monóxido de carbono (stripping de CO) e cronoamperometria. Ânodos de PtSn/C e cátodos de Pt/C comercial foram dispostos juntamente com os híbridos Nafion-TiO2 para a formação do conjuntos membrana-eletrodos. A avaliação final dos materiais foi realizada por meios de curvas de polarização em células unitárias alimentadas com misturas padrão H2/CO ou etanol no ânodo e com oxigênio no cátodo no intervalo de temperatura de 80 a 130oC. As análises demonstraram que o uso de membranas híbridas diminuiu o crossover de combustível, melhorando o desempenho da célula e que o eletrocatalisador PtSn/C 70:30, produzido pelo método de redução por álcool, foi o que demonstrou melhor desempenho para oxidação de etanol. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP