Enzimas são substâncias naturais que têm a função de promover reações químicas importantes para o adequado funcionamento do nosso organismo. Uma enzima-chave na degradação de toxinas produzidas pelo organismo chama-se superóxido dismutase. Quando esta enzima não é produzida, ocorre acúmulo de um composto tóxico denominado ânion radical superóxido no organismo, levando ao surgimento de várias doenças degenerativas. A suplementação de superóxido dismutase a pacientes que não produzem essa enzima é uma estratégia de tratamento que apresentar várias limitações. O presente estudo de mestrado dedicou-se a encontrar formas de produzir um sistema sintético capaz de imitar a ação da superóxido dismutase como alternativa de tratamento mais eficaz. Esse sistema consistiu em partículas esféricas extremamente pequenas contendo cério (um elemento químico presente no mineral monazita), aprisionadas no interior de uma rede altamente organizada de lipídio e água. Essa rede foi fundamental para dificultar a imediata dissolução das partículas em água, o que impediria sua utilização para os fins pretendidos. Cerio foi escolhido por ser capaz de doar e receber facilmente um elétron após formar ligação com o elemento oxigênio. Essa característica é fundamental para que possa atuar na degradação do ânion radical superóxido. A partir dos resultados obtidos, foi possível demonstrar que o sistema é ativado na presença de um componente químico presente apenas em locais no organismo onde a ação da enzima superóxido dismutase é necessária. Ensaios realizados de forma simplificada em laboratório mostraram que o sistema é capaz de imitar a ação da superóxido dismutase após ser ativado. Isto abre perspectivas promissoras para um tratamento inteligente e adaptável às necessidades do paciente no contexto de doenças causadas pela falta de superóxido dismutase no organismo. É importante ressaltar que este estudo de mestrado deteve-se no desenvolvimento e compreensão aprofundada dos aspectos químicos e físicos do sistema, podendo ser classificado como ciência básica. Ainda há um longo caminho a ser percorrido antes que esse sistema possa estar disponível no arsenal terapêutico dos médicos.

Orientador: Luís Vicente de Andrade Scalvi / Banca: Dayse Iara dos Santos / Banca: Anrea Simone Stucchi de Camargo / O Programa em Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento e algumas conclusões do estudo de heterojunção de filmes finos de SnO2 e GaAs. Os filmes de SnO2 dopados com Ce3+, foram depositados a partir do método sol-gel usando as técnicas de dip e spin coating; os filmes de GaAs foram depositadas por evaporação resistiva e por sputtering. As heterojunções foram constituídas de filmes de SnO2 sobre filmes de GaAs, e filmes de GaAs sobre filmes de SnO2. Foram investigadas as propriedades ópticas, estruturais, morfológicas e elétricas de filmes finos constituintes das heterojunções e também a influência do dopante Ce3+. Entre os experimentos realizados estão: transmitância óptica, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia óptica, microscopia de força atômica (AFM), fotoluminescência e medidas elétricas na presença de excitações com diferentes fontes de luz monocromáticas (quarto harmônico do laser Nd:Y AG (266nm), laser He-Ne (628nm), LED InGaN (450nm)). Entre as principais conclusões, verificou-se: 1) em algumas situações, condutividade independente da temperatura, sugerindo a participação de um gás de elétrons bidimensional (2DEG) na interface SnO2/GaAs; 2) o tamanho dos cristalitos, calculado a partir das análises de difração de raios X, fornece valores da ordem de 10 nm tanto para filmes de SnO2 como para filmes de GaAs; 3) a energia de bandgap, avaliada com base em dados de medidas de absorbância, fornece um valor máximo de 3,6 eV para filmes de dióxido de estanho e 1,6eV para filmes de GaAs; 4) MEV e microscopia óptica de para filmes de GaAs (depositado por evaporação resistiva e sputtering) apresentam sua superfície heterogênea, com partículas de variados tamanhos. Além disso, a aderência de filmes de SnO2 sobre filmes de GaAs está relacionada com a técnica utilizada para depositar os filmes da camada de base, o melhor resultado foi obtido quando a camada é a GaAs... / Abstract: The aims of this work is to present the development and the main conclusion, related the investigation of thin film SnO2/GaAs. Os filmes de SnO2/GaAs heterojunction. Ce3+ - doped SnO2 thin films were deposited by the sol-gel-dip -spin coating techniques, whereas GaAs films were deposited by resistive evaporation and sputerring. Heterojunctions were deposited by SnO2 layer growth on the oppositive order: GaAs on top of SnO2 Optical, structural, morphologic and electrical properties of heterojunction films were investigated, as well as the influence of Ce-doping in these measurements. Experiments carried out include: optical transmission, X-ray diffraction, scanning eletron microscopy (SEM), optical microscopy, atomic force microscopy (AFM), photoluminescence and electrical measurement under optical excitation. In this last case the excitation sources are monochromatic light from the fouth harmonic of a Nd:YAG laser (266nm), a He-Ne laser (628nm) and a InGaN LED (450nm). Among the main conclusions, it was verified that: 1) in some situations, a temperature independent electrical resistivity was observed and attributed to the possible formation of a two-dimensional electron gas (2DEG) at SnO2/GaAs interface; 2) crystalline size was calculated from X-ray diffraction data, being about 10 nm either for SnO2 films as GaAs films; 3) bandgap energy, evaluated from absorbance data yield a maximum value of about 3.6eV for tin dioxide and 1.6eV for GaAs films; 4) SEM images, obtained for GaAs thin films deposited by resistive evaporation and for the heterojuntion SnO2/GaAs, and optical microscopy, for sputtering deposited GaAs films and heterojunction samples, show that GaAs films present an heterogeneous surface, with particles of several distinct sizes. Besides, the adherence of SnO2 films on the GaAs layer is related to the used technique for deposition the base layer, being better in the case of resistive evaporation deposited GaAs. This was... / Mestre

171 f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-04-05T16:20:08Z No. of bitstreams: 1 TESE de JOSÉ VIEIRA.pdf: 3149916 bytes, checksum: ae97b9529d9f037894f8f11cdb43a595 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-05-09T12:23:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE de JOSÉ VIEIRA.pdf: 3149916 bytes, checksum: ae97b9529d9f037894f8f11cdb43a595 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-05-09T12:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE de JOSÉ VIEIRA.pdf: 3149916 bytes, checksum: ae97b9529d9f037894f8f11cdb43a595 (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES / Catalisadores de cobre, impregnados ou não com cério, suportados em y-Al2O3, hidróxidos duplos lamelares (LDHs) baseados em Mg/Al, e zeólitas (ZSM-5, Y e MCM-22), foram preparados, caracterizados e avaliados com o objetivo de investigar a influência do ambiente químico e das propriedades físico-químicas destes suportes sobre a atividade na reação de oxidação preferencial de monóxido de carbono (PROX). Os catalisadores suportados em y-Al2O3 foram preparados pelos métodos da decomposição térmica e coprecipitação dos nitratos de Cu, Ce, e Al. Os catalisadores suportados nas hidrotalcitas e nas zeólitas foram preparados por troca catiônica. Eles foram submetidos a diversos métodos de ativação e caracterizados por ICP OES, FRX, DRX, FTIR, TPR-H2, TG/DTG, isoterma de adsorção de N2, MEV e teste catalítico na reação de oxidação preferencial e CO em atmosfera rica em hidrogênio com e sem H2O. O catalisador mais ativo, preparado pelo método da coprecipitação dos nitratos (CP), também foi testado na presença de H2O e CO2 e mostrou-se pouco afetado pela presença desses contaminantes. Seu desempenho satisfatório pode ser atribuído às suas propriedades texturais e químicas, e à alta dispersão das fases de cobre no material nanoparticulado do suporte y-Al2O3. A topologia e o ambiente químico gerados pela y-alumina, além das características texturais da sua superfície foram mais favoráveis à dispersão das espécies ativas de e à interação Cu-Ce, o que facilitou a redutibilidade das espécies de Cu. Por outro lado, a bidimensionalidade das LDHs e as topologias MWW, FAU e MFI das zeólitas mostraram-se menos eficazes para a formação e estabilização das espécies ativas de cobre para a reação PROX . / Salvador

Made available in DSpace on 2014-05-29T12:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 4 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) 0000014.pdf: 1580298 bytes, checksum: 5b054cb92fe477233b388a0c1a81bd25 (MD5) 0000014.pdf.txt: 169882 bytes, checksum: eea5ec448fdc049d55bc046ebc61480a (MD5) 0000014.pdf.jpg: 1381 bytes, checksum: 8de6ddf0e9e8bf8dd03f0bf32d033a25 (MD5) Previous issue date: 2013 / A exposição de trabalhadores a tório (Th), cério (Ce) e lantânio (La), nas áreas de mineração e extração, é tratada apenas sob o ponto de vista da exposição e incorporação do Th por se tratar de elemento radioativo. No caso específico da exposição humana aos elementos encontrados em minérios, donde se extraem estes metais, as informações disponíveis na literatura sobre a toxicologia química não nos permitem antever, com segurança, o potencial dos mesmos em provocar danos à saúde. A questão do efeito das misturas de Th, Ce e La é um aspecto ainda menos explorado, mas de extrema importância. O tema desta tese foi a pesquisa in vitro dos efeitos de Th, Ce e La sobre modelos de linfócito T (linhagem Jurkat) e osteoblastos (linhagem MG63) humanos, testados sob a forma simples e em combinações. Como indicadores de efeito foram utilizados medidas de viabilidade e proliferação, adesão celular, síntese de fosfatase alcalina e osteocalcina. Foram utilizados métodos colorimétricos e leituras em hematocitômetro, microscopia de fluorescência e espectrofotômetro. Na avaliação da exposição às misturas foi testada a hipótese de não interação entre os metais através da abordagem de Loewe e do modelo matemático de Chou (Compusyn). Observou-se que células Jurkat em presença de Th e Ce, de forma isolada, não sofreram efeitos tóxicos e que o La gerou redução na proliferação celular. Quanto à linhagem MG63 foi observado que a exposição de células aos três metais gerou curvas dose-efeito em forma de sino mostrando que os efeitos sobre a proliferação podem ser de ativação ou inibição de acordo com as doses utilizadas. / Os indicadores de diferenciação celular sugerem que, nas concentrações mais elevadas, os três metais, e mais fortemente Ce e La, foram capazes de estimular a diferenciação de osteoblastos expressa pela síntese aumentada de fosfatase alcalina e osteocalcina. Os lantanídeos também interferiram no processo de adesão dos osteoblastos ao substrato. Tanto para células Jurkat como para células MG63 observou-se a existência de interações químicas entre diferentes combinações testadas. Dependendo da mistura e do desfecho avaliado as interações, quando presentes, variaram entre sinergismo e antagonismo. Com relação à exposição das células Jurkat às misturas, os efeitos mostraram a intensificação do efeito do La em presença de Th, que resultou em uma redução na proliferação celular. Observou-se também que o sinergismo foi mais acentuado em presença das concentrações mais baixas dos metais da mistura. Considerando-se o desfecho proliferação relativamente aos osteoblastos, observou-se sinergismo para as combinações (Th+La) e (Th+Ce). Com relação à síntese de fosfatase alcalina observou-se um antagonismo leve para as misturas (Th+Ce) e (Ce+La) e para síntese de osteocalcina observou-se um forte antagonismo em todas as combinações binárias utilizadas. Futuras pesquisas poderão ser delineadas reunindo diferentes abordagens como estudos in vitro, in vivo, epidemiológicos e de modelagem. Há uma forte indicação de que a densidade óssea possa ser um possível indicador de efeito para exposições desse tipo.

Made available in DSpace on 2016-04-15T12:54:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 536.pdf: 1580298 bytes, checksum: 5b054cb92fe477233b388a0c1a81bd25 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2013 / A exposição de trabalhadores a tório (Th), cério (Ce) e lantânio (La), nas áreas de mineração e extração, é tratada apenas sob o ponto de vista da exposição e incorporação do Th por se tratar de elemento radioativo. No caso específico da exposição humana aos elementos encontrados em minérios, donde se extraem estes metais, as informações disponíveis na literatura sobre a toxicologia química não nos permitem antever, com segurança, o potencial dos mesmos em provocar danos à saúde. A questão do efeito das misturas de Th, Ce e La é um aspecto ainda menos explorado, mas de extrema importância. O tema desta tese foi a pesquisa in vitro dos efeitos de Th, Ce e La sobre modelos de linfócito T (linhagem Jurkat) e osteoblastos (linhagem MG63) humanos, testados sob a forma simples e em combinações. Como indicadores de efeito foram utilizados medidas de viabilidade e proliferação, adesão celular, síntese de fosfatase alcalina e osteocalcina. Foram utilizados métodos colorimétricos e leituras em hematocitômetro, microscopia de fluorescência e espectrofotômetro. Na avaliação da exposição às misturas foi testada a hipótese de não interação entre os metais através da abordagem de Loewe e do modelo matemático de Chou (Compusyn). Observou-se que células Jurkat em presença de Th e Ce, de forma isolada, não sofreram efeitos tóxicos e que o La gerou redução na proliferação celular. Quanto à linhagem MG63 foi observado que a exposição de células aos três metais gerou curvas dose-efeito em forma de sino mostrando que os efeitos sobre a proliferação podem ser de ativação ou inibição de acordo com as doses utilizadas. / Os indicadores de diferenciação celular sugerem que, nas concentrações mais elevadas, os três metais, e mais fortemente Ce e La, foram capazes de estimular a diferenciação de osteoblastos expressa pela síntese aumentada de fosfatase alcalina e osteocalcina. Os lantanídeos também interferiram no processo de adesão dos osteoblastos ao substrato. Tanto para células Jurkat como para células MG63 observou-se a existência de interações químicas entre diferentes combinações testadas. Dependendo da mistura e do desfecho avaliado as interações, quando presentes, variaram entre sinergismo e antagonismo. Com relação à exposição das células Jurkat às misturas, os efeitos mostraram a intensificação do efeito do La em presença de Th, que resultou em uma redução na proliferação celular. Observou-se também que o sinergismo foi mais acentuado em presença das concentrações mais baixas dos metais da mistura. Considerando-se o desfecho proliferação relativamente aos osteoblastos, observou-se sinergismo para as combinações (Th+La) e (Th+Ce). Com relação à síntese de fosfatase alcalina observou-se um antagonismo leve para as misturas (Th+Ce) e (Ce+La) e para síntese de osteocalcina observou-se um forte antagonismo em todas as combinações binárias utilizadas. Futuras pesquisas poderão ser delineadas reunindo diferentes abordagens como estudos in vitro, in vivo, epidemiológicos e de modelagem. Há uma forte indicação de que a densidade óssea possa ser um possível indicador de efeito para exposições desse tipo.

Este trabalho investigou o processo de spray-pirólise para a obtenção de filmes de óxido de cério dopado com óxido de gadolínio (CGO) e de óxido de zircônio estabilizado com ítria (YSZ) para aplicação como eletrólito de célula a combustível de óxido sólido (SOFC) sem a necessidade do processo de sinterização em altas temperaturas (>900°C). Os filmes de YSZ foram depositados com o objetivo de formar uma fina barreira entre o anodo e o eletrólito de CGO, protegendo o cério da sua redução em ambientes redutores. Para uma célula de óxido sólido de temperatura intermediária (ITSOFC) é de fundamental importância que o filme não necessite de altas temperaturas de sinterização, pois isso permitiria a utilização de interconectores metálicos, diminuindo consideravelmente o custo final da célula. Ar comprimido foi usado como agente atomizador na obtenção dos filmes elaborados nesse trabalho. Para os filmes de CGO, foi usada uma mistura de etanol e butil carbitol como solvente. O nitrato de cério e amônio e o acetilacetonato de gadolínio foram usados como agentes precursores. Os filmes foram depositados em diversos substratos como lamínula de vidro, anodo poroso (NiO/YSZ), alumina densa e silício monocristalino. Os sais de oxi-nitrato de zircônio e cloreto de ítrio foram usados como agente precursores do íon de zircônio e ítrio para a obtenção dos filmes de YSZ. Os filmes foram depositados em diversos substratos como lamínula de vidro, anodo poroso (NiO/YSZ), alumina densa e silício monocristalino. Os parâmetros de deposição como temperatura, pressão de ar, concentração dos sais precursores, volume de solução depositado e solvente empregado, foram investigados e associados à qualidade dos filmes. Os filmes depositados em etapas apresentaram melhores propriedades do que aqueles depositados continuamente: sem fissuras, cristalinos e não romperam quando a temperatura foi elevada. Os filmes de CGO ficaram com boa qualidade e reprodutibilidade, independente da natureza do substrato, enquanto os filmes de YSZ variaram a sua morfologia em função do substrato; desde densos em cima de substrato de vidro até a formação de partículas que não contribuíram para a formação do filme em substrato poroso (anodo). Ambos os filmes apresentaram-se cristalinos após a deposição sem a necessidade de um tratamento térmico posterior. A tensão de circuito aberto da célula usando o eletrólito misto alcançou um valor mais elevado do que as usando somente o eletrólito de CGO. Porém, a performance em uma célula de teste quando usado em eletrólito misto (filme de YSZ com filme de CGO) foi de 90 mW.cm-2 a 600°C, indicando que as resistências ôhmicas de eletrólito misto são muito maiores do que quando usado só o eletrólito de CGO. / In this work, the synthesis of gadolinia-doped ceria (CGO) and yttria stabilized zirconia (YSZ) films by spray pyrolysis was investigated to be applied as a solid oxide fuel cell (SOFC) electrolyte without having a heat treatment at high temperatures (<900°C). Yttria-stabilized zirconia (YSZ) was deposited to form a thin barrier between the anode and CGO electrolyte protecting the cerium ion to be reduced in a reducing environment. In a solid oxide fuel cell operating at intermediary temperatures (ITSOFC, below 800°C) it is fundamental that all the components are made without high temperature or sintering allowing the use of metallic interconnectors well decreasing the overall cost. In this work, the solution was atomized by air-blast. In CGO film used was a mixture of ethanol and butyl carbytol as solvent. Cerium ammonium nitrate and gadolinium acetylacetonate were used as a CGO coating precursors. Zirconium oxi-nitrate and yttrium nitrate were used as YSZ films precursors. The films were deposited onto several substrates such as a glass slide, porous anode (NiO/YSZ), dense alumina and silicon monocrystal. Deposition parameters such as deposition temperature, air flow, concentration of precursor salts, volume of solution and type of solvent were investigated and associated to coating quality. Films deposited in multi layers presented better properties than films deposited in a single layer: crack-free and crystalline. CGO coatings had good reproducibility, irrespective of the nature of the substrate, while YSZ coating obtained better results as on a glass slide then to a porous substrate (anode) where formation of particles became visible well not contributing to the formation of a coating. Both films were crystalline after deposition without the need for a subsequent heat treatment. Open circuit voltage was higher when the electrolyte was composed by films of YSZ and CGO. However, the performance using this kind of electrolyte was low (90mW.cm-2 at 600°C), indicating that ohmic resistances of the mixed electrolyte (YSZ and CGO) are much higher than using only CGO film as electrolyte.

Enzimas são substâncias naturais que têm a função de promover reações químicas importantes para o adequado funcionamento do nosso organismo. Uma enzima-chave na degradação de toxinas produzidas pelo organismo chama-se superóxido dismutase. Quando esta enzima não é produzida, ocorre acúmulo de um composto tóxico denominado ânion radical superóxido no organismo, levando ao surgimento de várias doenças degenerativas. A suplementação de superóxido dismutase a pacientes que não produzem essa enzima é uma estratégia de tratamento que apresentar várias limitações. O presente estudo de mestrado dedicou-se a encontrar formas de produzir um sistema sintético capaz de imitar a ação da superóxido dismutase como alternativa de tratamento mais eficaz. Esse sistema consistiu em partículas esféricas extremamente pequenas contendo cério (um elemento químico presente no mineral monazita), aprisionadas no interior de uma rede altamente organizada de lipídio e água. Essa rede foi fundamental para dificultar a imediata dissolução das partículas em água, o que impediria sua utilização para os fins pretendidos. Cerio foi escolhido por ser capaz de doar e receber facilmente um elétron após formar ligação com o elemento oxigênio. Essa característica é fundamental para que possa atuar na degradação do ânion radical superóxido. A partir dos resultados obtidos, foi possível demonstrar que o sistema é ativado na presença de um componente químico presente apenas em locais no organismo onde a ação da enzima superóxido dismutase é necessária. Ensaios realizados de forma simplificada em laboratório mostraram que o sistema é capaz de imitar a ação da superóxido dismutase após ser ativado. Isto abre perspectivas promissoras para um tratamento inteligente e adaptável às necessidades do paciente no contexto de doenças causadas pela falta de superóxido dismutase no organismo. É importante ressaltar que este estudo de mestrado deteve-se no desenvolvimento e compreensão aprofundada dos aspectos químicos e físicos do sistema, podendo ser classificado como ciência básica. Ainda há um longo caminho a ser percorrido antes que esse sistema possa estar disponível no arsenal terapêutico dos médicos.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-05-15T18:04:12Z No. of bitstreams: 1 2017_PaolaCristinaCajasDaza.pdf: 5276809 bytes, checksum: c2df932e3e6f3e7e1137f091c3b0b8e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-05-17T21:47:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_PaolaCristinaCajasDaza.pdf: 5276809 bytes, checksum: c2df932e3e6f3e7e1137f091c3b0b8e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T21:47:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_PaolaCristinaCajasDaza.pdf: 5276809 bytes, checksum: c2df932e3e6f3e7e1137f091c3b0b8e0 (MD5) Previous issue date: 2017-05-17 / Têm crescido nos últimos anos pesquisas referentes ao uso do óxido de cério como eletrólito sólido de células a combustível, pela possibilidade de seu uso em temperaturas intermedirias, em torno de 700°C, gerando menor degradação térmica dos componentes da célula. Visando aumento de sua condutividade iônica, torna-se necessário dopá-lo com óxidos trivalentes de terras raras com a finalidade de introduzir vacâncias de oxigênio na estrutura. Alem disso, os métodos de síntese dos pós cerâmicos para este fim são de fundamental importância para a eficiência do produto final. No presente trabalho de doutorado foram sintetizados sistemas baseados em óxido de cério de fórmula química: Ce0,8Gd0,2-xSmxO1,9 (x= 0,0; 0,01; 0,03 e 0,05) utilizando dois métodos distintos de síntese: Precursor polimérico (Pechini) e Precipitação controlada. O estudo realizado permitiu a obtenção de eletrólitos sólidos densos para aplicações em células a combustível em temperaturas intermediarias (SOFCs-IT). O pó resultante, obtido pelos diferentes métodos de síntese, foi analisado por difratometria de raios X, sendo confirmada a obtenção de uma única fase, a fase cúbica tipo fluorita correspondente ao óxido de cério. As análises térmicas diferenciais (ATD) e termogravimétricas (TG) permitiram determinar as temperaturas mais adequadas de calcinação, sendo 500°C para as amostras obtidas pelo método de precipitação controlada e 550°C para as amostras obtidas por Pechini. Após serem realizados os tratamentos térmicos, os pós foram desaglomerados usando moagem de alta energia por uma hora. Análises granulométricas foram realizadas, confirmando a redução de aglomerados em todos os casos, resultados que foram acompanhados usando-se a microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise de área superficial via Absorção gasosa (BET) revelou que a área de superfície especifica das partículas depende do método de síntese. Pós obtidos pelo método Pechini obtiveram valores de área superficial de 44,317m2/g, valor superior ao obtido pelo método de precipitação controlada que foi de 16,73m2/g. Estas caracterizações permitiram confirmar que o método de síntese Pechini gerou pós com melhores características morfológicas que o método de precipitação controlada. Corpos de prova foram compactados em matriz cilíndrica usando prensagem uniaxial a frio. Duas curvas de sinterização foram desenvolvidas considerando estudos de dilatometria: método de sinterização tradicional 1500°C (2h) e sinterização em duas etapas 1650°C(5min)+ 1500°C(6h). As densidades relativas dos corpos de prova sinterizados em duas etapas alcançaram valores superiores à 97% da densidade teórica para compactados obtidos a partir de pós sintetizados pelo método Pechini. Aqueles sinterizados a partir de pós obtidos por precipitação não alcançaram valores significativos de densidade. Para todos os casos, o método de sinterização tradicional gerou valores inferiores aos de sinterização em duas etapas, sendo este último o método selecionado para evolução dos trabalhos. O caráter inovador do presente trabalho está na avaliação microestrutural dos eletrólitos sólidos do sistema Ce0,8Gd0,2-xSmxO1,9 (x=0,00 e 0,05) sintetizados pelo método Pechini. Os dados extrapolados de condutividade iônica total evidenciaram que a condutividade na temperatura de 700°C, foi de 3,6x10-2S.cm-1 para amostras Ce0,8Gd0,2O1,9 e 5,6 x10-2S.cm-1 de Ce0,8Gd0,15Sm0,05O1,9. A microestrutura de ambas as amostras foram avaliadas usando-se microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). Foram analisados por esta técnica os árranjos microestruturais dos eletrólitos sólidos para comparar as diferenças na estrutura da amostra sem codopagem (Ce0,8Gd0,2O1,9) com a amostra de maior percentagem de codopagem com samária (Ce0,8Gd0,15Sm0,05O1,9). Foram observados grupos de defeitos nas duas amostras, destacando-se a existência de uma estrutura mais homogênea na amostra com codopagem, Ce0,8Gd0,15Sm0,05O1,9. Esta diferença entre as duas amostras em termos de homogeneidade microestrutural pode ser atribuída possivelmente à introdução, via codopagem, de um cátion de raio iônico diferente na estrutura, o Sm3+. A adição deste novo cátion suplementar favorece a diminuição das energias de ligação no interior dos agrupamentos de defeitos, provocando separação dos cátions dopantes e a consequente redução dos tamanhos destes agrupamentos de defeitos, promovendo melhor homogeneidade da estrutura. Esta aparente homogeneidade da amostra codopada resultou numa redução no ordenamento das vacâncias de oxigênio e, em função disso, um aumento da condutividade iônica. / The use of cerium oxide as solid electrolyte for power cells has increased substantially, taking into account the possibility of its application in lower temperatures, around 600 °C, with reduced thermal degradation on cells components. However, to increase ionic conductivity, it is necessary rare earth trivalent oxides additions, aiming structural oxygen vacancies introduction. Moreover, to reach this result, optimization of the powder synthesis and microstructural evaluation of the sintered samples are considerably important for the final product effectiveness. In this doctoral thesis, powders synthesis were carried out with Pechini and controlled precipitation methods, to produce high density sintered samples of Ce0,8Gd0,2-xSmxO1,9 ( x= 0,0; 0,01; 0,03 e 0,05) system. Synthesized powders were evaluated with x-ray diffractometry, where only the cubic fluorite from cerium oxide phase was identified. Differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric analysis (TG) allowed the determination of adequate temperatures for calcinations that are 500 °C for samples from Pechini method and 550 °C for samples from controlled precipitation. After calcinations, high energy milling was carried out aiming powder deagglomeration, measured by granulometric size distributions. BET surface area analysis showed that particle specific surface is related to power synthesis method. Powders synthesized with Pechini method reached surface area of 44,317 m2/g, higher than the obtained with controlled precipitation, with 16,73 m2/g. These characterizations demonstrated that Pechini method produced better morphologic characteristics than the controlled precipitation. Samples were uniaxially cold pressed and sintered with two different sintering curves, based on dilatometric evaluation. The first sintering program, called “traditional method” was carried out at 1500 °C/2 hours. The other sintering schedule had two steps: 1650 °C/5 min and 1500 °C/6h. Densities for samples synthetized via Pechini and sintered in two steps reached values above 97% of theoretical. The samples sintered from powders synthetized with precipitation method had lower densities values. For all cases, traditional sintering method produced reduced values if compared to the “two steps” sintering method. The innovation of this work is related to microstructural evaluation of solid electrolyte of Ce0,8Gd0,2-xSmxO1,9 (x=0,00 e 0,05) system, sintered in two steps and using powders synthetized through Pechini method. The extrapolated data from conductivity measurements showed that the ionic conductivity at 700 °C were 3,576 x10-2 S.cm-1 and 5,614 x10-2 S.cm-1 for Ce0,8Gd0,2O1,9 and Ce0,8Gd0,15Sm0,05O1,9, respectively. The microstructures of both compositions were evaluated with High Resolution Transmission Electron Microscopy (HRTM). The different microstructural arrangements were analyzed, aiming structural comparison between undoped samples (Ce0,8Gd0,2O1,9) and the sample with the higher percentage of samarium oxide doping. Cluster and nanodomain were identified in both compositions, with higher structural homogeneity for the codoped sample (Ce0,8Gd0,15Sm0,05O1,9). This structural difference possible can be related to introduction at the structure, via codoping, of a cation with different ionic radius, the Sm3+, favoring the reduction of binding energies inside the clusters. As a consequence, clusters have their size reduced, giving better structural homogeneity and reduction of oxygen vacancies ordering. This apparent homogeneity of the codoped sample increases its ionic conductivity.

Made available in DSpace on 2016-08-12T18:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-23. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-12T18:50:59Z : No. of bitstreams: 1 000849805_20170623.pdf: 911886 bytes, checksum: 242c48add348f7334fada8447b99c56f (MD5) Bitstreams deleted on 2017-06-23T13:11:18Z: 000849805_20170623.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2017-06-23T13:12:03Z : No. of bitstreams: 1 000849805.pdf: 2881473 bytes, checksum: 5e5a159f727a1e8c94ecabaefa1314c0 (MD5) / Células a combustível são dispositivos eletroquímicos que convertem a energia química em energia elétrica e calor. As DAFCs (Direct alcohol fuel cells) têm sido objeto de muitos estudos alternativos à célula de hidrogênio. Para que as DAFCs operem em grande escala, é de grande importância o desenvolvimento de eletrocatalisadores para as reações de oxidação de álcoois como metanol e etanol, que ocorrem no ânodo da célula a combustível. Neste contexto, este trabalho relata a síntese de nanocatalisadores de paládio suportados em carbono e óxido de cério, a caracterização física dos materiais preparados e a avaliação da atividade catalítica para a oxidação de metanol e etanol. A caracterização física foi realizada utilizando-se as técnicas de difratometria de raios X, microscopia eletrônica de transmissão, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X e, espectroscopia de absorção de raios X. Os materiais também foram caracterizados eletroquimicamente por voltametria cíclica. A atividade catalítica dos materiais preparados foi estudada através de técnicas eletroquímicas, como voltametria cíclica e cronoamperometria, e também pela técnica espectro-eletroquímica de FTIR in situ, que permite a identificação de produtos e intermediários das reações. Os difratogramas de raios X mostraram que a adição de óxido de cério não modifica a estrutura cristalina do Pd. As imagens de microscopia eletrônica de transmissão permitem afirmar que o método de síntese utilizado gerou nanopartículas de paládio bem dispersas sobre o suporte e com estreita distribuição de tamanhos. Os espectros de absorção de raios X indicaram um preenchimento da banda 4d do paládio com a adição de óxido de cério. Medidas de oxidação de monocamada de CO mostraram que a presença de óxido de cério no suporte não promoveu alteração nos potenciais de picos de... / Fuel cells are electrochemical devices that convert chemical energy into electrical energy. The DAFCs (Direct alcohol fuel cells) present as an alternative for hydrogen fuel cells. For the DAFCs operate on a large scale, is of great importance the development of electrocatalysts for oxidation reactions of alcohols as methanol and ethanol, which occur at the anode of the fuel cell. In this context, this work reports the synthesis of nanocatalysts of palladium supported on carbon and cerium oxide, physical characterization of the prepared materials and the evaluation of the catalytic activity for the oxidation of methanol and ethanol. The physical characterization was performed using X-ray diffraction, transmission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and X ray absorption spectroscopy techniques. Materials were also electrochemically characterized by cyclic voltammetry. The catalytic activity of the prepared materials was studied using electrochemical techniques such as chronoamperometry and cyclic voltammetry and also the spectroelectrochemical technique of in situ FTIR, which allows the identification of reaction products and intermediates. The X-ray diffraction showed that the addition of cerium oxide does not modify the crystalline structure of the Pd. The transmission electron microscopy images allow us to state that the method of synthesis used produced well dispersed palladium nanoparticles onto the support and narrow size distribution. The X-ray absorption spectra showed a higher fill on the 4d band of the palladium with the addition of cerium oxide. Experiments of CO monolayer oxidation showed that the presence of cerium oxide in the support did not cause change in the potential of CO oxidation peak. Regarding the catalytic activity for the electro-oxidation of methanol, palladium showed very low activity. For the electro-oxidation of ethanol, the materials synthesized at 25...

Este trabalho investigou o processo de spray-pirólise para a obtenção de filmes de óxido de cério dopado com óxido de gadolínio (CGO) e de óxido de zircônio estabilizado com ítria (YSZ) para aplicação como eletrólito de célula a combustível de óxido sólido (SOFC) sem a necessidade do processo de sinterização em altas temperaturas (>900°C). Os filmes de YSZ foram depositados com o objetivo de formar uma fina barreira entre o anodo e o eletrólito de CGO, protegendo o cério da sua redução em ambientes redutores. Para uma célula de óxido sólido de temperatura intermediária (ITSOFC) é de fundamental importância que o filme não necessite de altas temperaturas de sinterização, pois isso permitiria a utilização de interconectores metálicos, diminuindo consideravelmente o custo final da célula. Ar comprimido foi usado como agente atomizador na obtenção dos filmes elaborados nesse trabalho. Para os filmes de CGO, foi usada uma mistura de etanol e butil carbitol como solvente. O nitrato de cério e amônio e o acetilacetonato de gadolínio foram usados como agentes precursores. Os filmes foram depositados em diversos substratos como lamínula de vidro, anodo poroso (NiO/YSZ), alumina densa e silício monocristalino. Os sais de oxi-nitrato de zircônio e cloreto de ítrio foram usados como agente precursores do íon de zircônio e ítrio para a obtenção dos filmes de YSZ. Os filmes foram depositados em diversos substratos como lamínula de vidro, anodo poroso (NiO/YSZ), alumina densa e silício monocristalino. Os parâmetros de deposição como temperatura, pressão de ar, concentração dos sais precursores, volume de solução depositado e solvente empregado, foram investigados e associados à qualidade dos filmes. Os filmes depositados em etapas apresentaram melhores propriedades do que aqueles depositados continuamente: sem fissuras, cristalinos e não romperam quando a temperatura foi elevada. Os filmes de CGO ficaram com boa qualidade e reprodutibilidade, independente da natureza do substrato, enquanto os filmes de YSZ variaram a sua morfologia em função do substrato; desde densos em cima de substrato de vidro até a formação de partículas que não contribuíram para a formação do filme em substrato poroso (anodo). Ambos os filmes apresentaram-se cristalinos após a deposição sem a necessidade de um tratamento térmico posterior. A tensão de circuito aberto da célula usando o eletrólito misto alcançou um valor mais elevado do que as usando somente o eletrólito de CGO. Porém, a performance em uma célula de teste quando usado em eletrólito misto (filme de YSZ com filme de CGO) foi de 90 mW.cm-2 a 600°C, indicando que as resistências ôhmicas de eletrólito misto são muito maiores do que quando usado só o eletrólito de CGO. / In this work, the synthesis of gadolinia-doped ceria (CGO) and yttria stabilized zirconia (YSZ) films by spray pyrolysis was investigated to be applied as a solid oxide fuel cell (SOFC) electrolyte without having a heat treatment at high temperatures (<900°C). Yttria-stabilized zirconia (YSZ) was deposited to form a thin barrier between the anode and CGO electrolyte protecting the cerium ion to be reduced in a reducing environment. In a solid oxide fuel cell operating at intermediary temperatures (ITSOFC, below 800°C) it is fundamental that all the components are made without high temperature or sintering allowing the use of metallic interconnectors well decreasing the overall cost. In this work, the solution was atomized by air-blast. In CGO film used was a mixture of ethanol and butyl carbytol as solvent. Cerium ammonium nitrate and gadolinium acetylacetonate were used as a CGO coating precursors. Zirconium oxi-nitrate and yttrium nitrate were used as YSZ films precursors. The films were deposited onto several substrates such as a glass slide, porous anode (NiO/YSZ), dense alumina and silicon monocrystal. Deposition parameters such as deposition temperature, air flow, concentration of precursor salts, volume of solution and type of solvent were investigated and associated to coating quality. Films deposited in multi layers presented better properties than films deposited in a single layer: crack-free and crystalline. CGO coatings had good reproducibility, irrespective of the nature of the substrate, while YSZ coating obtained better results as on a glass slide then to a porous substrate (anode) where formation of particles became visible well not contributing to the formation of a coating. Both films were crystalline after deposition without the need for a subsequent heat treatment. Open circuit voltage was higher when the electrolyte was composed by films of YSZ and CGO. However, the performance using this kind of electrolyte was low (90mW.cm-2 at 600°C), indicating that ohmic resistances of the mixed electrolyte (YSZ and CGO) are much higher than using only CGO film as electrolyte.