Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2013-10-04T17:56:41Z No. of bitstreams: 1 LEAL_PEI_DISSERTACAO_2012_aprovada.pdf: 4589793 bytes, checksum: 2fde60452fff828aae4ee1a96463c0c6 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS(livia.freitas@ufba.br) on 2013-10-04T18:01:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LEAL_PEI_DISSERTACAO_2012_aprovada.pdf: 4589793 bytes, checksum: 2fde60452fff828aae4ee1a96463c0c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-10-04T18:01:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LEAL_PEI_DISSERTACAO_2012_aprovada.pdf: 4589793 bytes, checksum: 2fde60452fff828aae4ee1a96463c0c6 (MD5) / O objetivo desta dissertação é avaliar a qualidade de modelos termodinâmicos na descrição de propriedades do CO2 (dióxido de carbono) puro relevantes em várias aplicações como, por exemplo, no escoamento em tubulações industriais. Neste caso, a presença de válvulas e mudanças na seção do tubo causam distúrbios ao escoamento, introduzindo perdas localizadas geradas por quedas de pressão, além de provocarem mudanças significativas nas propriedades do gás. Se submetido a um processo de estrangulamento durante o escoamento compressível, ocorre o efeito conhecido como expansão Joule-Thomson, que acarreta uma variação de temperatura no fluido. Por estes motivos, nestes fenômenos, é fundamental conhecer o comportamento de variáveis de estado, tais como temperatura, pressão e propriedades termodinâmicas correlatas, úteis para a descrição dos vários processos. Um monitoramento também importante em aplicações de escoamento é o calculo da velocidade sônica. Apesar da existência de inúmeras equações de estado na literatura, específicas ou não para CO2, não existe uma comparação abrangente em relação ao desempenho na descrição de diversas propriedades. Neste escopo, este trabalho compara o desempenho de cinco equações de estado para definir a mais adequada para determinar algumas propriedades do CO2 para aplicação em processos de escoamento, incluindo, em alguns casos, as fases líquida e gasosa e a condição supercrítica. As equações de estado são avaliadas quanto à previsão de volume molar, temperatura final de estrangulamento, temperatura de inversão e velocidade sônica. Estes cálculos são imprescindíveis para avaliar a variação de temperatura, a curva de inversão, os calores específicos isobárico e isocórico e a velocidade sônica do fluido com a queda de pressão que ocorre durante a expansão do gás após passar por um dispositivo de estrangulamento, como uma válvula parcialmente aberta, ou ao longo do escoamento, em decorrência da perda de carga. Dentro deste escopo, as equações de estado Peng-Robinson, Soave-Redlich-Kwong, Sterner-Pitzer, Huang e Bender modificada por Ghazouani (BMG) foram testadas e comparadas com dados experimentais da literatura. Os resultados indicaram que a equação de estado Huang representa mais precisamente o comportamento termodinâmico do volume molar nas condições de baixas pressões, enquanto a equação de estado Peng-Robinson apresenta-se mais adequada nas fases líquida e gasosa e nas condições supercríticas. Logo, de maneira geral, a equação Peng-Robinson é a mais indicada para o estudo do volume molar do CO2. Observou-se também que a temperatura final de estrangulamento foi muito bem representada pela equação de estado Peng-Robinson e a curva de inversão foi melhor descrita pela equação de estado Huang. Porém, a equação de Peng-Robinson também apresentou resultados satisfatórios da curva de inversão, que consiste em um teste rigoroso para equação de estado. Já a velocidade sônica apresentou resultados qualitativamente satisfatórios para todas as equações de estado. Logo, a equação indicada neste trabalho para estudo do escoamento com CO2 em tubulações industriais é a equação de estado Peng-Robinson, pela sua simplicidade funcional e pelo seu poder de cálculo. Para estudo da velocidade sônica nenhuma equação de estado é indicada. / Salvador

Nanotubos de TiO2 têm sido amplamente empregados em fotocatálise, pois a sua alta área superficial trouxe benefícios, dentre eles as facilidades de reação/interação as quais ocorrem principalmente na superfície do catalisador e dependem fortemente da medida de área superficial do material. Os nanotubos de titânio foram sintetizados hidrotermicamente à temperatura de 140 °C em autoclaves de aço inoxidável revestidas com politetrafluoretileno e caracterizados por meio de difração de raios X, medida de área superficial e volume de poros, microscopia eletrônica de transmissão e análise térmica. A determinação da energia do “band gap” foi realizada por espectroscopia molecular de refletância difusa. Foi estudado o efeito dos tratamentos pós síntese (pH da lavagem e temperatura de calcinação) na morfologia dos catalisadores, na energia do “band gap” e na sua atividade fotocatalítica. Para avaliação da atividade fotocatalítica dos nanotubos de TiO2 foi empregada a reação de decomposição do corante rodamina B em solução aquosa. Os resultados mostraram que quanto mais ácido o pH de lavagem e quanto mais alta a temperatura de calcinação menores foram os valores da energia de “band gap” e consequentemente maior a atividade catalítica. / TiO2 nanotubes have been widely used in photocatalysis once their high surface area had brought benefits, among them the ease of reaction / interaction which occur mainly on the catalyst surface and depend strongly on the surface area measurement of the material. The nanotubes of titanium were synthesized hydrothermally at 140 ° C in stainless steel autoclaves lined with polytetrafluoroethylene and characterized by X-ray diffraction, surface area measurement and pore volume, transmission electron microscopy and thermal analysis. The determination of the band gap energy was performed by molecular spectroscopy of diffuse reflectance. The effect of post synthesis treatment (pH of washing and calcination temperature) on the morphology of the catalysts, the band gap energy and the photocatalytic activity was studied. To evaluate the photocatalytic activity of TiO2 nanotubes were employed the reaction of decomposition of rhodamine B in aqueous solution. The results showed that the more acidic the pH of washing and the higher the calcination temperature the lower the values of the band gap energy and consequently the higher the catalytic activity.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-09T03:24:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348724.pdf: 3080719 bytes, checksum: 5f40a6331011196f3fd4ac8269e560c0 (MD5) Previous issue date: 2017 / O trans-resveratrol é um composto polifenólico naturalmente presente em diferentes espécies vegetais, produzido pelas plantas em situações adversas. Diversos estudos in vitro tem provado propriedades benéficas à saúde relacionadas a sua atividade antioxidante, anti-inflamatória e cardioprotetora, entre outras. O presente trabalho teve como objetivo coprecipitar trans-resveratrol em poli(3-hidroxibutirato-co-3- hidroxivalerato) (PHBV) por meio da técnica de Dispersão de Solução Aumentada por Fluidos Supercríticos (Solution Enhanced Dispersion by Supercritical Fluids, na sigla em inglês SEDS) utilizando um Delineamento Composto Central (DCC) 2² com 3 pontos centrais, a fim de avaliar a influência da pressão de processo (80, 115 e 150 bar) e da concentração de trans-resveratrol (4, 12 e 20 mg·mL-1) sobre o percentual de encapsulamento (PE%), eficiência de encapsulamento (EE%) e tamanho médio de partícula ( ) produzidos. Eficiências de encapsulamento de até 99,54% foram obtidas na condição de 20 mg·mL- 1 de trans-resveratrol e 80 bar, para as quais a pressão do sistema apresentou um efeito significativo negativo (ao nível de confiança de 95%). As partículas coprecipitadas apresentaram predominantemente morfologia esférica e seus tamanhos variaram entre 390 e 570 nm, caracterizando-as como partículas submicrométricas. Análises das partículas formadas mostraram que o processo de coprecipitação não afetou a estrutura química do trans-resveratrol, mas reduziu sua cristalinidade, aumentou sua atividade antioxidante e fotoestabilidade. Demonstrou-se que as partículas coprecipitadas encontram-se livres de solvente orgânico e, portanto, em concordância com os padrões estipulados pelos órgãos reguladores. O comportamento de liberação foi caracterizado por um burst inicial e uma segunda fase estacionária, o que possibilita o uso das partículas para liberação de trans-resveratrol a longo prazo. / Abstract : Resveratrol is a polyphenolic compound naturally found in diverse vegetable species, produced by plants in adverse situations. Several studies in vitro have proved health beneficial properties related to its antioxidant activity, anti-inflammatory and cardioprotective activities, among others. The purpose of this work was to co-precipitate resveratrol in poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) by the Solution Enhanced Dispersion by Supercritical Fluids (SEDS) technique using a 2² Central Composite Design (CCD) with 3 central points, in order to evaluate the influence of pressure (80, 115 and 150 bar) and resveratrol concentration (4, 12 and 20 mg·mL-1) on the percentage of encapsulation (PE%), encapsulation efficiency (EE%) and particle size ( ) produced. Encapsulation efficiencies as high as 99.54% was obtained at 20 mg·mL-1 resveratrol concentration and 80 bar, for which system pressure showed a negative effect (95% confidence level). The co-precipitated particles were mostly spherical and the sizes ranged from 390 to 570 nm, which characterizes sub-micrometric particles. Analyses of the formed particles proved that the co-precipitation process did not affect the chemical structure of resveratrol but reduced its crystallinity, improved its antioxidant activity and photostability. It was shown that co-precipitated particles are free of organic solvents, and therefore in accordance with the standards set by the regulatory agencies. The release behavior was characterized by an initial burst and a second stationary phase, which enables the use of particles for long- term resveratrol delivery.

Processos envolvendo reações fotocatalíticas vêm sendo amplamente estudados em áreas diversas, principalmente de caráter ambiental e energético, visto que apresentam soluções econômica e tecnologicamente viáveis para problemas centrais em nível mundial. Dentre os materiais utilizados nestas aplicações encontra-se o dióxido de titânio (TiO2), que devido às suas características físicas, químicas e também de custo, toma frente como um dos materiais mais estudados. O TiO2 pode ser sintetizado por diferentes métodos, sendo que a anodização proporciona um controle refinado de sua morfologia, adequando assim a estrutura formada a qualquer que seja a sua aplicação. Através do processo de anodização, quando em presença de íons F-, uma estrutura tubular nanométrica pode ser obtida, promovendo assim o desenvolvimento de materiais que apresentem alta atividade fotocatálitica associada a avanços devido a características superficiais específicas. Ao longo dos últimos anos, o avanço nos processos obtenção de TiO2 nanoestruturado via anodização levou a utilização de eletrólitos menos agressivos e com maior eficiência na síntese deste material com base em soluções orgânicas contendo sais de flúor e quantidades variadas de água. Nesse contexto, este trabalho visa a avaliação da influência de diferentes parâmetros (pré-tratamento, quantidade de sais de flúor e água presentes no eletrólito e tensão aplicada no processo) sobre morfologia dos nanotubos de TiO2 sintetizados em meios orgânicos através da anodização de chapas de titânio comercialmente puro. Foi realizada a caracterização morfológica quantitativa da estrutura nanotubular obtida a partir de análises de imagens via microscopia eletrônica de varredura. Uma avaliação qualitativa de características como aderência dos filmes e formação de “nanograss” através da aplicação do método estatístico proposto por Taguchi para o planejamento experimental visando a análise de resultados, assim como o estudo estrutural do óxido cristalino após tratamento térmico por difração de Raios-X (DRX). Os resultados indicaram a forte influencia dos parâmetros estudados sobre a morfologia da estrutura produzida, como a influência da tensão aplicada e concentração de fluoreto nos diâmetros dos tubos, do volume de H2O na aderência do filme de óxido e comprimento dos tubos e do pré-tratamento superficial na presença de nanograss. Foi constatada também a eficácia do método estatístico aplicado para a avaliação do efeito destes parâmetros. / Processes involving photocatalytic reactions have been widely studied on distinct fields, mainly with an environmental or energetic appeal being that they present economic and technological solutions for central issues of the current world situation. Among the materials employed on these applications is the titanium dioxide (TiO2), which due to its physical, chemical and cost characteristics, appear as a leader on the photocatalytic research effort. The TiO2 may be synthesized through different methods, being that anodization provides a precise control over its morphology, adapting then the structure produced to any sort of applications. By the anodization process in F- containing electrolytes, a nanometric tubular structure can be obtained, so promoting the development of materials with high photocatalytic performance associated with improvements related to specific superficial characteristics. In the last years the advance on the process used to produce nanostructurated TiO2 by anodization led to the use of less aggressive and more efficient organic based electrolytes containing variable amounts of water and fluoride compounds on this material synthesis. From this concept, this study aimed to evaluate the influence of different factors (substrate roughness, fluoride and water content in the electrolyte and applied voltage) on the morphology of the TiO2 nanotubes produced in organic media by anodization of pure titanium plates. A morphological quantitative characterization of the nanostructures was performed analyzing images obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM). A qualitative evaluation of characteristics such as film adhesion and “nanograss” presence on the oxide by the application of the Taguchi statistical method of results analysis and also X-Ray diffraction (XRD) structural study on the crystalline structure after heat treatment employed. The results indicated the strong influence of the varied factors on the obtained morphology as the applied voltage and fluoride content on the diameters of the tubes, the H2O content on the oxide film adherence and tubes length well as the surface pre treatment on the nanograss presence. It was observed the effectiveness of the statistical method used in order to evaluate the effect of such parameters.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-06-02T04:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334232.pdf: 3599314 bytes, checksum: 9e34f5ffd8e36d818965f993cdc0b944 (MD5) Previous issue date: 2015 / Óxido de grafeno (MPGO, C/O 1,53) foi obtido a partir de micropartículas de grafite por oxidação com ácidos fortes e exfoliação térmica em baixa temperatura. A reação com SO2 por via térmica e por plasma resultou na inserção de diferentes intermediários de enxofre, paralelamente à redução parcial da matriz. O pico a 164,0 eV no espectro XPS na região S2p de MPGO tratada com SO2 a 630 oC mostrou que apenas o intermediário sulfurado não oxidado foi inserido na matriz. A partir do estudo cinético da redução térmica de SO2 sobre MPGO, foi determinado um ???? de 103,9?1,8 kcal·mol-1 a 900 oC. O tratamento da MPGO por plasma frio em atmosfera de SO2 resultou na inserção exclusiva do SO2 como intermediário oxidado (pico em 168,7 eV na região S2p do espectro XPS). Tratamentos térmicos posteriores das amostras modificadas por plasma produziram evidências a respeito do mecanismo primário de inserção de SO2 na matriz. Choques térmicos a 600 e 400 oC em atmosfera de Ar produziram enxofre e dióxido de carbono, e o refluxo em CS2 (p.e. 46 oC) resultou na eliminação de enxofre e interconversão entre os intermediários sem descarboxilação, segundo espectros XPS e análise TGA acoplada com FTIR. A sequência de reação térmica (630 oC) seguida de tratamento por plasma ou reação térmica em temperatura mais baixa (200 oC) resultou na inserção de ambos os intermediários oxidados e não-oxidados. Como esses intermediários apresentam diferentes reatividades, reações de tiólise, aminólise e aminotiólise dos intermediários resultaram na inserção seletiva de fragmentos orgânicos na superfície do óxido de grafeno.<br> / Abstract : Graphene oxide (MPGO, C/O 1,53) was obtained from graphite microparticles by oxidation with strong acids and exfoliation at low temperature. Thermal reaction and plasma treatment under SO2 atmosphere resulted in the incorporation of different sulfur intermediates along with partial reduction of the matrix. The signal at 164.0 eV in the S2p region of XPS spectrum for MPGO treated with SO2 at 630 oC showed exclusive insertion of nonoxidized intermediate in the matrix. Kinetics of the thermal decarboxylation of the reduction of SO2 on MPGO at 900 oC showed a ???? equal to 103.9?1.8 kcal·mol-1. Nonthermal plasma treatment in SO2 atmosphere resulted in the insertion of SO2 only as oxidized intermediate (168.7 eV signal in the S2p region of XPS spectrum). Subsequent thermal treatments produced evidences of the primary mechanism of SO2 insertion. Short thermal shocks at 600 and 400 °C, under an Ar atmosphere, produced reduced sulfur and carbon dioxide, and reflux in CS2 (e.p. 46 oC) resulted in sulfur elimination and interconvertion between the intermediates with no decarboxylation, as shown by the XPS spectrum and TGA analysis coupled to FTIR. The sequence of thermal reaction (630 oC) followed by plasma treatment or thermal reaction in lower temperature (200 oC) inserted selectively both sulfur intermediates. Because oxidized and nonoxidized intermediates have different reactivities, thiolysis, aminolysis and aminothiolysis reactions of the intermediates resulted in selective insertions of organic moieties onto the graphene oxide surface.

SALES, B. M. C.; VALENTINI, A. Consumo de Dioxido de Carbono na Reforma do Metano com Síntese de Nanotubos de Carbono. 2012. 75 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2014-10-17T17:51:05Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_bmcsales.pdf: 5925182 bytes, checksum: b5aea998b726fe61a73b26cf1aadc558 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-10-30T19:07:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_bmcsales.pdf: 5925182 bytes, checksum: b5aea998b726fe61a73b26cf1aadc558 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-30T19:07:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_bmcsales.pdf: 5925182 bytes, checksum: b5aea998b726fe61a73b26cf1aadc558 (MD5) Previous issue date: 2012 / The consumption of greenhouse gas has been subject of research since its excessive liberation has been identified as a major cause of global warming observed in recent decades. In the academic the consumption of these gases emerges as a promising alternative to achieve the balance between its emissions and it’s consumption in order to minimize its atmospheric concentration. The reaction of the dry reforming of methane was studied by varying the reaction conditions (temperature and CH4/CO2 ratio) to obtain the most suitable reaction conditions (in the range employed), to promote the consumption of methane and carbon dioxide with production of synthesis gas (H2/CO) and to verify the characteristics of the deposited coke on the catalyst surface. The catalysts synthesized (Ni/SiO2, and Co/SiO2 NiCo/SiO2) were characterized by atomic absorption, fluorescence X-Ray, N2 adsorption isotherms, X-Ray diffraction and temperature programmed reduction. After the catalytic tests the samples were analyzed by temperature programmed oxidation, raman spectroscopy, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. The catalytic tests were conducted at different temperatures (550, 675 and 800°C) and reasons CH4/CO2 (0.5, 4.0 and 2.25) demonstrates the superiority of the performance sample NiCo/SiO2 catalyst and suggests that in specifics conditions (higher temperature and ratio CH4/CO2) it is possible to use carbon dioxide above 90% and production of synthesis gas with H2/CO ratio close to unity. Analysis by temperature programmed oxidation, as well as Raman spectroscopy, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy indicated the formation of carbon nanotubes multi-wall (MWNTs) and amorphous carbon. / O consumo de gases causadores do efeito estufa tem sido alvo de pesquisa, pois a sua liberação em excesso tem sido apontada como uma das principais causas do aquecimento global observado nas últimas décadas. O consumo destes gases surge no ambiente acadêmico como uma alternativa promissora no caminho do equilíbrio entre emissões e captação visando a diminuição da sua concentração na atmosfera. A reação de reforma a seco do metano foi estudada variando-se as condições reacionais (temperatura e razão CH4/CO2) de modo a obter a condição reacional mais indicada (na faixa empregada), para favorecer o consumo dos gases metano e dióxido de carbono com produção de gás de síntese (H2/CO), além de verificar as características do coque depositado na superfície do catalisador. Os catalisadores sintetizados (Ni/SiO2, Co/SiO2 e NiCo/SiO2) foram caracterizados por absorção atômica, fluorescência de raios-X, isotermas de adsorção de N2, difração de raios-X e redução em temperatura programada. Posteriormente aos testes catalíticos as amostras foram submetidas à análise por oxidação em temperatura programada, espectroscopia Raman, microscopia de transmissão e microscopia de varredura. Os testes catalíticos realizados em diferentes temperaturas (550, 675 e 800°C) e razões CH4/CO2 (0,5, 2,25 e 4,0) mostram relativa superioridade da amostra NiCo/SiO2 no desempenho catalítico e sugere que nas condições máximas (maior temperatura e razão CH4/CO2) é possível obter consumo de dióxido de carbono acima de 90% e produção de gás de síntese com razão H2/CO próximo da unidade. A análise por oxidação em temperatura programada, assim como a espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de transmissão e de varredura apontaram para a formação de nanotubos de carbono de parede múltipla (MWNTs) e carbono amorfo.

A presente tese descreve o resultados referentes ao desenvolvimento e otimização de novos fotocatalisadores a base de nanotubos (NTs) de TiO2 para a produção de H2 pela fotólise de soluções aquosas de alcoóis. A partir da anodização de chapas de Ti com eletrólitos a base de fluoretos, foi possível obter nanotubos com diâmetros controlados e comprimentos variáveis, somente controlando a tensão e tempos de anodização. A atividade fotocatalítica dos NTs de TiO2 puros foi otimizada pela variação do comprimento e da fase cristalina do TiO2. Os nanotubos com 1,4 μm e fase anatase se mostraram ótimos, produzindo 1,58 mol.h-1.cm-2 de H2. Cocatalisadores metálicos, os quais melhoram a eficiência dos fotocatalisadores, foram adicionados aos NTs através de duas metodologias diferentes: i)A decoração in situ de nanopartículas (NPs) de Au durante a anodização e ii) a decoração dos NTs com Pt e Au pelo método de sputtering. A decoração in situ foi eficiente, aumentando em ~30% a atividade fotocatalítica em relação aos nanotubos puros. Por sua vez, a deposição de Pt e Au por sputtering sobre os NTs aumentou 10x a produção de H2 a partir da fotólise de soluções aquosas de glicerina. Por fim, a caracterização dos cocatalisadores de Pt mostrou a presença de NPs ultrapequenas e também de átomos ou clusters na superfície dos tubos. A medida de eficiência quântica aparente da produção de H2 por fotocatalisadores contendo NPs de Pt produzidas por sputtering revelou que o sistema é um dos mais ativos já reportados até momento. / This thesis describes the results obtained regarding the development of new nanotubular TiO2 photocatalysts for the H2 production from aqueous alcohol solutions photolysis. By anodizing Ti foils in fluoride-based electrolytes, it was possible to obtain nanotubes (NTs) with controlled diameters and variable length, just by controlling the applied voltage and anodization times. Changing the length and crystaline phase of the semiconductor optimized the photocatalytic activity of the pure TiO2 nanotubes. The NTs with 1,4 μm and anatase phase showed to be optimum, producing H2 at 1.58 μmol.h-1.cm-2. Metallic cocatalysts, known as promoters of photocatalytic processes, were added to the NTs by two different methodologies: i) The in situ decoration of Au NPs during the anodization process and ii) the NTs decoration by sputtering Pt and Au targets over the NTs. The in situ decoration was efficient, increasing ~30 % of the photocatalytic activity by comparison with pure TiO2 NTs. On the other hand, the sputter deposition of Pt and Au over the NTs increased up to 10 x the H2 generation rate by the photolysis of aqueous glycerin solutions. Moreover, the Pt cocatalysts characterization showed the formation of ultra-small NPs and also “free” atoms and small clusters over the tubes surface. The apparent quantum efficiencies measured for the H2 production with photocatalyst with Pt NPs produced by sputtering revealed that the developed system is one of the most active reported in the literature so far.

Materiais superhidrofóbicos vêm sendo cada vez mais utilizados devido às inúmeras propriedades que acarretam na superfície, como de serem auto-limpantes, anti-corrosivos, anti-aderentes, dentre outras. Muitos pesquisadores vêm tentando modificar as superfícies poliméricas para obter tal estado de molhabilidade devido ao seu grande uso em diversas indústrias. O polipropileno (PP) e o polietileno (PE) são polímeros commodities com um elevado nível de produção onde muitas aplicações podem ser beneficiadas através do uso de superfícies superhidrofóbicas. Alguns produtos específicos podem se tornar disponíveis comercialmente após modificações superficiais. O objetivo deste trabalho foi modificar a superfície do PP e do PE através da aplicação de um recobrimento com nanopartículas (NPs) de dióxido de titânio (TiO2) funcionalizadas com compostos de organosilano para a obtenção de polímeros superhidrofóbicos. A metodologia se baseia através do método de imersão em uma única etapa, onde variações nos parâmetros experimentais, como o solvente da suspensão, o tempo de imersão, a concentração de NPs de TiO2 e a temperatura de imersão, permitiram o controle das propriedades superhidrofóbicas da superfície as quais foram analisadas e caracterizadas através das técnicas de WCA, MEV, FTIR-ATR, XPS, DRX e perfilometria óptica. Após a aplicação do recobrimento, superfícies com WCA≥150º foram facilmente obtidas pela imersão do substrato polimérico por poucos segundos em suspensões aquecidas com xileno. Propriedades superhidrofóbicas estática e dinâmica foram controladas com a dependência da concentração de -OH na superfície, onde concentrações maiores que 25% levam à superfícies superhidrofóbicas estáticas perdendo suas propriedades de auto-limpeza. Objetivando aumentar a adesão entre o substrato de PP e o recobrimento aplicado, tratamento com radiação ultravioleta (UV) foi utilizado para conferir ligações covalentes entre o nanorecobrimento aplicado e o substrato polimérico que até então eram inexistentes. Foi observado um aumento de mais de 80% na adesão para a superfície tratada por 1 h com radiação UV quando comparada com a superfície sem tratamento. Entretanto, após o tratamento com UV as superfícies perdiam suas características superhidrofóbicas. Ao se alternar ciclos de irradiação com UV e tratamento térmico, superfícies inteligentes de PP com nanorecobrimento são produzidas e a reversibilidade entre superhidrofilicidade e superhidrofobicidade pode ser facilmente controlada. Após três ciclos de tratamento, as superfícies atingiram os extremos de WCA, variando de 0º à 155º com tratamento fotoquímico e térmico, respectivamente. A metodologia desenvolvida para o preparo de superfícies superhidrofóbicas de PP e PE é simples e de baixo custo para expandir o processo. / Superhydrophobic materials are being increasingly used due to the many properties that cause on the surface, such as to be self-cleaning, anti-corrosive, anti-adherents, among others. Many research groups have been trying to modify polymer surfaces to obtain such state of wettability due to its potential uses in several industries. Polypropylene (PP) and polyethylene (PE) are commodities polymers with a very high production levels where many applications will benefit from non-wetting surfaces. Some specific products may have the potential to become commercially available after such surface modifications. The aim of this study was to modify the surface of PP and PE by coating with titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (NPs) functionalized with organosilanes compounds to obtain superhydrophobic polymers. The methodology is based in one-step dipping method, where the changes in the experimental parameters, such as suspension solvent, dipping time, TiO2 NPs concentration and dipping temperature allows the control of the superhydrophobic properties. The polymers surfaces were analyzed and characterized by WCA, SEM, FTIR-ATR, XPS, XRD and optical profilometry techniques. After the coatings, surfaces with WCA ≥ 150º were easily obtained by dipping the substrates for a few seconds in hot xylene suspensions. Static and dynamic superhydrophobic properties were controlled depending on the -OH surface concentration, where concentrations higher that 25% led to static superhydrophobic surfaces losing the self-cleaning properties. Aiming to increase the adhesion between the PP substrate and the applied coating, ultraviolet (UV) treatment was carried out to induce covalent bonds between the nanocoating and the substrate that were previously inexistent. An increase of more than 80% in the adhesion of the coating was observed for the PP substrates treated for 1 h with UV radiation when compared with untreated surface. However, after UV treatment, the surfaces lose their superhydrophobic characteristics. By switching between UV light illumination and soft thermal treatment, smart PP nanocomposite surfaces were produced, where the reversibility between superhydrophylicity and superhydrophobicity can be easily controled. After three cycles of photochemical-thermal treatments, surfaces reached the extremes of wettability achieving WCA of 0º and 155º by UV and thermal treatments respectively. The methodology used to prepare PP and PE superhydrophobic surfaces is simple and represents a potential low cost method for scale up the process.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-07Bitstream added on 2014-06-13T19:58:08Z : No. of bitstreams: 1 santana_jga_me_guara.pdf: 1891764 bytes, checksum: ab046e5fa746569839a1676ec343c884 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Este trabalho foi realizado com o objetivo de verificar a possível conformação de cerâmicas de dióxido de titânio (TiO2) utilizando proteína vegetal (soja) como agente ligante e elemento formador de poros. Para tanto, foram confeccionados corpos cerâmicos com diferentes composições de sólidos e variações nos percentuais de proteínas (extrato e proteína texturizada de soja). Como auxiliar de defloculação, com o intuito de reduzir as viscosidades das dispersões estudadas, utilizou-se a sacarose. A escolha destes materiais, além da já conhecida propriedade bactericida do dióxido de titânio, deveu-se a características tais como: baixo custo, não toxicidade, facilidade de obtenção e, principalmente, propriedades inertes, que conferiram ao produto final condição de uso, sem prováveis danos a saúde. Para melhor entendimento do comportamento das proteínas de soja, foram estudadas algumas propriedades reológicas destes materiais, puros ou em presença da sacarose. A caracterização das peças cerâmicas constou de medidas de rugosidade superficial e densidade aparente, além da verificação por meio de microscopia óptica. Os resultados obtidos permitiram conhecer as peculiaridades e comportamento das proteínas de soja, mostrando suas capacidades de conformação, além das características distintas que concedem aos materiais utilizados diferentes possibilidades de usos; enquanto as proteínas texturizadas são mais apropriadas para filtros domésticos ou membranas, o extrato de soja apresenta características mais adequadas para o desenvolvimento de cerâmicas utilizadas como isolantes térmicos. / The main purpose of this work was to verify the possible formation of titanium dioxide (TiO2) ceramics by using vegetable protein (soya bean) as a binder and pore forming element. Accordingly, ceramic specimens were made from different compositions of solids as well as variations in the percentage of proteins (soya essence and texturized soya). Saccharose was used as a dispersion agent in order to reduce the viscosities. Titanium dioxide and soya protein were particularly chosen. The former was for its bactericide property; the latter was due to its low cost, no toxicity, besides being easily acquired. However, the utmost feature is its inert property responsible for the perfect condition of use, probably without any health risks. In order to understand the function of soya proteins, some of their reological behavior were studied, either pure or when in presence of saccharose. The specimens studied were characterized by superficial roughness measurements, apparent density and the verification using optical microscopy. The results obtained showed the peculiarities, as well as the behavior of soya proteins, indicating their formation capacity. Besides this, it was also verified distinct properties that allow the use of soya proteins in different ways. Whereas the texturized soya is more appropriate for residencial filters or membranes, the soya essence presents better performance to the development of ceramics used as thermal insulating.

A presente tese descreve o resultados referentes ao desenvolvimento e otimização de novos fotocatalisadores a base de nanotubos (NTs) de TiO2 para a produção de H2 pela fotólise de soluções aquosas de alcoóis. A partir da anodização de chapas de Ti com eletrólitos a base de fluoretos, foi possível obter nanotubos com diâmetros controlados e comprimentos variáveis, somente controlando a tensão e tempos de anodização. A atividade fotocatalítica dos NTs de TiO2 puros foi otimizada pela variação do comprimento e da fase cristalina do TiO2. Os nanotubos com 1,4 μm e fase anatase se mostraram ótimos, produzindo 1,58 mol.h-1.cm-2 de H2. Cocatalisadores metálicos, os quais melhoram a eficiência dos fotocatalisadores, foram adicionados aos NTs através de duas metodologias diferentes: i)A decoração in situ de nanopartículas (NPs) de Au durante a anodização e ii) a decoração dos NTs com Pt e Au pelo método de sputtering. A decoração in situ foi eficiente, aumentando em ~30% a atividade fotocatalítica em relação aos nanotubos puros. Por sua vez, a deposição de Pt e Au por sputtering sobre os NTs aumentou 10x a produção de H2 a partir da fotólise de soluções aquosas de glicerina. Por fim, a caracterização dos cocatalisadores de Pt mostrou a presença de NPs ultrapequenas e também de átomos ou clusters na superfície dos tubos. A medida de eficiência quântica aparente da produção de H2 por fotocatalisadores contendo NPs de Pt produzidas por sputtering revelou que o sistema é um dos mais ativos já reportados até momento. / This thesis describes the results obtained regarding the development of new nanotubular TiO2 photocatalysts for the H2 production from aqueous alcohol solutions photolysis. By anodizing Ti foils in fluoride-based electrolytes, it was possible to obtain nanotubes (NTs) with controlled diameters and variable length, just by controlling the applied voltage and anodization times. Changing the length and crystaline phase of the semiconductor optimized the photocatalytic activity of the pure TiO2 nanotubes. The NTs with 1,4 μm and anatase phase showed to be optimum, producing H2 at 1.58 μmol.h-1.cm-2. Metallic cocatalysts, known as promoters of photocatalytic processes, were added to the NTs by two different methodologies: i) The in situ decoration of Au NPs during the anodization process and ii) the NTs decoration by sputtering Pt and Au targets over the NTs. The in situ decoration was efficient, increasing ~30 % of the photocatalytic activity by comparison with pure TiO2 NTs. On the other hand, the sputter deposition of Pt and Au over the NTs increased up to 10 x the H2 generation rate by the photolysis of aqueous glycerin solutions. Moreover, the Pt cocatalysts characterization showed the formation of ultra-small NPs and also “free” atoms and small clusters over the tubes surface. The apparent quantum efficiencies measured for the H2 production with photocatalyst with Pt NPs produced by sputtering revealed that the developed system is one of the most active reported in the literature so far.