Devido à elevada razão superfície/volume dos nanomateriais, estes apresentam propriedades únicas que são consequência das propriedades de suas superfícies. Para estabilizar as nanopartículas, as quais tendem ao crescimento para reduzir o excesso de energia, uma estratégia é a introdução de aditivos que segreguem na superfície e reduzam a energia de superfície. Neste trabalho, o sistema de importância tecnológica SnO2-TiO2 foi estudado. Nanopartículas de Sn1-xTixO2 (0,00 x 1,00) foram sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos. Difratogramas de raios X mostram que uma solução sólida com estrutura do tipo rutilo é obtida para x 0,90. A evolução dos parâmetros de rede, os espectros obtidos por perda de energia de elétrons (EELS) e os espectros no infravermelho coletados no modo de refletância difusa (DRIFT) sugerem a segregação do Ti4+ na superfície, que justifica a elevada solubilidade do Ti4+ no SnO2. Os espectros Raman são coerentes com a segregação, mostrando que, mesmo sem a formação de segunda fase, ocorrem regiões ricas em Ti. A segregação está relacionada também à redução do tamanho de cristalito e ao aumento da área de superfície específica devido à redução da energia de superfície (de 1,40 Jm-2 em x = 0,00 até 1,08 Jm-2 em x = 0,50) determinada por calorimetria de adsorção de água e coerente com os dados da calorimetria de dissolução. Para x 0,90, ocorre a formação da fase anatásio além do rutilo e os fenômenos de estabilização dos polimorfos podem ser explicados pela modificação da energia de superfície. Com base na caracterização feita, as atividades fotocatalíticas das nanopartículas foram avaliadas e foi verificado um aumento da eficiência devido à superior área de superfície das amostras aditivadas em relação às amostras puras. / Due to the high surface/volume ratio, nanomaterials have unique properties as a consequence of their surface properties. In order to stabilize the nanoparticles, which tend to grow to reduce their excess energy, one can introduce additives that are prone to segregate at the surfaces and reduce the surface energy. In this work, the technologically relevant SnO2-TiO2 system was studied. Sn1-xTixO2 (0.00 x 1.00) nanoparticles were synthesized by polymeric precursors method. X-ray diffraction patterns show that a rutile-structured solid solution is formed for x 0.90. Lattice parameters evolution, electron energy loss spectra (EELS) and diffuse reflectance infrared spectra (DRIFT) suggest a Ti4+ surface segregation, which explains the high Ti4+ solubility in SnO2. Raman spectra are in accord with the segregation, showing Ti-rich sites in the absence of a second crystalline phase. The segregation is also related to a decrease in the crystallite size and an increase in the surface area due to a decrease in the surface energy (from 1.40 Jm-2 for x = 0.00 to 1.08 Jm-2 for x = 0.50) determined by water adsorption calorimetry and consistent with drop solution calorimetry data. For x 0.90, the formation of anatase occurs in addition to rutile, and the polymorphic stability can be explained according to the surface energy modification. Based on these results, photocatalytic activity of the samples were evaluated, and an increase in the efficiency due to a higher surface area was observed for the samples containing additive compared to pure samples.

Submitted by ARILSON COSTA ALVES null (arilson33@hotmail.com) on 2016-12-06T18:59:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_prop_estrtuturais_eletronicas_b_PbO2_filmes_finos.pdf: 2808420 bytes, checksum: 6ced87859a7fdbd4de3e64c3b5472a0a (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-09T12:41:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alves_ac_me_ilha.pdf: 2808420 bytes, checksum: 6ced87859a7fdbd4de3e64c3b5472a0a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-09T12:41:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alves_ac_me_ilha.pdf: 2808420 bytes, checksum: 6ced87859a7fdbd4de3e64c3b5472a0a (MD5) Previous issue date: 2016-11-03 / O chumbo, em função de sua alta resistividade é mau condutor de eletricidade, sendo classificado como um metal semicondutor. Já os seus óxidos são muito utilizados na confecção de baterias automotivas, pelo seu comportamento condutor. Dos vários óxidos de chumbo que existem, o dióxido de chumbo (PbO2) é um dos que mais se destacam devido a suas aplicações. O β-PbO2 é um semicondutor com band gap estreito, que recebeu uma grande atenção ultimamente devido à sua potencial utilização como óxidos condutores transparentes (TCO). Os TCO são compostos que combinam as propriedades normalmente mutuamente excludentes da transparência e da condutividade. O desempenho óptico e elétrico dos TCO está intimamente ligado à estrutura de bandas e, desta forma, a distribuição periódica de potencial em um cristal. Neste trabalho procura-se compreender os fundamentos das propriedades elétricas macroscópicas do material β-PbO2 na forma de filmes finos. Para tanto, adotou-se abordagem da mecânica quântica baseada na Teoria do Funcional Densidade (DFT), com potencial híbrido B3LYP, implementada no código CRYSTAL09. Cálculos de estrutura de bandas e densidade de estados mostram que o band gap de filmes de β-PbO2 tendem para o gap do material na forma de bulk e cálculos de energia de superfície permitem concluir que sua face mais estável é a (110). / Lead, due to its high resistivity, is a poor conductor of electricity and is classified as a semiconductor. On the other hand their oxides are widely used in the manufacture of automotive batteries, because of its conductivity. β-PbO2 is a narrow band gap semiconductor which received great attention lately due to their potential use as a transparent conducting oxide (TCO). The TCO are compounds which combine transparency and conductivity, properties that normally do not coexist. The optical and electrical performance of the TCO are intimately connected to the band structure and thus the potential distribution in a periodic crystal. This work, seeks to contribute for understanding the fundamentals of macroscopic electrical properties of β-PbO2 material in the form of thin films. Therefore, it was adopted the quantum mechanics approach based on Density Functional Theory (DFT), with B3LYP hybrid potential, implemented in the CRYSTAL09 code. Band structure and density of states calculation show that the band gap of β-PbO2 films tend to the bulk band gapsurface energy calculations permit conclude that its most stable face is the (110).

Devido à elevada razão superfície/volume dos nanomateriais, estes apresentam propriedades únicas que são consequência das propriedades de suas superfícies. Para estabilizar as nanopartículas, as quais tendem ao crescimento para reduzir o excesso de energia, uma estratégia é a introdução de aditivos que segreguem na superfície e reduzam a energia de superfície. Neste trabalho, o sistema de importância tecnológica SnO2-TiO2 foi estudado. Nanopartículas de Sn1-xTixO2 (0,00 x 1,00) foram sintetizadas pelo método dos precursores poliméricos. Difratogramas de raios X mostram que uma solução sólida com estrutura do tipo rutilo é obtida para x 0,90. A evolução dos parâmetros de rede, os espectros obtidos por perda de energia de elétrons (EELS) e os espectros no infravermelho coletados no modo de refletância difusa (DRIFT) sugerem a segregação do Ti4+ na superfície, que justifica a elevada solubilidade do Ti4+ no SnO2. Os espectros Raman são coerentes com a segregação, mostrando que, mesmo sem a formação de segunda fase, ocorrem regiões ricas em Ti. A segregação está relacionada também à redução do tamanho de cristalito e ao aumento da área de superfície específica devido à redução da energia de superfície (de 1,40 Jm-2 em x = 0,00 até 1,08 Jm-2 em x = 0,50) determinada por calorimetria de adsorção de água e coerente com os dados da calorimetria de dissolução. Para x 0,90, ocorre a formação da fase anatásio além do rutilo e os fenômenos de estabilização dos polimorfos podem ser explicados pela modificação da energia de superfície. Com base na caracterização feita, as atividades fotocatalíticas das nanopartículas foram avaliadas e foi verificado um aumento da eficiência devido à superior área de superfície das amostras aditivadas em relação às amostras puras. / Due to the high surface/volume ratio, nanomaterials have unique properties as a consequence of their surface properties. In order to stabilize the nanoparticles, which tend to grow to reduce their excess energy, one can introduce additives that are prone to segregate at the surfaces and reduce the surface energy. In this work, the technologically relevant SnO2-TiO2 system was studied. Sn1-xTixO2 (0.00 x 1.00) nanoparticles were synthesized by polymeric precursors method. X-ray diffraction patterns show that a rutile-structured solid solution is formed for x 0.90. Lattice parameters evolution, electron energy loss spectra (EELS) and diffuse reflectance infrared spectra (DRIFT) suggest a Ti4+ surface segregation, which explains the high Ti4+ solubility in SnO2. Raman spectra are in accord with the segregation, showing Ti-rich sites in the absence of a second crystalline phase. The segregation is also related to a decrease in the crystallite size and an increase in the surface area due to a decrease in the surface energy (from 1.40 Jm-2 for x = 0.00 to 1.08 Jm-2 for x = 0.50) determined by water adsorption calorimetry and consistent with drop solution calorimetry data. For x 0.90, the formation of anatase occurs in addition to rutile, and the polymorphic stability can be explained according to the surface energy modification. Based on these results, photocatalytic activity of the samples were evaluated, and an increase in the efficiency due to a higher surface area was observed for the samples containing additive compared to pure samples.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work a single column model is implemented, aiming primarily to simulate the Stable Boundary Layer (SBL). The model is composed of prognostic equations for the potential temperature, specific humidity and the wind components. A prognostic equation for the turbulent kinetic energy (TKE) is also used. The turbulent fluxes are approximated from diffusion coefficients that are directly proportional to TKE and to the turbulent mixing length, with a adjustable proportionality factor. To estimate the turbulent mixing lengths, four different parametrizations from the literature are considered. First, a stable case in the Arctic is simulated, then the model is adjusted to reproduce previously published Large Eddy Simulations (LES) results for the same case. After the calibration, the model is validated through a comparison with observed nocturnal data, from tethered balloon soundings performed at a deforested area in the Amazon region, in the months of July and October 2001 and November 2003. The temporal evolution of potential temperature and specific humidity vertical profiles are simulated and compared to the observations from 13 different nights. The performance of the different formulations is evaluated through a statistic analysis for all nights. Potential temperature profiles were better represented by the model than specific humidity ones. In spite being able to reproduce different stability conditions, the model represented the most stable nights better. Finally, the model was coupled to a surface energy budget scheme and for these simulations the initial conditions from the night of 28 July 2001 were used. The scheme was used to evaluate how the simulated atmospheric variables depend on the wind intensity at the top of the vertical domain for the different formulations and with or without the energy budget scheme being added. / Neste trabalho é implementado um Modelo de Coluna Simples, com o intuito de simular a Camada Limite Estável (CLE). O modelo é composto por equações prognósticas para a temperatura potencial, umidade específica e para as componentes horizontais do vento, além de uma equação prognóstica para a energia cinética turbulenta (ECT). Os fluxos turbulentos são aproximados por coeficientes de difusão que são diretamente proporcionais à ECT e ao comprimento de mistura turbulenta, de forma que o coeficiente de proporcionalidade é um fator ajustável. Para estimar os comprimentos de mistura turbulentos são utilizadas quatro diferentes parametrizações encontradas na literatura. Primeiramente, é simulado um caso estável no Ártico, sendo o modelo ajustado de forma a produzir resultados próximos aos da Simulação dos Grandes Turbilhões (LES), obtidos por outros autores para o mesmo caso. Realizados os ajustes, o modelo é validado através da comparação com dados noturnos, obtidos por sondagens de balão cativo realizadas em um sítio experimental localizado numa área desmatada da região Amazônica, nos meses de julho e outubro de 2001 e de novembro de 2003. São simulados os perfis verticais de temperatura potencial e de umidade específica e comparados com as observações de 13 diferentes noites. A avaliação do desempenho das diferentes formulações utilizadas é feita através de uma análise estatística, utilizando dados de todas as noites. Observou-se, que os perfis verticais de temperatura potencial foram melhor representados do que os de umidade específica. Embora o modelo tenha sido capaz de reproduzir as diferentes condições de estabilidade, as noites mais estáveis foram melhor simuladas. Finalmente, é acrescentado um esquema que resolve o balanço de energia em superfície ao modelo, sendo utilizadas para este fim as condições iniciais da noite de 28 de julho de 2001. Este esquema foi utilizado para avaliar como as variáveis atmosféricas simuladas dependem da intensidade do vento no topo do domínio vertical, para as diferentes formulações analisadas e com ou sem a utilização do balanço de superfície.

Orientador: Rogério Pinto Mota / Resumo: Neste trabalho foram produzidos filmes finos de polímeros a partir da técnica de polimerização a plasma dos monômeros dietilenoglicol dimetil-eter (diglime), 2-metil-2-oxazolina (oxazolina) e da mistura de etilenodiamina (EDA) e o gás acetileno (C2H2), obtidos em baixa pressão. Esses materiais podem possuir um conjunto de características que são necessárias para aplicações na área da biomedicina. Os plasmas foram analisados por meio das técnicas de sonda de Langmuir (LP) e de espectroscopia ótica de emissão (OES). A caracterização dos polímeros foi realizada por meio das técnicas de medidas de ângulo de contato e energia de superfície (AC e ES), microscopia de força atômica (AFM), microscopia confocal (MC) e espectroscopia infravermelha por transformada de Fourier (FTIR). As características dos plasmas foram correlacionadas às propriedades dos polímeros a fim de se obter informações sobre os processos de polimerização, objetivando que o processo de produção de materiais com características desejáveis seja feito de forma controlada. Foram observadas temperaturas eletrônicas de elétrons frios entre 0,2 e 1,6 eV, e as densidades de plasmas foram da ordem de 10^15 m^-3. O comportamento da temperatura eletrônica em função da pressão de operação e da potência aplicada aos plasmas foi relacionado à produção de espécies CH, CO e Hα em plasmas de diglime, CH, CN, CO e NH em plasmas de 2-metil-2-oxazolina e CH, CN e NH em plasmas da mistura de EDA e C2H2. A participação dessas espécies... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Plasma polymers obtained by plasma polymerization of diethyleneglycol dimethyl-ether (diglyme), 2-methyl-2-oxazoline (oxazoline) and the mixture of ethylenediamine (EDA) with acetylene (C2H2) were produced in low pressure conditions. These materials might have a set of essential properties to biomedical applications. The plasmas were analyzed by Langmuir probe technique (LP) and optical emission spectroscopy (OES) techniques. Polymer characterization was performed by contact angle and surface energy analysis (AC and ES), atomic force microscopy (AFM), confocal microscopy (MC) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). In order to obtain details of polymerization process, plasma characteristics were correlated to polymers properties in order to control the production of materials with desired characteristics. The cold electron temperatures were observed between 0.2 and 1.6 eV and the plasmas densities about 10-15 m -3 . The electronic temperature behavior was analyzed as a function of operating pressure and applied power. This behavior was linked to production of CH, CO and Hα species in diglyme plasmas, CH, CN, CO and NH in 2- methyl-2-oxazoline plasmas and CN, CH and NH species in plasmas of EDA and C2H2 mixture. The mean roughness investigation, the bonds observed by FTIR technique and the deposition rates revealed the role of these species on polymerization processes. The CO species in diglyme plasmas and CN species in plasmas of EDA and C2H2 mixture were responsi... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor