Bio-nanohybrid materials based on the combination of biomolecules and inorganic supports are interesting by their versatile applications in regenerative medicine, drug delivery, bio-engineering and catalysis. In that context, understanding of organic/inorganic interactions offers an important key to design new and more complex bio-systems with modified interactions. In this thesis, amino acids and synthesised poly-amino acids were immobilised in hydrotalcite-like materials under green, controllable and efficient protocols. Additionally, these nanohybrid materials were used as heterogenized catalysts exhibiting high catalytic activity and selectivity in comparison with their counterpart components. All result data showed that the location and nature of the immobilization had an important role in the final chemical properties; moreover, this novel bio-nanohybrid material exhibited excellent synergistic behaviour which was unique for each material and could be modified according with the reaction requirements. All novel bio-nanohybrid materials were easily synthesised, recovered and, in some cases, reused without appreciable deactivation. / Materiales bio-nanohíbridos compuestos por la combinación de biomoléculas y soportes inorgánicos son interesantes por sus versátiles aplicaciones en medicina regenerativa, transporte de medicamentos, bio-ingeniería y catálisis. En este contexto, el entendimiento de las interacciones orgánico/inorgánicas ofrece importante información para el diseño de nuevos y más complejos bio-sistemas con interacciones modificadas. En esta tesis, amino ácidos y poli-amino ácidos sintéticos fueron inmovilizados en materiales tipo hidrotalcita a través de eficientes y controlables protocolos amigables con el medioambiente. Adicionalmente, estos materiales fueron usados como catalizadores heterogeneizados mostrando alta actividad y selectividad en comparación con sus componentes de partida. En este sentido, la localización y naturaleza de la interacción tuvo un importante rol en las propiedades catalíticas finales; además, estos novedosos materiales mostraron un excelente comportamiento sinérgico el cual fue único y pudo ser modificado de acuerdo a las necesidades en reacción. Todos los materiales bio-nanohíbirdos fueron sintetizados y recuperados con facilidad del medio de reacción y en algunos casos fueron reutilizados sin desactivación apreciable.

This work focuses on methane and ethanol conversion to hydrogen in the presence of a catalyst in order to increase the selectivity of the desired product (H₂) and reduce carbon monoxide emission and coke formation. Two kinds of active phase were used (copper and ruthenium) and impregnated on calcined hydrotalcites CoₓMg₆₋ₓAl₂ in order to be evaluated in the methane and ethanol steam reforming reactions. For both reactions, the influence of several factors was evaluated in order to adjust the reaction parameters. It has been shown that catalysts performances for the reforming reactions depend on the content of cobalt and magnesium. High cobalt content enhanced the catalytic activity. 1Ru/Co₆Al₂ catalyst presented the highest activity and stability in the methane steam reforming reaction among the other industrial and prepared catalysts even under a low GHSV and with no hydrogen pretreatment. Reduced ruthenium and cobalt were detected after the reaction by XRD. EPR technique was able to detect negligible amount of two kinds of carbonaceous species formed during the reaction : coke and carbon. On the other hand, 5Cu/Co₆Al₂ catalyst revealed the highest hydrogen productivity in the ethanol steam reforming reaction. However, it suffers from coke formation that deactivated the catalysts after few hours. 5Cu/Co₂Mg₄Al₂ catalyst showed a much lower quantity of carbonaceous species with no deactivating during 50 hours due to the basic character of the magnesium oxide phase present in the support.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Partículas nanoestruturadas têm sido amplamente utilizadas como carga de reforço em matrizes elastoméricas, sendo substitutos eficazes das cargas convencionais, já consagradas, como o negro de fumo, mica, sílica. Em especial, as argilas têm mostrado grande potencial ao que se refere a melhor dispersão na matriz polimérica, em função de sua elevada razão de aspecto. Dentro do vasto universo de argilominerais, as argilas aniônicas, também conhecidas hidróxido duplo lamelar (HDL), apresentam como vantagem a possibilidade de ser projetada estruturalmente para as mais diversas finalidades, ao se modificar os ânions ou os cátions, ou até mesmo combiná-los na estrutura lamelar. E dentre os métodos existentes para se preparar compósitos a base de elastômero/argila, a co-coagulação do látex, é uma forma bastante eficaz e economicamente viável, uma vez que a borracha obtida após processo de coagulação já contém a carga incorporada. Este trabalho se dedicou a avaliar o processo de co-coagulação do látex de NBR e HDL, visando a obtenção de nanocompósitos. Para tanto HDL de composição Mg/Al-CO3 foi modificado com ânions DS, DBS e ST e foram preparadas suspensões aquosas, utilizando como ferramentas de dispersão ultraturrax e ultrassom de ponteira. As variáveis de processo avaliadas foram tipo e teor de HDL, tempo de mistura látex/suspensão aquosa de HDL, quantidade de coagulante e velocidade de agitação. Por fim, os coágulos obtidos foram formulados para avaliar a influência dos HDL na cinética de vulcanização e também para determinação das propriedades mecânicas convencionais. Os resultados obtidos comprovaram que a metodologia de dispersão de hidrotalcita ao látex nitrílico de modo prévio ao processo de coagulação é uma alternativa viável para a obtenção de nanocompósitos. O uso do ultrassom de ponteira como ferramenta na dispersão aquosa de HDL contribuiu para maior estabilidade da suspensão e o ajuste nos parâmetros do sistema de coagulação, levaram a obtenção de grumos uniformes do ponto de vista macroscópico e microscópico. As micrografias dos coágulos não vulcanizados obtidas por MEV-FEG confirmaram as informações apuradas a partir dos difratogramas de raios-X que apontou a formação de um sistema parcialmente esfoliado, em função da ausência dos picos característicos da hidrotalcita, além de indicarem a coexistência de partículas em dimensões micrométrica a nanométricas em uma mesma estrutura. A composição química do HDL, com a presença de átomos de magnésio e alumínio combinados com grupos hidroxila favoreceu a redução tanto o tempo de indução como de pré-cura. As propriedades mecânicas que se mostraram mais sensíveis ao grau de dispersão da carga foram a dureza, a deformação permanente à compressão (DPC) e o módulo de tração a 300% de deformação (E300), em especial para os compósitos contendo 10% m/m de HDL natural e modificado com estearato. A resistência à chama dos nanocompósitos de NBR-HDL vulcanizados apresentou um ligeiro aumento quando comparados à NBR pura, visto que esta é uma característica própria da hidrotalcita, decorrente da sua composição química / Nanostructured particles have been widely used as a reinforcing filler in rubber matrices and effective substitutes for, already established conventional fillers such as carbon black, mica and silica. In particular, clays have shown great potential when it comes better dispersed in the polymeric matrix due to its high aspect ratio. Within the vast universe of clay minerals, anionic clays, also known as layered double hydroxide (LDH), have the advantage of being able to be structurally designed for many different purposes, by modifying the anions or cations, or even combine them into lamellar structure. Among the existing methods to prepare elastomer-clay composites, the latex co-coagulation is an effective and economically viable, since method the rubber obtained after the coagulation process already contains the incorporated filler. This work was dedicated to evaluate the co-coagulation of NBR latex and LDH, aiming to obtain nanocomposites. This way, LDH with Mg/Al-CO3 composition was modified with anions dodecyl sulphate, dodecyl-benzene-sulphonate and stearate aqueous suspensions were prepared using ultraturrax as dispersion tools and the ultrasound probe. The process variables were evaluated in type and content of LDH, mixing time latex / aqueous suspension of LDH, quantity of coagulant and mixins speed. Finally, the clots obtained were formulated to verify the effect of LDH on the kinetics of vulcanization, and also for conventional determination of mechanical properties. The results obtained proved that the methodology of dispersion of the hydrotalcite in nitrile latex prior to the coagulation process is a viable alternative for obtaining nanocomposite. The use of ultrasound probe as a tool in the aqueous dispersion of LDH contributed to higher stability of the suspension and the adjusting the parameters of the coagulation system, led to obtainment of uniform clots of macroscopic and microscopic point of view. The micrographs of the clots obtained by SEM-FEG confirmed the information collected from the X-ray diffraction that showed the formation of a partially exfoliated system, due to the absence of the characteristic peaks of hydrotalcite, and indicated the coexistence of particles dimensions micrometric the nanometric within the same structure. The chemical composition of LDH in the presence of atoms of magnesium and aluminum combined with hydroxyl groups favored the reduction of both the induction time as pre-curing. The mechanical properties were more sensitive to the degree of dispersion of the charge were hardness, compression set, and tensile modulus at 300% strain (E300), particularly for composites containing 10% w/m for natural LDH and LDH modified with stearate. The flame resistance of nanocomposites NBR-LDH vulcanizates increased slightly compared to pure NBR, since this is a characteristic of hydrotalcite, due to its chemical composition

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Partículas nanoestruturadas têm sido amplamente utilizadas como carga de reforço em matrizes elastoméricas, sendo substitutos eficazes das cargas convencionais, já consagradas, como o negro de fumo, mica, sílica. Em especial, as argilas têm mostrado grande potencial ao que se refere a melhor dispersão na matriz polimérica, em função de sua elevada razão de aspecto. Dentro do vasto universo de argilominerais, as argilas aniônicas, também conhecidas hidróxido duplo lamelar (HDL), apresentam como vantagem a possibilidade de ser projetada estruturalmente para as mais diversas finalidades, ao se modificar os ânions ou os cátions, ou até mesmo combiná-los na estrutura lamelar. E dentre os métodos existentes para se preparar compósitos a base de elastômero/argila, a co-coagulação do látex, é uma forma bastante eficaz e economicamente viável, uma vez que a borracha obtida após processo de coagulação já contém a carga incorporada. Este trabalho se dedicou a avaliar o processo de co-coagulação do látex de NBR e HDL, visando a obtenção de nanocompósitos. Para tanto HDL de composição Mg/Al-CO3 foi modificado com ânions DS, DBS e ST e foram preparadas suspensões aquosas, utilizando como ferramentas de dispersão ultraturrax e ultrassom de ponteira. As variáveis de processo avaliadas foram tipo e teor de HDL, tempo de mistura látex/suspensão aquosa de HDL, quantidade de coagulante e velocidade de agitação. Por fim, os coágulos obtidos foram formulados para avaliar a influência dos HDL na cinética de vulcanização e também para determinação das propriedades mecânicas convencionais. Os resultados obtidos comprovaram que a metodologia de dispersão de hidrotalcita ao látex nitrílico de modo prévio ao processo de coagulação é uma alternativa viável para a obtenção de nanocompósitos. O uso do ultrassom de ponteira como ferramenta na dispersão aquosa de HDL contribuiu para maior estabilidade da suspensão e o ajuste nos parâmetros do sistema de coagulação, levaram a obtenção de grumos uniformes do ponto de vista macroscópico e microscópico. As micrografias dos coágulos não vulcanizados obtidas por MEV-FEG confirmaram as informações apuradas a partir dos difratogramas de raios-X que apontou a formação de um sistema parcialmente esfoliado, em função da ausência dos picos característicos da hidrotalcita, além de indicarem a coexistência de partículas em dimensões micrométrica a nanométricas em uma mesma estrutura. A composição química do HDL, com a presença de átomos de magnésio e alumínio combinados com grupos hidroxila favoreceu a redução tanto o tempo de indução como de pré-cura. As propriedades mecânicas que se mostraram mais sensíveis ao grau de dispersão da carga foram a dureza, a deformação permanente à compressão (DPC) e o módulo de tração a 300% de deformação (E300), em especial para os compósitos contendo 10% m/m de HDL natural e modificado com estearato. A resistência à chama dos nanocompósitos de NBR-HDL vulcanizados apresentou um ligeiro aumento quando comparados à NBR pura, visto que esta é uma característica própria da hidrotalcita, decorrente da sua composição química / Nanostructured particles have been widely used as a reinforcing filler in rubber matrices and effective substitutes for, already established conventional fillers such as carbon black, mica and silica. In particular, clays have shown great potential when it comes better dispersed in the polymeric matrix due to its high aspect ratio. Within the vast universe of clay minerals, anionic clays, also known as layered double hydroxide (LDH), have the advantage of being able to be structurally designed for many different purposes, by modifying the anions or cations, or even combine them into lamellar structure. Among the existing methods to prepare elastomer-clay composites, the latex co-coagulation is an effective and economically viable, since method the rubber obtained after the coagulation process already contains the incorporated filler. This work was dedicated to evaluate the co-coagulation of NBR latex and LDH, aiming to obtain nanocomposites. This way, LDH with Mg/Al-CO3 composition was modified with anions dodecyl sulphate, dodecyl-benzene-sulphonate and stearate aqueous suspensions were prepared using ultraturrax as dispersion tools and the ultrasound probe. The process variables were evaluated in type and content of LDH, mixing time latex / aqueous suspension of LDH, quantity of coagulant and mixins speed. Finally, the clots obtained were formulated to verify the effect of LDH on the kinetics of vulcanization, and also for conventional determination of mechanical properties. The results obtained proved that the methodology of dispersion of the hydrotalcite in nitrile latex prior to the coagulation process is a viable alternative for obtaining nanocomposite. The use of ultrasound probe as a tool in the aqueous dispersion of LDH contributed to higher stability of the suspension and the adjusting the parameters of the coagulation system, led to obtainment of uniform clots of macroscopic and microscopic point of view. The micrographs of the clots obtained by SEM-FEG confirmed the information collected from the X-ray diffraction that showed the formation of a partially exfoliated system, due to the absence of the characteristic peaks of hydrotalcite, and indicated the coexistence of particles dimensions micrometric the nanometric within the same structure. The chemical composition of LDH in the presence of atoms of magnesium and aluminum combined with hydroxyl groups favored the reduction of both the induction time as pre-curing. The mechanical properties were more sensitive to the degree of dispersion of the charge were hardness, compression set, and tensile modulus at 300% strain (E300), particularly for composites containing 10% w/m for natural LDH and LDH modified with stearate. The flame resistance of nanocomposites NBR-LDH vulcanizates increased slightly compared to pure NBR, since this is a characteristic of hydrotalcite, due to its chemical composition

Orientador: Renato Sprung / Tese doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T18:06:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Villanueva_SandraBizarriaLopes_D.pdf: 2768871 bytes, checksum: ec40bbcbf8152a8c34f6d7fdd395af83 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Materiais do tipo hidrotalcita foram sintetizados, calcinados e caracterizados, assim como utilizados na conversão catalítica de etanol. As sínteses foram realizadas com razões molares AI/(AI + Mg) iguais a 0,20; 0,25 e 0,33; em todos os casos os difratogramas de raios-X demonstraram que, efetivamente, fases de hidrotalcitas tinham sido obtidas. Esses materiais apresentaram áreas superficiais BET de cerca de 50 a 70 m2.g-l, à exceção da hidrotalcita sintetizada com agentes precipitantes contendo amônio, em que a área superficial foi de cerca de 7 m2g -I. A quimissorção de CO2 desses materiais revelou que hidrota1citas calcinadas são sólidos básicos e tal basicidade relaciona-se com o teor de magnésio substituído e também com a temperatura de ca1cinação. Os testes catalíticos foram realizados a temperaturas de 3000 C a 4000 C e verificou-se o aumento da taxa de reação com o incremento da temperatura. Os produtos de condensação éter etílico e nbutanol foram obtidos em maior proporção. Hidrotalcitas da série sódio apresentaram maior rendimento de n-butanol independentemente do teor de alumínio presente na amostra. Todas as amostras utilizadas apresentaram, a baixas conversões, quantidades significativas de n-butanol, o que pode indicar que, além da via de condensação aldólica, a formação desse produto também ocorre via condensação direta do etanol, ou seja, sem a dessorção para a fase gasosa da molécula de acetaldeído. Testes catalíticos comparativos realizados com óxido de magnésio e alumínio resultaram principalmente em acetaldeído e etileno, respectivamente. Traços de n-butanol foram identificados no óxido de magnésio quando testado a 4000 C, e éter etílico foi observado em maior quantidade no óxido de alumínio quando testado a 3000 C / Abstract: Hydrotalcites-like materiaIs were prepared, calcined and characterized as well as used in the catalytic reaction of ethanol. The synthesis were perfonned with AI/(AI + Mg) ratios of 0.20; 0.25 and 0.33; in all cases the x-ray showed hydrotalcites phases. These materiaIs resulted in BET areas of 50 at 70 m2.g-1, except for the hydrotalcite synthesized with NH3, that resulted in a BET area 00 m2g-1. The CO2 chemisorption on these materiaIs revealed that calcined hydrotalcites are basic catalysts and their basicity was related to the quantity of substituted magnesium and to the calcination temperature. The catalytic reactions were performed at 300, 350 and 4000 C; the reaction rate increasing with reaction temperature. The main reaction products identified were ether and n-butanol. The hydrotalcite synthesized with cation sodium presented the highest yield of n-butanoI independent of aluminum content present in the samples. The results of Iow conversions showed significant yield of n-butanoI, and this could indicate that the formation of that product occurs by aldoI condensation and aIso by straight condensation of ethanoI molecule, without acetaldehyde desorption to gas fase. Comparative catalytic tests performed with MgO and AI203 showed acetaldehyde and ethylene predominantly as reaction products. Traces of n-butanoI were identified with MgO when the reaction occurred at 4000 C, and ether was identified with AI203 when the reaction occurred at 3000 C / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

A utilização de combustíveis fósseis é um problema a ser contornado visto que sua utilização gera problemas ambientais tais como o aumento do efeito estufa. Como combustível alternativo, ganha destaque o hidrogênio, o qual pode ser utilizado em células à combustível, gerando energia e apenas água como sub-produto. Uma forma de produção de hidrogênio é a partir da reforma a vapor do bio-óleo, proveniente da pirólise da biomassa. Devido à complexidade do bio-óleo, compostos modelo, como o ácido acético e acetol, vêm sendo estudados nos sistemas reacionais. Neste trabalho, estudou-se a reação de reforma a vapor do acetol para obtenção de H2 utilizando-se catalisadores baseados em Ni0 e Co0 derivados de hidróxidos duplos lamelares (HDLs), também chamados de compostos do tipo hidrotalcita. Os HDLs foram sintetizados pelo método de coprecipitação. Análise de difração de raios X (DRX) mostraram a formação dos HDLs e os diferentes teores de Al3+ nas lamelas foram observados através da técnica de espectroscopia na região do infravermelho. Espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDX) indicou que os catalisadores derivados de HDLs calcinados a 750°C possuem quantidades reais de metais ativos próximas aos valores nominais e que possuem diferentes teores de Mg2+. As análises de TPR-H2 mostraram a redução das fases óxidas presentes em altas temperaturas, devido a formação de solução sólida MgNiO2, MgCoO2 e fases espinélios. Nos ensaios catalíticos, catalisadores baseados em Ni0 se mostraram mais seletivos para H2 enquanto que os baseados em Co0 foram mais seletivos para o eteno e compostos líquidos. Ainda, observou-se a tendência de maior seletividade para H2 quanto maior o teor de Mg2+ no catalisador. Para os catalisadores derivados de HDL´s calcinados a 600°C, as caracterizações mostraram resultados semelhantes aos calcinados a 750°C, evidenciando a facilidade de formação das soluções sólida para estes compostos do tipo HDL´s. Para estas amostras também ficou evidenciado que maiores teores de Mg2+ nos catalisadores facilitam a conversão em H2 na reforma a vapor do acetol, o que pode estar associado a propriedade basicidade, que foi quantificada através de termo-dessorção programada de CO2 (TPD-CO2). / The use of fossil fuels is a problem to be circumvented, since its use generates environmental problems such as the increase of the greenhouse effect. As an alternative fuel, hydrogen is highlighted, which can be used in fuel cells, generating energy without the emission of polluting gases. One form of hydrogen production is from the steam reforming of the bio-oil, from the pyrolysis of the biomass. Due to the complexity of the bio-oil, model compounds, present in greater quantity, such as acetic acid and acetol have been studied individually. In this work, the reaction of steam reforming of the acetol to obtain H2 was carried out using catalysts based on Ni0 and Co0 derived from lamellar double hydroxides (HDLs), also called hydrotalcite like compounds. HDLs were synthesized by the coprecipitation method. X-ray diffraction (XRD) analysis showed the formation of HDLs and different Al3+ contents in the lamellae, as well as the Fourier transform infrared spectroscopy technique. X-ray dispersive energy spectroscopy (EDS) has indicated that the catalysts derived from HDLs calcined at 750°C have real amounts of active metals close to the nominal values and that have different levels of Mg2 + and Al3+. The TPR-H2 analysis showed that the reduction of Ni2+ and Co2+ occurs at high temperatures due to the formation of solid solutions MgNiO2, MgCoO2, and spinel phases. In the catalytic tests, Ni2+ based catalysts were more selective for H2, while Co0 based catalysts were more selective for liquid compounds such as acetone. Also, the tendency of greater selectivity for H2 was observed when the Mg2+ content in the catalyst was higher. For the catalysts derived from HDL\'s calcined at 600°C, the characterizations showed results similar to those calcined at 750°C, evidencing the difficult reducibility of oxides derived from HDL\'s. For these catalysts, it was also observed that higher Mg2+ contents facilitate the conversion to H2 in the steam reforming of the acetol, which may be associated with the basicity of the material, which was quantified by means of programmed thermodesorption of CO2 (TPD-CO2).

Catalisadores ativos e estáveis, preparados a partir dos hidróxidos duplos lamelares (HDLs) contendo os cátions Ni2+, Zn2+, Al3+ e Zr4+(NiZn-Al, NiZn-AlZr e NiZn-Zr), foram avaliados na reação de reforma seca do metano. Os precursores foram caracterizados por difração de raios X, confirmando a formação das fases para as amostras de NiZn-Al e NiZn-AlZr. As espectroscopias no infravermelho/Raman elucidaram a ocorrência dos ânions (CO32-) e das moléculas de água na intercamada. A Fisissorção de nitrogênio ( método de BET) determinou a presença de poros e a área superficial específica. As formas das isotermas foram do tipo IV, de acordo com a IUPAC, e representa uma estrutura mesoporosa. A análise termogravimétrica foi utilizada para determinar a temperatura de calcinação dos precursores para obtenção dos catalisadores e as temperaturas utilizadas foram 550 °C, 650 °C e 750 °C. Os resultados de difração de raios X dos catalisadores apresentaram uma mistura de óxidos binários (NiO, ZnO, ZrO2 e Al2O3) e óxidos ternários (NiAl2O4 e ZnAl2O4). As fases de espinélios foram observadas nos catalisadores obtidos a 650°C (Ni/ZnAl-6 e Ni/ZnAlZr-6) e 750°C (Ni/ZnAl-7 e Ni/ZnAlZr-7). A redução a temperatura programada de hidrogênio (TPR-H2) forneceu informações sobre a redução do catalisador. Os resultados exibiram interações entre a fase ativa com as outras fases presentes no intervalo entre 350 - 800 °C, enquanto que a dessorção àtemperatura programada de CO2 (DTP-CO2) mostrou que os catalisadores possuem sítios básicos fracos. Ademais, os catalisadores foram caracterizados por fisissorção de nitrogênio, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman e basicidade usando um indicador de Hammett. O desempenho dos catalisadores foi avaliado na reação de reforma seca do metano utilizando uma razão molar de alimentação de CH4: CO2 = 1,5:1,0; a fim de simular a composição do biogás. Os resultados mostraram uma maior conversão para o CO2 em todos os catalisadores investigados, o que pode ser atribuído ao maior teor de CH4 alimentado. Além disso, é importante ressaltar a contribuição dos sítios básicos presentes nas amostras, o que pode também contribuir para a conversão do CO2. A maior conversão de CH4 foi observada para os catalisadores tratados a 750 °C. Após as reações, foi observada a formação de carbono grafite sobre todos os catalisadores, com menor percentual para a amostra Ni/ZnAl, calcinadas a 550 °C e 650 °C, e Ni/ZnZr-7, calcinada a 750 °C. Finalmente, os catalisadores calcinados a 650 °C e 750 °C também foram ativados na temperatura de 750°C e os resultados reacionais mostraram que essa temperatura favoreceu o processo de aglomeração e, portanto, promoveu baixas conversões para o CH4 e CO2. / Active and stable catalysts, prepared from the lamellar double hydroxides (HDLs) containing the cations Ni2 +, Zn2 +, Al3 + and Zr4 + (NiZn-Al, NiZn-AlZr and NiZn-Zr) were evaluated in the dry reforming reaction of methane. The precursors were characterized by X-ray diffraction method, confirming the formation of phases for NiZn-Al and NiZn-AlZr samples. Infrared / Raman spectroscopies elucidated the occurrence of anions (CO32-) and water molecules in the interlayer. Nitrogen physisorption (BET method) determined the presence of pores and the specific surface area. The shape of the isotherms were type IV, according to the IUPAC, representing a mesoporous structure. The thermogravimetric analysis was used to determine the calcination temperature of the precursors to obtain the catalysts and the temperatures used were 550 ° C, 650 ° C and 750 ° C. The X-ray diffraction results of the catalysts showed a mixture of binary oxides (NiO, ZnO, ZrO2 and Al2O3) and ternary oxides (NiAl2O4 and ZnAl2O4). The spinel phases were observed in the catalysts obtained at 650 °C (Ni/ZnAl-6 and Ni/ZnAlZr-6) and 750°C (Ni/ZnAl-7 and Ni/ZnAlZr-7) Temperature- programmed reduction with hydrogen (H2-TPR) provided information on catalyst reduction. The results showed interactions between the active phase and the other phases present in the range of 350 - 800 ° C, while temperature- programmed desorption of CO2 (CO2-TPD) showed that the catalysts have weak basic sites. In addition, the catalysts were characterized by Nitrogen physisorption, scanning electron microscopy (SEM), Raman spectroscopy and basicity using a Hammett indicator. The performance of the catalysts was evaluated in the dry reforming reaction of the methane using a CH4: CO2 molar feed ratio = 1.5: 1.0; In order to simulate the biogas composition. The results showed a higher conversion to CO2 in all the catalysts investigated, which can be attributed to the higher content of CH4 fed. In addition, it is important to restate the contribution of the basic sites present in the samples, which may also contribute to the conversion of CO2.The higher conversion of CH4 was observed for the catalysts treated at 750 ° C. After the reactions, the formation of graphite carbon was observed on all the catalysts, with a lower percentage for Ni / ZnAl samples, calcined at 550 ° C and 650 ° C, and Ni / ZnZr-7, calcined at 750 ° C. Finally, the catalysts calcined at 650 ° C and 750 ° C were also activated at the temperature of 750 ° C. and the reaction results showed that this temperature favored the agglomeration process and, therefore, promoted low conversions for CH4 and CO2.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-07-20T18:09:16Z No. of bitstreams: 1 stephanebandeirapedrodefarias.pdf: 4932119 bytes, checksum: eb701a000af1e9eb174352777a07aab2 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-09T13:09:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 stephanebandeirapedrodefarias.pdf: 4932119 bytes, checksum: eb701a000af1e9eb174352777a07aab2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T13:09:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 stephanebandeirapedrodefarias.pdf: 4932119 bytes, checksum: eb701a000af1e9eb174352777a07aab2 (MD5) Previous issue date: 2011-02-28 / Os hidróxidos duplos lamelares (HDL) são também conhecidos como argilas aniônicas, devido à possibilidade de intercalação de espécies aniônicas no espaço interlamelar. Essa nomenclatura se refere às características estruturais, onde se destaca a presença de dois tipos de cátions metálicos na lamela destes compostos. Encontra-se, na literatura, outro termo bastante utilizado para designar esses materiais, compostos do tipo hidrotalcita. Apresentam formula geral MII1-xMIIIx(OH)2(Am-)x/m.nH2O, que pertencem a família de HDL. Muitos HDL envolvendo misturas de diferentes cátions divalente podem ser preparados e são chamados de Hidróxidos Lamelares Ternários (HLT) ou Quaternários, dependendo da quantidade de cátions na lamela. Sintetizou-se hidrotalcitas por diversos métodos de síntese obtendo diferentes graus de cristalinidade. Os resultados mostraram que, apesar de simples, a síntese feita sem controle de pH produz compostos pouco cristalinos. No entanto, usando um tratamento hidrotérmico posterior é possível aumentar a cristalinidade destes compostos. Foi possível ainda sintetizar hidróxidos triplos lamelares, substituindo parte do magnésio por metais da primeira série de transição, a partir da hidrólise de uréia. A formação do HLT é favorecida quando a taxa de substituição do metal M2+ é baixa, até no máximo 50%. A difração de raios X possibilita uma boa caracterização desses materiais. Dados de alta qualidade foram obtidos a partir de uma fonte de radiação síncrotron, no LNLS (Laboratório Nacional de Luz Sincrotron), e com eles utilizou-se o método de Rietveld para tratamento dos dados de difração de raios X e fazer o estudo da decomposição térmica dos hidróxidos ternários lamelares. Este técnica se mostra extremamente eficiente e confiável para análise qualitativa e quantitativa de fases cristalinas. / The layered double hydroxides (LDH) are also known as anionic clays, due to the possibility of intercalation of anionic species in the interlayer space. This nomenclature refers to the structural characteristics, which presents two types of metallic cations in the lamella of these compounds. Another term commonly used to designate these materials is hydrotalcitelike compounds. They present general formula MII1-xMIIIx(OH)2(Am-)x/m.nH2O, belonging to LDH family. Many LDH involving mixtures of different divalent cations can be prepared and are called Ternary Layered Hydroxides (TLH) or Quaternary, depending on the amount of cations in the lamella. It was synthesized hydrotalcites by several synthesis methods with different crystallinity degrees. The results showed that, although simple, the synthesis performed without pH control produces poorly crystalline compound. However, using a hydrothermal treatment can further increase the crystallinity of these compounds. It was possible to synthesize triple layered hydroxides by replacing part of the magnesium by the first series of transition metal, with the urea synthesis hydrolysis. The formation of the HLT is favored when the rate of replacement of the metal M2 + is low, up to a maximum of 50%. The X-ray diffraction provides a better characterization of these materials. Highquality data were obtained from a synchrotron radiation source at LNLS (National Laboratory of Synchrotron Light), and use the Rietveld Method for data treatment of X-ray diffraction and observe the thermal decomposition of hydroxides triple layered. This technique shows an extremely efficient and reliable technique for qualitative and quantitative analysis of crystalline phases.

The selective catalytic oxidation of NH3 (NH3 -SCO) into N2 and H2O is an efficient technology for NH3 abatement in diesel vehicles. However, the catalysts dedicated to NH3 -SCO are still under development. One of the groups of such catalysts constituted transition metal-based catalysts, including hydrotalcite-derived mixed metal oxides. This class of materials is characterized by tailored composition, homogenously dispersed mixed metal oxides, exhibiting high specific surface area and thermal stability. Thus, firstly, we give a short introduction to the structure and composition of hydrotalcite-like materials and their applications in NH3 -SCO. Secondly, an overview of other transition metal-based catalysts reported in the literature is given, following a comparison of both groups. The challenges in NH3 -SCO applications are provided, while the reaction mechanisms are discussed for particular systems

A intercalação de espécies de interesse biológico e terapêutico em Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs) vem se mostrando uma estratégia interessante para a obtenção de sistemas de armazenamento ou carregadores de drogas. No presente trabalho foram investigadas rotas sintéticas e parâmetros experimentais para a intercalação dos ânions derivados dos fármacos ácido mefenâmico e piroxicam em HDL de Mg2+ e Al3+. Os sólidos foram caracterizados por difratometria de raios X, análises elementar e térmica, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia no infravermelho e Raman. Os difratogramas de raios X dos materiais híbridos HDL-mefenamato isolados por co-precipitação (pH=9-9,5) mostram, além de fase do tipo HDL, alguns picos finos e de baixa intensidade que podem estar relacionados com a presença de um sal de mefenamato. Os melhores resultados foram obtidos empregando uma relação molar ânion/Al3+ =1. Nos processos de reconstituição e troca iônica, os picos finos não são observados. Os espectros vibracionais mostram que o ácido mefenâmico está na forma desprotonada e intacto. Os ânions mefenamato se arranjam em uma bicamada no espaço interlamelar (d003 ~21-22 Å). Os híbridos HDL-piroxicamato obtidos por co-precipitação são constituídos de pelo menos duas fases. À medida que a razão ânion/Al3+ diminui, observa-se o aumento na formação de fase HDL. / Intercalation of biological and therapeutical species into Layered Double Hydroxides (LDHs) has been shown an interesting strategy to get drug storage or drug carrier systems. In this work it were investigated synthetic routes and experimental parameters for intercalation of anions derived from mefenamic acid and piroxicam drugs into LDH of Mg2+ and Al3+ composition. The isolated solids were characterized by X-ray diffractometry, elemental and thermal analysis, scanning electron microscopy and infrared and Raman spectroscopies. Besides LDH phase, XRD patterns of LDH-mefenamate hybrid materials isolated by coprecipitation (pH=9-9.5) show some narrow and low intensity peaks that can be related to a mefenamate salt phase. Improved data were obtained using an anion/Al3+ molar ratio equal 1. When employing reconstruction and ion exchange methods, narrow peaks are no observed. Vibrational spectra indicate that mefenamic acid is deprotonated and integral between the layers. Guest anions are arranged in a bylayer in the interlayer space (d003 ~21-22 Å). LDH-piroxicamate hybrid materials obtained by coprecipitation are constituted by at least two phases. An increase in LDH phase formation it is observed when the molar ratio anion/Al3+ decreases.