Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T02:31:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_FernandoJoseVolpiEusebiode_D.pdf: 14034511 bytes, checksum: befefa4bb08edceee361642b479a35ca (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Três conjuntos de sílicas mesoporosas foram sintetizados com os agentes direcionadores dodecilamina, brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) e co-polímero tribloco EO20-PO70-EO20 (P123 ¿ Pluronic®). As matrizes inorgânicas foram funcionalizadas com agentes sililantes contendo de um a três átomos de nitrogênio nas cadeias. Além disso, estes silanos reagiram com o ligante tiocarbamida, em uma etapa livre de solvente, anteriormente à formação da sílica, em processo de co-condensação. A rota de síntese empregada para as amostras preparadas a partir do direcionador P123 foi a pósfuncionalização. Para as estruturas obtidas utilizando-se dodecilamina, do tipo HMS, observou-se o colapso da estrutura após a extração do direcionador, conforme mostraram os espectros de IV e os difratogramas antes e depois do processo de remoção. Contudo, as amostras apresentaram tamanho médio de poros na faixa que constituem os materiais mesoporosos, sendo então investigados no estudo da remoção de metais tóxicos. Para as amostras preparadas CTAB e P123 foram observados os sinais da reflexão típica de materiais do grupo p6mm, denominada 2D-hexagonal, cujas amostras análogas aos materiais MCM-41 e SBA-15, respectivamente. Todos os híbridos modificados com tiocarbamida foram aplicados em sorção de íons metálicos, ajustados ao modelo não linear de sorção de Langmuir. As interações na interface sólido/líquido foram determinadas por microcalorimetria. Os resultados revelaram que os materiais do tipo SBA-15 apresentam alta capacidade de remoção de Cu, Cd e Pb, devido ao procedimento de pós-funcionalização. As amostras obtidas por co-condensação, do tipo HMS e MCM-41, apresentaram capacidade máxima de sorção superior aos resultados observados na literatura para materiais análogos. Os experimentos calorimétricos mostraram que as interações entre os sólidos e os íons metálicos são exotérmicas, com exceção dos íons Pb. Outro aspecto destacado trata-se da importância do termo entrópico, que parece reger o processo na maioria dos casos, devido à liberação de moléculas de água coordenadas aos íons e às matrizes. Portanto, todos os sistemas estudados apresentaram um comportamento energeticamente favorável. / Abstract: Three set of mesoporous silicas have been synthesized through dodecylamine, cetiltrimethylamonium bromide (CTAB) and the triblock co-polymer EO20-PO70-EO20 (P123 ¿ Pluronic®) as structure directing agents (sda). The inorganic matrices have been functionalized with silylating agents presenting from one to three nitrogen atoms on their chains. In addition, these silanes reacted with thiocarbamide through a free-solvent step, before the silica formation, by co-condensation process. However the synthetic route for the samples templated by P123 was the post-grafting. For the structures obtained by using dodecylamine, HMS-like, it was observed the structure collapsed after template removal, as shown by IR spectra and XRD patterns, before and after the removal process. These samples presented pore size comprised on mesoporous range, being then investigated for toxic metal removal capacity. For the samples prepared from CTAB and P123, the typical reflections for p6mm group materials, named 2D-hexagonal, were observed, and these samples are analogous to MCM-41 and SBA-15 materials, respectively. All thiocarbamide-modified hybrids were applied to metal ions sorption, being adjusted to Langmuir non-linear fit model. The interactions at the solid/liquid interface were determined through microcalorimetry. The results reveal that the SBA-15-like materials present high removal capacity for Cu, Cd e Pb, due to the post-grafting procedure. The samples obtained through cocondensation route, HMS- and MCM-41-like, presented maximum sorption capacity higher than those results for analogous published materials. With exception of Pb, all calorimetric determinations showed that the interactions between the solids and metal ions are exothermic. Another highlighted feature is about the importance of the entropic term that seems to rule the processes for several cases, due to the ion and surface coordinated water molecules displacement. Thus, all studied systems presented an energetically favorable behavior. / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Os materiais mesoporosos ordenados, como MCM-41 e SBA-15, a argila montmorilonita e os hidrogÃis estÃo dentre os excipientes mais estudados, pesquisados e utilizados em tecnologia farmacÃutica, uma vez que sistemas de liberaÃÃo controlada de fÃrmacos tÃm crescido nos Ãltimos anos devido Ãs vantagens econÃmicas e aos grandes benefÃcios terapÃuticos. O presente trabalho teve como objetivo sintetizar os materiais mesoporosos SBA-15 e MCM-41 a partir de copolÃmeros triblocos, realizando um estudo comparativo de liberaÃÃo do fÃrmaco troxerutina entre os materiais mesoporosos com a argila montmorilonita e os hidrogÃis. Os materiais mesoporosos foram sintetizados, calcinados, modificados com quitosana e incorporados`a troxerutina para ser caracterizados por difraÃÃo de raios-X, adsorÃÃo de gases, anÃlise termogravimÃtrica (TG) e espectroscopia de absorÃÃo na regiÃo do infravermelho (FTIR). A argila montmorilonita, os hidrogÃis poliacrilamida (PAM) e a bentonita (BENPG10), depois de hidrolisados, foram incorporados ao fÃrmaco e caracterizados por espectroscopia de absorÃÃo na regiÃo do infravermelho (FTIR) e difraÃÃo de raios-X. Estudos de raios-X permitiram caracterizar o material poroso sintetizado como pertencente à classe dos mesoporosos e que a argila intercalou o fÃrmaco em suas lamelas. Estudos de espectroscopia de absorÃÃo na regiÃo do infravermelho (FTIR) permitiram caracterizar os grupos funcionais da rede sÃlica, da quitosana e da troxerutina presente nos mesopororos. A anÃlise termogravimÃtrica (TGA) mostrou que a decomposiÃÃo do direcionador estrutural ocorre nos materiais em temperaturas inferiores a 500 ÂC. A adsorÃÃo de gases evidenciou as modificaÃÃes na Ãrea superficial e no diÃmetro de poros pela presenÃa do fÃrmaco e quitosana. Os estudos de liberaÃÃo evidenciaram que a taxa de liberaÃÃo possui diferentes comportamentos de acordo com a matriz e o meio utilizado. / The ordered mesoporous materials such as MCM-41 and SBA-15, the montmorilonite clay and hydrogels are amongst the most studied and researched excipients used in pharmaceutical technology mainly because dry delivery systems have grown in the past few years due to the economical advantages and to the therapeutic benefits they present. The objective of this work is to synthesize the mesoporous materials SBA-15 and MCM-41 from triblock copolymers and to make a comparative study of troxerutin release with montmorilonite clay and hydrogels. The mesoporous materials were synthesised, calcinated and modified with chitosan and added to troxerutin for characterization by X-ray diffraction, gas adsorption, thermogravimetric analysis (TG) and infrared spectroscopy (FTIR). The Montmorilonite clay, the polyacrilamide hydrogels (PAM) and the bentonite (BENPG10), after hydrolysed, were incorporated to the drug, characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction. X-ray studies allowed characterizing the porous synthesized material as belonging to the mesoporous class and that the clay intercalated drug medicine in its lamellae. Infrared spectroscopy studies allowed characterizing the functional groups of the silica network, of chitosan and troxerutin present in the mesopores. The thermogravimetric analysis (TGA) showed that the decomposition of the structure-directing agentoccurs in the materials at temperatures below 500 ÂC. The adsorption of gas makes it evident that there were modifications in the surface area and in the diameter of pores by the presence of the drug and chitosan. The release studies showed that the release rate has different behaviours according to the matrix and the medium used.

Sílicas mesoporosas foram funcionalizadas pela imobilização de substâncias orgânicas ligadas covalentemente aos grupos silanol da superfície da sílica. A sílica SBA-15 nanoestruturada foi funcionalizada por pós-síntese com benzotiazol-2-tiol e filmes de sílica modificados com 3-mercaptopropiltrimetoxisilano foram obtidos por funcionalização direta. A caracterização destes materiais foi realizada por espectroscopia no infravermelho, difração de raios X, termogravimetria, análise elementar, ressonância magnética nuclear, microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de varredura. Eletrodos compósitos grafite-poliuretana e pasta de carbono modificados com sílica SBA-15 organofuncionalizada com benzotiazol-2-tiol (BTPSBA) e eletrodo carbono vítreo modificado com filme de sílica tiol-funcionalizado foram preparados e avaliados quanto ao seu desempenho em relação à determinação voltamétrica de metais pesados em amostras de água natural e cachaça. Parâmetros que afetam a corrente de pico voltamétrica foram otimizados e cádmio(II) apresentou uma resposta linear no intervalo de 1,0 a 10,0 x 10-6 mol L-1 com limite de detecção de 4,5 x 10-7 mol L-1 usando o eletrodo de pasta de carbono modificado com BTPSBA e voltametria de redissolução anódica de pulso diferencial (DPASV). Cd(II) foi adicionado em amostras de águas naturais e determinado com recuperação média de 96,4% em concentrações da ordem de 10-6 mol L-1. Este mesmo eletrodo, também foi avaliado na determinação de chumbo, cobre e mercúrio em amostras de água natural e cachaça por DPASV. Curvas analíticas foram lineares nos intervalos de concentração de 3,0 a 70,0 x 10-7 mol L-1 de (Pb2+), 8,0 a 100,0 x 10-7 mol L-1 de (Cu2+) e 2,0 a 10,0 x 10-6 mol L-1 de (Hg2+), com limites de detecção de 4,0 x 10-8 mol L-1 (Pb2+), 2,0 x 10-7 mol L-1 (Cu2+) e 4,0 x 10-7 mol L-1 (Hg2+). Os resultados indicaram que o eletrodo de pasta de carbono modificado com BTPSBA é sensível e efetivo na determinação de Pb2+, Cu2+ e Hg2+ nas amostras analisadas. O eletrodo compósito grafite-poliuretana modificado com BTPSBA foi avaliado na detecção de cádmio, chumbo, cobre e mercúrio, utilizando voltametria de redissolução anódica de pulso diferencial e onda quadrada (SWASV). Usando SWASV e 5 min de tempo de acumulação, respostas lineares foram obtidas nas faixas de concentrações de 1,0 x 10-7 a 1,0 x 10-6 mol L-1 (Cd2+), 7,0 a 90,0 nmol L-1 (Pb2+), 5,0 x 10-8 a 9,0 x 10-7 mol L-1 (Cu2+) e 1,0 x 10-8 a 1,0 x 10-7 mol L-1 (Hg2+), com limites de detecção de 29,0 nmol L-1 (Cd2+), 0,8 nmol L-1 (Pb2+), 8,0 nmol L-1 (Cu2+) e 0,9 nmol L-1 (Hg2+). O eletrodo modificado foi testado com sucesso na determinação simultânea de Cd2+, Pb2+, Cu2+ e Hg2+ em amostras de água natural. Hg(II) também foi determinado em amostras de água natural usando o eletrodo carbono vítreo modificado com filme de sílica tiol-funcionalizado e foi observado um limite de detecção de 4,3 nmol L-1, usando 15 min de pré-concentração. Hg(II) foi determinado com recuperação entre 97,0 e 101,4% em concentrações da ordem de 10-8 mol L-1. Os resultados mostraram que o eletrodo é seletivo e sensível na determinação de mercúrio. Em todos os casos, a sílica SBA-15 organofuncionalizada com benzotiazol-2-tiol e o filme de sílica tiol-funcionalizado mostraram ser bons modificadores, melhorando a sensibilidade dos eletrodos. / Mesoporous silicas were functionalised by immobilisation of organic substances covalently bonded to the silanol groups on the silica surface. SBA-15 nanostructured silica was functionalised by post-synthesis with 2-benzothiazolethiol and silica films modified with 3-mercaptopropyltrimethoxysilane were obtained by direct functionalisation. The characterization of these materials was performed by IR spectroscopy, X-ray diffraction, thermogravimetry, elemental analysis, nuclear magnetic resonance, atomic force microscopy and scanning electron microscopy. Composite graphite- polyurethane and carbon paste electrodes modified with SBA-15 silica organofunctionalised with 2-benzothiazolethiol (BTPSBA) and glassy carbon electrode modified with silica film thiol-functionalised were prepared and evaluated in relation to their performance in voltammetric determination of heavy metals in natural water and sugar cane spirit samples. Parameters affecting the voltammetric peak current were optimized and cadmium(II) showed a linear response in the range from 1.0 to 10.0 x 10-6 mol L-1 with detection limit of 4.5 x 10-7 mol L-1, using the carbon paste electrode modified with BTPSBA and differential pulse anodic stripping voltammetry (DPASV). Cd(II) spiked in a natural water sample was determined with 96.4% mean recovery at µmol L-1 level. The same electrode was also evaluated in the determination of lead, copper and mercury in natural water and sugar cane spirit samples by DPASV. Analytical curves were linear in concentration ranges from 3.0 to 70.0 x 10-7 mol L-1 (Pb2+), 8.0 to 100.0 x 10-7 mol L-1 (Cu2+) and 2.0 to 10.0 x 10-6 mol L-1 (Hg2+), with detection limits of 4.0 x10-8 mol L-1 (Pb2+), 2.0 x 10-7 mol L-1 (Cu2+) and 4.0 x 10-7 mol L-1 (Hg2+). The results indicated that the carbon paste electrode modified with BTPSBA is sensitive and effective in the simultaneous determination of Pb2+, Cu2+ and Hg2+ in the analyzed samples. The graphite-polyurethane composite electrode modified with BTPSBA was evaluated in the simultaneous detection of cadmium, lead, copper and mercury, using differential pulse and square wave anodic stripping voltammetry (SWASV). Using SWASV and 5 min accumulation time, the linear response ranges were 1.0 x 10-7 to 1.0 x 10-6 mol L-1 (Cd2+), 7.0 x 10-9 to 90.0 nmol L-1 (Pb2+), 5.0 x 10-8 to 9.0 x 10-7 mol L-1 (Cu2+) and 1.0 x 10-8 to 1.0 x 10-7 mol L-1 (Hg2+), with detection limits of 29.0 nmol L-1 (Cd2+), 0.8 nmol L-1 (Pb2+), 8.0 nmol L-1 (Cu2+) and 0.9 nmol L-1 (Hg2+). The modified electrode was tested successfully in the determination of Cd2+, Pb2+, Cu2+ and Hg2+ in natural water samples. Hg(II) was also determined in natural water samples using glassy carbon electrode modified with silica film thiol-functionalised and observed a detection limit of 4.3 nmol L-1, using 15 min of pre-concentration time. Hg(II) was determined between 97.0 and 101.4% mean recovery at 10-8 mol L-1 level. The results indicate that this electrode is selective and sensitive for the Hg(II) determination. In all cases, silica SBA-15 organofunctionalised with 2-benzothiazolethiol and silica film thiol-functionalised improved the sensitivity of the electrodes.

Submitted by Celso Magalhaes (celsomagalhaes@ufrrj.br) on 2017-06-09T13:11:00Z No. of bitstreams: 1 2016 - Glenda Cristina da Silva Lopes.pdf: 3117864 bytes, checksum: 398fb3e84e1b16247f7cc7afb1069541 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-09T13:11:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Glenda Cristina da Silva Lopes.pdf: 3117864 bytes, checksum: 398fb3e84e1b16247f7cc7afb1069541 (MD5) Previous issue date: 2016-08-26 / Funda??o de Apoio a Pesquisa Cient?fica e Tecnol?gica da UFRRJ-FAPUR / In the present dissertation it was conduced the study of the mesoporous mordenite production by the direct synthesis using hydrothermal media or dry gel convertion. Activated charcoal, starch, carboxymethylcellulose and carbon black were used as mesoporosity templating. To evaluate the effect of these templates, samples were prepared with molar composition of 20 SiO2: 1 Al2O3: 6 Na2O: 600 H2O, by hydrothermal synthesis and 20 SiO2: 1 Al2O3: 4 Na2O, by dry synthesis, following procedures described in the literature and adding different amounts of templates to the synthesis gel. As reagents for the synthesis gel assay, were utilized sodium hydroxide, sodium aluminate, silica (Aerosil 200) and deionized water. The synthesis temperature was 175 ? C, while the synthesis time was 5 days and 3 days for the hydrothermal and dry method, respectively. For characterization of the samples was used X-ray diffraction (XRD), analysis by nitrogen adsorption/desorption measurements and determination of the acidity by temperature programmed desorption of ammonia (NH3-TPD). An evaluation of the samples was carried out using the n-heptane cracking reaction at 380 ? C. By X-ray diffraction, it was observed that the majority of the experiments formated of mordenite phase. The textural properties, particularly the volume of mesopores, improved in most samples synthesized in the presence of the template, however, the values obtained were lower than those defined in the literature for mesoporous materials. The samples showed only a peak of ammonia adsorption in NH3-TPD profiles, related to weak acid sites. Most samples synthesized in the presence of drivers showed an increase in the conversion of n-heptane, while the samples obtained by dry gel convertion showed higher conversion than the hydrothermally synthesized. / No presente trabalho foi realizado o estudo da produ??o de mordenita mesoporosa a partir da s?ntese direta, em meio hidrot?rmico e seco, na presen?a do carv?o ativado, amido, carboximetilcelulose e negro de fumo como direcionadores de mesoporosidade. Para avaliar o efeito desses direcionadores, foram preparadas amostras com composi??o molar de 20 SiO2: 1 Al2O3: 6 Na2O: 600 H2O, pela s?ntese hidrot?rmica e 20 SiO2: 1 Al2O3: 4 Na2O, pela s?ntese seca, seguindo os procedimentos descritos na literatura e adicionando quantidades diferentes dos direcionadores ao gel de s?ntese. Como reagentes para o gel de s?ntese, foram utilizados hidr?xido de s?dio, aluminato de s?dio, s?lica (aerosil 200) e ?gua deionizada. A temperatura de s?ntese foi de 175 ?C, enquanto o tempo de s?ntese foi de 5 dias e 3 dias, para o m?todo hidrot?rmico e seco, respectivamente. Para caracteriza??o das amostras usou-se difra??o de raios X (DRX), an?lise textural por medidas de adsor??o/dessor??o de nitrog?nio e determina??o da acidez por dessor??o de am?nia ? temperatura programada (TPD-NH3). Realizou-se a avalia??o catal?tica das amostras atrav?s da rea??o de craqueamento de n-heptano a 380 ?C. Pelos difratogramas de raios X, foi observado que na maioria dos experimentos ocorreu a forma??o da mordenita. As propriedades texturais, especialmente o volume de mesoporos, melhoraram na maioria das amostras sintetizadas na presen?a do direcionador, por?m, os valores obtidos foram inferiores aos definidos pela literatura para materiais mesoporosos. As amostras apresentaram apenas um pico de adsor??o de am?nia nos perfis de TPD-NH3, referentes aos s?tios ?cidos fracos. A maioria das amostras sintetizadas na presen?a dos direcionadores apresentou aumento na convers?o do n-heptano, sendo que as amostras obtidas por s?ntese em meio seco apresentaram maior convers?o do que as sintetizadas em meio hidrot?rmico.

Orientador: Gustavo Paim Valença / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T23:01:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LaSalvia_Nathalia_D.pdf: 7860896 bytes, checksum: 356f0e957d83d2daaba9cb36b26a4056 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Peneiras moleculares do tipo MCM-41 foram sintetizadas com e sem alumínio estrutural e impregnadas com 5% de magnésio e 5 e 10% de cromo. As amostras foram então calcinadas e caracterizadas, e utilizadas na conversão catalítica de etanol. Esses materiais foram caracterizados por Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Adsorção de Nitrogênio, Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Ressonância Magnética Nuclear (NMR), Espectrometria de Emissão Óptica por Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES), Espectroscopia de Absorção Atômica (AAS), Análise Termogravimétrica (TGA), Dessorção a Temperatura Programada de NH3 (TPD-NH3), Quimissorção de CO2 e Picnometria de Hélio. Testes preliminares foram realizados para avaliar a eficiência do sistema reacional. Os testes catalíticos foram realizados em um reator de leito fixo, as temperaturas de reação utilizadas foram 600, 625, 650, 675, 700 e 725 K e as pressões de etanol de 4310, 3128 e 2240 Pa, as massas utilizadas foram 30 e 60mg, e o fluxo de etanol foi mantido constante em 2×10-6 m3 s-1. Os compostos identificados foram o etileno, acetaldeído, dietil-éter, 1.3-butadieno, etano, acetato de etila e, com seletividade abaixo de 2%, crotonaldeído, butiraldeído, butanol, acetona, propanol, propeno, metano e metanol. Foi realizado também o balanço de massa do sistema e foram determinados os valores dos graus de avanço de cada reação. Os cálculos dos efeitos difusivos demonstraram que a transferência de massa externa para reações a 675, 700 e 725 K podem ser limitantes da reação. Foram realizados testes de desativação de 48 horas. Foram realizados também os cálculos da taxa global de reação e da taxa de giro para todos os sólidos e em todas as condições de reação / Abstract: Molecular sieves of the MCM-41 type were synthesized and impregnated with 5% w/w Mg and loads of Cr: 5% and 10%. The solids were then calcined, characterized and tested as catalysts for the conversion of ethanol. These materials were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction (DRX), N2 adsorption, Transmission Electron Microscopy (TEM), Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP- OES), Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), Thermogravimetric Analysis (TGA), Temperature-Programmed Desorption of NH3 (TPD-NH3), CO2 Chemisorption and Helium Pycnometry . Preliminary tests were conducted to evaluate the efficiency of the reaction system. The catalytic test reaction of ethanol was carried out in a fixed bed microreactor under differential conditions at 600, 625, 650, 675, 700 e 725 K and at 4310, 3128 e 2240 Pa of ethanol partial pressure. The mass of catalyst used in all tests were ca. 30 and 60 mg and the volumetric flow of ethanol saturated N2 was 2×10-6 m3 s-1. The compounds identified ethylene, acetaldehyde, diethyl ether, 1,3-butadiene, ethanol, ethyl acetate and selectivity with less than 2%, crotonaldehyde, butyraldehyde, butanol, acetone, propanol, propylene, methane, and methanol. The mass balance of the system was also performed and it was determined the values of the extent of reaction. The criteria for diffusion limitations were used in all cases. Calculations based on the experimental data suggest that data at 675, 700 and 725 K may be diffusion-limited. Deactivation tests were performed for 48 hours. The calculations of the overall reaction rate and turnover rate for all solid and all reaction conditions were also performed / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutora em Engenharia Quimica

Orientador: Yoshitaka Gushikem / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T02:10:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fattori_Natalia_M.pdf: 1997192 bytes, checksum: 4f7932043f5c9d2508e6df0ab6b35138 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O presente trabalho descreve a preparação e caracterização de novos materiais adsorventes obtidos a partir da modificação química de dois diferentes substratos mesoporosos: uma sílica mesoporosa constituída de uma estrutura porosa altamente ordenada e uniforme, composta de poros ou canais cilíndricos dispostos paralelamente e empacotados em arranjo hexagonal (SBA-15), e uma sílica mesoporosa caracterizada por uma rede desordenada de poros, de tamanho e forma variados, distribuídos e interconectados aleatoriamente ao longo da estrutura porosa (SMD). Os dois substratos mesoporosos foram modificados com dois diferentes agentes funcionalizantes derivados da molécula 4,4'-bipiridina, imobilizados sobre a superfície da sílica tanto na forma monossubstituída (Bipy), como na forma dissubstituída (Bipy). A eficiência dos materiais obtidos como adsorventes de íons cobre (II) em solução etanólica foi testada, visando à utilização destas matrizes na purificação de etanol combustível. Os valores de capacidade efetiva de adsorção e constantes de equilíbrio heterogêneo foram obtidos. O processo de adsorção de CuCl2 ocorre na interface sólido-solução pela formação de complexos aniônicos de cobre (CuCl4 e CuCl3), que agem como contra-íons dos cátions bipiridínio (Bipy e Bipy). Os valores das constantes de equilíbrio heterogêneo obtidos expressam a habilidade dos materiais em reter os complexos anionicos de cobre na superficie, pela interacoes com o grupo organico 4,4 '-bipiridinio / Abstract: This work describes the preparation and characterization of new adsorbent materials obtained from two different chemically modified substrates: i) a mesoporous silica constituted by a highly ordered and uniform porous framework, with parallel cylindrical pore channels packed in a hexagonal array (SBA-15), ii) a mesoporous silica characterized by a disordered porous framework, with non-uniform size and shape, distributed and interconnected randomly throughout the porous structure (Disordered Mesoporous Silica, DMS). The two mesoporous substrates were chemically modified with two different silylating agents, derived from the organic molecule 4,4'-bipyridine, immobilized on the surface of the silica in the monosubstituted form (Bipy), as well as in the disubstituted form (Bipy). The materials obtained were tested as practical adsorbents for cooper ions from ethanol solution, aiming their use in the purification of ethanol fuel. The effective sorption capacities and the heterogeneous equilibrium constants were obtained. The adsorption process of CuCl2 occurs in the solid/solution interface, through the formation of anionic copper complexes (CuCl4 and CuCl3), that act as counter-ions of the bipyridinium cations (Bipy e Bipy). The heterogeneous equilibrium constants values obtained express the ability of the materials to retain the anionic copper complexes on the adsorbent surface, through electrostatic interactions with the organic molecule 4,4'-bipyridine / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:24:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_VaeudoValdimiro_D.pdf: 4127433 bytes, checksum: 44acdbe58b130ca68a90c55fc6bf59a7 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Na presente investigação foram sintetizados os híbridos inorgânico-orgânicos micro/mesoestruturados: a) silicato lamelar do tipo kanemita sódica, b) sua forma quimicamente modificada com cobre e c) sílica mesoporosa SBA-16. A combinação dos reagentes Na2SiO3/NaOH/etanol e Na2SiO3/NaOH/Cu(NO3)2/etanol propiciaram a obtenção de kanemita sódica e sua forma contendo o cobre incorporado na estrutura inorgânica, através da substituição isomórfica do silício nas razões molares Si/Cu = 50, 100 e 200. Para as sílicas mesoporosas foram usados sistemas formados por copolímeros F127/TEOS/H2O, F127/TEOS/etanol/H2O e F127/TEOS/butanol/H2O em meio ácido. Os materiais organofuncionalizados previamente intercalado com dimetilsulfóxido (DMSO) e etilenodiamina (EN) formam os sólidos lamelares Na-KN-DMSO, Na-KN-EN e Cu-KN-EN, através do processo de pós-síntese com o agente sililante 3-iodopropiltrimetoxissilano, que reagiu subsequentemente com dietil iminodiacetato e benzidina, formando os híbridos mesoporosos. Os híbridos lamelares foram aplicados na sorção de metais e corantes em soluções aquosas. Dentre os cátions bário, cobalto e cobre, o cobre foi mais facilmente sorvido em Na-KN-EN quando comparado com Na-KN-DMSO. No caso dos corantes verde brilhante e azul reativo 15, o primeiro foi também mais eficiente na sorção. No processo de liberação de fármacos amoxicilina e omeprazol foram utilizados os híbridos mesoporosos. Os dados de liberação mostram que o primeiro fármaco apresentou uma cinética de liberação satisfatória no fluido intestinal simulado (FIS), enquanto que o omeprazol liberou em maior quantidade no fluido gástrico simulado (FGS) / Abstract: The present investigation deals with the syntheses of inorganic-organic nano/mesostrutered hybrids: a) sodic lamellar silicate kanemite, b) its chemically modified form with copper and c) SBA-16 mesoporous silicas. The reagents combination Na2SiO3/NaOH/ethanol and Na2SiO3/NaOH/Cu(NO3)2/ethanol enabled to obtain sodic kanemite and its synthesized form containing incorporated copper in the inorganic structure, through the isomorphic substitution of silicon using the molar ratio Si/Cu = 50, 100 and 200. For mesoporous silicas the copolymers F127/TEOS/H2O, F127/TEOS/ethanol/H2O and F127/TEOS/butanol/H2O in acidic condition were used. The synthesized organofunctionalized materials were previously intercalated with dimethylsulfoxide (DMSO) and ethylenediamine (EN) in the Na-KN-DMSO, Na-KN-EN and Cu-KN-EM lamellar solids, through the post-synthesis process with the silylating agent 3-iodopropyltrimethoxysilane, which subsequently reacted with diethyl iminodiacetate and benzidine. The lamellar hybrids were applied for cation and dye sorption processes. Among barium, cobalt and copper, the last cation was more favorable sorbed in Na-KN-EN, when compared with Na-KN-DMSO. In case of brilliant green and reactive blue 15 dyes, the first one was also more efficient in sorption. The controlled drug delivery process, amoxicillin and omeprazole were applied with mesoporous hybrid systems. The delivery data demonstrated that the first drug presented a satisfactory kinetic in the simulated intestinal fluid (SIF), while omeprazole presented high amount in the simulated gastric fluid (SGF) / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Orientador: Claudio Airoldi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:22:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_RamonKenneddeSousa_D.pdf: 5842282 bytes, checksum: 25fcb2d8b707fa65cc5cf6a492365f29 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: As sílicas mesoporosas SBA-15 e SBA-16 sintetizadas através do método hidrotérmico com os copolímeros direcionadores de estrutura P123 e F127 foram organofuncionalizadas com agentes sililantes que contêm grupos funcionais, como nitrogênio, oxigênio e enxofre. As sílicas foram caracterizadas por análise elementar, espectroscopia na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear de carbono e silício no estado sólido, termogravimetria, área superficial, espalhamento de raios X a baixo ângulo, microscopia eletrônicas de varredura e transmissão. As caracterizações comprovam a efetivação das sínteses das sílicas SBA-15 e SBA-16 com estruturas hexagonal e cúbica, respectivamente. As sílicas organofuncionalizadas, mostraram maiores graus de ancoramento obtido quando funcionalizadas com organossilanos contendo nitrogênio. Além das sílicas, foram sintetizados carbonos mesoporosos usando as sílicas como direcionadores rígidos de estrutura. Os mesmos foram funcionalizados com anidrido malêico e subsequentes reações com água e hidreto de alumínio e lítio resultando em grupos carboxílicos e na redução dos mesmos, respectivamente. A efetividade da funcionalização foi comprovada, sobretudo por espectroscopia na região do infravermelho, termogravimetria, ressonância magnética de carbono e espectroscopia de fotoelétrons de raios X. Ensaios de liberação dos fármacos ibuprofeno e genfibrozila foram realizados nas sílicas SBA-15 e SBA-16. Os resultados mostraram que ibuprofeno é liberado de SBA-15 de forma constante e controlada por 77 h. Além disso, os perfis de liberação de genfibrozila mostraram que 67 % do fármaco foram liberados de ambas as sílicas, porém o tempo de equilíbrio foi 70 h quando usada SBA-15 e de 24 h quando usada SBA-16. Além disso, verificou-se que os dados tem um bom ajuste quando aplicado a modelo apropriado e que os mecanismos de liberação são regidos pela influencia da difusão e pelo tempo de liberação / Abstract: Mesoporous SBA-15 and SBA-16 silicas synthesized by hydrothermal method using P123 and F127 copolymers as structure directing agents were organofunctionalized with silylating agents containing functional groups, such as nitrogen, oxygen and sulfur. The silicas were characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance of carbon and silicon nuclei in solid state, thermogravimetry, surface area, X-ray scattering at low angle, scanning electron microscopy and transmission. The characterizations demonstrated the effectiveness of the synthesis of SBA-15 and SBA-16 silicas with hexagonal and cubic structures, respectively. The organofunctionalized silicas showed that the obtained surface modification gave highest degrees of anchoring when functionalized with organosilanes containing nitrogen. Besides the silicas, were also synthesized mesopororous carbons using silicas as hard template, which were functionalized with maleic anhydride and subsequent reaction with water and lithium aluminum hydride, resulting in carboxylic groups due to the reduction process. The effectiveness of the functionalized was proven, mainly by infrared spectroscopy, thermogravimetry, 13C NMR and X-ray photoelectron. Assays with ibuprofen and gemfibrozil releasing were performed on SBA-15 and SBA-16 silicas and the results showed that the ibuprofen is released from SBA-15 in a constant and controlled form for 77 h. Furthermore, release profiles of gemfobrozil gave 67 % of the drug released from both silicas, however the equilibrium time were 70 h when used SBA-15 and 24 h for SBA-16. In addition, it was found that the data has good fitting when applied for appropriate model and the release mechanisms are governed by the influence of diffusion and release time / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Orientador: Oswaldo Luiz Alves / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T13:14:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula_AmauriJardimde_D.pdf: 5147163 bytes, checksum: 5adb7ae3c081749f414b5e64e35a8135 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Partindo-se do método de Stöber, um elegante e eficiente processo de síntese de partículas coloidais de SiO2, adaptações foram feitas para que fosse possível produzir nanopartículas porosas (50-80 nm) com alto valor de área de superfície (~1000 m g), volume de poros (~1,5 m g) e alta estabilidade coloidal. As nanoestruturas são compostas de nanopartículas coloidais de sílica hierarquicamente funcionalizadas, com poros internos com estrutura desordenada e diâmetros que vão de 1,8 a 10 nanômetros, funcionalizados com grupos fenil, e superfície externa recoberta com grupos propilmetilfosfonato ionizáveis. A funcionalização hierárquica e quimicamente antagônica (hidrofóbica = poros internos; hidrofílica = superfície externa) permite que moléculas hidrofóbicas (baixa solubilidade em água) sejam facilmente incorporadas nas cavidades porosas hidrofóbicas, ao passo que as partículas se mantêm de forma estável dispersas em água por meses. Moléculas hidrofóbicas foram incorporadas pelas nanopartículas porosas de SiO2 em concentração de até 3% (m/m) através da mistura de suspensões coloidais aquosas desses nanomateriais e as moléculas insolúveis (pós). A capacidade de incorporação da molécula hidrofóbica em questão (camptotecina) foi significantemente maior que outros sistemas porosos de SiO2 que estão sendo atualmente usados. A eficiência dos veículos moleculares foi comprovada através do carreamento da camptotecina, um potente agente antitumoral que levou à inibição do crescimento de células leucêmicas humanas. Além disso, as abordagens sintéticas usadas nessa Tese também possibilitaram a funcionalização da superfície externa das nanopartículas com outros grupos orgânicos hidrofílicos e reativos, como o propilamina. Consequentemente, as características dessas nanopartículas de SiO2 aqui mostradas preenchem uma série de demandas científicas atuais: a necessidade de nanoestruturas porosas de sílica com ampla distribuição de tamanho de poro, com morfologia homogênea, estreita distribuição de tamanhos e com real dispersibilidade em água (coloidais). Assim, o conjunto de propriedades apresentado abre perspectivas envolvendo o uso desse sistema como uma plataforma tecnológica suscetível a várias aplicações, servindo como um veículo para dispersão e liberação de moléculas hidrofóbicas em meio aquoso / Abstract: Based on the Stöber method, an elegant and efficient process for synthesizing SiO2 colloidal nanoparticles, modifications were done in order to produce porous nanoparticles (50-80 nm) with high surface area (~1000 mg), volume of pores (~1,5 m g) and high colloidal stability. The nanostructures are made of hierarchically functionalized colloidal silica nanoparticles, with internal pores with disordered structure and diameters ranging from 1.8 to 10 nanometers, functionalized with phenyl groups; and external surface covered with ionizable propylmethylphosphonate groups. The hierarchical and chemically antagonistic functionalization (hydrophobic = internal pores; hydrophilic = external surface) allows hydrophobic molecules (low solubility in water) to be easily incorporated in the hydrophobic porous cavities, whereas particles maintain stably dispersed in water for months. Hydrophobic molecules were incorporated by the porous SiO2 nanoparticles in concentrations up to 3% (w/w) simply by mixing colloidal aqueous suspensions of these nanomaterials and insoluble molecules (powders). The uptake capacity for a specific hydrophobic molecule (camptothecin) was significantly higher than in other porous systems of SiO2 that have been currently used. The efficiency of the molecular vehicles was evidenced through the transportation of camptothecin, a potent antitumoral agent which led to the growth inhibition of human leukemic cells. Besides, the synthetic approach used in this thesis also made possible the functionalization of the external surface of nanoparticles with other hydrophilic and reactive organic groups, such as propylamine. Consequently, the characteristics of these SiO2 nanoparticles here shown fulfill several current scientific demands: necessity of porous silica nanostructures with a wide distribution of pore sizes, homogeneous morphology, narrow size distribution and real dispersibility in water (colloidal). Thereby, this set of properties opens up perspectives involving the use of this system as a technological platform susceptible to several applications, acting as a vehicle for the dispersion and liberation of hydrophobic molecules in aqueous media / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Orientador: Ítalo Odone Mazali / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T16:18:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Strauss_Mathias_D.pdf: 3061068 bytes, checksum: 3c7300ded2447af1ac677b59a5b1654c (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Materiais baseados no óxido de titânio (TiO2) são bastante explorados no desenvolvimento de tecnologias ambientalmente amigáveis que utilizam a radiação solar para a remediação de poluentes atmosféricos e na água, bem como na geração de energia. Aspectos relacionados aos efeitos da nanoestruturação sobre a atividade fotocatalítica do TiO2 são amplamente discutidos na literatura. Dentro deste contexto, a presente tese teve como objetivos centrais estudar os efeitos da cristalinidade, tamanho de cristalito e dopagem com metais de transição de nanopartículas de TiO2 suportadas em sílicas mesoporosas sobre atividade fotocatalítica. Foram utilizados dois protocolos distintos de síntese: método sol-gel (para estudo do efeito da cristalinidade) e método de ciclos de impregnação-decomposição (para estudo do efeito do tamanho de cristalito e dopagem com metais de transição). As propriedades estruturais, ópticas e eletrônicas das nanopartículas de TiO2 foram caracterizadas principalmente por difratometria de raios X e espectroscopias Raman (aplicada ao Modelo de Confinamento de Fônons) e UV-vis (aplicada ao Modelo de Aproximação da Massa Efetiva). A atividade fotocatalítica dos materiais foi avaliada quanto à fotodescoloração de azul de metileno, fotodegradação de ácido salicílico, fotogeração de radicais hidroxila e/ou fotooxidação de iodeto. Os materiais sintetizados a partir da rota sol-gel seguida por tratamento térmico em diferentes temperaturas permitiram o entendimento dos efeitos da cristalinidade de nanopartículas de TiO2 de tamanho fixo sobre a atividade fotocatalítica. Nanopartículas de baixa cristalinidade apresentaram menor ordem e maior quantidade de defeitos estruturais que atuaram como sítios de aprisionamento e recombinação dos portadores de carga diminuindo a atividade fotocatalítica. Quanto a influência do tamanho de cristalito, o aumento no tamanho diminuiu o valor em energia da banda proibida e aumentou a faixa de absorção do espectro UV-vis dos materiais, o que aumentou a capacidade de fotogeração de radicais OH. Por outro lado, o aumento do tamanho das nanopartículas leva também a uma redução na razão aréa superficial/volume das nanopartículas de TiO2 que trouxe redução na atividade catalítica, frente as reações de fotodescoloração de azul de metileno e fotodegradação de ácido salicílico, deixando clara a dependência com os mecanismos de adsorção e dessorção dos reagentes e produtos na superfície do fotocatalisador. A dopagem das nanopartículas de TiO2 com diferentes metais de transição (Mn, Co, Zn, Ce, Cu, Mo, Ni e Sn) promoveu a redução no valor da banda proibida e aumento na absorção de luz na região do visível. A fotooxidação de I- pelas nanopartículas de TiO2 dopadas mostrou-se fortemente dependente da formação de defeitos pontuais e distorções estruturais que são responsáveis pelo aprisionamento e recombinação dos elétrons e buracos / Abstract: Titanium oxide (TiO2) based material are much explored in the development of environmental friendly technologies that use the solar radiation to mitigate atmospheric and water pollutants, and on energy generation. Aspects related to the nanostructure of the TiO2 over its photocatalytic activity had been widely discussed in the literature. In this context, this thesis has as main objective studing the effects of the cristallinity, cristallite size and transition metals doping of TiO2 nanoparticles supported in mesoporous silicas over the photocatalytic activity. Two distinct synthesis protocols were used: sol-gel method (to study the cristallinity effects) and the impregnation and decomposition cycles method (to study the cristallite size and transition metal doping effects). The structural, optical and electronic properties of the TiO2 nanoparticles were studied using mainly X ray diffractometry, and Raman (applied to the Phonons Confinament Model) and UV-vis (applied to the Effective Mass Approximation Model) spectroscopies. The photocatalytic activity of the materials were tested against the photodecolorization of methylene blue, photodegradation of salycilic acid, photogeneration of OH radicals and/or photooxidation of I-. The material synthesized using the sol-gel route followed by thermal treatment permitted the understanding of the cristallinity effects of size-fixed TiO2 nanoparticles over the photocatalytic activity. Nanoparticles with low cristallinity presented lower structural order and higher number of structural defects that acted as trapping and recombination sites lowering the photocatalytic activity. Regarding the influence of the crystallite size, the increase in size decreased the band gap energy value and enhanced the UV-vis absorption range of the materials, that resulted in an enhanced OH radicals photogeneration capacity. By the other side, the increase in the particle size lead also to a reduction of the surface area/volume ratio of the TiO2 nanoparticles that brought reduction in the catalytic activity at the photodecolorization of methylene blue and photodegradation of salycilic acid reactions, letting clear its dependency with the adsorption and dessorption mechanisms of the reagents and products on the photocatalyst surface. Doping the TiO2 nanoparticles with different transition metals (Mn, Co, Zn, Ce, Cu, Mo, Ni e Sn) resulted in band gap lowering and enhancement of the visible radiation absorption. The photooxidation of I- had shown strong dependence with the generation of punctual defects and structural distortions that are responsible for the electrons and holes trapping and recombination / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências