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O molibdênio é conhecido por seu efeito sinérgico na síntese de nanotubos de carbono (NCs) por deposição química da fase vapor (método CVD). Quando adicionado a catalisadores típicos como ferro, níquel e cobalto, mesmo em pequenas quantidades, ele tem a capacidade de aumentar o rendimento da obtenção dessas nanoestruturas. A presença do Mo tem influência também no tipo e número de paredes dos NCs formados. Embora o efeito seja amplamente documentado na literatura, ainda não se tem um consenso sobre como o molibdênio atua nos sistemas catalisadores. Nesse contexto, o presente trabalho tem como objetivo estudar a influência do molibdênio na atividade catalítica de catalisadores à base de nanopartículas de ferro suportadas em óxido de magnésio (sistema Fe/MgO) na síntese de nanotubos de carbono pelo método CVD. A concentração de Mo foi sistematicamente variada desde valores nulos até razões molares quatro vezes maiores do que a quantidade de Fe e os materiais obtidos (catalisadores e nanotubos de carbono), amplamente caracterizados por diferentes técnicas. Os sistemas catalisadores (Fe/MgO e FeMox/MgO) foram sintetizados por dois métodos diferentes: co-precipitação e impregnação, a fim de se estudar também a influência do método de preparação na composição final de fases dos sistemas catalisadores. Os maiores rendimentos de NCs foram observados para os catalisadores preparados via co-precipitação. A diferença foi atribuída à melhor dispersão das fases de Fe e Mo na matriz cerâmica dos catalisadores. Foi verificado que na etapa de precipitação ocorre a formação de hidróxidos duplos lamelares, cuja concentração aumenta com o teor de Mo até a razão Mo/Fe igual a 0,2. Esta fase está relacionada com uma melhor distribuição de Fe e Mo nesta faixa de concentrações. Outra característica importante observada é que a matriz cerâmica não é inerte, ou seja, ela é capaz de reagir tanto com o Fe quanto com o Mo, formando solução sólida de ferro no óxido de magnésio (Mg1-xFexO) e as fases ferrita de magnésio (MgFe2O4) e molibdato de magnésio (MgMoO4). A fase MgFe2O4 é observada em todos os sistemas catalisadores, enquanto a fase MgMoO4 somente é observada para os sistemas com razões Mo/Fe maiores do que 0,2. Apesar das diferenças entre os dois métodos de preparação, a influência do molibdênio foi praticamente a mesma nas duas séries de catalisadores estudadas. Em ambos os casos, observou-se que quanto maior a concentração de molibdênio, maior o rendimento da reação. Quando a concentração de Mo, entretanto, é muito maior do que a concentração de Fe, o rendimento da síntese de NCs diminui. Assim, os maiores rendimentos foram encontrados para a razão Mo/Fe igual a 1. É proposto que quando o molibdênio está presente em excesso, há formação de grandes aglomerados de Mo metálico que não catalisam a síntese dos NCs por CVD. Observou-se também que a presença do molibdênio leva à formação de estruturas de carbono de várias paredes (nanotubos de paredes múltiplas MWNT e estruturas do tipo bamboo-like), enquanto o ferro promove a formação preferencial de nanotubos de uma SWNT ou poucas paredes. Além de nanoestruturas de carbono e do MgO, foi verificada a formação de carbeto de ferro (Fe3C) e de carbeto de molibdênio (Mo2C) (nos catalisadores contendo Mo) em todas as amostras crescidas por CVD, sendo que a quantidade de Mo2C aumentou com o aumento do teor de Mo no catalisador. De acordo com os resultados obtidos e com base em dados da literatura, foi proposto que a atuação do Mo nos catalisadores estudados na síntese de nanotubos de carbono a partir de etileno e nas condições utilizadas neste trabalho ocorre em dois regimes distintos: 1) Sistemas catalisadores contendo somente Fe ou pequenas concentrações de Mo (Mo/Fe = 0; 0,02; 0,05 e 0,10): neste regime, parte das espécies contendo Mo associa-se às fases de Fe presentes nos catalisadores. Durante a decomposição do etileno, partículas de Fe associadas a Mo metálico ou ao carbeto de Mo são formadas. Essa associação leva à formação de NCs com mais paredes e maior grau de defeito. As partículas de ferro provenientes da fase ferrita de magnésio ou da solução sólida de Fe em Mg leva à formação de SWNTs e NCs de poucas paredes apenas; 2) Sistemas catalisadores contendo maiores concentrações de Mo (Mo/Fe = 0,20; 0,50 e 1,00 e 4,00): neste regime dois sítios catalíticos participam da formação de NCs. No primeiro sítio, nanopartículas de Fe provenientes da fase magnésio-ferrita e da solução sólida de ferro em magnésio catalisam a síntese de SWNTs ou NCs de poucas paredes. Já no segundo sítio, nanopartículas de Mo (provenientes da fase molibdato de magnésio), associadas ou não à nanopartículas de Fe, catalisam a formação de MWNTs e outras estruturas contendo multicamadas grafíticas. / Molybdenum is known for its synergistic effect in the synthesis of carbon nanotubes (CNs) by chemical vapor deposition (CVD method). When added to typical catalysts like iron, nickel, and cobalt, even in small quantities, it is increases the yield of these nanostructures. The presence of Mo also has an influence on the type and number of CN walls formed. Although this effect is widely documented in the literature, there is not yet a consensus about the mechanism of action of molybdenum in catalytic systems. The objective of the present work is to study the influence of molybdenum on the catalytic activity of iron nanoparticle-based catalysts supported on magnesium oxide (Fe/MgO system) in the synthesis of carbon nanotubes by the CVD method. The Mo concentration was systematically varied from null to molar ratio values four times greater than the quantity of Fe, and the obtained material (catalysts and carbon nanotubes) were broadly characterized by different techniques. In order to also study the influence of the preparation method on the final composition of the catalytic system phases, the catalytic systems (Fe/MgO e FeMox/MgO) were synthesized by two different methods: co-precipitation and impregnation. The greatest CN yields were observed for the catalysts prepared by coprecipitation. The difference was attributed to better dispersion of the Fe and Mo phases in the catalyst ceramic matrix. In the precipitation stage, it was observed the formation of layered double hydroxides whose concentration increased with the Mo content up to the ratio of Mo/Fe equal to 0.2. This phase is related to a better distribution of Fe and Mo in this concentration range. Another important characteristic observed is that the ceramic matrix is not inert. It can react both with Fe and Mo and form the iron solid solution in the magnesium oxide and the phases magnesium-ferrite (MgFe2O4) and magnesium molybdate (MgMoO4). The MgFe2O4 phase is observed in all catalytic systems, while the MgMoO4 phase is observed in systems with Mo/Fe ratios greater than 0.2. In spite of the differences between the two methods of preparation, the influence of molybdenum is practically the same in the two series of catalysts studied. In both cases, the reaction yield was directly proportional to the molybdenum concentration. When the Mo concentration, however, was much higher than the Fe concentration, the CN synthesis yield decreased. The highest yields, therefore, were found when the Mo/Fe ratio was equal to 1. We propose that excess molybdenum leads to the formation of Mo metallic agglomerates that do not catalyze the CN synthesis by chemical vapor deposition. We also observed that the presence of molybdenum brought about the formation of multi-walled carbon structures (multi-walled nanotubes MWNT and bamboo-like structures), while iron promoted the preferential formation of nanotubes with one SWNT or few walls. Besides carbon and MgO nanostructures, iron carbide (Fe3C) and molybdenum carbide (Mo2C) (catalysts containing Mo) were also formed in all of the samples grown with CVD, and the quantity of Mo2C increased with the increase in the Mo content in the catalyst. Based on the results obtained and the literature, two distinct regimes of action of Mo in the studied catalysts on the CVD carbon nanotubes synthesis from ethylene are proposed, when carried out in the conditions used in this work: 1) catalytic systems containing only Fe or small concentrations of Mo (Mo/Fe = 0, 0.02, 0.05, and 0.10). In this system, part of the Mo-containing species associate with the Fe phases present in the catalysts. During the decomposition of ethylene, Fe associates in particles with metallic Mo or Mo carbide. This association brings about the formation of MWNTs and carbon nanostructures with a higher degree of defects. The iron particles from the magnesium-ferrite phase or from the Fe solid solution in Mg bring about the formation of SWNTs and CNs with only a few walls. 2) Catalytic systems containing larger concentrations of Mo (Mo/Fe = 0.20, 0.50 and 1.00, and 4.00). In this system, two catalytic sites participate in the formation of CNs. In the first site, Fe nanoparticles from the magnesium-ferrite phase and the iron solid solution in Mg catalyze the synthesis of SWNTs or CNs with few walls. In the second site, Mo nanoparticles (from the magnesium molybdate phase), whether associated or not with Fe nanoparticles, catalyze the formation of MWNTs and other structures containing graphite multilayers.

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O objetivo desse trabalho foi avaliar a produtividade das plantas, o teor de molibdênio e a qualidade fisiológica das sementes em resposta às fontes, doses e épocas de aplicação foliar de molibdênio, bem como, o grau de nodulação das plantas originadas de sementes enriquecidas com molibdênio. Para tanto, foi conduzido um experimento na área experimental da Fazenda de Ensino, Pesquisa e Extensão da Faculdade de Engenharia/UNESP – Campus de Ilha Solteira, situada no município de Selvíria - MS, no período de outono e inverno de 2015 e de 2016. O delineamento experimental utilizado nessa fase foi em blocos casualizados com os tratamentos distribuídos no arranjo fatorial 2 x 5 x 2 (duas fontes de molibdênio (molibdato de amônio com 81% de Mo e produto Geoclean com 15 % de Mo), cinco doses de Mo (0, 300, 600, 900 e 1.500 g ha-1) e duas épocas de aplicação (V4.6 e R1)), totalizando 20 tratamentos com quatro repetições. Foram avaliadas o número de vagens por planta, número de sementes por planta, número de sementes por vagem, massa de 100 sementes e a produtividade de grãos. Posteriormente, foram avaliados a qualidade fisiológica (germinação e vigor) e nutricional (teor de proteínas e molibdênio) das sementes colhidas, assim como, o potencial de formação de nódulos das plantas originadas por sementes, enriquecidas por molibdênio na fase de campo. Para averiguar a qualidade fisiológica, o delineamento foi o inteiramente casualizado, com os mesmos 20 tratamentos e 4 repetições. Ainda, foram avaliados o teor de molibdênio nas sementes, qualidade nutricional e teores de macronutrientes. Na investigação do potencial de nodulação, o experimento foi conduzido sob condições de casa de vegetação, em delineamento inteiramente casualizado com os 20 tratamentos, com as sementes obtidas da fase de campo, sendo inoculadas e semeadas em caixas plásticas contendo composto orgânico, semeando-se 20 sementes por caixa. Concluiu-se que as doses crescentes de molibdênio proporcionaram o enriquecimento do nutriente nas sementes de ervilha. A aplicação de molibdênio em ervilha deve ser efetuada no estádio R1. O produto Geoclean proporcionou maior acúmulo do nutriente, assim como, interferiu de forma positiva para a maioria dos atributos referentes à qualidade fisiológica das sementes de ervilha. A aplicação de molibdênio não promoveu aumento na produtividade de sementes de ervilha. O uso de sementes enriquecidas com Mo não favoreceu o processo de nodulação da ervilha. / The use of molybdenum-rich seeds constitutes a promising technique to remedy the deficiencies of this micronutrient, which is important for biological nitrogen fixation and plant metabolism. The objective of this work was to evaluate the plant productivity, molybdenum content and physiological quality of seeds in response to molybdenum foliar application, doses and times, as well as the degree of nodulation of the plants originated from seeds enriched with molybdenum. For that, an experiment was carried out in the experimental area of the Fazenda de Ensino, Pesquisa e Extensão da Faculdade de Engenharia/UNESP – Campus de Ilha Solteira, located in the country de Selvíria, MS, during the autumn and winter of 2015 and 2016. The experimental design used in this phase was randomized blocks with treatments distributed in the factorial arrangement 2 x 5 x 2 (two sources of molybdenum (ammonium molybdate with 81% Mo and Geoclean product with 15% Mo), five doses of Mo (0, 300, 600, 900 and 1,500 g ha-1) and two application times (V4.6 and R1), totaling 20 treatments with four replicates. The number of pods per plant, number of seeds per plant, number of seeds per pod, mass of 100 seeds and grain yield were evaluated. Afterwards, the physiological (germination and vigor) and nutritional quality (protein and molybdenum content) of the harvested seeds were evaluated, as well as the potential for nodule formation of seedlings enriched by molybdenum in the field phase. To determine the physiological quality, the design was completely randomized, with the same 20 treatments and 4 replicates. Also, the molybdenum content in the seeds, nutritional quality and macronutrient contents were evaluated. In the investigation of nodulation potential, the experiment was conducted under greenhouse conditions, in a completely randomized design with the 20 treatments, with the seeds obtained from the field phase, being inoculated and seeded in plastic boxes containing organic compound, 20 seeds per carton. It was concluded that increasing doses of molybdenum provided nutrient enrichment in pea seeds. The application of molybdenum to pea must be carried out at stage R1. The product Geoclean provided greater accumulation of the nutrient, as well as, it interfered in a positive way for most of the attributes related to the physiological quality of the pea seeds. The application of molybdenum did not promote increase in pea seed productivity. The use of seeds enriched with Mo did not favor the process of nodulation of the pea.

Orientador: Marco Eustáquio de Sá / Resumo: A utilização de sementes ricas em molibdênio se constitui numa técnica promissora para sanar as deficiências desse micronutriente, o qual é importante para a fixação biológica do nitrogênio e metabolismo vegetal. O objetivo desse trabalho foi avaliar a produtividade das plantas, o teor de molibdênio e a qualidade fisiológica das sementes em resposta às fontes, doses e épocas de aplicação foliar de molibdênio, bem como, o grau de nodulação das plantas originadas de sementes enriquecidas com molibdênio. Para tanto, foi conduzido um experimento na área experimental da Fazenda de Ensino, Pesquisa e Extensão da Faculdade de Engenharia/UNESP – Campus de Ilha Solteira, situada no município de Selvíria - MS, no período de outono e inverno de 2015 e de 2016. O delineamento experimental utilizado nessa fase foi em blocos casualizados com os tratamentos distribuídos no arranjo fatorial 2 x 5 x 2 (duas fontes de molibdênio (molibdato de amônio com 81% de Mo e produto Geoclean com 15 % de Mo), cinco doses de Mo (0, 300, 600, 900 e 1.500 g ha-1) e duas épocas de aplicação (V4.6 e R1)), totalizando 20 tratamentos com quatro repetições. Foram avaliadas o número de vagens por planta, número de sementes por planta, número de sementes por vagem, massa de 100 sementes e a produtividade de grãos. Posteriormente, foram avaliados a qualidade fisiológica (germinação e vigor) e nutricional (teor de proteínas e molibdênio) das sementes colhidas, assim como, o potencial de formação de nódulos das plant... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP