O xerogel de pentóxido de vanádio possui estrutura bi-dimensional que viabiliza a intercalação de diferentes espécies como íons, compostos orgânicos e espécies poliméricas. E, quando associeado a outros óxidos de metais transição, tais como, WO3 e MoO3 apresenta uma importância em reações de catálise, pois estes óxidos atuam como promotores em reações como, por exemplo, a redução catalítica seletiva do NOx a NH3 e a oxidação de hidrocarbonetos. Além disso, estes óxidos melhoram as propriedades eletroquímicas e eletrocrômicas, favorecendo assim sua utilização em células fotoquímicas, células para conversão de energia solar e cátodos de baterias e lítio. Dentre estes óxidos, o óxido de tungstênio hidratado foi escolhido não somente por favorecer a dissociação ácida das moléculas, mas também por apresentar uma estrutura lamelar que favorece reações de intercalação sem afetar significativamente sua estrutura original. Neste contexto, o xerogel de óxido misto V2O5/WO3 foi sintetizado e suas propriedades eletroquímicas bem como sua capacidade de intercalação foi investigada. em relação ao comportamento eletroquímico, a melhor resposta foi obtida para o óxido misto com menor concentração de WO3, ao passo que para os óxidos com alta quantidade de óxido de tungstênio, a intercalação dos íons Li+ não foi eficiente. Estudos de voltametria cíclica revelaram que a resposta eletroquímica do óxido misto é similar à encontrada para o xerogel de pentóxido de vanádio. Em adição, outros resultados revelaram a dependência da resposta eletroquímica com a natureza do eletrólito suporte. Também foi verificado que é possível intercalar anilina e agentes tensoativos (Brometo de Cetiltrimetilamônio - CTAB), mantendo o caráter bi-dimensional. Neste trabalho, o compósito V2O5/WO3/SiO2 foi preparado pelo método sol-gel. A metodologia usada possibilitou a preparação de microesferas de sílica cobertas por xerogel de V2O5/WO3, conservando não somente a estrutura, mas também as propriedades eletroquímicas. A atividade catalítica avaliou a oxidação do estireno em fase líquida. / Vanadium pentoxide xerogel has a bi-dimensional structure which is suitable for intercalation of a variety of ions, organic compounds, and even polymeric species. In addition, when associated with other metal oxides such as WO3 and MoO3, it presents an important role in catalysis, since the resulting oxides act as promoters in catalytic reduction of the NOx to NH3 and hydrocarbons oxidation. Besides, these oxides improve electrochemical and electrochromic properties, leading to their use in photochemical cells, cathodes and in solar energy cells. Among several metal oxides, hydrated tungsten oxide was chosen not only because of favor the acid dissociation of molecles but also because of its lamellar structure that allows intercalation reactions without affect significantly the original structure. In this context, V2O5/WO3 xerogel mixed oxides were synthesized and electrochemical properties as well as intercalation capacity were investigated. Concerning the electrochemical behavior, the best response was obtained for the mixed oxides with low concentration of WO3, whereas for the oxides with high amount of tungsten oxide, the lithium ions intercalation was not efficient. Cyclic voltammetric studies revealed that the electrochemical response of mixed oxide is similar to that found for the vanadium pentoxide xerogel. In addition, our results reveal the dependence of the electrochemical response on the nature of the supporting electrolyte. It was also verified that it is possible to intercalate aniline and surfactant molecules (N-cetyl-N,N,N,-trimethyl-ammonium bromide - CTAB), maintaining the bi-dimensional character. In this work, V2O5/WO3/SiO2 composite was prepared by sol-gel method. The methodology used enables the preparation of silica microspheres covered by V2O5/WO3 xerogel mixed oxides, retaining not only its structure but also the electrochemical properties. the catalytic activity evaluated in the oxidation of the styrene in liquidphase.

A celulose é o biopolímero mais abundante na natureza e apresenta grande potencial para ser processada e produzir de maneira sustentável biocombustíveis e produtos químicos. A conversão catalítica é um dos meios mais promissores para transformação da celulose. A separação entre produtos e catalisadores é uma etapa importante para indústria, o que coloca a catálise heterogênea em posição privilegiada como via de conversão, devido à facilidade de separação entre produto e catalisador. A hidrogenólise é uma via de transformação que promove a quebra de ligações C-C e a retirada de átomos de oxigênio, levando a uma gama de combustíveis e produtos químicos. Os carbetos de metais de transição suportados em carvão ativo são efetivos na quebra de ligações C-C, enquanto o paládio atua tanto na quebra de ligações C-C como em etapas de hidrogenação. Assim, este trabalho estudou as propriedades estruturais e catalíticas de catalisadores de carbeto de tungstênio suportados em carvão ativado e promovidos com paládio. Foram preparados e caracterizados catalisadores de WXC sem promotor e com 1 e 2% de Pd. As medidas de fisissorção de N2 revelou que os catalisadores são formados por uma mistura de micro e mesoporos. A análise de difração de raios X revelou predominância da fase W2C nos catalisadores promovidos por Pd, enquanto que nos catalisadores ausentes de Pd ocorreu um misto de fases carbeto. As medidas de XPS revelaram que quanto maior quantidade de Pd na amostra, se tem mais tungstênio exposto na superfície. A seguir, os catalisadores foram aplicados em reações de conversão de celulose sob pressão de hidrogênio. A conversão de celulose foi determinada por gravimetria (balanço de massa) e termogravimetria e os produtos foram identificados e quantificados por cromatografia gasosa GC e por HPLC. Foram obtidos rendimentos em torno de 40% para etileno glicol, com 77% de conversão de celulose, em reações de 120 min a 220°C com o catalisador 2% WXC/C. Além disso, foram testados diferentes substratos e catalisadores para se entender o mecanismo de conversão e o papel de cada componente do catalisador na rota reacional. A obtenção de etileno glicol a partir da celulose se passa através da hidrólise do polissacarídeo em monômeros de glicose, reação retro-aldol produzindo glicolaldeído e hidrogenação para obtenção do etileno glicol. / Cellulose is the most abundant biopolymer in nature and has great potential to be processed and to sustainably produce biofuels and chemicals. The catalytic conversion is one of the most promising ways for processing cellulose. The separation between the products and the catalysts is an important step for the industry, which puts the heterogeneous catalysis in prime position as route of conversion due to the easiness of separation of product and catalyst. Hydrogenolysis is a processing way that promotes breaking C-C bonds and the removal of oxygen atoms, leading to a variety of fuels and chemicals. The carbides of transition metals supported on activated carbon are effectives in breaking C-C bonds, while palladium acts both in breaking C-C bonds and in the hydrogenation steps. So, this work studied the structural and catalytic properties of catalysts of tungsten carbides supported on activated carbon and promoted with palladium. Catalysts WXC without promoter and 1 and 2% Pd were prepared and characterized. The N2 physisorption measurements showed that a mixture of micro and mesopores forms the catalysts. The analysis of X-ray diffraction revealed the predominance of W2C phase in the catalysts promoted with Pd, while in the catalysts absent from Pd a mixture of carbide phases occurred. XPS measurements showed that the greater amount of Pd in the sample, it is more tungsten exposed on the surface. Then, the catalysts were applied in cellulose conversion reactions under hydrogen pressure. The conversion of cellulose was determined by gravimetry (mass balance) and thermogravimetry, and the products were identified and quantified by GC and HPLC. Yields around 40% for ethylene glycol were obtained, corresponding to 77% conversion of cellulose, in reactions performed at 220 °C and 120 min reaction time, with catalyst 2% PdWXC/C. Additionally, different substrates and catalysts were tested for understanding the conversion mechanism and the role of each component of the catalyst in the reaction route. Obtaining ethylene glycol from cellulose goes through hydrolysis of the polysaccharide into glucose monomers, retro-aldol reaction producing glycolaldehyde and hydrogenating to obtain ethylene glycol.

Métodos de síntese que viabilizam a obtenção de compósitos contendo xerogéis de óxido de tungstênio e de pentóxido de vanádio pelo método sol-gel foram investigados, bem como a caracterização e propriedades catalíticas nas reações de epoxidação destes materiais. Brometo de cetiltrimetilamina e hexadecilamina foram intercalados nos xerogéis de óxidos vanádio e de tungstênio formando compostos híbridos orgânico-inorgânico ternários. Estas moléculas foram usadas com o objetivo de aumentar a distância interlamelar e conferir caráter hidrofóbico nos compostos híbridos para que facilitasse o acesso dos substratos orgânicos quando utilizados como catalisadores nas reações de epoxidação. Os parâmetros de difração de raios X comprovam a intercalação, com aumento da distância interplanar. Observa-se uma variação na posição da banda M=O para maiores valores de energia devido à interação eletrostática entre as cargas positivas das espécies convidadas com densidade de carga negativa das ligações M=O. O xerogel de óxido de tungstênio e o compósito com xerogel de óxido de vanádio com óxido tungstênio foram dispersos em matrizes de óxido hidróxido de alumínio e de xerogel de óxido de silício. Foi observado que os modos vibracionais no infravermelho não sofreram variações significativas, indicando que pequenas distorções ocorrem quando os xerogéis dos óxidos estão dispersos, ou seja, há interações fracas entre os componentes, corroborando com os padrões de difração de raios X que mostram a manutenção da estrutura inicial dos óxidos. No caso dos compósitos contendo óxido de vanádio em sílica empregando metiltrietóxissilano, houve a formação de partículas esféricas de sílica recobertas por filmes de óxido de vanádio. No entanto, ao utilizar o tetraelilortossilicato como precursor, houve a manutenção da estrutura lamelar dos óxidos, mas não se observou a formação das partículas esféricas de sílica. As propriedades catalíticas destes materiais foram testadas em reações de oxidação do cis-cicloocteno, estireno e ciclo-hexano usando peróxido de hidrogênio (H2O2), terc-butil hidroperóxido (t-BOOH) e ácido meta-cloroperbenzóico (m-CPBA) como agentes oxidantes. De modo geral, os resultados obtidos são satisfatórios e estão de acordo com os resultados apresentados na literatura para sistemas similares, sugerindo uma aplicação potencial destes materiais como catalisadores em reações de epoxidação e oxidação. / Synthetic procedures based on sol-gel process were developed aiming produce xerogel composites of mixed oxides such as tungsten oxide and vanadium oxide, as well as their characterization and catalytic properties in epoxidation reactions. Cetyltrimetylamine bromide and hexadecylamine were intercalated into vanadium oxide and tungsten oxide xerogels resulting in ternary hybrid inorganic-organic compounds. These molecules were used in order to increase the interlamelar distance and confer hydrophobic character facilitating the substrate access in catalyzes epoxidation reactions. X ray diffraction patterns demonstrate the intercalation. It was verified the shift of the M=O vibrational mode towards higher energy region due to electrostatic interaction between positive charges of guest species with negative character of M-O bonding. Tungsten oxide and vanadium and tungsten mixed oxide xerogels were dispersed in oxohydroxiy aluminum and silicon oxide matrices. No significant changes in the infrared vibrational modes were observed, suggesting that few distortions occur when xerogel materials are dispersed, due to weak interactions corroborating previous results. In the case of composites containing vanadium oxide and silica (methyltriethoxysilane as precursor), the final material is formed by sphere particles of silica covered with vanadium oxide film. However, when tetraethylorthosilicate was used as silica precursor, the lamelar structure of metal oxide is retained instead of spherical morphology. The catalytic properties of these materials were verified in oxidation of cis-cyclooctene, styrene, and cyclohexane using hydrogen peroxide (H2O2), terc-butyl hydroperoxide (t-BOOH), and cloroperoxybenzoic acid (m-CPBA) as oxygen donors. From a general point of view, the results are satisfactory and close with those found for similar systems, enabling them as catalysts for epoxidation and oxidation.

Métodos de síntese que viabilizam a obtenção de compósitos contendo xerogéis de óxido de tungstênio e de pentóxido de vanádio pelo método sol-gel foram investigados, bem como a caracterização e propriedades catalíticas nas reações de epoxidação destes materiais. Brometo de cetiltrimetilamina e hexadecilamina foram intercalados nos xerogéis de óxidos vanádio e de tungstênio formando compostos híbridos orgânico-inorgânico ternários. Estas moléculas foram usadas com o objetivo de aumentar a distância interlamelar e conferir caráter hidrofóbico nos compostos híbridos para que facilitasse o acesso dos substratos orgânicos quando utilizados como catalisadores nas reações de epoxidação. Os parâmetros de difração de raios X comprovam a intercalação, com aumento da distância interplanar. Observa-se uma variação na posição da banda M=O para maiores valores de energia devido à interação eletrostática entre as cargas positivas das espécies convidadas com densidade de carga negativa das ligações M=O. O xerogel de óxido de tungstênio e o compósito com xerogel de óxido de vanádio com óxido tungstênio foram dispersos em matrizes de óxido hidróxido de alumínio e de xerogel de óxido de silício. Foi observado que os modos vibracionais no infravermelho não sofreram variações significativas, indicando que pequenas distorções ocorrem quando os xerogéis dos óxidos estão dispersos, ou seja, há interações fracas entre os componentes, corroborando com os padrões de difração de raios X que mostram a manutenção da estrutura inicial dos óxidos. No caso dos compósitos contendo óxido de vanádio em sílica empregando metiltrietóxissilano, houve a formação de partículas esféricas de sílica recobertas por filmes de óxido de vanádio. No entanto, ao utilizar o tetraelilortossilicato como precursor, houve a manutenção da estrutura lamelar dos óxidos, mas não se observou a formação das partículas esféricas de sílica. As propriedades catalíticas destes materiais foram testadas em reações de oxidação do cis-cicloocteno, estireno e ciclo-hexano usando peróxido de hidrogênio (H2O2), terc-butil hidroperóxido (t-BOOH) e ácido meta-cloroperbenzóico (m-CPBA) como agentes oxidantes. De modo geral, os resultados obtidos são satisfatórios e estão de acordo com os resultados apresentados na literatura para sistemas similares, sugerindo uma aplicação potencial destes materiais como catalisadores em reações de epoxidação e oxidação. / Synthetic procedures based on sol-gel process were developed aiming produce xerogel composites of mixed oxides such as tungsten oxide and vanadium oxide, as well as their characterization and catalytic properties in epoxidation reactions. Cetyltrimetylamine bromide and hexadecylamine were intercalated into vanadium oxide and tungsten oxide xerogels resulting in ternary hybrid inorganic-organic compounds. These molecules were used in order to increase the interlamelar distance and confer hydrophobic character facilitating the substrate access in catalyzes epoxidation reactions. X ray diffraction patterns demonstrate the intercalation. It was verified the shift of the M=O vibrational mode towards higher energy region due to electrostatic interaction between positive charges of guest species with negative character of M-O bonding. Tungsten oxide and vanadium and tungsten mixed oxide xerogels were dispersed in oxohydroxiy aluminum and silicon oxide matrices. No significant changes in the infrared vibrational modes were observed, suggesting that few distortions occur when xerogel materials are dispersed, due to weak interactions corroborating previous results. In the case of composites containing vanadium oxide and silica (methyltriethoxysilane as precursor), the final material is formed by sphere particles of silica covered with vanadium oxide film. However, when tetraethylorthosilicate was used as silica precursor, the lamelar structure of metal oxide is retained instead of spherical morphology. The catalytic properties of these materials were verified in oxidation of cis-cyclooctene, styrene, and cyclohexane using hydrogen peroxide (H2O2), terc-butyl hydroperoxide (t-BOOH), and cloroperoxybenzoic acid (m-CPBA) as oxygen donors. From a general point of view, the results are satisfactory and close with those found for similar systems, enabling them as catalysts for epoxidation and oxidation.

O xerogel de pentóxido de vanádio possui estrutura bi-dimensional que viabiliza a intercalação de diferentes espécies como íons, compostos orgânicos e espécies poliméricas. E, quando associeado a outros óxidos de metais transição, tais como, WO3 e MoO3 apresenta uma importância em reações de catálise, pois estes óxidos atuam como promotores em reações como, por exemplo, a redução catalítica seletiva do NOx a NH3 e a oxidação de hidrocarbonetos. Além disso, estes óxidos melhoram as propriedades eletroquímicas e eletrocrômicas, favorecendo assim sua utilização em células fotoquímicas, células para conversão de energia solar e cátodos de baterias e lítio. Dentre estes óxidos, o óxido de tungstênio hidratado foi escolhido não somente por favorecer a dissociação ácida das moléculas, mas também por apresentar uma estrutura lamelar que favorece reações de intercalação sem afetar significativamente sua estrutura original. Neste contexto, o xerogel de óxido misto V2O5/WO3 foi sintetizado e suas propriedades eletroquímicas bem como sua capacidade de intercalação foi investigada. em relação ao comportamento eletroquímico, a melhor resposta foi obtida para o óxido misto com menor concentração de WO3, ao passo que para os óxidos com alta quantidade de óxido de tungstênio, a intercalação dos íons Li+ não foi eficiente. Estudos de voltametria cíclica revelaram que a resposta eletroquímica do óxido misto é similar à encontrada para o xerogel de pentóxido de vanádio. Em adição, outros resultados revelaram a dependência da resposta eletroquímica com a natureza do eletrólito suporte. Também foi verificado que é possível intercalar anilina e agentes tensoativos (Brometo de Cetiltrimetilamônio - CTAB), mantendo o caráter bi-dimensional. Neste trabalho, o compósito V2O5/WO3/SiO2 foi preparado pelo método sol-gel. A metodologia usada possibilitou a preparação de microesferas de sílica cobertas por xerogel de V2O5/WO3, conservando não somente a estrutura, mas também as propriedades eletroquímicas. A atividade catalítica avaliou a oxidação do estireno em fase líquida. / Vanadium pentoxide xerogel has a bi-dimensional structure which is suitable for intercalation of a variety of ions, organic compounds, and even polymeric species. In addition, when associated with other metal oxides such as WO3 and MoO3, it presents an important role in catalysis, since the resulting oxides act as promoters in catalytic reduction of the NOx to NH3 and hydrocarbons oxidation. Besides, these oxides improve electrochemical and electrochromic properties, leading to their use in photochemical cells, cathodes and in solar energy cells. Among several metal oxides, hydrated tungsten oxide was chosen not only because of favor the acid dissociation of molecles but also because of its lamellar structure that allows intercalation reactions without affect significantly the original structure. In this context, V2O5/WO3 xerogel mixed oxides were synthesized and electrochemical properties as well as intercalation capacity were investigated. Concerning the electrochemical behavior, the best response was obtained for the mixed oxides with low concentration of WO3, whereas for the oxides with high amount of tungsten oxide, the lithium ions intercalation was not efficient. Cyclic voltammetric studies revealed that the electrochemical response of mixed oxide is similar to that found for the vanadium pentoxide xerogel. In addition, our results reveal the dependence of the electrochemical response on the nature of the supporting electrolyte. It was also verified that it is possible to intercalate aniline and surfactant molecules (N-cetyl-N,N,N,-trimethyl-ammonium bromide - CTAB), maintaining the bi-dimensional character. In this work, V2O5/WO3/SiO2 composite was prepared by sol-gel method. The methodology used enables the preparation of silica microspheres covered by V2O5/WO3 xerogel mixed oxides, retaining not only its structure but also the electrochemical properties. the catalytic activity evaluated in the oxidation of the styrene in liquidphase.

Orientadores: Bernardo Laks, Sergio B. Legoas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-03T04:07:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_AlexandreAbdalla_M.pdf: 3983498 bytes, checksum: 2a05c06e95be0394fdc06a1a09bf4c6b (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Nas últimas décadas têm sido desenvolvidas inúmeras pesquisas em sistemas metálicos com simetria bidimensional como filmes finos, multicamadas e superfícies, principalmente naqueles sistemas compostos por metais de transição, devido às suas diversas propriedades de interesse e à sua importância tecnológica em fenômenos como catálise, adsorsão, corrosão entre outros. O objetivo desta tese é fazer um estudo da existência e caracterização dos estados eletrônicos de superfície para uma família de metais de transição com estrutura cúbica de corpo centrado - Tungstênio, Molibdênio, Tântalo e Nióbio - nas direções de clivagem [100], [110] e [111]. Superfícies de metais de transição apresentam uma certa dificuldade de serem tratadas teoricamente devido à coexistência de elétrons d localizados e sp deslocalizados. A maioria dos métodos desenvolvidos para calcular a estrutura eletrônica desses sistemas, de forma autoconsistente, requer uma perfeita simetria bidimensional. Os cálculos de estrutura eletrônica foram realizados utilizando o formalismo RS-LMTO-ASA (Real Space - Linear Muffin- Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation), que é baseado no formalismo LMTO-ASA de espaço recíproco, mas que ao contrário deste, utiliza o método de Recorrência para resolver o problema de autovalores no espaço direto. Por ser um método de espaço direto, o RS-LMTO-ASA não requer qualquer simetria espacial. A densidade espectral de estados e os estados eletrônicos de superfície foram obtidos por um formalismo de função de Green com o auxílio do método da Matriz Transferência. Nossos resultados para as superfícies W(100), Mo(100) e W(110) estão de acordo com dados obtidos por diversos cálculos e experimentos encontrados na literatura / Abstract: In recent years, research in metallic systems with two-dimensional symmetry such as thin films, surfaces and multi-layers has been focused primarily on the transition metais, because of their interesting properties and their technological importance. The aim of this dissertation is to study the existence and characterization of electronic surface states for a class of transition metais having a body-centered cubic structure - Tungstein, Molibdenum, Tantalum and Niobium - in the [100], [110] and [111] cleavage. Transition-metal surfaces are much more difficult to treat theoretically because of the coexistence of the localized d electrons and the delocalized sp electrons. Most of developed methods to calculate, self-consistently, the electronic structure of these systems, require perfect two-dimensional symmetry. The electronic structure calculation were carried out using the RS-LMTO-ASA (Real Space - Linear Muffin-Tin Orbital - Atomic Sphere Approximation) formalism, which is based on the standard LMTO-ASA approach and uses the recursion method to solve the eigenvalue problem in real space. The spectral density of states and electronic surface states are obtained by a Green function formalism with the aid of the transfer matrix method. Our results for W(100), Mo(100) and W(110) are in good agreement with experimental observations and theoretical dates found in the literature / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientadores : Jacobus Willibrordus Swart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:14:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_PabloRodrigode_M.pdf: 2004501 bytes, checksum: 02ad781cdb36a40bd8e3856e5867d56a (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Os objetivos deste trabalho foram: i) estudar a degradação de catalisadores do tipo Pt-M (onde M = Co e Cr) suportados em carbono após tratamento ácido e a atividade catalítica dos mesmos para a reação de redução de oxigênio; ii) avaliar o desempenho e a estabilidade de eletrocatalisadores de platina suportada em monocarbeto e dióxido de tungstênio (WC/C e WO2/C, respectivamente) para a reação de redução de oxigênio em eletrólitos ácidos. O tratamento ácido foi realizado mantendo-se uma certa quantidade do eletrocatisador em uma solução ácida (H2SO4 0,5 mol L-1) a 90ºC por 24 h. Os catalisadores Pt3Co/C e Pt3Cr/C foram caracterizados antes e após o tratamento pelas seguintes técnicas: Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios X (EDX), Difratometria de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espectroscopia de Absorção de Raios X (XAS), como também submetidos a testes eletroquímicos. Os resultados mostraram que os metais menos nobres foram lixiviados devido ao tratamento ácido e que houve variações da região do potencial de redução de óxidos. Em relação aos carbertos de tungstênio, este foram sintetizados pelo método sonoquímico e caracterizados por EDX, DRX e MET. Os resultados eletroquímicos obtidos a partir desses materiais não apresentaram atividade catalítica significante para a RRO, porém, quando se tem Pt ancorada nesse material, a reação de redução de oxigênio é catalisada, similarmente ao desempenho de Pt/C, e segue uma reação via 4 elétrons. Já os materiais formados por dióxido de tungstênio foram sintetizados pelo método de impregnação e também foram caracterizados por EDX, DRX e MET. Os dados obtidos nos testes eletroquímicos destes materiais demonstraram uma certa atividade catalítica para RRO, e que esta reação se ocorre via 2 elétrons. Já para os materiais com Pt suportada em WO2/C, a reação segue a conhecida via 4 elétrons, como no caso de Pt/C. Ao serem submetidos ao tratamento ácido, tanto os catalisadores suportados em WC/C quanto os suportados em WO2/C apresentaram maior estabilidade quando comparados ao Pt/C comercial. / The objectives of this work were: i) to study the degradation of Pt-M catalysts (where M = Co and Cr) supported on carbon after acid treatment and their catalytic activities for the oxygen reduction reaction; ii) to evaluate the performance and stability of platinum electrocatalysts based in tungsten monocarbide (WC/C) and tungsten dioxide (WO2/C) for the oxygen reduction reaction in acidic electrolytes. The acid treatment was carried out by keeping a certain amount of eletrocatalyst in an acidic solution (H2SO4 0.5 mol L-1) at 90°C for 24 h. The Pt3Co/C and Pt3Cr/C catalysts were characterized before and after treatment by the following techniques: Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-Ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS), followed by electrochemical tests. The results showed that the non-noble metals have been leached due to the acid treatment and that there are variations in the potential region of oxide reduction. Tungsten carbides, were synthesized by a chemistry and characterized by EDS, XRD and TEM. The electrochemical results obtained for the WC/C materials showed no significant catalytic activity for the ORR, but when Pt is anchored, the oxygen reduction reaction is catalyzed, and the performance is similar to that of Pt/C, and with reaction following the 4 electrons pathways. The materials formed by tungsten dioxide were synthesized by an impregnation method, and also characterized by EDS, XRD and TEM. The data obtained in the electrochemical tests of the bare materials showed some catalytic activity for ORR, but the reaction is promoted via the 2 electrons pathways. As for the previous cases the materials formed by Pt supported on WO2/C the reaction follows the 4 electrons steps. When subjected to the acid treatment, as in the case of the catalysts supported on WC/C, the WO2/C-supported materials had higher stability when compared to the commercial Pt/C catalyst.

Os objetivos deste trabalho foram: i) estudar a degradação de catalisadores do tipo Pt-M (onde M = Co e Cr) suportados em carbono após tratamento ácido e a atividade catalítica dos mesmos para a reação de redução de oxigênio; ii) avaliar o desempenho e a estabilidade de eletrocatalisadores de platina suportada em monocarbeto e dióxido de tungstênio (WC/C e WO2/C, respectivamente) para a reação de redução de oxigênio em eletrólitos ácidos. O tratamento ácido foi realizado mantendo-se uma certa quantidade do eletrocatisador em uma solução ácida (H2SO4 0,5 mol L-1) a 90ºC por 24 h. Os catalisadores Pt3Co/C e Pt3Cr/C foram caracterizados antes e após o tratamento pelas seguintes técnicas: Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios X (EDX), Difratometria de Raios X (DRX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espectroscopia de Absorção de Raios X (XAS), como também submetidos a testes eletroquímicos. Os resultados mostraram que os metais menos nobres foram lixiviados devido ao tratamento ácido e que houve variações da região do potencial de redução de óxidos. Em relação aos carbertos de tungstênio, este foram sintetizados pelo método sonoquímico e caracterizados por EDX, DRX e MET. Os resultados eletroquímicos obtidos a partir desses materiais não apresentaram atividade catalítica significante para a RRO, porém, quando se tem Pt ancorada nesse material, a reação de redução de oxigênio é catalisada, similarmente ao desempenho de Pt/C, e segue uma reação via 4 elétrons. Já os materiais formados por dióxido de tungstênio foram sintetizados pelo método de impregnação e também foram caracterizados por EDX, DRX e MET. Os dados obtidos nos testes eletroquímicos destes materiais demonstraram uma certa atividade catalítica para RRO, e que esta reação se ocorre via 2 elétrons. Já para os materiais com Pt suportada em WO2/C, a reação segue a conhecida via 4 elétrons, como no caso de Pt/C. Ao serem submetidos ao tratamento ácido, tanto os catalisadores suportados em WC/C quanto os suportados em WO2/C apresentaram maior estabilidade quando comparados ao Pt/C comercial. / The objectives of this work were: i) to study the degradation of Pt-M catalysts (where M = Co and Cr) supported on carbon after acid treatment and their catalytic activities for the oxygen reduction reaction; ii) to evaluate the performance and stability of platinum electrocatalysts based in tungsten monocarbide (WC/C) and tungsten dioxide (WO2/C) for the oxygen reduction reaction in acidic electrolytes. The acid treatment was carried out by keeping a certain amount of eletrocatalyst in an acidic solution (H2SO4 0.5 mol L-1) at 90°C for 24 h. The Pt3Co/C and Pt3Cr/C catalysts were characterized before and after treatment by the following techniques: Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-Ray Diffraction (XRD), Transmission Electron Microscopy (TEM), X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS), followed by electrochemical tests. The results showed that the non-noble metals have been leached due to the acid treatment and that there are variations in the potential region of oxide reduction. Tungsten carbides, were synthesized by a chemistry and characterized by EDS, XRD and TEM. The electrochemical results obtained for the WC/C materials showed no significant catalytic activity for the ORR, but when Pt is anchored, the oxygen reduction reaction is catalyzed, and the performance is similar to that of Pt/C, and with reaction following the 4 electrons pathways. The materials formed by tungsten dioxide were synthesized by an impregnation method, and also characterized by EDS, XRD and TEM. The data obtained in the electrochemical tests of the bare materials showed some catalytic activity for ORR, but the reaction is promoted via the 2 electrons pathways. As for the previous cases the materials formed by Pt supported on WO2/C the reaction follows the 4 electrons steps. When subjected to the acid treatment, as in the case of the catalysts supported on WC/C, the WO2/C-supported materials had higher stability when compared to the commercial Pt/C catalyst.

A presente Tese de Doutorado analisa as modificações induzidas por prensagem isostática a quente (HIP) após a sinterização na resistência à fadiga de compósitos de metal duro com partículas de carboneto de tamanho médio na faixa de 0,6 a 2,0 ?m. A correlação entre a redução de porosidade no processo de prensagem isostática a quente e o aumento de resistência à ruptura transversal é bem conhecida. No entanto, existem questões em relação à eficácia deste processo no aumento da resistência à fadiga, devido à existência de outras imperfeições na microestrutura do material. Um aumento maior na resistência transversal é reportado na literatura para temperaturas de HIP acima do ponto eutético da liga. Os experimentos foram realizados em dois níveis diferentes de pressão de HIP, simulando condições de processo que existem em fornos de média e alta pressão (5,4 MPa e 150 MPa). Também são analisadas duas condições de temperatura de sinterização, 1.350ºC e 1.430ºC. A análise das diferentes condições de processamento mostra que a microestrutura mais homogênea, praticamente sem presença de lagos de cobalto, foi obtida a 1.430°C de temperatura de sinterização e de HIP. Esta condição de processamento resultou em melhores valores de resistência mecânica (estática e dinâmica). As diferenças de microestrutura e propriedades mecânicas obtidas nas duas condições de pressão de HIP (5,4 MPa e 150 MPa) são pouco significativas, tendo maior impacto a correlação entre a microestrutura e propriedades mecânicas em função dos diferentes ciclos de temperatura e tempo de sinterização. A análise das superfícies de fratura do material em fadiga indica uma importante influência de defeitos microestruturais, como regiões alinhadas da fase ? entre grãos de carboneto de tungstênio na iniciação e na propagação da trinca de fratura. / The present Thesis evaluates modifications induced by hot isostatic pressing (HIP) after sintering on fatigue strength of WC-11Co (in weight %) composites with sintered tungsten carbide grains of 0.6 to 2 ?m. The correlation between decreasing porosity due to hot isostatic pressing process and subsequent increase on transversal rupture strength is well known. Nevertheless, there are questions related to the efficiency of HIP process to increase fatigue strength, mainly due to the existence of microstructure defects besides porosity. An increase on transversal rupture strength is reported in the literature for HIP temperatures above the eutectic point of the composite. Experiments were carried out at two different levels of HIP pressure (5.4 and 150 MPa) covering conditions existing on medium and high pressure furnaces. Two temperatures were also evaluated (1,350 and 1,430°C). The analysis of different processing conditions shows that a more uniform microstructure, without the presence of cobalt lakes, was obtained at a sintering and HIP temperature of 1,430°C. This processing condition also resulted in better statical and dynamical mechanical properties. Microstructure and mechanical properties obtained at two different HIP pressure conditions (5.4 and 150 MPa) were rather similar. Major changes in microstructure and mechanical properties were found as a function of different cycles of temperature and sintering time. Fatigue fracture surfaces were evaluated revealing major influence of microstructural defects such as regions of aligned ? phase where crack initiation and fracture propagation are favored.