Low content cerium oxide nanoparticles on carbon for hydrogen peroxide electrosynthesis

A comparative study using different proportions of CeO2/C (4%, 9% and 13% CeO2) was performed to produce H2O2, a reagent used in the oxidation of organic pollutants and in electro-Fenton reactions for the production of the hydroxyl radical (OH center dot), a strong oxidant agent used in the electrochemical treatment of aqueous wastewater. The CeO2/C materials were prepared by a modified polymeric precursor method (PPM). X-ray diffraction analysis of the CeO2/C prepared by the PPM identified two phases. CeO2 and CeO2. The average size of the crystallites in these materials was close to 7 nm. The kinetics of the oxygen reduction reaction (ORR) were evaluated by the rotating ring-disk electrode technique. The results showed that the 4% CeO2/C prepared by the PPM was the best composite for the production of H2O2 in a 1 mol L-1 NaOH electrolyte solution. For this material, the number of electrons transferred and the H2O2 percentage efficiency were 3.1 and 44%, respectively. The ring-current of the 4% CeO2/C was higher than that of Vulcan carbon, the reference material for H2O2 production, which produced 41% H2O2 and transferred 3.1 electrons per molecule of oxygen. The overpotential for this reaction on the ceria-based catalyst was substantially lower (approximately 200 mV), demonstrating the higher catalytic performance of this material. Gas diffusion electrodes (GDE) containing the catalyst were used to evaluate the real amount of H2O2 produced during exhaustive electrolysis. The 4% CeO2/C GDE produced 871 mg L-1 of H2O2, whereas the Vulcan carbon GDE produced a maximum amount of only 407 mg L-1. Thus, the 4% CeO2/C electrocatalyst prepared by the PPM is a promising material for H2O2 electrogeneration in alkaline media. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

The Banhado Alkaline Complex, Southeastern Brazil: source and evolution of potassic SiO2-undersaturated high-Ca and low-Ca magmatic series

The Cretaceous Banhado alkaline complex in southeastern Brazil presents two potassic SiO2-undersaturated series. The high-Ca magmatic series consist of initially fractionated olivine (Fo(92-91)) + diopside (Wo(48-43)En(49-35)Ae(0-7)), as evidenced by the presence of xenocrysts and xenoliths. In that sequence, diopside (Wo(47-38)En(46-37)Ae(0-8)) + phlogopite + apatite + perovskite (Prv(> 92)) crystallized to form the phlogopite melteigite and led to the Ca enrichment of the magma. Diopside (Wo(47-41)En(32-24) Ae(3-14)) continued to crystallize as an early mafic mineral, followed by nepheline (Ne(74.8-70.1)Ks(26.3-21.2)Qz(7.6-0.9)) and leucite (Lc(65-56)) and subsequently by melanite and potassic feldspar (Or(85-99)Ab(1-7)) to form melanite ijolites, wollastonite-melanite urtites and melanite-nepheline syenites. Melanite-pseudoleucite-nepheline syenites are interpreted to be a leucite accumulation. Melanite nephelinite dykes are believed to represent some of the magmatic differentiation steps. The low-Ca magmatic series is representative of a typical fractionation of aegirine-augite (Wo(36-29)En(25-4)Ae(39-18)) + alkali feldspar (Or(57-96)Ab(3-43)) + nepheline (Ne(76.5-69.0)Ks(19.9-14.4)Qz(15.1-7.7)) + titanite from phonolite magma. The evolution of this series from potassic nepheline syenites to sodic sodalite syenites and sodalitolites is attributed to an extensive fractionation of potassic feldspar, which led to an increase of the NaCl activity in the melt during the final stages forming sodalite-rich rocks. Phonolite dykes followed a similar evolutionary process and also registered some crustal assimilation. The mesocratic nepheline syenites showed interactions with phlogopite melteigites, such as compatible trace element enrichments and the presence of diopside xenocrysts, which were interpreted to be due to a mixing/mingling process of phonolite and nephelinite magmas. The geochemical data show higher TiO2 and P2O5 contents and lower SiO2 contents for the high-Ca series and different LILE evolution trends and REE chondrite-normalized patterns as compared to the low-Ca series. The Sr-87/Sr-86, Nd-143/Nd-144, Pb-206/Pb-204 and Pb-208/Pb-204 initial ratios for the high-Ca series (0.70407-0.70526, 0.51242-0.51251, 17.782-19.266 and 38.051-39.521, respectively) were slightly different from those of the low-Ca series (0.70542-0.70583, 0.51232-0.51240, 17.758-17.772 and 38.021-38.061, respectively). For both series, a CO2-rich potassic metasomatized lithospheric mantle enriched the source with rutile-bearing phlogopite clinopyroxenite veins. Kamafugite-like parental magma is attributed to the high-Ca series with major contributions from the melting of the veins. Potassic nephelinite-like parental magma is assigned to the low-Ca series, where the metasomatized wall-rock played a more significant role in the melting process.

Adsorption of caffeic acid on titanium dioxide: A spectroscopic study

Caffeic acid is an ortho-phenol found in vegetable tissues presenting important properties such as carcinogenesis inhibitor, anti-oxidant, anti-viral, anti-inflammatory and anti-rheumatic actions. It was observed that caffeic acid was not degraded in daylight during the adsorption on TiO2 at pH 4.8. The adsorption fit very well to a Brunauer-Emmett-Teller isotherm equation with a monolayer coverage of 68.15 mg(CA) g(TiO2)(-1) and saturation coverage of 195.4 mg(CA) g(TiO2)(-1). A strong adsorption of caffeic acid was verified on TiO2 for the dry solid obtained from the mixture. The Raman and IR spectroscopies revealed that the adsorption should occur through the interaction of the diphenol oxygens with contribution of CC double bond of the acrylic group, however, the carboxylic acid group did not have participation in the adsorption. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Implicações sobre a natureza das fontes mantélicas envolvidas na gênese da Província Magmática do Paraná

Neste estudo, buscou-se compreender os processos e materiais que contribuíram às fontes mantélicas envolvidas na gênese da Província Magmática do Paraná (PMP). O papel que a crosta, a litosfera e o manto terrestre (raso ou profundo) desempenham na geração de assinaturas químicas e isotópicas em basaltos de derrames continentais e oceânicos tem sido um tema intensamente pesquisado e muito debatido na literatura internacional (e.g., Sheth, 2005). Embora muitos estudos já tenham sido conduzidos na PMP, existe ainda uma grande controvérsia com relação à natureza das regiões-fonte dos magmas (manto litosférico continental ou manto sublitosférico), como também acerca dos mecanismos geodinâmicos que provocam o início da fusão dessas regiões-fonte (e.g., Bellieni et al., 1984; Hawkesworth et al., 1992). Nesse contexto, uma grande quantidade de análises de elementos traço (litófilos e siderófilos), como também dados isotópicos de quatro sistemas de decaimento radioativo (Rb-Sr, Sm-Nd, U-Th-Pb e Re-Os), foram obtidos em basaltos que ocorrem no norte e sul da PMP. A regionalização geoquímica e isotópica (Sr-Nd-Pb) observada nas rochas basálticas da PMP tem sido frequentemente interpretada como resultante da fusão de manto litosférico subcontinental heterogêneo. Entretanto, dados geoquímicos de elementos altamente siderófilos e de razões isotópicas 187Os/188Os, obtidos neste estudo, indicam uma fonte mantélica homogênea, já que os basaltos baixo-TiO2 e alto- TiO2 possuem razões isotópicas de ósmio muito similares (187Os/188Osi = 0,1295±0,0018), as quais são distintas daquelas de manto litosférico subcontinental antigo (Proterozoico ou Arqueano; 187Os/188Os = 0,113). Os dados isotópicos Re-Os exibem uma tendência linear (187Re/188Os versus 187Os/188Os), definindo uma isócrona de boa qualidade (idade = 131,6 ± 2,3 Ma), consistente com as idades obtidas em trabalhos anteriores utilizando o método 40Ar/39Ar. Comumente, a PMP tem sido geneticamente ligada ao hotspot Tristão da Cunha via Rio Grande Rise e Walvis Ridge. No entanto, as razões isotópicas de ósmio determinadas nas rochas da Ilha de Tristão da Cunha são muito distintas daquelas dos basaltos da PMP, reforçando que essa pluma não deve ter contribuído com matéria na gênese dessas rochas. Desta forma, para explicar todas as características isotópicas dos basaltos da PMP é necessário o envolvimento de três componentes mantélicos (Marques et al., 1999). Um deles, empobrecido e semelhante ao DMM, estaria presente na fonte dos basaltos alto-TiO2 e baixo-TiO2, dominando as composições isotópicas de ósmio. Os outros dois componentes enriquecidos (EM-I e EM-II) seriam responsáveis pelas variações nas composições isotópicas de Sr-Nd-Pb. Na gênese dos basaltos alto-TiO2 provavelmente ocorreu envolvimento de crosta continental inferior delaminada (EM-I), enquanto nas rochas baixo-TiO2 há indicação de participação de crosta continental superior reciclada (EM-II). O componente empobrecido possui composição semelhante à de peridotitos de arco, sendo que essa assinatura isotópica pode ter sido gerada por processos metassomáticos relacionados a processos de subducção neoproterozóicas, que teriam modificado o manto astenosférico (DMM). No processo de aglutinação do Gondwana esse manto astenosférico metassomatizado pode ter sido incorporado à base da litosfera, sofrendo posterior refusão, por ocasião da atividade ígnea da PMP.

Quimioestratigrafia em basaltos da Formação Serra Geral (Bacia do Paraná) nas regiões centro-oeste de São Paulo e oeste do Paraná: resultados preliminares

A Província Magmática do Paraná-Etendeka, ou ainda Formação Serra Geral assim definida na estratigrafia da Bacia do Paraná, constitui um dos maiores registros vulcânicos em área continental do planeta. O grande volume de magma é evidenciado não só pelas rochas expostas, que contemplam o sul e parte do sudeste brasileiro, mas também pela forte heterogeneidade geoquímica e petrográfica das rochas básicas, intermediárias e ácidas, que integram a placa Sul-Americana. Os trabalhos que abordam a caracterização geoquímica dos diferentes tipos de magmas, obtidos por meio de coleta sistemática de superfície são bastante abundantes, porem pouco são aqueles que abordam a quimioestratigrafia dos basaltos por meio de poços de sondagem buscando as relações estratigráficas aplicadas ao entendimento da evolução dos diferentes tipos de magmas, fontes, intervalo de idades e variações petrográficas sem a influência direta de falhas tectônicas que interferiam no aspecto fidedigno dos dados. Com isso, este trabalho em andamento, com 15 sequencias vulcânicas completas obtidas por meio de poços de sondagem nos estados de São Paulo e Paraná, com até 1156 metros de espessura, são investigados para elementos maiores, traços, terras-raras, isótopos (Pb, Sr e Nd) e idades (Ar-Ar) buscando a compreensão de processos de diferenciação magmática in situ e até mesmo considerações sobre o grau de fusão, fontes mantélicas envolvidas, correlação com a parte sul da província magmática e relação com a fase rifte da placa sul-americana. Os resultados, ainda que preliminares, mostraram que a média da espessura de cada pulso magmático é de 35 metros de rocha basáltica variando de 2 até 90 metros, sendo que a pilha mais profunda alcança 970 metros na região noroeste do estado de São Paulo podendo chegar até 1200 se for considerado a espessura dos sills intrudidos nos sedimentos paleozoicos sotopostos. Já os dados geoquímicos mostraram que as regiões investigadas são compostas exclusivamente por basaltos toleíticos do tipo alto-Ti, com concentrações em TiO2 variando entre 1,77% e 3,66% e MgO de 2,88% até 4,95%, podendo ser divididos em dois subtipos distintos, denominados de Pitanga e Paranapanema conforme classificação de Peate et al. (1992). O primeiro está enriquecido em Nb (8%), K (9%), La (11%), Ce (18%), P (8%), Nd (20%), Zr (19%), Sm (17%), Eu (15%) e Ti (15%) em relação ao segundo. Também é possível verificar que os magmas se alternam na posição estratigráfica sendo iniciado pelo tipo Pitanga (em contato direto com os arenitos eólicos da Formação Botucatu) seguindo pelo magma Paranapanema onde o primeiro, em espessura, e dominante em 60% em relação ao segundo. Por fim, mesmo que o trabalho ainda esteja em fase inicial, é possível concluir que os basaltos investigados podem ter sido abastecidos por mais de uma câmara magmática, que extravasaram suas lavas em épocas distintas, iniciando com basaltos do tipo Pitanga, em contato com os arenitos da Formação Botucatu, e encerrando a pilha edificada com aqueles do tipo Paranapanema.

Luminescence quantum efficiency at 1.5 µm of Er3+- doped tellurite glass determined by thermal lens spectroscopy

Erbium doped tellurite glasses (TeO2 + Li2O + TiO2) were prepared by conventional melt-quenching method to study the influence of the Er3+ concentration on the luminescence quantum efficiency (η) at 1.5 µm. Absorption and luminescence data were used to characterize the samples, and the η parameter was measured using the well-known thermal lens spectroscopy. For low Er3+ concentration, the measured values are around 76%, and the concentration behavior of η shows Er-Er and Er-OH- interactions, which agreed with the measured lifetime values.