Synthesis of titanate nanostructures using amorphous precursor material and their adsorption/photocatalytic properties

This article reports on a new and swift hydrothermal chemical route to prepare titanate nanostructures (TNS) avoiding the use of crystalline TiO2 as starting material. The synthesis approach uses a commercial solution of TiCl3 as titanium source to prepare an amorphous precursor, circumventing the use of hazardous chemical compounds. The influence of the reaction temperature and dwell autoclave time on the structure and morphology of the synthesised materials was studied. Homogeneous titanate nanotubes with a high length/diameter aspect ratio were synthesised at 160 degrees C and 24 h. A band gap of 3.06 +/- 0.03 eV was determined for the TNS samples prepared in these experimental conditions. This value is red shifted by 0.14 eV compared to the band gap value usually reported for the TiO2 anatase. Moreover, such samples show better adsorption capacity and photocatalytic performance on the dye rhodamine 6G (R6G) photodegradation process than TiO2 nanoparticles. A 98% reduction of the R6G concentration was achieved after 45 min of irradiation of a 10 ppm dye aqueous solution and 1 g L-1 of TNS catalyst.

Ferromagnetic order in aged Co-doped TiO2 anatase nanopowders

Oxide based diluted magnetic semiconductor (DMS) materials have been a subject of increasing interest due to reports of room temperature ferromagnetism in several systems and their potential use in the development of spintronic devices. However, concerns on the stability of the magnetic properties of different DMS systems have been raised. Their magnetic moment is often unstable, vanishing with a characteristic decay time of weeks or months, which precludes the development of real applications. This paper reports on the ferromagnetic properties of two-year-aged Ti1-xCoxO2-δ reduced anatase nanopowders with different Co contents (0.03≤x≤0.10). Aged samples retain rather high values of magnetization, remanence and coercivity which provide strong evidence for a quite preserved long-range ferromagnetic order. In what concern Co segregation, some degree of metastability of the diluted Co doped anatase structure could be inferred in the case of the sample with the higher Co content.

Magnetic properties of Co-doped TiO(2) anatase nanopowders

This letter reports on the magnetic properties of Ti(1-x)Co(x)O(2) anatase phase nanopowders with different Co contents. It is shown that oxygen vacancies play an important role in promoting long-range ferromagnetic order in the material studied in addition to the transition-metal doping. Furthermore, the results allow ruling out the premise of a strict connection between Co clustering and the ferromagnetism observed in the Co:TiO(2) anatase system.

Synthesis and properties of Co-doped titanate nanotubes and their optical sensitization with methylene blue

Agência Financiadora - Fundação para a Ciência e Tecnologia - PTDC/CTM NAN/113021/2009

A new chemical route to synthesise TM-doped (TM = Co, Fe) TiO2 nanoparticles

Since the discovery of ferromagnetism well above room temperature in the Co-doped TiO2 system, diluted magnetic semiconductors based on TiO2 doped with transition metals have generated great interest because of their potential use in the development of spintronic devices. The purpose of this paper is to report on a new and swift chemical route to synthesise highly stable anatase single-phase Co- and Fe-doped TiO2 nanoparticles, with dopant concentrations of up to 10 at.-% and grain sizes that range between 20 and 30 nm. Complementary structural, microstructural and chemical analyses of the different nanopowders synthesised strongly support the hypothesis that a homogeneous distribution of the dopant element in the substitutional sites of the anatase structure has been achieved. Moreover, UV/Vis diffuse reflectance spectra of powder samples show redshifts to lower energies and decreasing bandgap energies with increasing Co or Fe concentration, which is consistent with n-type doping of the TiO2 anatase matrix. Films of Co-doped TiO2 were successfully deposited onto Si (100) substrates by the dip-coating method, with suspensions of Ti1-xCOxO2 nanoparticles in ethylene glycol. ((C)Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2008).

Biodiesel production over lithium modified lime catalysts: activity and deactivation

Biodiesel production by methanolysis of semi-refined rapeseed oil was studied over lime based catalysts. In order to improve the catalysts basicity a commercial CaO material was impregnated with aqueous solution of lithium nitrate (Li/Ca = 03 atomic ratio). The catalysts were calcined at 575 degrees C and 800 degrees C, for 5 h, to remove nitrate ions before reaction. The XRD patterns of the fresh catalysts, including the bare CaO, showed lines ascribable to CaO and Ca(OH)(2). The absence of XRD lines belonging to Li phases confirms the efficient dispersion of Li over CaO. In the tested condition (W-cat/W-oil = 5%; CH3OH/oil = 12 molar ratio) all the fresh catalysts provided similar biodiesel yields (FAME >93% after 4 h) but the bare CaO catalyst was more stable. The activity decay of the Li modified samples can be related to the enhanced, by the higher basicity, calcium diglyceroxide formation during methanolysis which promotes calcium leaching. The calcination temperature for Li modified catalysts plays an important role since encourages the crystals sinterization which appears to improve the catalyst stability. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Influence of the Sodium/Proton replacement on the structural, morphological and photocatalytic properties of titanate nanotubes

Titanate nanotubes (TNT) with different sodium contents have been synthesised using a hydrothermal approach and a swift and highly controllable post-washing processes. The influence of the sodium/proton replacement on the structural and morphological characteristics of the prepared materials was analysed. Different optical behaviour was observed depending on the Na+/H+ samples’ content. A band gap energy of 3.27±0.03 eV was estimated for the material with higher sodium content while a value of 2.81±0.02 eV was inferred for the most protonated material, which therefore exhibits an absorption edge in the near visible region. The point of zero charge of the materials was determined and the influence of the sodium content on the adsorption of both cationic and anionic organic dyes was studied. The photocatalytic performance of the TNT samples was evaluated in the rhodamine 6G degradation process. Best photodegradation results were obtained when using the most protonated material as catalyst, although this material has shown the lowest R6G adsorption capability.

Synthesis of titanate nanofibers co-sensitized with ZnS and Bi2S3 nanocrystallites and their application on pollutants removal

The synthesis of nanocomposite materials combining titanate nanofibers (TNF) with nanocrystalline ZnS and Bi2S3 semiconductors is described in this work. The TNF were produced via hydrothermal synthesis and sensitized with the semiconductor nanoparticles, through a single-source precursor decomposition method. ZnS and Bi2S3 nanoparticles were successfully grown onto the TNF's surface and Bi2S3-ZnS/TNF nanocomposite materials with different layouts. The samples' photocatalytic performance was first evaluated through the production of the hydroxyl radical using terephthalic acid as probe molecule. All the tested samples show photocatalytic ability for the production of this oxidizing species. Afterwards, the samples were investigated for the removal of methylene blue. The nanocomposite materials with best adsorption ability were the ZnS/TNF and Bi2S3ZnS/TNF. The dye removal was systematically studied, and the most promising results were obtained considering a sequential combination of an adsorption-photocatalytic degradation process using the Bi2S3ZnS/TNF powder as a highly adsorbent and photocatalyst material. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Molybdenum Complexes Bearing the Tris(1-pyrazolyl)methanesulfonate Ligand: Synthesis, Characterization and Electrochemical Behaviour

The tris(1-pyrazolyl)methanesulfonate lithium salt Li(Tpms) [Tpms = SO3C(pz)(3)-] reacts with [Mo(CO)(6)] in NCMe heated at reflux to yield Li[Mo(Tpms)(CO)(3)] (1), which, upon crystallization from thf, forms the coordination polymer [Mo(Tpms)(CO)(2)(mu-CO)Li(thf)(2)](n) (2). Reaction of 1 with I-2, HBF4 or AgBF4 yields [Mo(Tpms)I(CO)(3)] (3), (Mo(Tpms)-H(CO)(3)] (5) or (Mo(Tpms)O-2](2)(mu-O) (7), respectively. The high-oxidation-state dinuclear complexes [{Mo(Tpms)O(mu-O)}(2)] (4) and [{Mo(tpms)OCl)(2)](mu-O) (6) are formed upon exposure to air of solutions of 3 and 5, respectively. Compounds 1-7, which appear to be the first tris(pyrazolyl)methanesulfonate complexes of molybdenum to be reported, were characterized by IR, H-1 and C-13 NMR spectroscopy, ESI-MS, elemental analysis, cyclic voltammetry and, in the cases of Li(Tpms) and compounds 2, 4.2CH(3)CN, 6.6CHCl(3) and 7, by X-ray diffraction analyses. Li(Tpms) forms a 1D polymeric structure (i.e., [Li(tpms)](n)} with Tpms as a tetradentate N2O2 chelating ligand that bridges two Li cations with distorted tetrahedral coordination. Compound 2 is a 1D coordination polymer in which Tpms acts as a bridging tetradentate N3O ligand and each Li(thf)(2)(+) moiety is coordinated by one bridging CO ligand and by the sulfonyl group of a contiguous monomeric unit. In 4, 6 and 7, the Tpms ligand is a tridentate chelator either in the NNO (in 4) or in the NNN (in 6 and 7) fashion. Complexes 1, 3 and 5 exhibit, by cyclic voltammetry, a single-electron oxidation at oxidation potential values that indicate that the Tpms ligand has an electron-donor character weaker than that of cyclopentadienyl.

Síntese e fotosensibilização de nanotubos de titanatos

Nesta tese é descrita a preparação de nanotubos de titanatos (TNT) via síntese hidrotérmica alcalina, usando uma nova metodologia que evita a utilização de TiO2 cristalino como precursor. Foi estudada a influência da substituição sódio/protão na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos materiais preparados. Os resultados mostraram que a substituição Na+ → H+ resulta numa redução na distância intercamadas dos TNTs, tendo sido medidos valores entre 1.13±0.03 nm e 0.70±0.02 nm para aquele parâmetro. O comportamento óptico dos TNTs foi estudado na região UV-vis, estimando-se um hiato óptico de energia 3.27±0.03 eV para a amostra com maior teor de sódio enquanto que para a amostra protonada foi determinado um valor de 2.81±0.02 eV. Estes valores mostram que a troca iónica Na+ → H+ teve influência no desvio da banda de absorção dos TNTs para a região do visível próximo. A actividade fotocatalítica dos TNTs na degradação do corante rodamina 6G (R6G) foi posteriormente estudada. Verificou-se que, apesar de a amostra com maior teor de sódio ter sido a que exibiu maior capacidade para adsorver o R6G, foi a amostra protonada que apresentou a actividade catalítica mais elevada na fotodegradação deste corante. Numa segunda fase, e com o objectivo de preparar novos materiais nanoestruturados fotosensíveis, procedeu-se à decoração dos TNTs protonados com semicondutores (SC) nanocristalinos usando um método novo. Para o efeito os TNTs foram decorados com nanocristalites de ZnS, CdS e Bi2S3. Foi estudada a influência do tipo de semicondutor na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos SC/TNTs obtidos. Verificou-se que, para qualquer dos semicondutores usados no processo de decoração, a estrutura dos TNTs é preservada e não ocorre segregação do SC. Verificou-se ainda que a morfologia dos nanocompósitos preparados depende fortemente da natureza do semicondutor. No que respeita ao comportamento óptico destes materiais, foram determinados hiatos ópticos de energia 3.67±0.03 eV, 2.47±0.03 eV e 1.35±0.01 eV para as amostras ZnS/TNT, CdS/TNT e Bi2S3/TNT, respectivamente. Estes resultados mostram que através do processo de decoração de TNTs com semicondutores podem ser preparados materiais nanocompósitos inovadores, com propriedades ópticas novas e/ou pré-definidas numa gama alargada do espectro electromagnético.

Novel Scorpionate and Pyrazole Dioxovanadium Complexes, Catalysts for Carboxylation and Peroxidative Oxidation of Alkanes

The dioxovanadium(V) complexes [VO2(3,5-Me(2)Hpz)(3)][BF4] (1) (pz = pyrazolyl), [VO2{SO3C(pz)(3)}] (2), [VO2{HB(3,5-Me(2)pz)(3)}] (3) and [VO2{HC(pz)(3)}][BF4] (4), bearing pyrazole or scorpionate ligands, were obtained by reaction of triethyl vanadate [VO(OEt)(3)] with hydrotris(3,5-dimethyl-1-pyrazolyl)methane [HC(3,5-Me(2)pz)(3)] or 3,5-dimethylpyrazole (3,5-Me(2)Hpz; 1), lithium tris(1-pyrazolyl)methanesulfonate {Li[SO3C(pz)(3)], 2}, potassium hydrotris(3,5-dimethyl-1-pyrazolyl)borate {K[HB(3,5-Me(2)pz)(3)], 3} and hydrotris(1-pyrazolyl)methane [HC(pz)(3), 4], respectively. Treatment of [VO(OEt)(3)] with potassium hydrotris(1-pyrazolyl)borate {K[HB(pz)(3)]} led to the mixed eta(3)-tris(pyrazolyl)borate and eta(2)-bis(pyrazolyl)borate oxovanadium(IV) complex [VO{HB(pz)(3)}{H2B(pz)(2)}, 5]. The compounds were characterized by elemental analyses, IR, NMR and EPR spectroscopy, FAB and ESI mass spectrometry, cyclic voltammetry and, for 5, also by single crystal X-ray diffraction analysis. All complexes exhibit catalytic activity in the single-pot carboxylation [in trifluoroacetic acid/potassium peroxodisulfate (CF3COOH/K2S2O8)] of gaseous alkanes (methane and ethane) to carboxylic acids (yields up to 40%. TONs up to 157) and in the peroxidative oxidation [in water/acetonitrile (H2O/NCMe)] of liquid alkanes (cyclohexane and cyclopentane) to the corresponding alcohols and ketones (yields up to 24%, TONs up to 117), under mild conditions.

Acompanhamento dos trabalhos de construção de um hotel SANAHotels Amoreiras

Este trabalho final de mestrado baseou-se no acompanhamento da construção do hotel SANA Amoreiras, situado na Avenida Duarte Pacheco nº 12. O empreiteiro geral foi a empresa FDO Construções. Existindo também uma equipa de fiscalização, LMSA, contratada pelo Dono de Obra de forma a efectuar todo o controlo de qualidade. O TFM baseou-se no estágio efectuado para o Dono de obra do hotel onde fui devidamente acompanhada por uma engenheira, orientadora de estágio, que acompanhou de perto o desempenho da minha actividade. Esta função teve como objectivos a gestão de projecto de hotel, interligação entre projectistas e empreiteiro geral, bem prestar o devido acompanhamento de todos trabalhos a realizar. Acompanhei a realização de dois quartos modelo onde o objectivo do Dono de Obra foi testar as diversas soluções ao nível de revestimentos, sanitários, iluminação, mobiliário, decoração e outras soluções de arquitectura, soluções estas a implementar no hotel. Acompanhei também a realização de reuniões de compatibilização e coordenação de todos os projectos de especialidades com o projecto de arquitectura, nomeadamente Avac, Instalações eléctricas, Comunicações, Segurança, Águas, Esgotos, Gás, Incêndio, Cozinhas de forma a ser possível efectuar consultas aos empreiteiros e adjudicar todas estas empreitadas. Foi efectuada uma abordagem à descrição do hotel, suas características, indicação das razões que levaram à sua construção e descrição das várias empreitadas de construção realizadas até então, tal como, demolição, escavação, estrutura, acabamentos e especialidades.

Otimização de sistema de absorção, com coletores solares, para refrigeração de espaços condicionados termicamente (a chiller)

Nos dias que correm questões ambientais e considerações energéticas obrigam a uma inovação constante na procura de soluções de baixo consumo energético e de impacto ambiental baixo, nomeadamente no que diz respeito aos sistemas de climatização e refrigeração. Têm vindo a ser criadas medidas, tanto a nível internacional como nacional, no sentido de reduzir as emissões nocivas para a atmosfera, consequência do excessivo consumo de combustíveis fósseis, e do aumento da rentabilidade da energia e maior utilização de energias renováveis. O presente estudo de dimensionamento de um sistema de absorção, a brometo de lítio/água, com coletores solares, tem por base o sistema de compressão existente num edifício de serviços no centro de Lisboa. Foi efetuada uma analise simplificada dos seus dados de consumo energético, de maneira a verificar a viabilidade económica da substituição do equipamento existente e instalação de um sistema de coletores solares. Concluiu-se que a substituição do equipamento e a instalação de coletores solar, não é atrativa do ponto de vista económico, nesta solução em particular. Contudo, verifica-se uma considerável redução do impacto ambiental do consumo energético do edifício.

Influence of growth temperature and carrier flux on the structure and transport properties of highly oriented CrO2 on Al2O3 (0001)

In this work we report on the structure and magnetic and electrical transport properties of CrO2 films deposited onto (0001) sapphire by atmospheric pressure (AP)CVD from a CrO3 precursor. Films are grown within a broad range of deposition temperatures, from 320 to 410 degrees C, and oxygen carrier gas flow rates of 50-500 seem, showing that it is viable to grow highly oriented a-axis CrO2 films at temperatures as low as 330 degrees C i.e., 60-70 degrees C lower than is reported in published data for the same chemical system. Depending on the experimental conditions, growth kinetic regimes dominated either by surface reaction or by mass-transport mechanisms are identified. The growth of a Cr2O3 interfacial layer as an intrinsic feature of the deposition process is studied and discussed. Films synthesized at 330 degrees C keep the same high quality magnetic and transport properties as those deposited at higher temperatures.

Desenvolvimento do sistema de protecção, monitorização e gestão de baterias de iões de lítio do tipo LiFePO4 para aplicação em veículos eléctricos

A mobilidade é considerada um dos factores chave na sustentabilidade e desenvolvimento de qualquer economia. Em Portugal essa realidade não é diferente. Em 2011 verifica-se que 41% do consumo global de combustíveis pertence ao sector rodoviário [1] o que evidencia a sua relevância na economia do país. No que concerne aos veículos de tracção eléctrica, começaram a surgir nos finais do séc. XIX, e no início do séc. XX nos Estados Unidos da América representavam 38% dos veículos [2]. Diversos factores económicos e tecnológicos conduziram a um crescente desinteresse por parte da indústria em investir na produção deste tipo de veículos. Contudo com a introdução de baterias de iões de lítio em veículos de tracção eléctrica, torna-os viáveis e competitivos. Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um sistema de gestão de baterias de iões de lítio do tipo LiFePO4 para aplicação em veículos eléctricos. O sistema deverá assegurar a protecção das baterias e indicar o estado de carga das mesmas. Este sistema permitirá uma optimização no uso deste género de baterias, proporcionará uma melhor utilização, aumentando a sua vida útil. O sistema irá ser aplicado e testado experimentalmente no veículo eléctrico ecológico (Veeco). No âmbito do projecto Veeco foi projectado e construído um banco de ensaios utilizado na análise do comportamento das baterias, e determinar quais os requisitos necessários para o sistema de gestão desenvolvido. Foi também projectado e realizado um sistema de aquisição e processamento de dados que permite obter informações acerca da bateria, dados que estarão disponíveis no interface Homem-máquina do Veeco.