Detailed crystallization study of co-precipitated Y1.47Gd1.53Fe5O12 and relevant magnetic properties

The crystallization process of co-precipitated Y1.5Gd1.5Fe5O12 powder heated up to 1000 ºC at rate of 5 °C min-1 was investigated. Above 810 ºC crystalline Y1.47Gd1.53Fe5O12 was obtained with a lattice parameter of 12.41 Å and a theoretical density of 5.84 g cm-3. Dry pressed rings were sintered at 1270 and 1320 ºC, increasing the grain-size from 3.1 to 6.5 µm, the theoretical density by 87.6 to 95.3% and decreasing Hc from 2.9725 to 1.4005 Oe. Additionally, Hc increased when the frequency of the hysteresis graph varied from 60 Hz to 10 kHz, the curie temperature was 282.4 ºC and Ms equalled 9.25 emu g-1 (0.17 kG) agreeing well with the Bs-value of the hysteresis graph and literature values.

Tieteen ylistys

Elämäni tietokirjat.

Estudo da adsorção/dessorção de 2,4-D em solos usando técnica cromatográfica

Este trabalho estudou a adsorção e a desorção do herbicida ácido 2,4-Diclorofenoxiacético (2,4-D) em solo da região de Urbano Santos - MA. A região possui campos de cultivo de eucaliptos para obtenção de celulose. Para a limpeza dos campos, antes da plantação e nos primeiros 12 meses de plantio, são aplicados herbicidas, dentre os quais destacamos o 2,4-D. A isoterma de Freundlich foi utilizado como modelo para este estudo e a concentração de 2,4-D foi determinada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), acompanhada de ensaios de recuperação para garantir a confiabilidade dos dados obtidos na investigação de adsorção/dessorção. Os resultados indicaram que o 2,4-D apresenta maior adsorção à matéria orgânica do solo estudado, quando comparado a outros tipos de solo, o que pode resultar em pequena diminuição em sua tendência de lixiviação e de degradação microbiológica. Entretanto, este herbicida apresenta elevado potencial de lixiviação quando comparado a outros pesticidas.

Magnetic, thermal and spectral behaviour of 3-chloro-2-nitrobenzoates of Co(II), Ni(II), and Cu(II)

Physico-chemical properties of 3-chloro-2-nitrobenzoates of Co(II), Ni(II) and Cu(II) were synthesized and studied. The complexes were obtained as mono- and dihydrates with a metal ion to ligand ratio of 1 : 2. All analysed 3-chloro-2-nitrobenzoates are polycrystalline compounds with colours depending on the central ions: pink for Co(II), green for Ni(II) and blue for Cu(II) complexes. Their thermal decomposition was studied in the range of 293 ­ 523 K, because it was found that on heating in air above 523 K 3-chloro-2-nitrobenzoates decompose explosively. Hydrated complexes lose crystallization water molecules in one step and anhydrous compounds are formed. The final products of their decomposition are the oxides of the respective transition metals. From the results it appears that during dehydration process no transformation of nitro group to nitrite takes place. The solubilities of analysed complexes in water at 293 K are of the order of 10-4 ­ 10-2 mol / dm³. The magnetic moment values of Co2+, Ni2+ and Cu2+ ions in 3-chloro-2-nitrobenzoates experimentally determined at 76 ­ 303 K change from 3.67µB to 4.61µB for Co(II) complex, from 2.15µB to 2.87µB for Ni(II) 3-chloro-2-nitrobenzoate and from 0.26µB to 1.39µB for Cu(II) complex. 3-Chloro-2-nitrobenzoates of Co(II) and Ni(II) follow the Curie-Weiss law. Complex of Cu(II) forms dimer.

Synthesis and magnetic properties of heteronuclear 3d-4f compound

A novel heteronuclear 3d-4f compound having formula NdCu3L3·13H2O (where H3L = Schiff base derived from 5-bromosalicylaldehyde and glycylglycine and L³ = C11H8 N2O4Br) was obtained. It was characterized by elemental and thermal analyses and magnetic measurements. The Cu(II)-Nd(III) compound is stable up to 323 K. During dehydration process the water molecules are lost in two stages. The magnetic susceptibility data for this complex change with temperature according to the Curie-Weiss law with theta = -35 K. The magnetic moment values decrease from 5.00µB at 303 K to 4.38µB at 76 K.

Synthesis and magnetic studies of copper(II)-lanthanide(III) 5-bromosalicylideneglycylglycine

The physico-chemical properties of the new 3d-4f heteronuclear complexes with general formula LnCu3(C11H8N2 O4Br)3·13H2O (where Ln = Pr, Eu, Gd, Tb, Er, Yb and H3(C11H8N2 O4Br) - 5-bromosalicylideneglycylglycine) were studied. The compounds were characterized by elemental, spectral and thermal analyses and magnetic measurements. The formation of Schiff base is evidenced by a strong band at ca. 1646-1650 cm-1 attributable to C=N stretching mode. The presence of water molecules is confirmed by broad absorptions with maximum at 3360 - 3368 cm-1. The Cu(II)-Ln(III) complexes are stable up to ca. 318 K. During dehydration process the water molecules are lost probably in two stages. The magnetic susceptibility data for these complexes change with temperature according to the Curie-Weiss law.

Aplicação de material zeolítico sintetizado de cinzas de carvão como adsorvente de poluentes em água

Cinzas leve de carvão tratadas pelo método hidrotérmico foram usadas como adsorvente de baixo custo para a remoção de íons metálicos e corante de solução aquosa. As isotermas de adsorção das cinzas leve tratadas foram estudadas e os resultados foram ajustados pelos modelos de Langmuir e Freundlich. A isoterma de Freundlich descreveu melhor o processo de adsorção do azul de metileno. Os dados de equilíbrio para a adsorção dos íons zinco e cádmio se ajustaram melhor á equação de Langmuir. O valor máximo de capacidade de adsorção obtido foi de 0,78 (mg g-1)(L mg)1/n para o azul de metileno, 38,1 mg g-1 para o Zn2+ e 67, 5 mg g-1 para o Cd2+. Os materiais sintetizados exibiram capacidades de adsorção muito maiores do que as das cinzas leves usadas como matéria-prima. O estudo mostrou que o material zeólitico pode efetivamente adsorver azul de metileno e íons metálicos com eficiências de remoção na faixa de 82-99%.

Magnetic and transport properties of LaMnO3+δ, La1-xCaxMnO3, La1-xCaxMn1-yFeyO3 and La1-xSrxMn1-yFeyO3

Interest to hole-doped mixed-valence manganite perovskites is connected to the ‘colossal’ magnetoresistance. This effect or huge drop of the resistivity, ρ, in external magnetic field, B, attains usually the maximum value near the ferromagnetic Curie temperature, TC. In this thesis are investigated conductivity mechanisms and magnetic properties of the manganite perovskite compounds LaMnO3+, La1-xCaxMnO3, La1-xCaxMn1-yFeyO3 and La1- xSrxMn1-yFeyO3. When the present work was started the key role of the phase separation and its influence on the properties of the colossal magnetoresistive materials were not clear. Our main results are based on temperature dependencies of the magnetoresistance and magnetothermopower, investigated in the temperature interval of 4.2 - 300 K in magnetic fields up to 10 T. The magnetization was studied in the same temperature range in weak (up to 0.1 T) magnetic fields. LaMnO3+δ is the parent compound for preparation of the hole-doped CMR materials. The dependences of such parameters as the Curie temperature, TC, the Coulomb gap, Δ, the rigid gap, γ, and the localization radius, a, on pressure, p, are observed in LaMnO3+δ. It has been established that the dependences above can be interpreted by increase of the electron bandwidth and decrease of the polaron potential well when p is increased. Generally, pressure stimulates delocalization of the electrons in LaMnO3+δ. Doping of LaMnO3 with Ca, leading to La1-xCaxMnO3, changes the Mn3+/Mn4+ ratio significantly and brings an additional disorder to the crystal lattice. Phase separation in a form of mixture of the ferromagnetic and the spin glass phases was observed and investigated in La1- xCaxMnO3 at x between 0 and 0.4. Influence of the replacement of Mn by Fe is studied in La0.7Ca0.3Mn1−yFeyO3 and La0.7Sr0.3Mn1−yFeyO3. Asymmetry of the soft Coulomb gap and of the rigid gap in the density of localized states, small shift of the centre of the gaps with respect to the Fermi level and cubic asymmetry of the density of states are obtained in La0.7Ca0.3Mn1−yFeyO3. Damping of TC with y is connected to breaking of the double-exchange interaction by doping with Fe, whereas the irreversibility and the critical behavior of the magnetic susceptibility are determined by the phase separation and the frustrated magnetic state of La0.7Sr0.3Mn1−yFeyO3.

Growth, magnetic and transport properties of InSb and II-IV-As2 semiconductors doped with manganese

This thesis is devoted to growth and investigations of Mn-doped InSb and II-IV-As2 semiconductors, including Cd1-xZnxGeAs2:Mn, ZnSiAs2:Mn bulk crystals, ZnSiAs2:Mn/Si heterostructures. Bulk crystals were grown by direct melting of starting components followed by fast cooling. Mn-doped ZnSiAs2/Si heterostructures were grown by vacuum-thermal deposition of ZnAs2 and Mn layers on Si substrates followed by annealing. The compositional and structural properties of samples were investigated by different methods. The samples consist of micro- and nano- sizes clusters of an additional ferromagnetic Mn-X phases (X = Sb or As). Influence of magnetic precipitations on magnetic and electrical properties of the investigated materials was examined. With relatively high Mn concentration the main contribution to magnetization of samples is by MnSb or MnAs clusters. These clusters are responsible for high temperature behavior of magnetization and relatively high Curie temperature: up to 350 K for Mn-doped II-IV-As2 and about 600 K for InMnSb. The low-field magnetic properties of Mn-doped II-IV-As2 semiconductors and ZnSiAs2:Mn/Si heterostructures are connected to the nanosize MnAs particles. Also influence of nanosized MnSb clusters on low-field magnetic properties of InMnSb have been observed. The contribution of paramagnetic phase to magnetization rises at low temperatures or in samples with low Mn concentration. Source of this contribution is not only isolated Mn ions, but also small complexes, mainly dimmers and trimmers formed by Mn ions, substituting cation positions in crystal lattice. Resistivity, magnetoresistance and Hall resistivity properties in bulk Mn-doped II-IV-As2 and InSb crystals was analyzed. The interaction between delocalized holes and 3d shells of the Mn ions together with giant Zeeman splitting near the cluster interface are respond for negative magnetoresistance. Additionally to high temperature critical pointthe low-temperature ferromagnetic transition was observed Anomalous Hall effect was observed in Mn doped samples and analyzed for InMnSb. It was found that MnX clusters influence significantly on magnetic scattering of carriers.

Utilização do farelo de conchas de vôngole na adsorção de fósforo e como corretivo da acidez do solo

Teve-se o objetivo de, com a realização deste trabalho, obter a curva de neutralização do pH de amostras dos horizontes A e B de um Latossolo Vermelho-Amarelo distrófico, utilizando-se de farelo de conchas de vôngole (Anomalocardia brasiliana); além disso, avaliar a capacidade de adsorção de fósforo, obtendo-se a isoterma de adsorção de melhor ajuste aos dados obtidos. Verificou-se que o farelo de concha de vôngole apresenta potencial para uso como corretivo de acidez do solo e que a dose recomendada para correção do pH do horizonte A do Latossolo Vermelho Amarelo distrófico estudado foi de 2,92 t ha-1, enquanto, para correção do horizonte B, foi de 3,35 t ha-1. O farelo de conchas de vôngole também apresentou alta capacidade de adsorção de fósforo, o que indica possibilidades de sua utilização em sistemas que visem à remoção deste elemento químico de águas residuárias. Os modelos de Langmuir e Freundlich ajustaram-se bem aos dados e podem ser utilizados para representar a isoterma de adsorção de fósforo.

Sorção, dessorção e potencial de lixiviação de dimethenamid em solos brasileiros

Determinar a sorção, a dessorção e o potencial de lixiviação do dimethenamid em diferentes solos foi o objetivo deste trabalho. As amostras dos solos foram agitadas por 24 horas e centrifugadas, sendo o sobrenadante filtrado e analisado por HPLC. As etapas da dessorção foram conduzidas por meio da reposição do sobrenadante removido com o mesmo volume de solução de 0,01 M de CaCl2 com agitação por 24 h e posterior centrifugação, repetindo-se o processo por três vezes consecutivas (24, 48 e 72 h) sendo o sobrenadante filtrado e analisado por HPLC. A sorção do dimethenamid, descrita pela isoterma de Freundlich, foi calculada pela diferença entre as concentrações adicionadas e aquelas quantificadas no HPLC. Foram calculadas as percentagens de dessorção a 24, 48 e 72 horas, pela diferença entre as quantidades sorvidas e aquelas quantificadas no HPLC. Correlações de Pearson foram feitas entre kf, kfoc e dessorção e as principais propriedades dos solos. O coeficiente GUS foi utilizado para estimar o potencial de lixiviação. Os baixos valores encontrados para o kf do dimethenamid indicam que este herbicida é pouco sorvido pelos solos estudados. No perfil LVd-a, a sorção se correlacionou significativa e positivamente com o teor de carbono orgânico, quando analisado isoladamente. Os valores de kfoc variaram de 37,66 a 138,24 nas amostras superficiais dos solos estudados e apresentaram correlação significativa com o teor de carbono orgânico quando analisado somente o perfil do LVd-a. A avaliação do potencial de lixiviação demonstrou que o dimethenamid pode ser classificado como herbicida lixiviador apenas no solo LVdf. O processo de dessorção foi menor que o processo de sorção, até 72 horas após a aplicação. A dessorção é maior em camadas mais profundas no perfil do solo LVd-a, onde o teor de carbono orgânico é menor.

Sorção e dessorção do diuron em quatro latossolos brasileiros

O conhecimento do processo de sorção de herbicidas nos solos é uma das condições para fazer recomendações seguras do ponto de vista técnico e ambiental desses compostos. Neste trabalho, foram avaliadas a sorção e dessorção do diuron em Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA), Latossolo Vermelho-Amarelo húmico (LVAh), Latossolo Vermelho (LV) e Latossolo Amarelo (LA), com diferentes valores de pH. Na avaliação da sorção e dessorção utilizou-se o método Batch Equilibrium, que consistiu na utilização de 10,0 mL de solução com concentrações de 0,5, 1, 2, 4, 8 e 15 mg L-1 do diuron, preparadas em CaCl2 0,01 mol L-1. Essas soluções foram adicionadas a amostras de 2,00 g de solo, permanecendo sob agitação por 12 horas. Após centrifugação e filtração, a concentração do diuron no sobrenadante foi determinada por cromatografia líquida de alta eficiência. A dessorção foi avaliada utilizando as amostras contidas nos tubos, após os ensaios de sorção, que continham dose inicial de 8 mg L-1 de herbicida. A isoterma de Freundlich ajustou-se adequadamente para descrever a sorção do diuron em todos os solos estudados. A sorção do diuron foi diretamente relacionada aos teores de matéria orgânica, visto que solos com maiores teores de matéria orgânica, LVA e LVAh, apresentaram maiores coeficientes de sorção. O aumento do pH dos solos elevou a sorção do diuron, de forma mais evidente no LV, sendo este o solo que apresentou o menor teor de matéria orgânica. O processo de dessorção do diuron foi inverso ao da sorção, pois solos com menor sorção apresentaram as maiores porcentagens de dessorção.

Magnetic properties of defective graphene

In this thesis, the influence of the functionalization of graphene and graphite on their magnetic properties was investigated. The functionalization was performed by covalent attaching of a phenyl groups with three different radicals (4-bromoaniline, 4-chloroaniline and 4-nitroaniline). Magnetic properties were measured by SQUID magnetometer. Both pristine graphite and graphene showed strong diamagnetic behavior. For good quality graphite, diamagnetism was found to be temperature-dependent. All samples demonstrated noticeable paramagnetic contribution below 50 K. According to fitting experimental results with Brillouin function and Curie law, it was shown that paramagnetism is provided by small clusters of spins (superparamagnetic behavior). Moreover, the clusters size and spin concentrations were calculated. For the samples functionalized with nitroaniline the antiferromagnetic transition around 120 K was observed. To explain this behavior, a simple model was proposed. Additional analysis of the graphene quality, structure and composition of the samples was carried out by HRTEM, EDS mapping, Raman spectroscopy and X-ray diffraction techniques.

Estimativa da vida útil de café solúvel por modelo matemático

O fator limitante da vida útil de café solúvel é o ganho de umidade do ambiente externo que leva à total aglomeração do produto. Uma forma de estimar a vida útil de café solúvel é através de modelo matemático que relaciona o aumento de umidade do produto, por meio de sua isoterma de sorção de umidade, com a taxa de permeabilidade ao vapor d’água da embalagem. Visando avaliar a adequação dessa técnica, café solúvel foi acondicionado em três tipos de materiais/ dois tamanhos de embalagem, e estocados a 30,0 ± 1,0°C e 80% de umidade relativa. A isoterma do café solúvel obtida pelo método de dessecador foi ajustada por quatro equações: linear, Halsey, Oswin e GAB. Conclui-se que a vida útil do café solúvel independe do tamanho de embalagem (25 e 50g), nos materiais em estudo, e foi de 15 dias em polietileno de baixa densidade (PEBD - 30µm), 3 meses no polipropileno biorientado/polipropileno biorientado perolizado (BOPP/BOPPP - 20µm/40µm) e de 3,5 a 4 meses em poliéster metalizado/PEBD (PETmet/PEBD - 12µm/70µm). O ganho de umidade do café solúvel determinado experimentalmente foi semelhante ao estimado pelo modelo matemático para valores menores que 12%, independentemente da equação usada para ajuste da isoterma de sorção de umidade do produto.

Embalagens alternativas para café solúvel

O objetivo deste trabalho foi estimar a vida útil de café solúvel em novas opções de potes plásticos através de modelo matemático, que relaciona o aumento de umidade do produto, com a barreira à umidade da embalagem. Os potes plásticos foram caracterizados quanto às dimensões, à capacidade volumétrica, à taxa de permeabilidade ao vapor d'água (TPVA) e ao torque de abertura. Caracterizou-se os dois tipos de café solúvel (aglomerado e em pó) quanto à umidade inicial e crítica e à isoterma de sorção de umidade. Os potes plásticos de poliéster (PET) mostraram-se cerca de dez vezes mais permeáveis que os de polipropileno (PP). Observou-se aglomeração nos produtos com 7,0% b.s. de umidade a 30ºC, mas a umidade crítica foi considerada como sendo de 5,0% b.s., que é o teor fixado pela legislação. Os resultados indicaram que, nos potes de PP, os períodos de vida útil dos cafés solúveis aglomerado e em pó foram superiores a 1,8 anos e 2,5 anos, respectivamente, a 30ºC/80%UR. Entretanto, o uso de potes de poliéster (PET) não se mostrou viável devido aos baixos períodos de vida útil estimados a 30ºC/80%UR (inferiores a 4 meses).